無(wú)線能量收集傳感器在智能建筑中的應(yīng)用

隨著新冠疫情的全球大流行，我們對(duì)辦公建筑的需求已經(jīng)發(fā)生改變。如今，占用這些空間的人越來(lái)越少，越來(lái)越多的建筑業(yè)主、規(guī)劃師和設(shè)施管理人員開始重視靈活性、數(shù)字化和能源效率。逐漸返回辦公室的員工想要保證沒(méi)有病毒的空間，更不用說(shuō)舒適、健康和安全的環(huán)境了。同時(shí)，來(lái)自建筑物其隱含能源及其運(yùn)營(yíng)所導(dǎo)致的CO2排放仍占近全球 40%

由于智能網(wǎng)絡(luò)空間可以平衡這些多維目標(biāo)，因此它們?cè)絹?lái)越受到高管和建筑經(jīng)理的關(guān)注。測(cè)量占用率、二氧化碳、噪音和光線的物聯(lián)網(wǎng)傳感器已經(jīng)使用多年，但它們的成本已經(jīng)大幅下降。同時(shí)，它們變得更易于安裝和維護(hù)。通過(guò)從周圍環(huán)境中獲取能量，例如運(yùn)動(dòng)、光線和溫差，傳感器可以在沒(méi)有電線和電池的情況下運(yùn)行。因此，業(yè)主可以從傳感器中獲益，而不必?fù)?dān)心能源供應(yīng)和消耗。

由于在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，很少有辦公室會(huì)在整個(gè)工作周內(nèi)被完全占用，因此許多工作站將閑置。僅通過(guò)辦公桌共享和混合工作模式，雇主就可以節(jié)省高達(dá)30% 的家具、能源和租金成本。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以記錄房間里有多少人，并監(jiān)控正在使用的工作站和區(qū)域，從而使業(yè)主、運(yùn)營(yíng)商和規(guī)劃者能夠以數(shù)字方式繪制和優(yōu)化空間。

有關(guān)辦公桌可用性的信息可以指導(dǎo)能源管理決策并實(shí)時(shí)通知員工哪些工作站可用。然后，員工可以將選擇在具有自己喜歡的溫度的區(qū)域，與特定的同事一起進(jìn)行團(tuán)隊(duì)活動(dòng)，或者使用完成任務(wù)所需的技術(shù)設(shè)備。

未使用的辦公桌也可能是重要的能源和資本消耗者。在很少或偶爾使用的地區(qū)，如果這些系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，溫度和太陽(yáng)能傳感器可以通知供暖、制冷、通風(fēng)和照明控制，以便自動(dòng)調(diào)整?？臻g利用數(shù)據(jù)可以幫助確定很少使用的區(qū)域，這反過(guò)來(lái)又可以幫助企業(yè)決定是否繼續(xù)租用這些區(qū)域。

二氧化碳傳感器可以維持甚至提高工人的生產(chǎn)力；_{更重要的是，他們可以通過(guò)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量和 CO 2}水平來(lái)維護(hù)員工健康。如果 10 名員工在沒(méi)有足夠通風(fēng)的會(huì)議室里待上一個(gè)小時(shí)左右，他們的身體會(huì)感覺(jué)好像他們每個(gè)人都喝了兩杯酒——在那個(gè)時(shí)候，創(chuàng)造性工作幾乎是不可能的。當(dāng) CO₂濃度接近臨界水平時(shí)，傳感器可以提醒居住者并增加進(jìn)入空間的氣流，無(wú)論是通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)還是通過(guò)通知居住者打開窗戶。

新的建設(shè)項(xiàng)目通常會(huì)考慮并將智能基礎(chǔ)設(shè)施整合到他們的規(guī)劃中。對(duì)于改造，與打開現(xiàn)有的（可能是歷史悠久的）建筑墻體是個(gè)令人頭疼的問(wèn)題，這對(duì)于可以直接連接到墻壁、窗戶和天花板的無(wú)線傳感器來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是問(wèn)題了。無(wú)線傳感器無(wú)需電纜即可在安裝位置和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方面提供靈活性。

此外，能量收集無(wú)線電傳感器可以放棄對(duì)電池和銅線的需求，這兩種都是能源密集型產(chǎn)品。相反，它們從運(yùn)動(dòng)、光和溫差中獲取能量。

在動(dòng)能收集中，電力是由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。例如，附在辦公桌上的振動(dòng)傳感器可以可靠地監(jiān)控哪些工作站正在使用，而且不會(huì)消耗電力。按下開關(guān)可以激活機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器通過(guò)按下按鈕產(chǎn)生足夠的能量來(lái)打開和關(guān)閉電器或燈，調(diào)用燈光場(chǎng)景或控制卷簾。這也適用于窗戶接觸傳感器，它會(huì)在窗戶打開時(shí)進(jìn)行報(bào)告。

類似地，水傳感器可能使用可膨脹材料，當(dāng)它接觸水并膨脹時(shí)，它會(huì)激活機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器，向中斷供水的閥門發(fā)送無(wú)線電信號(hào)。

安裝在傳感器模塊上的小型光伏電池可以將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。它們不需要太多的光（200lux 或更少就足夠了）來(lái)監(jiān)測(cè)濕度、溫度、窗戶接觸或占用情況。能量存儲(chǔ)在內(nèi)部，確保傳感器在沒(méi)有充足陽(yáng)光的日子里正常工作。

借助 Peltier 元件和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，無(wú)線傳感器可以從僅 2 攝氏度的溫差中產(chǎn)生能量。這種方法非常適合使用加熱器和環(huán)境之間的溫差來(lái)更改設(shè)置，并通過(guò)無(wú)線電與太陽(yáng)能房間控制器通信的自供電加熱閥。

利用現(xiàn)有的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施可以加快智能物聯(lián)網(wǎng)解決方案的實(shí)施，同時(shí)節(jié)省項(xiàng)目成本。將自供電無(wú)線電傳感器（最常見(jiàn)的是從光中獲取能量）與 Wi-Fi 接入點(diǎn)相結(jié)合，可以將收集到的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，在物聯(lián)網(wǎng)軟件的幫助下進(jìn)行分析。除了易于安裝和維護(hù)外，無(wú)電池和無(wú)線無(wú)線電傳感器還可以幫助業(yè)主獲得將新辦公室或現(xiàn)有辦公室轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄?、靈活和安全工作空間的好處。

本文作者：Raoul Wijgergangs 是 EnOcean 首席執(zhí)行官

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