创建对人类和环境有益的智能家居和楼宇自动化管理

作者：Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci

从遮荫挡雨的简单建筑，到适合工作、旅行和购物的场所，人们大部分时间都是在室内度过的，所以造福人类的关键是建设最佳的室内环境。在这方面，无线技术可以提供帮助。

智能家居和建筑提供舒适环境
自新冠疫情大流行开始以来，人们对于身心安康的需求变得更加紧迫。这是因为人们在室内度过的时间比以往都要多，而良好的照明、舒适的温度和清新的空气质量对于长期健康至关重要。

除此之外，优良室内环境带来的好处不仅限于改善健康状况。照明、温度、湿度、常规空气质量和门禁可能会影响其他几项因素，包括工作环境中的生产力、人工制品和易腐烂商品的保护，甚至零售环境中的消费者支出模式。

智能家居和建筑的环境影响
高效的建筑管理也可以为环境带来益处。修复管线泄漏、在无人时关灯或者在特定时间段关闭办公室空调等措施，可以节省电力和水。这些都能够为室内环境带来显着影响；根据architecture2030.org,数据，建筑运营占据每年二氧化碳排放总量的27%。

此外，能源浪费会影响建筑物的运营成本，这些花费可能很大；建筑师建议每年分配新建筑原始成本的4%左右进行维护和维修，随着建筑的老化，费用甚至更高。

无线技术的巨大力量
通过引入无线物联网解决方案，可对建筑物的服务进行精准的自动化集中控制，包括暖通空调、电气系统和照明、门禁控制、安全系统（例如应急照明和火灾探测器）和智能建筑物传感器（例如入住、资产跟踪和办公桌使用）。

无线楼宇自动化解决方案相比同等有线解决方案更易于安装，并且消除了因为难以触及的布线、连接器和开关而引起的故障。此外，无线设计可以实现新的商业模式和服务，例如灵活的联合办公空间或24小时健身房。

无线网络还可以支持传感器监控建筑基础设施的状态，例如检测泄漏、即将失效的照明装置、绝缘层破损或失效。这种预测性维护可以省去按照预定时间周期派遣维护人员的成本，在严重损坏发生之前解决问题并控制能源花费，从而节省金钱。

智能楼宇解决方案
Minut的The Point 是增强安全性的智能家居警报器示例，使用温度、运动和湿度传感器，以及声音识别和气压检测功能。如果发生任何异常情况，可以通过智能手机提醒用户。

第二个商业安全设备示例是 Level Home 的Level Lock。这款无线智能门锁可以远程激活，无需物理钥匙。获授权客人可以得到自己的“数字钥匙”，或者使用“派对通行证”功能，在指定的时间内准许几位提名客人进入。这款设备与Apple HomeKit和Amazon Sidewalk兼容。

统一楼宇自动化运作
直到最近，业界在实施无线楼宇自动化时，还是采用非常零散的方法。业界有广泛的标准和专有无线协议来解决这个问题。每项标准和协议都提供了令人满意的解决方案，但缺乏互操作性和大型供应商生态系统，导致市场变得分散。

连接标准联盟(CSA)开发的新连接标准Matter为统一无线楼宇自动化运作提供了最好的前景，它是建立在现有的无线连接技术 Thread 和 Wi-Fi（加上用于调试的低功耗蓝牙）及以太网有线协议之上。Matter基于互联网协议(IP)，为开发人员提供了通用而成熟的通信基础。Matter未来实现商业成功的关键是统一的应用层，确保现有和未来的楼宇自动化产品之间具有兼容性和互操作性。

Thread则是为智能家居开发的安全IPv6无线mesh网络，针对可靠性和低延迟进行了调整。具有新功能的全新1.2版本现已扩展到商业应用领域。这项标准特别适用于建筑传感器和门锁等低功耗设备，并且可扩展以支持大型网络。

在普通楼宇自动化设置中，较简单或功耗较低的设备通常在Thread网络上运行，而具有更高功率和数据带宽需求的设备则会使用Wi-Fi。

开始变革
建筑是费用昂贵的工程，预计持续使用数十年。建筑师很难预测即将出现的技术，并在建筑设计中做相应的准备。而无线技术的美妙之处，就是可以在建筑工程完成后再添加到建筑物中，并且可以在硬件的整个生命周期内通过无线方式更新无线技术固件，从而增添新的功能和安全性。低功耗无线技术传感器甚至不必连接到主电源，因为使用电池电量就可以运行多年时间。

最后一个难题是统一流行的无线协议：低功耗蓝牙、Thread和Wi-Fi。随着200多家企业（包括一些世界上最大公司）采用了Matter，并且将 IPv6 和低功耗蓝牙视为物联网的基础，这个愿景可望实现。

这些状况表明建筑楼宇自动化管理的变革正在进行。