智能建筑結合物聯網技術的三大熱門應用

SiliconLabs 2022-10-20 16:30

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智能建筑（Smart Building）可以利用物聯網的技術進步，高效率地管理資產、資源和服務，改善建筑物整體的營運、能源取得及消耗、資源管理，以及完整住戶體驗。本文整理了現階段智能建筑行業中的三大熱門應用，包括智能能源分配系統、智能暖通空調(HVAC)系統、建筑物健康狀況監測系統。

智能建筑的發展前景

受到全球對提高可持續性、減少浪費和更有效地利用資源的需求推動下，智能建筑技術正在快速發展。智能建筑可以利用物聯網(IoT)的技術進步，高效率地管理資產、資源和服務，改善建筑物整體的營運、能源取得及消耗、資源管理，以及完整住戶體驗。

根據統計，建筑物的二氧化碳排放量占全球的38%，而建筑物能源消耗量在美國則占了40%，因此改造建筑物的能源消耗和可持續性對實現全球氣候目標至關重要。美國政府已經明確了此一優先事項，今年1月宣布成立“建筑效能標準聯盟”(Buildings Performance Standards Coalition)，這是33個州和地方政府之間的首次合作，致力于建設更清潔、更健康、更節能的建筑。

雖然優化建筑產業的能源消耗是一項艱巨的任務，但它可以從最小的層面開始：在為物聯網供電的微型芯片中。智能建筑將物聯網技術融入到多個領域——從數字化的人流和空間利用，再到重建供水網絡。智能建筑的最大機會之一是徹底改變能源消耗，從智能能源分配系統和智能暖通空調設備開始。

智能能源分配系統

傳統的能源分配系統是以單向方式建立，在這種方式下，能量預計會從發電機流入負載。在這些系統中，發電廠產生能量并將其儲存到城市中心。隨著太陽能和風能等可再生能源的出現，現在的能源分布情況完全不同了；能源分配系統現在需要考慮到全方位的能源流動。以前只消耗能源的建筑現在可以整合屋頂太陽能電池板，生產并將多余的能源返回到電網中。智能能源分配系統能夠實現這種全方位的能源流動，并允許整合可再生分布式能源，將能量重新儲存回電網。

這不僅可以透過提高系統效率來減少能源消耗，還可以解鎖分布式能源發電模型。建筑成為能源生產者，而不是消費者，從而實現了向綠色能源的轉變。傳感器和無線物聯網技術的進步為智能電網轉型奠定了基礎，智能建筑在實現更綠色、更互連的電網方面發揮了重要作用，這將塑造一個可持續的未來。

智能暖通空調系統

智能暖通空調系統是智能建筑中另一個令人興奮的發展，它與能源效率、空氣質量和居民舒適度密切相關。在美國各地，城市、州、公用事業和非營利組織都在加大力度推動建筑產業的電氣化。在這些產業中，用于空間供暖、水加熱、烹飪和其他用途的化石燃料使用占美國溫室氣體(GHG)總排放量的13%。

隨著COVID-19的流行推動了空氣質量和凈化技術的重大發展，供應商正在考慮縮短暖通空調升級周期。零售商和代理商正在有組織地向他們的暖通空調設備添加更新且更智能的技術。在數字化時代，建筑居民現在期望對建筑內每個房間和區域的暖通空調設置進行精細控制。這就是物聯網的作用所在，它為建筑內部的舒適體驗增加了新的深度。運用電動通風口和風門，再加上與手機和平板計算機的無線連接，居民只需輕輕滑動幾下即可設置溫度、二氧化碳、濕度和空氣質量。建筑管理人員還可以利用物聯網連接自動檢測房間占用情況，并相應地減少該空間的能源使用，從而改善整個建筑的能源使用。

監測建筑物健康狀況

監測建筑物健康狀況是智能建筑的另一個成長領域。除了傳統的溫度和濕度傳感器之外，更多的環境傳感器正在被添加到建筑物中。這些傳感器使智能風門能夠實現更好的氣流和室外空氣交換，連接設備用于預測性維護，流量計用于泄漏檢測，氣體傳感器用于空氣顆粒檢測等?；馂暮蜔熿F探測一直都是互連的，而近來看到越來越多支持遠距無線和藍牙無線連接的設計用以創建安裝接口。這三種應用——能源管理、建筑健康監測和消防安全，都持續在增加更多的連接和數字功能。

可靠性和網絡安全的重要性

考慮到所有的好處，智能建筑仍然存在一些挑戰，需要熟練的工程和解決問題的能力。主要的挑戰在技術層面：如此復雜的無線網絡需要非常可靠和穩定。雖然目前可用的無線網狀網絡技術已經完全具備能力，但供應商和制造商需要確保其產品的可靠性，以實現無線網絡在建筑環境中的真正潛力。

整合無線連接也會使建筑物暴露在網絡漏洞之下。為了應對這些威脅，芯片供應商和產品制造商一直在加強他們的網絡安全力度。在開發和配發智能解決方案時，持續關注安全問題對于建筑產業的轉型至關重要。

更智能、更綠能的未來

令人興奮的是，智能建筑帶來的機會并不局限于全新的結構；建筑物也可以通過智能技術進行改造。在現有系統中簡單實現無線連接的功能并簡化其復雜度，同時也可以加速建筑物中無線通信的整體采用。

隨著公共和私營部門都致力于改善建筑領域的能源使用，我們可以預計未來幾年智能建筑的采用將必不可少。在這十年中，技術的進步和建筑物中物聯網的使用對于減少各個環節的二氧化碳排放，最大程度地提高能源效率和消耗至關重要，并且會在促進可持續發展和提高個人及群體的生活質量方面發揮引領作用。

作為所有主要物聯網生態系統的公認領先供應商，Silicon Labs 部署的物聯網無線芯片數量遠超 10 億。資料顯示，他們擁有適用于快速開發智能家居、商用、消費者和工業應用的硅芯片、軟件和工具。在2021年Silicon Labs成立25年之際，公司總裁兼CEO Matt Johnson 曾表示，“短短幾年內，我們看到物聯網行業取得了驚人的進步，我們開始意識到物聯網的無限可能?！?/span>

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