
迪拜的哈利法塔摩天大樓達到了驚人的828米樓高,與世界第二高樓中國上海中心大廈相比,高度相差不僅僅是幾米,而是接近200米。哈利法塔大樓擁有172,000平方米的住宅空間和28,000平方米的辦公空間,這使得在任何給定時間內保持大廈內多達10,000人的舒適溫度成為了巨大挑戰。工程師嘗試使用物聯網來解決這個難題。?
貿易出版刊物In-Building Tech報道,哈利法塔的維護團隊使用數千個與云平臺相連的物聯網傳感器來實時識別異常情況。然后,該系統運行智能預測性維護算法,密切觀察哈利法塔的暖通空調系統。沙漠平均溫度高達41°C,智能監控除了確保大樓在這個環境下保持舒適之外,還可將總體維護時間減少40%,并將暖通空調的可用性提高到99.95%,同時相應地減少了計劃外的響應性維護。
哈利法塔可說是最好的建筑,而物聯網可以讓任何新舊建筑保持舒適。而且,無線傳感器數據不僅確保住戶不會太熱或太冷,還有助于減少能源消耗,保持一切順利運行。盡管如此,這些解決方案還是存在挑戰,特別是對于那些尋求通用的無線連接解決方案的工程師和系統集成商。

答案是THREAD
在建筑物中安裝暖通空調系統,需要在多個節點之間進行連接,這些節點需要收集數據,以便中央系統能夠自動控制整個設施的暖通空調要求。這些節點包括溫度、濕度和二氧化碳傳感器、溫控器、占用傳感器和需求控制通風系統。其中一些節點將使用主電源運行,而其他節點則由電池供電。
為了確保實施快速、低成本、面向未來的解決方案,我們需要即插即用的無線技術以省去電纜布線,并且可以在樓層規劃發生變化時輕松移動傳感器。此外,一旦安裝了無線網絡,可以添加任何供應商的設備是非常重要的,這使得互操作性成為了不可或缺的要求。
Thread是使用開放和成熟的標準建立的低功率和低延遲無線mesh網絡協議,由于支持互聯網協議(IP)和定義的配置機制,它提供了互操作性,允許將任何符合要求的設備添加到網絡中。
Thread 1.3.0版本具有一些關鍵的升級功能,為Thread網絡帶來了IP路由和服務發現的全部功能,給未來專門用以支持樓宇自動化協議(例如 KNZ?IoT 和 DALI+)的版本打好了基礎。
建立Thread網絡的第一步,通常是配置Thread邊界路由器,它類似本地端的Wi-Fi接入點(AP)。這些路由器的主要作用是將Thread網絡連接到其他基于IP的網絡。它可以部署在建筑物的某個地方,使用以太網、Wi-Fi或蜂窩物聯網連接到本地網絡和/或云??梢杂膳照{系統集成商或商業現成的供應商提供路由器產品。
一旦路由器安裝完畢,有多種配置機制可以將設備添加到Thread網絡中,一種選擇是使用每個新物聯網產品附帶的設備預共享密匙(PSKd)。通過使用智能手機應用程序掃描設備上的二維碼,或者直接將密匙添加到邊界路由器界面,安裝者可以輕松地將新設備添加到網絡中。隨著新設備的加入,mesh結構會根據每個設備的作用來調適和擴大覆蓋范圍。
若要在大型建筑進行更廣泛部署,便要將主電源供電的路由器節點(在網絡內進行流量路由)放置在關鍵位置,使得mesh網絡可以擴展到覆蓋整個樓層平面。路由器節點可以同時作為暖通空調系統(例如恒溫器)的組成部分,也可以使用一些只能擴展網絡的簡單低成本設備。
一旦建立起Thread網絡,可以輕易添加其他設備。如果網絡節點的數量超過了現有的覆蓋范圍上限,可以添加新的路由器節點或邊界路由器來提升網絡。
靈活性和互操作性
Thread網絡上的許多節點只會進行本地通信(例如溫度傳感器向執行器發送指令以打開或關閉閥門),而其他節點則通過云進行通信。Thread網絡支持任何應用層,只要它使用IP傳輸。這使得網絡結構非常靈活。例如,建筑物內的兩個設備可以使用Matter協議相互交談,而同時在網絡的其他地方,一個節點正在與一個云供應商交談,另一個節點則使用IP與不同的云供應商交談。
Thread網絡具有靈活性和互操作特性,與當今建筑中的Wi-Fi網絡不遑多讓。首先建立網絡以確保具有足夠的覆蓋范圍,然后再添加多廠商的設備(例如個人電腦、平板電腦、打印機和安全攝像頭)。一切設備都很好地共存。這也許并不奇怪,因為Thread和Wi-Fi都依賴于IP技術,而IP技術帶來了真正的端到端互操作性。
但不僅如此,對于暖通空調等工業應用,Thread有內置的標準機制,使得企業能夠在建筑物內快速建立和部署大規模的網絡。由于它簡單易用且基于IP(確保端到端互操作性),Thread將在不久的未來成為廣泛采用的技術。
“智能監控將總體維護時間減少了40%,同時將暖通空調的可用性提高到99.95%。”
保持涼爽
雖然哈利法塔大廈位于地球上最熱的地區之一,但得益于現代化的物聯網和暖通空調,它可以使住戶保持涼爽。然而,在現代化技術出現之前,人們是如何保持建筑物的舒適度的呢?
埃及人通過在尼羅河中浸泡蘆葦,然后把它們掛在窗戶上以冷卻進入的微風,以對抗撒哈拉大沙漠的炙熱。幾個世紀后,羅馬人對保暖更感興趣,所以豪華別墅和公共浴室都建造在鋪有錦磚的石板上,下面的空間被用作加熱空氣的管道,以保持溫暖。
時間快進了幾千年,英國維多利亞時代的工程師也發現氣流是保持舒適的好方法,所以他們設計的建筑具有遮陽的門廊,大型凹陷的窗戶用于交叉通風,高高的天花板則讓熱空氣上升而不影響居住者。
今天的空調可以追溯到美國工程師Willis Carrier在20世紀初的工作成果。但Carrier最初并不是想讓房間保持涼爽,他的任務是為一家出版公司解決潮濕問題,以免書頁起皺。
Carrier為?“空氣處理設備?"申請了專利以解決濕度問題,但很快意識到該設備也可用于調節溫度。單向運行時,從房間里提取熱量進行冷卻,而反向運行時,同一臺機器可以加熱空間。
美國能源部指出,空調行業的下一個大事件是非蒸汽壓縮技術。除了消除諸如氫氟碳化物(HFC)等可能從產品中逸出并導致溫室氣體全球變暖的制冷劑之外,非蒸汽壓縮技術還可以將空調的能耗降低大約50%。

技術評點?
HooRii的Hoo Max工業網關是Thread邊界路由器,使用Nordic的nRF52833 SoC來支持樓宇自動化中的Thread連接。nRF52833在Thread設備(如照明、傳感器和控制器)和網關之間提供mesh連接。然后,數據可以通過Wi-Fi、以太網和/或蜂窩網絡連接從網關轉發到云。
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