无线技术是未来智能建筑的关键

来源：千家网 2023-09-18

导读

EnOcean GmbH联合创始人兼业务开发副总裁 Armin Anders 表示，无线技术是智能建筑的关键……

无线技术是未来智能建筑的关键 | 专家视点

近年来，无线技术已成为楼宇自动化和智能家居的首选解决方案。这些技术在规划过程中提供了更大的灵活性，并节省了安装过程中大量布线的成本和麻烦。此外，无电池无线解决方案无需持续维护，从而降低了运营成本。

在智能建筑中，传感器充当神经系统，捕获温度、湿度、存在或二氧化碳等各种数据，以智能地控制各种执行器。然而，由于需要布线，连接这些组件可能既麻烦又昂贵。无线解决方案提供了所需的灵活性，尤其是在装修期间。虽然一些依赖电池的无线解决方案需要大量维护、价格更高并且会产生危险废物，但那些不带电池的无线解决方案具有显着的优势。

通过无线最大限度地提高灵活性

当要将大量传感器和开关集成到系统中时，有线解决方案是不切实际的。用电线连接每个传感器既昂贵又不灵活。无线系统提供了一种可行的解决方案。存在、温度、空气质量、光线以及开关或烟雾探测器传感器可以准确放置在需要的地方，而不受电缆的限制。其优势在于能够使用新产品和附加传感器扩展系统，而无需打破墙壁。

无线传感器和开关最大限度地减少了各行业之间的协调，并减少了对现有建筑结构的干扰。例如，在改造办公楼时，无需拆墙布线或放置不方便的电源线。这节省了成本，并且对业主或未来的居住者更有吸引力。

无需电池即可可持续运行

一些无线解决方案的一个明显缺点是它们依赖外部电源或电池来提供传感器和通信所需的能量。这导致维护成本增加和环境问题。在实践中，电池的消耗速度通常比理论寿命快，每年需要由专业人员更换。更换电池不仅涉及劳动力，还涉及环境因素，因为电池是危险的，必须妥善处理。凭借大量无线传感器（在办公楼中，这很快就会达到数千个），电池更换和处置过程很容易成为设施经理的全职工作，包括从访问协调、设备定位到电池更换、设备测试、文档、电池存储等等，这些工作会占用大量的时间。

能量收集

现代系统利用无电池无线组件，为传统有线解决方案提供可靠且免维护的替代方案，同时保留无线系统的灵活性和轻松改造。采用无电池无线技术的产品可以利用周围环境中可用的能量，这一概念称为能量收集。建筑自动化中出现了三种主要的能量收集形式：动能、太阳能和热能。

动能

运动是各种开关的可靠能源。一次按下即可产生足够的能量来发送三条无线消息。开关外壳内的机电能量转换器将按钮按下操作转换为电能，并在激活后立即可用。该能量转换器的工作原理与自行车发电机类似，其中一个小而强大的磁铁通过两个封闭在 U 形磁芯中的导磁锚板驱动磁通量。感应线圈缠绕在该磁芯上，该磁芯可以放置在接触相应相对锚板的两个位置。这种运动导致磁场突然变化，从而在感应线圈中产生电压脉冲。

单次开关驱动可产生120 µW的能量，足以传输三条无线电消息。在室温下，机电能量转换器允许超过一百万个开关周期。动能收集原理也可用于灯或百叶窗开关。此外，还有无电池传感器可以警告水损坏。这些传感器的底部有膨胀盘，当它们与液体接触时会膨胀。该运动触发机电转换器并发送无线电信号。由于此消息，管道的阀门自动关闭，建筑物业主或设施经理会收到相应的通知，例如在他们的智能手机上。

太阳能能源

由于采用了微型太阳能模块，即使在室内光线强度较低的情况下也可以为无线电模块供电。太阳能传感器模块的运行极其节能。每 15 分钟传输一次温度读数，每天仅需 3.6 小时充电时间，亮度为 200 lux，即可不间断运行。在此亮度下，太阳能电池产生 3V 的电压。额外的 Poly Acenic Semiconductor (PAS) 充电电容器可确保模块能够在没有环境能量的情况下桥接周期。当储能充满电后，模块可以在完全黑暗的情况下不间断运行约一周。

热能

例如，散热器与其周围环境之间的显着温差可以提供大量能量，这些能量不仅可用于传感器，还可用于执行器。能量收集是使用 Peltier 元件与 DC/DC 转换器 (EnOcean ECT 310 Perpetuum) 结合完成的。即使是 20 毫伏 (mV) 的小输入电压（对应于约 2 °C 的温差）也可以转换为超过 3 V 的可用输出电压。温差越大，可以利用的能量就越多。该原理目前主要应用于散热器执行器驱动中。收集的能量足以用于无线电通信和阀门的驱动变化。结合太阳能房间传感器，可以实现完全能源自主的单独房间控制。

采用EnOcean技术的产品除其他外，利用三个不同的频段，这些频段因地区而异：欧洲 868 MHz、北美 902 MHz 和日本 928 MHz。短消息（电报）用于数据传输。这些可以由中央系统使用校验和来验证。由于电报持续时间短（约一毫秒）和多次电报传输，数据冲突的风险被最小化。排除了对 WLAN 或 DECT 等其他系统的干扰，因为这些设备使用的频率超出了 2 GHz 频段。建筑物内的范围可达 30 米，甚至可以穿过墙壁，并且还可以使用中继器进一步改善。设备之间的通信通过 128 位 AES 加密进行保护，

无线、免维护、智能技术

全球制造商已经开发了数千种基于无电池EnOcean无线技术的智能产品，例如房间恒温器、无线窗户触点和太阳能存在探测器。这些产品不仅提高了建筑物的能源效率，而且由于安装无需布线，因此具有高度灵活性。这降低了安装成本并提高了舒适度，因为无线开关可以放置在任何需要的地方。另一个显着优势是互操作性，因为所有基于EnOcean的产品都可以相互通信，无论制造商是谁。

总结

具有节能能力和增强舒适度的智能建筑已经成为现实。通过使用无电池无线技术，可以显着降低安装成本。选择具有开放标准和灵活生态系统的系统至关重要，以确保面向未来并避免短期更便宜的替代方案的潜在陷阱。凭借这些解决方案的灵活性和开放接口，智能建筑可以适应租户的独特需求。

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