無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越少，越來越多的建筑業(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有病毒的空間，更不用說舒適、健康和安全的環(huán)境了。同時，來自建筑物其隱含能源及其運(yùn)營所導(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)，因此它們越來越受到高管和建筑經(jīng)理的關(guān)注。測量占用率、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，它們變得更易于安裝和維護(hù)。通過從周圍環(huán)境中獲取能量，例如運(yùn)動、光線和溫差，傳感器可以在沒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)見的未來，很少有辦公室會在整個工作周內(nèi)被完全占用，因此許多工作站將閑置。僅通過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，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，溫度和太陽能傳感器可以通知供暖、制冷、通風(fēng)和照明控制，以便自動調(diào)整。空間利用數(shù)據(jù)可以幫助確定很少使用的區(qū)域，這反過來又可以幫助企業(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，他們可以通過監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量和 CO 2}水平來維護(hù)員工健康。如果 10 名員工在沒有足夠通風(fēng)的會議室里待上一個小時左右，他們的身體會感覺好像他們每個人都喝了兩杯酒——在那個時候，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，傳感器可以提醒居住者并增加進(jìn)入空間的氣流，無論是通過機(jī)械系統(tǒng)還是通過通知居住者打開窗戶。

新的建設(shè)項(xiàng)目通常會考慮并將智能基礎(chǔ)設(shè)施整合到他們的規(guī)劃中。對于改造，與打開現(xiàn)有的（可能是歷史悠久的）建筑墻體是個令人頭疼的問題，這對于可以直接連接到墻壁、窗戶和天花板的無線傳感器來說已經(jīng)不是問題了。無線傳感器無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，能量收集無線電傳感器可以放棄對電池和銅線的需求，這兩種都是能源密集型產(chǎn)品。相反，它們從運(yùn)動、光和溫差中獲取能量。

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

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，它會激活機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器，向中斷供水的閥門發(fā)送無線電信號。

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

借助 Peltier 元件和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，無線傳感器可以從僅 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)境之間的溫差來更改設(shè)置，并通過無線電與太陽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，同時節(jié)省項(xiàng)目成本。將自供電無線電傳感器（最常見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，無電池和無線無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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