ソリューションのアイデア
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スマートで、インターネットに接続された IoT (モノのインターネット) デバイスにより、より健康的で安全な生活を送ることができます。 たとえば、研究では、人間の覚醒、心身の健康、生産性にとって、高品質の照明と自然光のサイクルが重要であることがしだいにわかってきました。 BrainLit 社の特許を取得した BioCentric Lighting™ (BCL) システムは動的で自己学習型の IoT ベース システムであり、室内環境向けの高品質で自然な照明を演出します。
アーキテクチャ
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データフロー
- このシステムでは、レーダー近接センサーを使用して、人が感知されます。 空間が無人になるといつでも、パネルから紫外線が放出され、ウイルスや細菌が大幅に削減または除去されます。
- 1 台の UVEN 照明制御システム (LCS) で、最大 20 基の照明器具の BCL 照明と短波長紫外線の両方を制御できます。 LCS は、更新およびリアルタイムの調整のために、レーダー センサーと電源、およびインターネットまたは他の LCS に接続されます。
- 1 つのクラスター内で複数のセルを接続することができます。 クラスター化された LCS のうち、インターネットに接続する必要があるのは 1 台のみです。 LCS またはクラスターは、スタンドアロンで運用することも、他のクラスターとの UVEN BCL ネットワーク システム全体で運用することもできます。
- UVEN BCL Net は、完全に分散化され、無制限のスケーラビリティ、制御、柔軟性が提供されます。
コンポーネント
UVEN システムは、Azure Sphere を利用した照明制御システムによって制御される発光ダイオード (LED) 照明器具で構成されています。
UVEN のコンポーネント
基本的な UVEN シーリング パネルは、BCL と殺菌機能を同じ照明器具に統合する動的で調整可能な LED で構成されます。 この LED は、広範囲の可視光線および紫外線の放出を提供するだけでなく、優れた繊細な演色性が提供され、0.1% までスムーズに照明を落とすことができます。 LED は、従来の白熱蛍光の室内光源と比較して、低コストで長寿命であり、環境的に持続可能です。
人がいる場合は、シーリング パネルの BCL ライトのみが発光します。 無人の空間では、パネルから紫外線が放出され、ウイルスや細菌が大幅に削減または除去されます。 それぞれの状況で動作するように最適化された個別のドライバーにより、完全な BCL および紫外線機能が同時に保持されます。
レーダー モーション センサー、アラーム、手動オーバーライドにより、二重の緊急時安全機能が提供されるため、ユーザーには、有益な光のみが当てられます。 Azure Sphere テクノロジをベースとする柔軟性が高く、スケーラブルで更新可能な LCS によって、照明器具、センサー、安全警報メカニズムが制御されます。
紫外線は、表面や機器を損傷する可能性があります。 UVEN の高度なセンサーとコントローラーにより、照明器具によって生成される短波長紫外線の照射量を、確実に殺菌できる最小限の量に抑えることができます。 このシステムは、クラウド接続を介して、新しい研究開発や公衆衛生に関するガイドラインを継続的に統合することにより、科学的根拠に基づいた最善の照明および殺菌機能を提供します。
UVEN 管理サポート ツールには、ユーザーとデバイスに関する情報を保持する管理パネルと、ユーザーのアクティビティと紫外線被ばく量の全体像を示すダッシュボードが含まれます。
Azure Sphere
Azure Sphere は、IoT 接続デバイス用のセキュリティ保護されたアプリケーション プラットフォームで、クラウドの通信とセキュリティ機能が組み込まれています。 このプラットフォームは、ハイレベルの Linux ベースのカスタム マイクロコントローラー オペレーティング システム (OS) を実行する Azure Sphere 認定のセキュリティ保護された MCU チップで構成されます。 Azure Sphere OS によって、ハイレベルとリアルタイムの両方に対応するアプリケーションなど、IoT アプリケーションの開発用プラットフォームが提供されます。 この OS は、継続的で更新可能なセキュリティのために、クラウドベースの Azure Sphere Security Service (AS3) に接続します。
AS3 では、デバイスとインターネットまたはクラウド間のセキュリティ保護された接続が確立され、セキュア ブートを保証し、Azure Sphere 認定チップの保守、更新、制御を可能にします。 また、AS3 では、デバイス ID を認証し、システム ソフトウェアの整合性と信頼を確保し、デバイスで信頼されたコード ベースが実行されていることを証明します。 さらに、このサービスでは、展開されたデバイスに OS と顧客アプリケーションの更新プログラムを自動的にダウンロードしてインストールするためのセキュリティ保護されたチャネルも提供されます。
MediaTek 3620 は、最初の Azure Sphere 認定チップです。 このチップには、ARM Cortex-A7 500-MHz プロセッサ 1 基、2 つの ARM Cortex-M4F 200-MHz I/O サブシステム、Wi-Fi 機能、専用の ARM Cortex-M4F コアを搭載した Microsoft Pluton セキュリティ サブシステムが含まれます。 Linux ベースの Azure Sphere OS では、開発者は、外部通信にアクセス可能な A7 コアで実行できるアプリケーション、または M4 プロセッサの 1 つでリアルタイム対応アプリとして実行できるアプリケーションを作成することができます。 開発者は、Azure Sphere OS 更新プログラムと同じセキュリティ保護されたメカニズムを使用して、アプリケーションを Azure Sphere に配布することができます。
Azure Sphere の "グリーンフィールド" 実装では、Azure Sphere 認定チップを搭載した新しい IoT デバイスを設計し、構築する必要があります。 "ブラウンフィールド" 実装では、Azure Sphere ガーディアン モジュールを介して既存の IoT デバイスをインターネットに安全に接続できます。 ガーディアン モジュールには、Azure Sphere 認定チップ、Azure Sphere OS、AS3 が含まれます。 このモジュールは、既存の周辺機器を経由して IoT デバイスに接続された後、インターネットに安全に接続されます。 IoT デバイス自体は、インターネットに公開されません。
シナリオの詳細
さらに、BCL システムでは、目に見えない紫外 (UV) スペクトルの放射エネルギーを提供して、ウイルスを殺菌することもできます。 すべての紫外線には、抗菌能力があります。 200 から 300 nm の最短波長の短波長紫外線 (UVC) 照射により、DNA の不活性化が起こり、ウイルスの複製が抑制されます。 コロナ ウイルスとの戦いにおいて、短波長紫外線による殺菌が重要な武器となります。 BrainLit 社の新しい UVEN の概念は、BCL の照明制御と短波長紫外線の殺菌を組み合わせたもので、心身の健康を推進し、ウイルスを死滅させるのに役立ちます。
プラグイン デバイス、ロボット、ドローン、スティックを使用する他の短波長紫外線ウイルス殺菌テクノロジでは、空間全体を対象範囲にすることができません。また、パフォーマンスや効果のデータも提供されません。 これらのデバイスを安全かつ効率的に操作しようとすると、業務や従業員の妨げとなり、生産性の損失や空間利用率の低下を招きます。 UVEN 殺菌機能は、使用されていない時間帯に無人の空間で動作するため、業務に支障をきたさずに、安全で広範囲にわたる自律的な病原菌の不活性化を実現します。
IoT デバイスは物理環境で直接動作し、機密データを使用および収集する可能性があるため、デバイスの安全性とセキュリティが最も重要です。 UVEN の二重の緊急時機能により、占有者には確実に有益な光のみが当てられます。 スタンドアロンのマイクロプロセッサ ユニット (MCU) をベースとする Azure Sphere プラットフォームによって、IoT アプリが安全に実行され、クラウドに直接接続されることで、Azure ベースの完全なセキュリティ、および最新の OS とアプリの更新プログラムが得られます。
このシステムは、クラウド接続を介して、新しい研究開発や公衆衛生に関する最新情報を継続的に統合することにより、最新情報と科学的根拠に基づいた照明および殺菌機能を確保します。
BCL と短波長紫外線のテクノロジを組み合わせた UVEN は、次の機能を提供します。
- 床面積を最適に利用する、照明と殺菌のためのセキュリティ保護されたスマートで安全な統合システム ソリューション。
- 環境の変化に合わせて照明および殺菌の照射量と処方を調整できる長期的なソリューション。
- 最適化された照明とウイルスのない環境により、居住者の健康と免疫システムを全体的に向上。
考えられるユース ケース
このソリューションは、医療業界と施設業界に最適です。 次のようなシナリオでこのソリューションを使用することをお勧めします。
- UVEN セルは、受付カウンターなどの特定のエリアのレイアウトに合わせることも、多数のトイレなどの複数のエリアに分割することもできます。
- このモジュール式システムは、個々の部屋や家から大規模なキャンパスや公共エリアまで、あらゆる空間に合わせてスケーリングすることができます。
- Azure Sphere ベースのインフラストラクチャは、既存の IoT デバイスやビルの管理システムと簡単に統合できます。
次のステップ
- 詳細については、iotcovidsupport@microsoft.com にお問い合わせください。
- BCL システムの詳細については、BrainLit 社の Web サイトを参照してください。
- Azure Sphere の詳細については、Azure Sphere のドキュメントを参照してください。
- Azure Sphere のコード サンプルについては、「Azure Sphere Samples」を参照してください。