在建筑中连接传感器是建筑自动化的一个日益重要的特征。虽然过去有专有的、封闭的系统，但现在物联网(物联网)提供了一个机会，可以向更广泛的技术领域开放楼宇自动化。物联网(BIoT)有自己的规范来创建一个广泛的设备生态系统。在BIoT中为传感器和通信链路供电是一个关键的挑战。在整个大型建筑中，运行电源是昂贵的资本预算，而必须经常更换传感器节点的电池对运营预算来说是昂贵的。通过多种方式从环境中获取能源可以大大降低安装和维护建筑自动化系统的成本，有助于提高投资回报。通过网关或甚至单个传感器节点添加Internet连接，可以实现更细粒度的监视和控制，并为新一代的软件应用程序提供了机会，从而进一步增强设备的使用。所有这些都有助于在BIoT周围建立一个不断增长的技术生态系统，并在总体上构建自动化。

　　利用能源收获来实现建筑自动化，已被证明有可能对建筑的能源成本产生严重影响。这就需要从使用不同的可再生能源来减少能源消耗。例如，英国的国家能效行动计划(National Energy Efficiency Action Plan)包括了雄心勃勃的目标，即到2020年将初级能源消耗降低20%。

　　目标是改造大型建筑，英国40%的主要能源被消耗。建筑自动化现在是国家能源效率计划中建筑改造战略的一个关键部分，它可以根据个人的要求控制供暖、通风、照明或遮阳等系统。

　　这不仅仅是个人控制温度或湿度，而是自动学习居住者的行为。房间传感器提供数据作为基础，分析建筑物的加热和冷却速度以及它的物理织物。除了温度，传感器还可以检测开窗户，或者空气的相对湿度是否过高。有了这些数据，系统可以自动减少加热或激活通风。

　　在过去，这是在大楼的中央服务器上完成的，现在云中的软件完成了这个任务。这些数据可以与当前的天气状况、房间里的人的存在、太阳辐射等相结合，以适应不断变化的情况和条件。云计算软件越精确地通过学习活动模式，成本就越高。“海洋联盟”是建筑自动化设备供应商的伞形组织，它指出节省高达30%。该集团拥有350个制造公司的成员，为无电池的无线设备定义了标准化的应用程序配置文件。这允许不同供应商的设计在系统中很容易地连接起来，这样系统架构师、集成商和建筑操作人员就可以使用合适的设备来满足他们的个人需求。

　　能量采集的图像提供了没有电线的建筑自动化。

　　图1:能源收获可以用来提供没有电线的建筑自动化。

　　这种能量采集和无线连接的结合意味着这些监测和控制系统可以很容易地在现有的建筑物中进行改造。在一幢新建筑中，他们将安装成本降低了15 - 30%，而在改造项目中，节省的费用可以高达70%，EnOcean联盟说。

　　这也有助于满足灵活的办公室的需求，在这些办公室中，隔断墙和地板计划必须适应不同部门甚至不同租户的需求。当办公室布局发生变化时，开关和传感器就可以很容易地移动。

　　这为获取能量提供了不同的机会。太阳能电池可以用于电力传感器，从日光和室内照明中获取能量。这通常是由可充电电池支持的，使用电池给电池充电，电池每10年更换一次。例如，如果来自Illumra的E9T-OSC等太阳能运动传感器检测到一个房间不再被占用，它可以关掉电灯和空调。与非自动化建筑相比，这可以节省30%的能源成本。

　　Illumra的E9T-OSC运动传感器图像。

　　图2:Illumra的E9T-OSC运动传感器可以用于建筑自动化。

　　为了使其有效，无线基础设施必须考虑到能源收集的来源。这意味着拥有能够处理少量可变电源的电源管理，并将其存储在电容器或可充电电池中，为传感器和无线链路提供电源。该链接还必须在快速更新数据和可用的电源之间取得平衡。EnOcean规范是这方面的关键，因为它定义了一种有效的方法来管理系统中的通信链路，该系统是由能源获取源驱动的。这是通过包含数据来源和数据本身的电报实现的，以尽量减少消耗的能量。

　　在STM300模块上运行的EnOcean telegram协议图。

　　图3:在STM300模块上运行的EnOcean telegram协议连接能量采集传感器和执行器。

　　这可以通过像EnOcean的STM300这样的模块很容易地添加到传感器中，该模块内置16 MHz 8051单片机。该模块提供一个用户可配置的循环唤醒，每隔1、10或100秒就会有一个电报发送到输入数据、唯一的32位传感器ID和校验和，如果有任何变化的话。唤醒也可以在外部触发，例如，如果发生了很大的变化。该模块提供了3个模拟数字输入和4个数字输入连接到传感器，以及一个电压限制器和阈值检测器来处理来自能量采集源的可变能量。

　　下一步是将其与Internet连接起来，以创建BIoT并利用云中的数据管理。从数字概念的智能网关将电报转换为IP协议，并允许传感器通过开放源代码AllJoyn协议与建筑物周围的其他系统通信。

　　该网关的命令和应用程序编程接口(API)已经被特别开发，以帮助在整个构建过程中实现能量采集控制系统。一个简单的双向TCP/IP通信被用来给系统集成者在简单的、基于字符串的命令和更强大的JSON指令之间的选择。这是基于EnOcean在TCM300模块上的链接中间件，这意味着它可以与使用相同链接协议的各种传感器和执行器进行通信。

　　一个集成的SQL数据库用来存储设备的数据，有无限数量的传感器和多达128个执行器。因为这是所有ip支持的，所以可以使用一个可以从PC或智能手机轻松访问的web界面。它既支持能源收集，也支持电力供应的元素，并为控制无线设备和网关提供不同类型的信息。

　　这项技术也已在大型建筑中实施。在德国慕尼黑的酒店Platzl的转换过程中，当酒店正在运行时，在家具上直接安装了照明控制装置。这涉及到1300个无线电开关，由开关本身和180个无线电开关执行器，不需要切割或在墙壁上切割。

　　德国的Oventrop公司也利用能源收获来解决当地医院通风和供热方面的能源损失。它使用一个路由器来控制200个诊所的散热器阀门和窗户接触器。这节省了每年约800千瓦时的费用，并在不到三年的时间内获得投资回报。

　　其他一些供应商也在展示如何利用能源获取来帮助建筑自动化。例如，alphaEOS已经开发出了一种预测加热控制系统，可以在散热器和地下加热中进行改造。这也可以扩展到一个集成的家庭控制系统使用EnOcean无线协议。同样，法国设计智能家居解决方案制造商ID-RF也在展示其NodOn家庭自动化套件。这包括一个无线的，无电池的遥控器，一个智能插头来控制电子设备，以及太阳能传感器。

　　结论

　　利用环境中可用的能量来为传感器和执行器提供能量，为建筑自动化提供了广泛的好处。通过一种高效的无线协议将这些信息连接起来，这是为获取能量而优化的，它提供了跨大型建筑物的控制系统，无需复杂的安装挑战。这个网络是构建物联网的核心，利用网关接入云计算，允许更友好的界面、跨多个设备的应用程序，以及更复杂的数据分析。