LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的構(gòu)想和應(yīng)用

公文禮

（陜西守護(hù)星信息技術(shù)有限公司，西安 710010）

1 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)構(gòu)想的優(yōu)越性

以LED燈具為基礎(chǔ)的載體搭載各種物聯(lián)網(wǎng)底層應(yīng)用設(shè)備，在滿足基本照明的基礎(chǔ)上，LED燈具的外形結(jié)構(gòu)可以靈活設(shè)計(jì)，針對(duì)各種不同的應(yīng)用場所可設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)造型，根據(jù)目標(biāo)現(xiàn)場具體的應(yīng)用需求定制燈具外觀結(jié)構(gòu)，與各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嵌入式無縫融合，免去了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中單獨(dú)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)配套殼體、安裝電源及配線等成本開銷和安裝結(jié)構(gòu)上的繁瑣設(shè)計(jì)。

1）LED燈具的驅(qū)動(dòng)電源大多采用高頻開關(guān)功率變換恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)，只需再增加一路12 V或5 V的直流穩(wěn)壓電源，即可為搭載燈具上的無線基站設(shè)備提供電源，有效與燈具共享電力線路。在物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的規(guī)?；瘧?yīng)用中，省去了單獨(dú)安裝時(shí)設(shè)備殼體費(fèi)用和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電力布線施工費(fèi)用。施工時(shí)隨燈具一體化安裝，節(jié)省了大量的安裝費(fèi)用，同時(shí)為項(xiàng)目縮短了工期。

2）實(shí)現(xiàn)LED燈具和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)方案，大大縮短了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中底層無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和調(diào)試周期，光波和無線信號(hào)的傳播特點(diǎn)基本一致，不論在哪個(gè)場所，有光的地方就有無線信號(hào)，燈具均勻布置，基本無盲區(qū)和照明死角，燈光方向上也不會(huì)有障礙物，物聯(lián)網(wǎng)燈具設(shè)備的無線信號(hào)能實(shí)現(xiàn)全面覆蓋、均勻分布。燈具的均勻、間隔陣列化安裝，有利于無線網(wǎng)絡(luò)后期的信號(hào)測試和調(diào)整運(yùn)行。工程應(yīng)用中可以根據(jù)無線信號(hào)的輻射距離、強(qiáng)度和范圍只在必要位置的燈具上安裝該設(shè)備，其他燈具則無需安裝這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從燈具的布置上選擇靈活性較大。

3）物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的后期維護(hù)簡單，燈具設(shè)計(jì)時(shí)為無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備留有與之匹配的安裝腔體，維護(hù)和調(diào)試時(shí)只需要打開腔體，拔掉電源線的接插件，取下設(shè)備進(jìn)行更換或升級(jí)改造。

4）LED燈具工作溫度低，只要散熱設(shè)計(jì)合理，對(duì)安裝其上的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生過多的熱影響，LED燈具驅(qū)動(dòng)電源時(shí)解決好EMI，燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)利用燈具鋁合金的特性自然起到對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的屏蔽和隔離作用，防止兩者之間的輻射信號(hào)干擾，不會(huì)影響搭載的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能，實(shí)現(xiàn)兩者兼容。

5）燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以采用模塊化設(shè)計(jì)思想，充分預(yù)留驅(qū)動(dòng)電源的功率冗余和安裝腔體的空間冗余，在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行后期有利于產(chǎn)品的升級(jí)換代和不同無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互換兼容。

2 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的物理架構(gòu)及其在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的位置

LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)只擔(dān)承物聯(lián)網(wǎng)底層應(yīng)用中的一部分功能，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中必須遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。國際上一般將物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模型分為感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層4層體系（見圖1）。

圖1 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

目前，物聯(lián)網(wǎng)以無線通信為主，主要分為兩類：以ZigBee、Wi-Fi、Blue Tooth、Spider、6LowPan、Z-wave等為代表的局域網(wǎng)技術(shù)，傳輸距離較短，功耗較大，一般承載小規(guī)模業(yè)務(wù)；以LoRa、SigFox、NB-IoT、GPRS／2G／3G／4G等為代表的廣域網(wǎng)技術(shù)，傳輸距離較遠(yuǎn)，除GPRS／2G／3G／4G外，其他均為低功耗技術(shù)，一般用于承載大規(guī)模業(yè)務(wù)。識(shí)別層是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，是聯(lián)系物理世界和信息世界的紐帶。感知識(shí)別層既包括射頻識(shí)別（RFID）、各種無線傳感器等信息設(shè)備，也包括各種智能化電子產(chǎn)品。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而互用的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（物聯(lián)網(wǎng)燈具）自動(dòng)采集并傳輸?shù)街醒胄畔⒐芾硐到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備物品的識(shí)別和信息跟蹤管理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要對(duì)人或物的位置信息、環(huán)境狀態(tài)、行為模式等多種動(dòng)態(tài)信息開展大規(guī)模、長期、實(shí)時(shí)的采集和信息傳輸，形成龐大的信息感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元，通過搭載于LED物聯(lián)網(wǎng)燈具內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和控制指令的下發(fā)。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的主要作用是把感知識(shí)別層采集的數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)，供上層服務(wù)使用?；ヂ?lián)網(wǎng)作為核心網(wǎng)絡(luò)，處在邊緣的各種無線網(wǎng)絡(luò)則隨時(shí)隨地提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。無線廣域網(wǎng)包括現(xiàn)有的3G／4G／5G網(wǎng)絡(luò)。無線城域網(wǎng)包括現(xiàn)有的WIMAX技術(shù)（802.16系列標(biāo)準(zhǔn)），提供范圍約100 km高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。無線局域網(wǎng)包括現(xiàn)有的Wi-Fi（802.11系列標(biāo)準(zhǔn)），為一定區(qū)域內(nèi)（家庭、校園、醫(yī)院、機(jī)場等）用戶提供室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接入訪問服務(wù)。無線個(gè)域網(wǎng)包括藍(lán)牙（802.05.1標(biāo)準(zhǔn)）、ZigBee（802.15.4標(biāo)準(zhǔn)）等通信協(xié)議。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是低功耗、低傳輸速率、短距離，一般用作個(gè)人電子產(chǎn)品互聯(lián)、室內(nèi)工業(yè)設(shè)備控制等領(lǐng)域。各種不同類型的無線網(wǎng)絡(luò)適用于不同的環(huán)境，并最終通過網(wǎng)關(guān)等設(shè)備互聯(lián)，成為人—物互聯(lián)的重要基礎(chǔ)實(shí)施。LED物聯(lián)網(wǎng)燈具可以根據(jù)具體應(yīng)用需求而搭載不同類型的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，既可以是LED燈具和5G、LED燈具和藍(lán)牙、LED燈具和ZigBee、LED燈具和Wi-Fi等組合，也可以是LED燈具和5G＋Wi-Fi等多種組合模式，從而組成LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)，從而成為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的核心設(shè)備。

管理服務(wù)層，在高性能云數(shù)據(jù)計(jì)算和海量存儲(chǔ)技術(shù)的支撐下，管理服務(wù)層將底層應(yīng)用采集的大規(guī)模數(shù)據(jù)高效、可靠地計(jì)算、統(tǒng)籌、組織并充分利用，為上層的行業(yè)應(yīng)用提供智能化的信息處理支撐平臺(tái)。將存儲(chǔ)作為信息處理的第一步，通過數(shù)據(jù)深度挖掘、融合及提取分析，最終形成行業(yè)有用的數(shù)據(jù)服務(wù)。

綜合應(yīng)用層，以智慧化服務(wù)為主要特征的文件傳輸，電子郵件到以用戶為中心的應(yīng)用，在云數(shù)據(jù)的平臺(tái)上智慧化管理，如環(huán)境感知、智能物流、智慧交通、智慧工廠管理等。

3 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用發(fā)展方向

在LED物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中充分利用LED燈具的獨(dú)特優(yōu)勢，一方面，可以利用燈具上搭載的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來采集各種現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)，通過云端服務(wù)器的計(jì)算分析、數(shù)據(jù)深度挖掘與融合形成有價(jià)值的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。另一方面，也可以通過上層應(yīng)用軟件的功能性操作，對(duì)底層應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，下發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)、更新軟件系統(tǒng)等。如，智慧超市的構(gòu)想就是利用物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)采集物品上的定位標(biāo)簽來跟蹤管理物品的流動(dòng)狀況，通過云端后臺(tái)管理系統(tǒng)隨時(shí)統(tǒng)計(jì)、查看超市的貨物存量及銷售量，同時(shí)也可以根據(jù)環(huán)境需要，在線對(duì)超市的燈具進(jìn)行調(diào)光、調(diào)色等個(gè)性化控制。在LED物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，燈具不僅具有照明功能，同時(shí)也承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的無線定位基站及網(wǎng)絡(luò)通信基站功能。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過搭載于燈具上的5G基站或AP的POE接口對(duì)無線藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi、LiFi等設(shè)備（只需選一種）提供直流供電和參數(shù)配置。依托通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢，集成LED燈具中的無線藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi或LiFi等模塊采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過BBU／核心網(wǎng)傳輸至業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行處理。將藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi、LiFi與5G通信基站一同融入照明燈具，實(shí)現(xiàn)了三者功能上的合一，結(jié)構(gòu)上一體化設(shè)計(jì)組裝，節(jié)省了設(shè)備的安裝成本，縮短了施工周期。

LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要為底層無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和感知識(shí)別設(shè)備的鋪設(shè)。結(jié)合企業(yè)級(jí)用戶的智能化需求分析，LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在人或物的無線定位管理和底層感知識(shí)別數(shù)據(jù)的采集與傳輸兩個(gè)方面。LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)可以是單一的人員定位或物體的定位跟蹤管理服務(wù)，如，智慧物流管理中通過庫房中密集分布的LED燈具，對(duì)倉庫內(nèi)的貨物和人員采用定位標(biāo)簽實(shí)時(shí)定位和狀態(tài)跟蹤管理；也可以是單一的現(xiàn)場物理傳感數(shù)據(jù)的采集與傳輸，如，工業(yè)管道智能控制中通過工廠內(nèi)安裝的LED燈具，對(duì)管道氣體壓力、流量、溫度等參數(shù)實(shí)時(shí)采集與管理應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中也可以同時(shí)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行無線定位管理和現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集，甚至通過燈具物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備的某些控制操作。

在LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝供電，控制維護(hù)、數(shù)據(jù)上傳、服務(wù)器部署等都以定位網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建為基礎(chǔ)。而室內(nèi)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中也需要大量遠(yuǎn)端設(shè)備的布設(shè)，為定位網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)回傳提供數(shù)據(jù)通道和供電網(wǎng)絡(luò)的可能性機(jī)會(huì)，且室內(nèi)定位技術(shù)，如藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi、LiFi以及5G室分皮基站布設(shè)密度接近1∶1～1∶4，這也為室內(nèi)定位信標(biāo)與數(shù)據(jù)回傳提供了合并安裝、合并回傳的自然條件。LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)最佳的應(yīng)用是將室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)相融合，兩網(wǎng)合并集成共同安裝于LED燈具上，三者充分有機(jī)融合，大幅降低了無線網(wǎng)絡(luò)的部署成本，實(shí)現(xiàn)一燈三用、一網(wǎng)兩用，即LED燈具＋“一張5G數(shù)據(jù)網(wǎng)”＋“一張室內(nèi)定位網(wǎng)”。這就是LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的核心架構(gòu)體系，以LED燈具為載體，以無線定位網(wǎng)絡(luò)復(fù)用通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的硬件重疊，提高了通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，室內(nèi)定位網(wǎng)和室內(nèi)通信網(wǎng)融合在LED燈具內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)方案由于其天然的互補(bǔ)彌合、網(wǎng)絡(luò)屬性共享等一系列優(yōu)勢，成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要應(yīng)用方向。

誠然，在未來物聯(lián)網(wǎng)燈具智慧化應(yīng)用中，在無線藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi（AP）以及LiFi等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)選擇時(shí)，LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)到底采用哪一種組合方案，要取決于現(xiàn)場實(shí)際的物理環(huán)境和具體功能需求。在作業(yè)空間不大、人員較多的地方，如醫(yī)院，宜采用無線藍(lán)牙技術(shù)，一方面由于目前的手機(jī)均支持藍(lán)牙模塊，省去了底層感知設(shè)備的布設(shè)，另一方面由于藍(lán)牙信標(biāo)體積小、成本低、功耗低，有利于項(xiàng)目的盡快實(shí)施。如果需要專業(yè)性的無線定位服務(wù)，如大型工廠智能化管理，則選擇LED燈具融合UWB技術(shù)比較好，因?yàn)閁WB無線定位技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，定位精度高，可靠性好，可實(shí)現(xiàn)工廠中生產(chǎn)流水線的數(shù)據(jù)采集和人員的定位管理，但前期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較高。

4 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)構(gòu)想實(shí)現(xiàn)中的主要技術(shù)問題

LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)應(yīng)用并不是簡單地將無線藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi、LiFi等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過集成方式設(shè)計(jì)安裝到燈具殼體中。LED燈具工作時(shí)本身會(huì)產(chǎn)生熱能，其驅(qū)動(dòng)電源或多或少產(chǎn)生諧波污染和電磁傳導(dǎo)輻射，無線通信設(shè)備的無線射頻功放電路為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離發(fā)射也持續(xù)產(chǎn)生大量的熱，各種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)諧波污染等電磁干擾也非常敏感。燈具和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果只是電氣連接，會(huì)導(dǎo)致彼此之間互相產(chǎn)生電磁干擾和熱疊加，造成燈具系統(tǒng)熱負(fù)荷加大，LED光衰加大，無線通信設(shè)備工作受熱無法正常工作，無線信號(hào)失真甚至信號(hào)中斷等工程難題。

解決LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)中的LED光源散熱與無線通信設(shè)備的散熱問題是燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首要考慮的技術(shù)問題。在LED燈具結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)時(shí)可以采用兩腔獨(dú)立、兩腔熱隔離的設(shè)計(jì)方式，即LED光源腔和無線通信設(shè)備腔除了采用鋁合金等導(dǎo)熱較好的金屬材料，兩腔在結(jié)構(gòu)上分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，兩腔之間可以采用絕熱材料進(jìn)行熱隔離，整體結(jié)構(gòu)上盡可能使無線設(shè)備的功率器件遠(yuǎn)離LED光源的散熱部位。

燈具首先要保證LED光源具有充分冗余的散熱面積和散熱通道，而通信設(shè)備的功率射頻器件也會(huì)產(chǎn)生大量的熱，在燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要科學(xué)計(jì)算，在功率器件的一次散熱基礎(chǔ)上采用高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱硅脂來改善與殼體的二次散熱。

為解決LED驅(qū)動(dòng)電源的EMC對(duì)通信電源的干擾問題，采用了高頻電子開關(guān)IGBT或CMOS開關(guān)驅(qū)動(dòng)高頻變壓器功率變換技術(shù)，輸入濾波電路中使用了電感、電容等元件，造成電流波形失真，形成有害的諧波傳導(dǎo)污染，變換器使用高頻開關(guān)器件，變壓器的漏磁、高頻開關(guān)信號(hào)的電磁輻射污染對(duì)安裝在燈具上的通信設(shè)備造成嚴(yán)重的電磁干擾。因此，在LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)，電源輸入端除了采用常規(guī)的EMI擬制電路外，可以采用有源PFC處理電路，對(duì)功率變換變壓器初級(jí)與次級(jí)采用光耦進(jìn)行電氣隔離，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的輸出穩(wěn)壓電源變壓器和LED驅(qū)動(dòng)電源的變壓器輸入端也要進(jìn)行隔離和EMI處理。

LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)并不是將室內(nèi)定位網(wǎng)和室內(nèi)通信網(wǎng)與燈具簡單的組合或電氣上簡單的連接，其自身必須單獨(dú)具備數(shù)據(jù)處理能力和邏輯控制，燈具必須有自己的MCU控制單元，硬件上具備邏輯控制，通過編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)底層應(yīng)用的設(shè)備管理和數(shù)據(jù)通信，同時(shí)與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和定位管理。燈具控制板可以采用單片機(jī)如ARM系列，通過邏輯編程，根據(jù)定位網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)各自的通信協(xié)議，與上位機(jī)通過TCP／IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的功能。LED燈具的電源驅(qū)動(dòng)板、定位基站設(shè)備、5G數(shù)據(jù)通信模塊與燈具控制板之間可以采用RS232協(xié)議，定位基站與定位標(biāo)簽之間采用藍(lán)牙或者Wi-Fi，5G基站與互聯(lián)網(wǎng)之間采用TCP／IP協(xié)議（見圖2）。

圖2 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具結(jié)構(gòu)示意圖

5 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的應(yīng)用前景及在智慧工廠中的應(yīng)用

LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)只是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的一種最基本的技術(shù)方案，其應(yīng)用前景非常廣闊。目前迫切需求此技術(shù)的領(lǐng)域主要有智慧物流、智能交通、智慧博物館、智慧醫(yī)院、智慧園區(qū)、智慧停車場以及智慧工廠等方面。

以LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)在智慧工廠中的應(yīng)用為例，要正真實(shí)現(xiàn)工廠管理智慧化，以工廠的工藝管理流程為底層邏輯，以生產(chǎn)設(shè)備、工人、原材料為數(shù)據(jù)對(duì)象，以云端智慧后臺(tái)管理系統(tǒng)為平臺(tái)，構(gòu)建LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)原材料、人、機(jī)定位跟蹤，根據(jù)工藝實(shí)時(shí)管理，采集生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)流信息、人員的崗位信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)器與人對(duì)話，通過基層信息數(shù)據(jù)的采集、分析，達(dá)到大數(shù)據(jù)的融合管理（見圖3）。功能上主要集中在員工考勤及崗位管理、設(shè)備資產(chǎn)跟蹤管理、生產(chǎn)工藝過程監(jiān)控、原材料等物資材料跟蹤管理、生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)采集及安全監(jiān)控管理、生產(chǎn)線各種設(shè)備的能源數(shù)據(jù)采集、規(guī)模化工廠管理等。

圖3 LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)在智慧工廠應(yīng)用中的構(gòu)思架構(gòu)圖

員工監(jiān)管。通過員工所持有的定位標(biāo)簽對(duì)所有工作人員進(jìn)行定位跟蹤監(jiān)管，在工廠定崗定人的管理中發(fā)揮作用，在管理后臺(tái)實(shí)時(shí)查看每個(gè)人員的位置，判斷是否在崗，有無串崗情況，追蹤其活動(dòng)軌跡，形成員工考勤管理數(shù)據(jù)報(bào)表，有助于規(guī)范員工作業(yè)流程，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)扁平化管理。

產(chǎn)品質(zhì)量全過程跟蹤管理。通過生產(chǎn)線上每個(gè)產(chǎn)品上的定位標(biāo)簽對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工序質(zhì)量跟蹤管理，產(chǎn)品的質(zhì)量信息可以追溯至每一道工序，記錄各個(gè)工序操作及檢驗(yàn)情況。

數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)采集工廠生產(chǎn)線上生產(chǎn)設(shè)備的溫度、壓力、能耗、速度等信息，上傳至云數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，一方面管理者能實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)工藝參數(shù)，掌握生產(chǎn)現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)，另一方面可以對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)置參數(shù)，便于生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整運(yùn)行在最佳狀態(tài)，同時(shí)通過大數(shù)據(jù)的深度融合、匯總，為后續(xù)的產(chǎn)品升級(jí)提供技術(shù)依據(jù)。

安全生產(chǎn)管理。對(duì)工廠內(nèi)涉及安全的場所和設(shè)備設(shè)置電子圍欄，通過人員定位管理功能設(shè)置進(jìn)入該區(qū)域人員的權(quán)限。對(duì)重點(diǎn)崗位、重要設(shè)備增加現(xiàn)場環(huán)境采集信息，可以在管理后臺(tái)設(shè)置參數(shù)超限報(bào)警，便于提前預(yù)警，防止安全事故發(fā)生。發(fā)生安全事故時(shí)，能迅速通過人員定位功能確定事故發(fā)生的具體位置，快速救援，也可以通過定位標(biāo)簽的呼救功能在第一時(shí)間向上級(jí)部門呼救，贏取急救時(shí)間。

工廠倉庫管理。通過工廠內(nèi)產(chǎn)品的物料標(biāo)簽定位管理，全生命周期跟蹤產(chǎn)品信息，自動(dòng)融入工廠庫房管理的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)出入庫產(chǎn)品的財(cái)務(wù)管理。

管理調(diào)控智能化。物聯(lián)網(wǎng)將大規(guī)模數(shù)據(jù)高效、可靠地組織起來，為上層行業(yè)應(yīng)用提供智能的支撐平臺(tái)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、組織以及檢索成為管理調(diào)控智能化的重要基礎(chǔ)。與此同時(shí)，各種決策手段包括運(yùn)籌學(xué)理論、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

應(yīng)用服務(wù)鏈條化。鏈條化是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要特點(diǎn)。以工業(yè)生產(chǎn)為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋原材料引進(jìn)、生產(chǎn)調(diào)度、節(jié)能減排、倉儲(chǔ)物流、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，是提高企業(yè)信息化程度的有效途徑。

6 結(jié)論

通過傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)原理的深入研究，首次提出了LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的應(yīng)用體系架構(gòu)，介紹了LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的主要應(yīng)用功能和發(fā)展方向，闡明了具體實(shí)施中的技術(shù)難題，以智慧工廠為例介紹了其應(yīng)用的前景和所能實(shí)現(xiàn)的功能。LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)的構(gòu)想具有一定的可行性和市場前景。未來，LED物聯(lián)網(wǎng)燈具系統(tǒng)將為LED燈具行業(yè)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步推廣搭建一條全新的橋梁。