未來的智能樓宇

佚名

試想一下，如果樓宇、倉庫、機場、家庭住宅或工廠能夠?qū)崿F(xiàn)智能化和互聯(lián)化，并且真正做到高能效和支持動態(tài)自我感知，這些改變將會為我們的工作生活帶來怎樣翻天覆地的變化？隨著半導(dǎo)體行業(yè)的進步，這些應(yīng)用場景正離我們越來越近。

無線連通性

如果倉庫中任何一個貨物托板都能夠報告貨物重量和質(zhì)量并處理歷史記錄，這間智能倉庫將能夠識別每個貨物托板上所放置的貨物，并追蹤整個庫存清單上的貨物裝載處理記錄。例如智能和互聯(lián)標簽等技術(shù)對于追蹤部件以及對整個供應(yīng)和生產(chǎn)制造鏈內(nèi)供貨管理的優(yōu)化而言都十分關(guān)鍵。

無線連通性是未來智能樓宇和智能倉庫的另一個關(guān)鍵要素。對于機器和供貨的監(jiān)視、控制與追蹤往往需要一個可擴展的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。而控制環(huán)路的實時要求對于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也會產(chǎn)生一定的影響。

此外，作為無線網(wǎng)絡(luò)早期應(yīng)用之一的資產(chǎn)追蹤在范圍和定位特性等方面也有一些額外的要求。不過，以上應(yīng)用都存在一些共同點，那就是無線節(jié)點的超低功耗以及充足的本地處理能力，因為大多數(shù)應(yīng)用的無線節(jié)點在使用壽命內(nèi)都會避免更換電池。

如果一幢樓宇或一家工廠內(nèi)的所有機器和閥門都能夠自動報告健康狀態(tài)或預(yù)報任何即將出現(xiàn)的故障，同時管理員只需要一部智能手機就能監(jiān)測到故障閥門中細微的漏水點或追蹤插座中微安的電力浪費。

在機器停機會造成高額損失或使業(yè)務(wù)中斷的工業(yè)和商業(yè)設(shè)施中，預(yù)測性養(yǎng)護至關(guān)重要。目前，各式各樣的感測模式能夠與先進的算法組合在一起，而其中的感測技術(shù)為實現(xiàn)可靠和高效運轉(zhuǎn)的智能工廠打下了堅實基礎(chǔ)。

一個現(xiàn)代的超聲波或電磁流量計能夠檢測液體或氣體流動中任何微小的振動，從而快速探測出氣體和液體損耗，并迅速確定其泄露位置。智能斷路器能夠報告能源使用概況或線路中潛在的電流泄露。如需進一步了解預(yù)測性養(yǎng)護，敬請閱讀TI最新的白皮書。

使用可替代能源優(yōu)化能耗

如果寫字樓窗戶上的智能玻璃是一塊透明的太陽能板，或是能夠優(yōu)化能源使用的“能源路由器”，智能樓宇將通過使用高效太陽能板或其它替代能源（例如與液流電池組合在一起的燃料電池）來優(yōu)化能耗。能源的高效生成、使用和存儲可以在不影響質(zhì)量或生產(chǎn)率的情況下使能源成本大大降低。智能樓宇也將通過電網(wǎng)電力和替代能源的組合能源，以及結(jié)合那些需要頻繁進行能源轉(zhuǎn)換的大容量能源存儲設(shè)施來進行供電。

為了節(jié)約能源，轉(zhuǎn)換的效率和負載感知十分關(guān)鍵。高性能轉(zhuǎn)換器和逆變器需要高效的高壓功率晶體管和智能驅(qū)動器/控制器。具有數(shù)字控制環(huán)路的智能電源解決方案使從電網(wǎng)電力到能源存儲的AC/DC能源轉(zhuǎn)換，以及將存儲能源或太陽能板采集到的能源轉(zhuǎn)換為AC負載的DC/AC能源逆變系統(tǒng)受益。全新器件將有可能實現(xiàn)高效雙向的能源轉(zhuǎn)換。未來，樓宇將安裝“能源路由器”，把來源不同、形式各異的能源引至不同負載，這一點與進行數(shù)據(jù)上傳和下載的數(shù)據(jù)路由器極其相似。

如果一幢智能寫字樓可以根據(jù)工位布局迅速調(diào)節(jié)供熱、光照、通風(fēng)、會議室空間和視聽需求，而在未來的某一天，樓宇的玻璃表面將會變得鮮活生動，成為漫游顯示屏的一部分。

感測領(lǐng)域內(nèi)的半導(dǎo)體技術(shù)進步已經(jīng)開始在智能樓宇中顯現(xiàn)，并且使環(huán)境感知型樓宇對資源的動態(tài)跟蹤和管理成為現(xiàn)實。占用傳感器、熱學(xué)和化學(xué)傳感器、視覺傳感器、流量計量以及很多其它傳感器正在現(xiàn)代商用設(shè)施中廣泛使用。智能樓宇的安保和安全性也被大幅提升。包括攝像頭、超聲波、光學(xué)和雷達傳感器在內(nèi)的互聯(lián)視覺傳感器的部署使智能樓宇幾乎不存在監(jiān)控死角。

此外，先進的氣體和散熱傳感器還能夠跟蹤和分析有害泄露或有害化學(xué)物質(zhì)，從而精確地探測出有害泄露或危險產(chǎn)生的潛在區(qū)域。

在一幢常見的智能樓宇設(shè)施中遍布著成千上萬個互聯(lián)傳感器；這些傳感器必須在連接和工作時保持步調(diào)一致，以提供可靠的監(jiān)視和控制。雖然某些較高功率的傳感器可以通過以太網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)，但更大規(guī)模的部署則需要一個互補型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

大數(shù)據(jù)處理、超低功耗無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、嵌入式傳感器技術(shù)、低能耗管理監(jiān)控和其它模擬與嵌入式處理電子元件領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新技術(shù)匯聚一堂，更加快了智能樓宇的實現(xiàn)。

更高的安全性、安保能力、生產(chǎn)率和質(zhì)量是目前智能樓宇的開發(fā)人員們采用這項創(chuàng)新技術(shù)的原因所在。在未來，智能樓宇將真正走進人們的日常生活，并成為不可或缺的一部分。