案例分析：村田的智能照明解决方案蓝图
经历了上个世纪90年代的缓慢发展，智能照明在中国将会迎来快速的发展，特别是随着通讯技术和网络技术的发展，以及物联网和智能家居概念兴起，智能照明作为智能家居的重要组成部分，而被各个智能化厂家和照明厂家重视起来。本文以村田的智能照明解决方案为例，展示了技术厂商对该市场的关注与策略安排。
智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥控来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能;并达到安全、节能、舒适、高效的特点。从图1中可以看出，智能照明市场从2014年开始将有突破性的发展。
村田作为全球最大的电子元器件供应商，也关注到了智能家居以及物联网的发展，并将业务扩展到这些市场，发挥村田的核心技术和经验不断地去开发适合智能照明市场的产品和解决方案，并且已经有一定的成果。
图1，智能照明市场预测
城市智能照明系统作为智慧城市的核心子系统，运用无线ZigBee、Wi-Fi、GPRS等多种物联网和IT技术，实现了远程单灯开关、调光、检测等管控功能，开辟了城市照明“管理节能”的新篇章。
其中与其他的无线通信技术相比，ZigBee具有低功耗，低数据量，抗干扰性高，保密性高等等的特点。而且无法忽视的特点还有自动动态组网，以及自带簇群库(ZCL)的功能。这些特点让ZigBee在智能照明行业中的应用变得更方便，更简单。村田在智能照明中选用的也是ZigBee的通讯方式。
ZigBee模块
据有关数据统计，在一般家庭里照明的用电量是占所有用电量的36%。在工业上照明的用电量是占所有用电量的50%，因此村田认为照明这个行业是最适合导入智能系统去实现节能的行业。ZigBee模块的小尺寸、低功耗的特点决定了ZigBee是应用于智能照明中的最佳无线通信方式。目前市场上的LED照明分为家庭用照明与商业用照明，而未来的照明市场将会以LED灯为主。
为了证明智能LED照明系统节能的功效，村田制作所在东京分公司专门设立了一个实验区，导入村田自己开发的任务与环境照明控制系统来做实验，采集了一些数据。
图2，村田基于ZigBee网络的智能照明系统
后端控制设备上连上了ZigBee模块，在作为任务照明的台灯上装上了ZigBee模块，以及检测人体的红外线传感器，并且在作为环境照明顶灯的AC/DC驱动上也连接了ZigBee模块组成了一个ZigBee的网络，可以进行无线通讯。例如，所有的灯都可以根据周围的环境进行调光，并且通过传感器可以检测周围有没有人，在没有人的情况下系统会自动关闭设定区域内的灯，实现节能。在这个系统中，所有的软件都是村田自己开发的，不光是在日本，在上海本部专门有一个团队在开发关于智能照明的解决方案，包括系统软件以及终端产品。这对于国内的客户也提供了方便。
通过这个智能控制系统去控制环境与任务照明之后，比之前节省了63%的功耗，以及减少了63%的CO2排放量。
图3，智能照明系统具有显著的节能效果
智能照明网关
村田在不断地优化智能照明系统，不断地扩大宅能照明的产品线。目前已经开发出面向于家用照明的系统以及商业照明的系统，并且也有自己独特的产品。例如以下演示系统中的网关、人感传感器节点、AC/DC电源模块等等……
目前我们所使用的末端设备如手机、PAD都是带有Wi-Fi功能但没有ZigBee的通讯功能，因此如果要用这些末端设备去进行控制就需要一个信号转换的过程，网关就是起这种作用。
村田为智能系统推出的网关，可在各种环境和情况下了解并控制整个智能系统，通过网络将照明，家电等住宅设施互相连接进行通信，即使不在家中也能够通过智能手机或平板电脑对家里的各种设备进行控制以及收集信息。村田不仅拥有网点等硬件，还有先进的软件技术，能够为客户提供合适的全方位的解决方案，在建立ZigBee网络上提供快速而灵活的技术支持。
图4，村田智能照明网关
传感器与电源模块
村田还将无线通信技术与传感器技术结合到一起，开发了ZigBee传感器模块，便于客户使用。只要预留一个接口就可以直接连接到客户的终端产品上。
村田可集成温度传感器、湿度传感器、红外线传感器、电流感应变压器、环境光传感器等等传感器，来制作ZigBee无线传输传感器模块。
并且也开发了传感器节点终端产品。客户可直接使用，无需加工，并且支持电池供电。目前开发的ZigBee节点产品有温湿度传感器、红外线传感器和智能插座。
村田专门为商业照明开发了带有数字接口的AC/DC电源模块，此模块带有UART,DALI,PWM三种数字接口，可以通过UART接口与ZigBee模块进行连接，传输信号去控制电源模块所带动的所有的LED灯。此电源驱动模块具有高功率(35W)，低待机功耗(0.2W)等特点。
利用这些特色产品，村田不仅能实现单灯短距离调控系统，配合其他技术还可实现楼宇照明远程控制系统。通过网关的强大功能以及ZigBee的组网特点，可实现在短时间内进行入网设置、组网设定以及休眠状态激活进行通讯。
在室内我们可以通过网关使我们的手机或者平板电脑可以控制家里每一个带有ZigBee通讯功能的LED灯，并且像附带的传感器、LED灯的开关都可以装上ZigBee模块，即可实现无线通讯与控制。在室外，我们可以通过云服务器访问家里的网关，从而连接到家庭ZigBee网络实现远程控制。
