今天，物联网（loT）的基础设施非常完善，其应用范围不仅限于服务器和数据中心，而是广泛应用于我们的家庭、办公室和工厂。物联网的最外层是传感器，它们收集数据并将其转发回云服务或在本地进行处理。传感器是建筑智能化不可或缺的一部分。它可以在无人控制的情况下监测和控制环境，带来非凡的便利性和经济性。这样，当最后一个人离开房间时，智能楼宇不会忘记关机。灯。传感器的原型是一个相对简单的控制系统，例如通过占用检测和温度测量来控制加热和照明，现在该技术已经很成熟。对于用户来说，楼宇越来越智能化，其实是其系统智能化水平提升的背后原因。人工智能(AI)的使用最终将消除人类安排智能建筑运营的需要。用于检测大面积总体占用情况的简单传感器将被更复杂的图像传感器所取代，这些图像传感器可以识别个人并提供更个性化的控制。运动检测器将为能够识别个人面部、手势甚至情绪的成像系统铺平道路。智能扬声器或虚拟助手支持的音频控制也为它们的快速采用做出了重大贡献。随着建筑物变得更加智能，它们的功能将扩展以为用户提供更加个性化的体验，例如访问控制和其他安全功能。这不仅仅是在房间无人时简单地关灯以节省能源，还允许仅授权人员进入房间，自动清除不安全的个人网络访问，保护室内网络，甚至帮助寻找物品。智能建筑将带来智能节能的照明和供暖，目前占整体能源消耗的40%。在当今的互联网时代，使用占用检测和根据环境光水平调整照明水平已经过时。现在支持和推动物联网发展的技术使联网照明的采用更加有利并得到充分支持。沟通是其中的关键要素。无线网状网络简化了智能照明配件的连接和可靠性。随着以太网供电(PoE)技术的不断成熟，加上LED技术可以大大节省能源，无需雇用电工安装，单根低压以太网电缆即可为照明供电和连接设备。如今，作为灯具使用的连接端子越来越多。它们构成了智能建筑网络的一个组成部分。例如，每个灯具都可以有效地充当室内导航的灯塔。还可以更轻松地向灯具添加其他功能，例如占用检测、资产跟踪和环境监控。所有这些功能都可以通过集成在单个连接设备中的多个传感器来执行。正是此类技术的发展，建筑物才能为居住者提供更多便利，但最终的好处将是以更智能的方式节约能源。创建更智能的建筑智能建筑系统的拓扑将取决于传感器和执行器，如图1所示。图1：智能建筑系统拓扑示例位于系统核心的微控制器或数字信号处理器(DSP)将协调存在的许多传感器和执行器。除了用于开关灯的机电或固态继电器外，这还包括用于占用检测、环境监测和访问控制的传感器，而现有的执行器可能包括用于开关门窗的有刷或无刷直流(DC)电机。可以使用某种形式的功率调制（例如脉冲宽度调制(PWM)）来实现可变照明水平，MCU/DSP可以很好地执行这种调制。连接将是有线和无线的组合，因此可以使用的协议数量越来越多。其中一些协议支持Internet使用的相同协议，因此可以直接访问，而其他协议则需要网关。超低功耗系统现已出现。可以想象，MCU、传感器和执行器都可以由从环境中收集的能量（例如光或热）供电，从而为虚拟自持控制系统创造潜力。在为智能建筑基础设施开发通信网络时，需要考虑三个主要因素：范围、功率和延迟，每个因素的权重取决于应用。例如，进入黑暗房间和打开灯之间的等待时间的任何差异对于居住者来说都是非常明显的。在这种情况下，低延迟非常重要。通常，与仅依靠云处理资源做出本地决策相比，本地处理将提供更低的延迟。如果传感器可以自行确定有人何时进入房间并提高照明水平，则可以改善整体用户体验。图2：开发智能楼宇通信基础设施时要考虑的关键因素图2说明了这些因素如何影响有线/无线技术的选择。实施一个简单而强大的网状网络（图3）可以构建一个由连接设备（包括灯、风扇等）组成的小型网络。网状网络不仅提供了一种将网络扩展到远远超出单个节点的方式，而且还在网络中构建了冗余，允许消息通过加入节点的任意组合在网络中传递。这意味着，如果由于本地干扰而无法将消息作为路标传递，网络将自动重新路由灯具。因此，当今大多数无线协议都采用网状网络。图3：网状网络扩展网络并提供路由冗余多传感器平台提供更多随着技术的进步，将多个传感器集成到一个平台中变得越来越可行，从而为连接的资产创造更大的价值，特别是如果主要价值由其定义主功能。以灯具为例。它的主要功能是照明，但它也是一个理想的传感器节点，可用于捕获大量数据。将多个传感器集成到单个设备中可以大大增加其价值。看似普通的灯具可以成为智能建筑基础设施的关键部分。该传感器的小尺寸和超低功耗使小尺寸PCB能够轻松容纳多个传感器，以监控占用、温度、湿度、空气质量等。使用RSL10低功耗蓝牙无线电等超低功耗通信设备，这种多传感器平台可以使用一块纽扣电池运行多年（图4）。图4：RSL10系统级封装(RSL10SIP)支持的多传感器平台示例此外，现在甚至可以完全取消电池并使用从环境中收集的能量为多传感器互连平台供电（图5）。图5：能量收集技术现在可以为智能传感器和执行器提供主要能源因此，智能传感器几乎可以放置在建筑物的任何地方。例如，相对较小且不显眼的太阳能电池可用于从人工照明中收集足够的能量来为多传感器平台供电，并定期将数据发送回网关。结论高能效将是智能建筑可持续发展的基础。为实现高能效的目标，需要使建筑更节能以达到更低的能耗，并采用先进技术提供低功耗解决方案。在整个技术堆栈中，从使用传感器到访问云服务，节能将是关键。随着部署的传感器数量增加，对建筑公用事业应用程序的控制粒度也会增加，从而促进节能循环。但很大程度上取决于传感器、处理器和连接技术的能效。随着数量的增加，使用独立于能源的能量收集技术自供电可能成为未来的必要技术。
