? ? ? ?照明的無線控制是這場革命的關(guān)鍵要素，它允許多種操作模式并有助于避免浪費能源，而無需大型重新布線項目的動蕩和成本。據(jù)估計，安裝無線控制裝置可節(jié)省高達(dá) 70% 的現(xiàn)有場所重新布線成本，或 15% 的新建項目布線成本。

　　雖然一些新房，例如高級房產(chǎn)，可能從一開始就設(shè)計為智能，但現(xiàn)有房屋可能會分階段升級。業(yè)主可以優(yōu)先考慮加熱或照明系統(tǒng)，作為進(jìn)入智能技術(shù)的簡單第一步，然后可以使用其他智能功能（如電器控制器、百葉窗或門鎖）擴(kuò)展系統(tǒng)。從簡單的電燈開關(guān)、墻壁插頭或散熱器蓋到復(fù)雜的中央控制器，所有類型的智能建筑設(shè)備似乎都有一個光明的未來。這為新品牌帶來了機(jī)會，通過提供技術(shù)上可能比更成熟的競爭對手提供的產(chǎn)品更先進(jìn)或更時尚的產(chǎn)品來贏得市場份額。

　　對于希望在客戶傾向于逐步將智能功能引入其建筑物的市場中取得成功的開發(fā)商而言，互操作性和共存性將是關(guān)鍵問題。

　　候選連接標(biāo)準(zhǔn)

　　已經(jīng)提出了許多用于控制智能建筑中的燈、散熱器閥門、開窗器和電器等設(shè)備的連接標(biāo)準(zhǔn)。目前市場上有認(rèn)證產(chǎn)品的流行標(biāo)準(zhǔn)包括 EnOcean、KNX、ZigBee ?和 Z-Wave ?。

　　EnOcean 和 Z-Wave 在 sub-GHz 無線電頻段運行。在歐洲，這是 868 MHz。Z-Wave 基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌疃嘀С?232 個節(jié)點。該協(xié)議在應(yīng)用程序級別提供了互操作性，并且提供了許多 Z-Wave 片上系統(tǒng)設(shè)備，例如 Sigma Designs ZM5202。Z-Wave 堆棧位于芯片上，可通過還提供的 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 實現(xiàn)了具有所有硬件功能的單芯片解決方案，例如傳感器 ADC、128 位安全加密和集成在設(shè)備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)基于一種極其輕量級的無線電協(xié)議，該協(xié)議使無電池模塊能夠從太陽能電池或其他能量收集系統(tǒng)（如動能轉(zhuǎn)換器或 Peltier 元件）運行，以傳輸包含傳感器數(shù)據(jù)的短電報。對于電燈開關(guān)等項目來說，這是一個強有力的提議，它可以放置在房間的任何地方，以與使用 EnOcean TCM300U等系統(tǒng)模塊構(gòu)建的線路供電照明執(zhí)行器（圖 2）進(jìn)行通信。EnOcean 交換機(jī)還可以輕松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） 構(gòu)建了一個 EnOcean-KNX 網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)接收 EnOcean 無線電報并在 KNX 總線上生成適當(dāng)?shù)?a target="_blank">信號。

　　圖 2：無線傳感器與線路供電的執(zhí)行器通信。

　　KNX號稱是全球唯一通過ISO/IEC14543-3、EN-50090（CENELEC）、EN13321-1/2（CEN）、中國家庭自動化標(biāo)準(zhǔn)GB/T20965、美國ANSI等規(guī)范認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)/ASHRAE 135. 與基于無線的 EnOcean、ZigBee 和 Z-Wave 標(biāo)準(zhǔn)不同，KNX 總線可以在各種媒體上運行，包括雙絞線電纜 （KNX TP）、交流電源線 （KNX PL） 和以太網(wǎng)/Wi-Fi （ KNXnet/IP），以及在 868 MHz 頻段運行的無線 （KNX RF）。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 2.4 GHz 無線電的著名 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)的特殊配置文件。它針對控制家庭設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，并使用 ZigBee PRO 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)堆棧。ZigBee Pro 可以在多種微控制器上實現(xiàn)。Silicon Labs 擁有許多 ZigBee 模塊，例如ETRX357，其中包含一個單芯片 ZigBee 收發(fā)器與 ZigBee PRO 兼容的 EmberZNet 網(wǎng)格堆棧。這些模塊允許沒有射頻經(jīng)驗的開發(fā)人員將無線網(wǎng)絡(luò)功能添加到他們的產(chǎn)品中。

　　使用選定的標(biāo)準(zhǔn)

　　每個標(biāo)準(zhǔn)都有自己的聯(lián)盟??或協(xié)會支持，這些聯(lián)盟或協(xié)會管理技術(shù)規(guī)范以及許可證和產(chǎn)品認(rèn)證等法律方面。認(rèn)證過程確保了來自不同制造商的產(chǎn)品之間的互操作性。希望打入目前使用任何這些標(biāo)準(zhǔn)的市場的 OEM 必須提供其新產(chǎn)品設(shè)計以供認(rèn)證。

　　通常，開發(fā)經(jīng)過認(rèn)證的、可互操作的設(shè)備（例如燈具、開關(guān)或調(diào)光器）的道路始于獲取開發(fā)人員套件，例如RBK-ZW500DEV-CONSigma Designs 的 Z-Wave 套件。Sigma 還擁有許多成本較低的區(qū)域套件，為歐洲、北美和日本等地區(qū)的 sub-GHz 頻段的不同分配提供服務(wù)。就 Z-Wave 而言，購買開發(fā)工具包還可以訪問 Sigma 的 Z-Wave 軟件開發(fā)工具包 SDK。SDK 允許在線訪問協(xié)議庫、應(yīng)用程序示例和文檔等資源。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)備和命令的類別。完成硬件和軟件開發(fā)后，即可將產(chǎn)品提交給 Z-Wave 聯(lián)盟進(jìn)行認(rèn)證。

　　集中控制

　　在智能建筑中，可能需要以多種方式激活照明，而不僅限于傳統(tǒng)的手動開關(guān)或通過壁掛式控制進(jìn)行調(diào)光。中央控制器可以編程為在特定時間打開或關(guān)閉燈，或響應(yīng)也構(gòu)成家庭安全系統(tǒng)一部分的占用傳感器，或響應(yīng)來自環(huán)境光傳感器的信號，這些信號可用于調(diào)整調(diào)光以獲得最佳照明和能源效率。

　　此外，隨著消費者越來越多地采用聯(lián)網(wǎng)移動設(shè)備，智能建筑用戶被豐富多彩的應(yīng)用程序所吸引，這些應(yīng)用程序允許他們通過平板電腦或智能手機(jī)控制智能建筑的各個方面，例如照明、供暖、電器和安全設(shè)置。將智能樓宇網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)路由器連接起來的網(wǎng)關(guān)設(shè)備是實現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵，如圖 3 所示。任何智能樓宇技術(shù)都需要這樣一個通往基于 IP 的域的網(wǎng)關(guān)，無論是否與連接到樓宇的平板電腦進(jìn)行通信Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，或通過蜂窩或 Wi-Fi 熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)的移動設(shè)備在世界任何地方。許多制造商都提供網(wǎng)關(guān)，這些網(wǎng)關(guān)適用于將 EnOcean、KNX、ZigBee 或 Z-Wave 環(huán)境等智能家居網(wǎng)絡(luò)連接到建筑物。

　　圖 3：將智能家居網(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)支持的功能為最終用戶提供方便的功能。其中包括配置設(shè)備組以允許通過單擊進(jìn)行控制，或創(chuàng)建自定義“場景”以自動為照明、供暖和其他設(shè)備應(yīng)用所需的設(shè)置。用戶可以創(chuàng)建一個“家庭影院”場景，同時調(diào)暗燈光、關(guān)閉百葉窗、調(diào)節(jié)溫度和打開平板電視，或者創(chuàng)建一個“去睡覺”場景來鎖門、關(guān)閉窗戶、關(guān)閉暖氣和關(guān)掉除了臥室以外的所有燈。

　　結(jié)論

　　每個定義智能建筑內(nèi)設(shè)備之間連接的標(biāo)準(zhǔn)都提供了一種結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品開發(fā)人員需要能夠應(yīng)對可量化的市場并確保與市場上其他產(chǎn)品的互操作性。各協(xié)會大力推廣自己的標(biāo)準(zhǔn)，但開發(fā)商必須根據(jù)自己擁有的資源和對機(jī)會和競爭的準(zhǔn)確評估來選擇。