近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)已成為樓宇自動(dòng)化和智能家居的首選解決方案。這些技術(shù)在規(guī)劃過(guò)程中提供了更大的靈活性，并節(jié)省了安裝過(guò)程中大量布線(xiàn)的成本和麻煩。此外，無(wú)電池?zé)o線(xiàn)解決方案無(wú)需持續(xù)維護(hù)，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本。
在智能建筑中，傳感器充當(dāng)神經(jīng)系統(tǒng)，捕獲溫度、濕度、存在或二氧化碳等各種數(shù)據(jù)，以智能地控制各種執(zhí)行器。然而，由于需要布線(xiàn)，連接這些組件可能既麻煩又昂貴。無(wú)線(xiàn)解決方案提供了所需的靈活性，尤其是在裝修期間。雖然一些依賴(lài)電池的無(wú)線(xiàn)解決方案需要大量維護(hù)、價(jià)格更高并且會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物，但那些不帶電池的無(wú)線(xiàn)解決方案具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)無(wú)線(xiàn)最大限度地提高靈活性
當(dāng)要將大量傳感器和開(kāi)關(guān)集成到系統(tǒng)中時(shí)，有線(xiàn)解決方案是不切實(shí)際的。用電線(xiàn)連接每個(gè)傳感器既昂貴又不靈活。無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)提供了一種可行的解決方案。存在、溫度、空氣質(zhì)量、光線(xiàn)以及開(kāi)關(guān)或煙霧探測(cè)器傳感器可以準(zhǔn)確放置在需要的地方，而不受電纜的限制。其優(yōu)勢(shì)在于能夠使用新產(chǎn)品和附加傳感器擴(kuò)展系統(tǒng)，而無(wú)需打破墻壁。
無(wú)線(xiàn)傳感器和開(kāi)關(guān)最大限度地減少了各行業(yè)之間的協(xié)調(diào)，并減少了對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的干擾。例如，在改造辦公樓時(shí)，無(wú)需拆墻布線(xiàn)或放置不方便的電源線(xiàn)。這節(jié)省了成本，并且對(duì)業(yè)主或未來(lái)的居住者更有吸引力。
無(wú)需電池即可可持續(xù)運(yùn)行
一些無(wú)線(xiàn)解決方案的一個(gè)明顯缺點(diǎn)是它們依賴(lài)外部電源或電池來(lái)提供傳感器和通信所需的能量。這導(dǎo)致維護(hù)成本增加和環(huán)境問(wèn)題。在實(shí)踐中，電池的消耗速度通常比理論壽命快，每年需要由專(zhuān)業(yè)人員更換。更換電池不僅涉及勞動(dòng)力，還涉及環(huán)境因素，因?yàn)殡姵厥俏ｋU(xiǎn)的，必須妥善處理。憑借大量無(wú)線(xiàn)傳感器(在辦公樓中，這很快就會(huì)達(dá)到數(shù)千個(gè))，電池更換和處置過(guò)程很容易成為設(shè)施經(jīng)理的全職工作，包括從訪問(wèn)協(xié)調(diào)、設(shè)備定位到電池更換、設(shè)備測(cè)試、文檔、電池存儲(chǔ)等等，這些工作會(huì)占用大量的時(shí)間。
能量收集
現(xiàn)代系統(tǒng)利用無(wú)電池?zé)o線(xiàn)組件，為傳統(tǒng)有線(xiàn)解決方案提供可靠且免維護(hù)的替代方案，同時(shí)保留無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的靈活性和輕松改造。采用無(wú)電池?zé)o線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品可以利用周?chē)h(huán)境中可用的能量，這一概念稱(chēng)為能量收集。建筑自動(dòng)化中出現(xiàn)了三種主要的能量收集形式：動(dòng)能、太陽(yáng)能和熱能。
動(dòng)能
運(yùn)動(dòng)是各種開(kāi)關(guān)的可靠能源。一次按下即可產(chǎn)生足夠的能量來(lái)發(fā)送三條無(wú)線(xiàn)消息。開(kāi)關(guān)外殼內(nèi)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器將按鈕按下操作轉(zhuǎn)換為電能，并在激活后立即可用。該能量轉(zhuǎn)換器的工作原理與自行車(chē)發(fā)電機(jī)類(lèi)似，其中一個(gè)小而強(qiáng)大的磁鐵通過(guò)兩個(gè)封閉在 U 形磁芯中的導(dǎo)磁錨板驅(qū)動(dòng)磁通量。感應(yīng)線(xiàn)圈纏繞在該磁芯上，該磁芯可以放置在接觸相應(yīng)相對(duì)錨板的兩個(gè)位置。這種運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致磁場(chǎng)突然變化，從而在感應(yīng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生電壓脈沖。
單次開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)可產(chǎn)生120 µW的能量，足以傳輸三條無(wú)線(xiàn)電消息。在室溫下，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器允許超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)開(kāi)關(guān)周期。動(dòng)能收集原理也可用于燈或百葉窗開(kāi)關(guān)。此外，還有無(wú)電池傳感器可以警告水損壞。這些傳感器的底部有膨脹盤(pán)，當(dāng)它們與液體接觸時(shí)會(huì)膨脹。該運(yùn)動(dòng)觸發(fā)機(jī)電轉(zhuǎn)換器并發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。由于此消息，管道的閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，建筑物業(yè)主或設(shè)施經(jīng)理會(huì)收到相應(yīng)的通知，例如在他們的智能手機(jī)上。
太陽(yáng)能能源
由于采用了微型太陽(yáng)能模塊，即使在室內(nèi)光線(xiàn)強(qiáng)度較低的情況下也可以為無(wú)線(xiàn)電模塊供電。太陽(yáng)能傳感器模塊的運(yùn)行極其節(jié)能。每 15 分鐘傳輸一次溫度讀數(shù)，每天僅需 3.6 小時(shí)充電時(shí)間，亮度為 200 lux，即可不間斷運(yùn)行。在此亮度下，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生 3V 的電壓。額外的 Poly Acenic Semiconductor (PAS) 充電電容器可確保模塊能夠在沒(méi)有環(huán)境能量的情況下橋接周期。當(dāng)儲(chǔ)能充滿(mǎn)電后，模塊可以在完全黑暗的情況下不間斷運(yùn)行約一周。
熱能
例如，散熱器與其周?chē)h(huán)境之間的顯著溫差可以提供大量能量，這些能量不僅可用于傳感器，還可用于執(zhí)行器。能量收集是使用 Peltier 元件與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 (EnOcean ECT 310 Perpetuum) 結(jié)合完成的。即使是 20 毫伏 (mV) 的小輸入電壓(對(duì)應(yīng)于約 2 °C 的溫差)也可以轉(zhuǎn)換為超過(guò) 3 V 的可用輸出電壓。溫差越大，可以利用的能量就越多。該原理目前主要應(yīng)用于散熱器執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)中。收集的能量足以用于無(wú)線(xiàn)電通信和閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)變化。結(jié)合太陽(yáng)能房間傳感器，可以實(shí)現(xiàn)完全能源自主的單獨(dú)房間控制。
采用EnOcean技術(shù)的產(chǎn)品除其他外，利用三個(gè)不同的頻段，這些頻段因地區(qū)而異：歐洲 868 MHz、北美 902 MHz 和日本 928 MHz。短消息(電報(bào))用于數(shù)據(jù)傳輸。這些可以由中央系統(tǒng)使用校驗(yàn)和來(lái)驗(yàn)證。由于電報(bào)持續(xù)時(shí)間短(約一毫秒)和多次電報(bào)傳輸，數(shù)據(jù)沖突的風(fēng)險(xiǎn)被最小化。排除了對(duì) WLAN 或 DECT 等其他系統(tǒng)的干擾，因?yàn)檫@些設(shè)備使用的頻率超出了 2 GHz 頻段。建筑物內(nèi)的范圍可達(dá) 30 米，甚至可以穿過(guò)墻壁，并且還可以使用中繼器進(jìn)一步改善。設(shè)備之間的通信通過(guò) 128 位 AES 加密進(jìn)行保護(hù)，
無(wú)線(xiàn)、免維護(hù)、智能技術(shù)
全球制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了數(shù)千種基于無(wú)電池EnOcean無(wú)線(xiàn)技術(shù)的智能產(chǎn)品，例如房間恒溫器、無(wú)線(xiàn)窗戶(hù)觸點(diǎn)和太陽(yáng)能存在探測(cè)器。這些產(chǎn)品不僅提高了建筑物的能源效率，而且由于安裝無(wú)需布線(xiàn)，因此具有高度靈活性。這降低了安裝成本并提高了舒適度，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)可以放置在任何需要的地方。另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是互操作性，因?yàn)樗谢贓nOcean的產(chǎn)品都可以相互通信，無(wú)論制造商是誰(shuí)。
總結(jié)
具有節(jié)能能力和增強(qiáng)舒適度的智能建筑已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)使用無(wú)電池?zé)o線(xiàn)技術(shù)，可以顯著降低安裝成本。選擇具有開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和靈活生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)至關(guān)重要，以確保面向未來(lái)并避免短期更便宜的替代方案的潛在陷阱。憑借這些解決方案的靈活性和開(kāi)放接口，智能建筑可以適應(yīng)租戶(hù)的獨(dú)特需求。
