智能建筑內(nèi)設(shè)備的無線連接及照明解決方案

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】智能建筑內(nèi)設(shè)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(chǎn)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(guān)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(xiàn)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(chǎn)，可能從一開始就設(shè)計得很聰明，現(xiàn)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(shù)的步，然后可以使用其他智能功能擴展系統(tǒng)，例如設(shè)備控制器，百葉窗或門鎖。所有類型的智能建筑設(shè)備似乎都有光明的未來，從簡單的燈開關(guān)，墻壁插頭或散熱器蓋到復(fù)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(shù)先進或比更成熟的競爭對手提供的產(chǎn)品更加時尚的產(chǎn)品。

互操作性和共存將成為尋求成功的開發(fā)者的關(guān)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(shè)備（如燈，散熱器閥門，窗戶）的多種連接標準已經(jīng)提出了智能建筑中的開啟器和電器。目前市場上已獲得產(chǎn)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(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲，多支持232個節(jié)點。該協(xié)議提供了應(yīng)用級別的互操作性，并且可以使用許多Z-Wave片上系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用程序加載到設(shè)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(diào)光器控制器。

圖1：通過提供的API訪問Z-Wave協(xié)議。

EnOcean技術(shù)基于極輕的無線電協(xié)議，可實現(xiàn)從太陽能電池或其他能源運行的無電池模塊-諸如動力轉(zhuǎn)換器或Peltier元件的收獲系統(tǒng)，用于傳輸包含傳感器數(shù)據(jù)的短電報。這對于諸如燈開關(guān)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(gòu)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(wǎng)絡(luò)中。例如，德國KNX開發(fā)商Weinzierl（www.weinzierl.de）建立了一個EnOcean-KNX網(wǎng)關(guān)，它接收EnOcean無線電報并在KNX總線上生成適當?shù)男盘枴?/p>

圖2：無線傳感器與線路驅(qū)動的執(zhí)行器開展通信。

KNX聲稱是根據(jù)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(zhì)上運行，包括雙絞線（KNXTP），交流電源線（KNXPL）和以太網(wǎng)/Wi-Fi（KNXnet/IP），以及在868MHz頻段運行的無線（KNXRF）。KNX協(xié)會還為設(shè)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(shè)備開展了優(yōu)化，并使用ZigBeePRO網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)堆棧。ZigBeePro可以在各種微控制器上實現(xiàn)。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(wǎng)格堆棧。這些模塊允許沒有RF經(jīng)驗的開發(fā)人員為其產(chǎn)品添加無線網(wǎng)絡(luò)功能。

使用選擇的標準

每個標準都有自己的聯(lián)盟或協(xié)會支持，該聯(lián)盟或協(xié)會負責(zé)管理技術(shù)規(guī)范以及許可和產(chǎn)品等法律方面。過程確保來自不同制造商的產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計以開展。

通常，開發(fā)的，可互操作的設(shè)備（例如燈具，開關(guān)或調(diào)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(wù)。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(yīng)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(shè)備和命令類。完成硬件和軟件開發(fā)后，產(chǎn)品可以提交給Z-Wave聯(lián)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(diào)光。中央控制器可以被編程為在某些時間打開或關(guān)閉燈，或者響應(yīng)于也構(gòu)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(diào)節(jié)調(diào)光以獲得照明和此外，隨著消費者越來越多地采用網(wǎng)絡(luò)移動設(shè)備，智能建筑用戶會被豐富多彩的應(yīng)用程序所吸引，這些應(yīng)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(shè)置。將智能建筑網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)路由器相連接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備為此功能提供了關(guān)鍵，如圖3所示。任何智能建筑技術(shù)都需要這樣的基于IP域的網(wǎng)關(guān)，無論是否與連接到建筑物的平板電腦開展通信Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，或通過移動設(shè)備通過世界任何地方的蜂窩或Wi-Fi熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)。許多制造商都提供網(wǎng)關(guān)，適用于將智能家居網(wǎng)絡(luò)（如EnOcean，KNX，ZigBee或Z-Wave環(huán)境）連接到建筑物的互聯(lián)網(wǎng)路由器。

圖3：將智能家庭網(wǎng)絡(luò)連接到IP域允許使用各種設(shè)備控制設(shè)置。

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