您是否曾經抬頭注意到現代建筑天花板上懸掛的所有互連設備？今天的智能建筑通常有數十種傳感器和執行器類型，通過許多并行網絡互連。常見的例子包括：

安全攝像頭（在模擬或數字同軸電纜網絡上）

環境傳感器和火災/煙霧/熱警報（支持不同的網絡，通常是雙絞線）

照明設備（通常由用于主照明的標準斷路器面板電路和用于少數應急裝置的獨立不間斷電源 [UPS] 電路支持）

Wi-Fi 接入點（由 CAT5/7 以太網或以太網供電 [PoE] 布線到互聯網路由器支持）

公共廣播揚聲器（帶模擬音頻接線）

與管理供暖、通風和空調氣流相關的執行器

控制緊急設備，例如出口標志、灑水噴頭和警報/頻閃盒

更復雜的建筑會增加更多類型的天花板安裝傳感器和執行器，它們都需要與計算機網絡互連，包括占用傳感器、數字標牌、空氣質量監測器、緊密分區的空氣混合箱、單獨控制的燈具和疏散-輔助裝置。

為包含上述設備的天花板布線的傳統方法的一個大問題是安裝所有這些不同的網絡然后將它們與大量傳感器和執行器互連相關的復雜性、時間和費用。這個問題間接導致了我們許多人工作的立方體農場或開放式辦公室計劃的趨勢。如果辦公室墻壁一直延伸到天花板，安全法規要求每個封閉空間都有自己的一套天花板安全和照明設備，并連接到六個或更多網絡。在一堆桌子或低矮的隔間上建造一個同質的天花板并且從不改變它比安裝和管理高墻所必需的所有這些網絡的頻繁變化要便宜得多。

智能天花板救援

這就是智能天花板的用武之地。在常見的實施中，PoE 用于通過公共雙絞線網絡為所有天花板安裝設備供電并與其通信。中央 PoE 交換機通常安裝在與所服務空間相鄰的配線柜中，并將 CAT7 線拉到每個天花板設備的位置。因為這些電線很便宜，所以可以運行一些額外的連接并將其盤繞在天花板上方，以服務于未來的設備。中央交換機連接到建筑物的互聯網服務，以提供足夠的帶寬來管理預期的流量并將傳感器和執行器連接到互聯網。該開關連接到建筑物的配電系統，以提供足夠的能量來運行所有安裝在天花板上的設備。UPS 的大小可以調整為通過電池或發電機為對建筑物的安全或任務至關重要的設備子集供電。中央交換機還可以包括本地邊緣計算處理器，能夠提供智能天花板系統的本地分析和控制，而無需將大量數據來回發送到云端。

在上述場景中添加或重新配置智能天花板設備很簡單。只需打開天花板，找到以太網電纜，安裝設備并將其插入。工會電工通常不需要在 PoE 網絡上處理低壓物聯網 (IoT) 設備，因此標準建筑維護人員可以做它。設備范圍從簡單的溫度傳感器到基于 LED 的智能照明燈具（在 60W PoE 的可用能量下可以像約 400 瓦的白熾燈一樣亮）到數字標牌。PoE 交換機可以自動發現新設備，配置其數據和供電，并將應用程序加載到充分利用其功能所需的本地邊緣處理器中。

我們可以進一步提高智能天花板的多功能性、效率和便利性。類似于軌道燈軌道的設備可以在其長度的任何位置接受 PoE 設備。如果將這些軌道中的許多軌道集成到吊頂支撐軌中并包括所需的網絡布線，那么物聯網設備實際上可以懸掛在 2' x 2' 網格上的任何位置。需要更多的燈光、風扇、更好的 Wi-Fi 覆蓋范圍或工作地點上方的數字標牌？只需拿起您的梯子，然后使用類似于軌道燈上的鎖定緊固件將所需的設備卡在軌道上。不到一秒鐘，網絡就會發現、配置并啟用新設備。我的美國專利 10,030,398討論了這種系統。

更進一步，天花板安裝設備的實際放置和移動可以使用機器人技術實現自動化。軌道不是軌道燈類型的互連，而是可以支持一隊小型機動穿梭車，這些穿梭車在天花板上移動，將物聯網設備定位在建筑物居住者或建筑自動化軟件命令它們去的任何地方。跨越天花板的許多平行軌道之間的開關允許穿梭機到達新的地方或繞過彼此。儲藏室保存著各種備用設備的庫存，隨時可以根據要求移到天花板上。該系統將使用集成到軌道中的滑動觸點和母線為每個物聯網設備（以及承載它的機器人穿梭車）供電。與設備和穿梭車的數據連接將通過軌道內的光束進行，也可以通過無線電網絡進行。我的美國專利 10,148,355詳細介紹了該系統。

結論

智能建筑需要智能天花板。配置和重新配置安裝在天花板上的設備可能既昂貴又低效，但是轉向具有集成物聯網網絡和本地邊緣計算的智能天花板技術可以真正改善這種情況。最先進的智能天花板將使用可重新配置的軌道和機器人技術來提供高度動態和定制的環境。

CHARLES C. BYERS 是工業互聯網聯盟的副首席技術官，現在加入了 OpenFog。他致力于邊緣霧計算系統、通用平臺、媒體處理系統和物聯網的架構和實施。此前，他是思科的首席工程師和平臺架構師，以及阿爾卡特朗訊的貝爾實驗室研究員。在電信網絡行業的三十年中，他在語音交換、寬帶接入、融合網絡、VoIP、多媒體、視頻、模塊化平臺、邊緣霧計算和物聯網等領域做出了重大貢獻。他還是多個標準機構的領導者，包括擔任工業互聯網聯盟和 OpenFog 聯盟的首席技術官，并且是 PICMG 的 AdvancedTCA、AdvancedMC、

Byers 先生在威斯康星大學麥迪遜分校獲得電氣和計算機工程學士學位以及電氣工程碩士學位。在業余時間，他喜歡旅行、烹飪、騎自行車和在他的工作室里修修補補。他擁有 80 多項美國專利。

審核編輯黃宇