智能建筑內設備的無線連接及照明解決方案

【Word版本下載可任意編輯】智能建筑內設備的無線連接及照明解決方案智能建筑革命正在開展中，為住宅提供更好的舒適性和便利性，降低運營成本，提高商業(yè)部門的員工生產力。到2022年，市場價值近780億美元。

無線控制照明是這場革命的關鍵因素，允許多種多樣的操作模式，有助于防止浪費能源，防止大型重新布線項目的動蕩和成本。安裝無線控制器可以節(jié)省高達70％的現有房屋重新布線成本，或者占新建項目布線成本的15％。

雖然有些新房，如房產，可能從一開始就設計得很聰明，現有房屋可能會分階段升級。所有者可以優(yōu)先考慮加熱或照明系統(tǒng)，作為智能技術的步，然后可以使用其他智能功能擴展系統(tǒng)，例如設備控制器，百葉窗或門鎖。所有類型的智能建筑設備似乎都有光明的未來，從簡單的燈開關，墻壁插頭或散熱器蓋到復雜的中央控制器。這為新品牌贏得市場份額提供了時機，通過提供技術先進或比更成熟的競爭對手提供的產品更加時尚的產品。

互操作性和共存將成為尋求成功的開發(fā)者的關鍵問題客戶傾向于逐步向其建筑物引入智能功能的市場。

候選連接標準

用于控制設備（如燈，散熱器閥門，窗戶）的多種連接標準已經提出了智能建筑中的開啟器和電器。目前市場上已獲得產品的流行標準包括EnOcean，KNX，ZigBee?和Z-Wave?。

EnOcean和Z-Wave工作在sub-GHz無線電頻段。在歐洲，這是868MHz。Z-Wave基于網狀網絡拓撲，多支持232個節(jié)點。該協(xié)議提供了應用級別的互操作性，并且可以使用許多Z-Wave片上系統(tǒng)設備，例如SigmaDesignsZM5202。Z-Wave堆棧駐留在芯片上，并通過也提供的API訪問，這使開發(fā)人員可以簡單地將應用程序加載到設備的集成程序存儲器中，如圖1所示。SoC支持單芯片解決方案，具有所有硬件功能，如傳感器ADC，128位安全加密和集成在器件中的三端雙向可控硅調光器控制器。

圖1：通過提供的API訪問Z-Wave協(xié)議。

EnOcean技術基于極輕的無線電協(xié)議，可實現從太陽能電池或其他能源運行的無電池模塊-諸如動力轉換器或Peltier元件的收獲系統(tǒng)，用于傳輸包含傳感器數據的短電報。這對于諸如燈開關之類的物品來說是一個強有力的主張，它可以放置在房間的任何地方，與使用EnOceanTCM300U等系統(tǒng)模塊構建的線路供電照明執(zhí)行器（圖2）開展通信。EnOcean交換機還可以輕松地集成到更大的家庭自動化網絡中。例如，德國KNX開發(fā)商Weinzierl（www.weinzierl.de）建立了一個EnOcean-KNX網關，它接收EnOcean無線電報并在KNX總線上生成適當的信號。

圖2：無線傳感器與線路驅動的執(zhí)行器開展通信。

KNX聲稱是根據ISO/IEC14543-3等標準獲得批準的標準，EN-50090（CENELEC），EN13321-1/2（CEN），中國家庭自動化標準GB/T20965和美國ANSI/ASHRAE135.與基于無線的EnOcean，ZigBee和Z-Wave標準，KNX總線不同可以在各種介質上運行，包括雙絞線（KNXTP），交流電源線（KNXPL）和以太網/Wi-Fi（KNXnet/IP），以及在868MHz頻段運行的無線（KNXRF）。KNX協(xié)會還為設備開發(fā)人員和系統(tǒng)安裝人員提供獨立于制造商的工具。

ZigBee家庭自動化是基于2.4GHz無線電的著名ZigBee標準的特殊配置文件。它針對控制家庭設備開展了優(yōu)化，并使用ZigBeePRO網狀網絡堆棧。ZigBeePro可以在各種微控制器上實現。SiliconLabs擁有許多ZigBee模塊，例如ETRX357，其中包含單芯片ZigBee收發(fā)器以及符合ZigBeePRO標準的EmberZNet網格堆棧。這些模塊允許沒有RF經驗的開發(fā)人員為其產品添加無線網絡功能。

使用選擇的標準

每個標準都有自己的聯盟或協(xié)會支持，該聯盟或協(xié)會負責管理技術規(guī)范以及許可和產品等法律方面。過程確保來自不同制造商的產品之間的互操作性。希望滲透目前使用任何這些標準的市場的OEM必須提供他們的新產品設計以開展。

通常，開發(fā)的，可互操作的設備（例如燈具，開關或調光器）的道路開始通過購買SigmaDesigns的開發(fā)人員套件，如RBK-ZW500DEV-CONZ-Wave套件。Sigma還擁有許多低成本的區(qū)域套件，可為歐洲，北美和日本等地區(qū)的不同子頻段分配服務。對于Z-Wave，購買開發(fā)人員套件還可以訪問Sigma的Z-Wave軟件開發(fā)套件SDK。SDK允許在線訪問協(xié)議庫，應用程序例如和文檔等資源。使用可用的工具，開發(fā)人員可以做出必要的決定，例如硬件選擇，協(xié)議選擇以及設備和命令類。完成硬件和軟件開發(fā)后，產品可以提交給Z-Wave聯盟開展。

集中控制

在智能建筑中，可能需要激活照明在幾個方面，不限于通過壁掛式控制的傳統(tǒng)手動切換或調光。中央控制器可以被編程為在某些時間打開或關閉燈，或者響應于也構成家庭安全系統(tǒng)的一部分的占用傳感器，或者來自環(huán)境光傳感器的信號，其可以用于調節(jié)調光以獲得照明和此外，隨著消費者越來越多地采用網絡移動設備，智能建筑用戶會被豐富多彩的應用程序所吸引，這些應用程序可以控制智能建筑的各個方面，例如照明，供暖，電器和安全平板電腦或智能手機的設置。將智能建筑網絡與互聯網路由器相連接的網關設備為此功能提供了關鍵，如圖3所示。任何智能建筑技術都需要這樣的基于IP域的網關，無論是否與連接到建筑物的平板電腦開展通信Wi-Fi網絡，或通過移動設備通過世界任何地方的蜂窩或Wi-Fi熱點連接到互聯網。許多制造商都提供網關，適用于將智能家居網絡（如EnOcean，KNX，ZigBee或Z-Wave環(huán)境）連接到建筑物的互聯網路由器。

圖3：將智能家庭網絡連接到IP域允許使用各種設備控制設置。

應用程序開發(fā)人員可以利用所選技術支持的功能為終用戶提供方便的功能。這些包括配置設備組以允許單擊控制，或創(chuàng)立自定義“場景”以自動應用照明，加熱和其他設備的所需設置。用戶可以創(chuàng)立一個“家庭影院”場景，同時調暗燈光，關閉百葉窗，調節(jié)溫度，打***板電視，或“進入睡眠”場景鎖門，關閉窗戶，關