浅谈智能建筑的未来

　　想象一下，如果建筑、仓库、机场、家庭住宅或工厂能够实现智能化和互联，并且真正做到高效能和动态的自动感测，这些改变将会为我们的工作与生活带来什么样的巨大变化? 事实上，随着半导体技术的进步，以下的应用场景正离我们越来越近。

　　仓库中任何一个货板都能够报告货物质量和重量，并同时处理货物装载的历史记录。

　　智慧仓库将能够识别每个货板上所放置的货物，并追踪整个库存清单上的货物装载处理记录。例如，智能互联卷标技术对于追踪零件，以及整个供应和生产制造链的供货处理优化扮演了十分关键的角色。

　　无线连接技术是未来智能建筑和智慧仓库的另一个关键要素。对于机器和供货的监视、控制与追踪往往需要一个可扩展的无线网状网络。而控制环路的实际要求对于无线网络协议也会产生一定的影响。

　　此外，作为无线网络早期应用之一的资产追踪在范围和定位特性等方面也有一些额外的要求。不过，以上应用都有着无线节点的超低功耗以及充足的处理能力，因为大多数应用的无线节点在使用寿命内都会避免更换电池的步骤。

　　图1 : 管理员只需要一部智能手机，就能监测到建筑或工厂内实际运作的状态。(source: fabricatingandmetalworking)

　　一栋建筑或一家工厂内的所有机器和闸阀都能够自动报告运作状态或预报任何即将出现的故障，同时管理员只需要一部智能型手机，就能监测到故障闸阀中的漏水点或追踪插座中微安培的电力浪费。

　　在机器当机会造成高额损失或使业务中断的工业或商业设施中，预测性维护至关重要。目前，各式各样的感测模式能够与先进的算法组合在一起，而其中的感测技术为实现可靠和高效运转的智能工厂打下了扎实的基础。一个现代的超声波或电磁流量计能够检测液体或气体流动中任何微小的振动，从而快速探测出气体和液体损耗，并迅速确定其外泄的位置。智能断路器能够报告能源使用概况，或线路中潜在的电流外泄。

　　办公大楼窗户上的智能玻璃是一块透明的太阳能板，或是能够优化能源使用的“能源路由器”。

　　智能建筑将透过使用高效太阳能板或其他替代能源(例如结合液流电池的燃料电池)来优化能耗。能源的高效生成、使用和储存可以在不影响质量或生产率的情况下使能源成本大大降低。智能建筑也将透过电网电力和替代能源的组合电源，以及结合那些需要频繁进行能源转换的大容量能源储存设施来进行供电。

　　为了节约能源，转换的效率和负载感知变相当重要。高性能转换器和逆变器需要高效的高压功率晶体管和智能驱动器/控制器。具有数字控制环路的智能电源解决方案，能帮助从电网电力到能源储存的AC/DC能源转换，以及将储存能源或太阳能板搜集到的能源转换为AC负载的DC/AC能源逆变系统。

　　全新装置将有可能实践高效双向的能源转换。未来，建筑物将安装“能源路由器”，把来源不同、形式各异的能源引至不同负载，这一点与进行数据上传和下载的数据路由器相似。

　　一栋智能办公大楼可以根据工位布置迅速调节供热、光照、通风、会议室空间和视听需求，而在未来的某一天，建筑物的玻璃表面将会变得更鲜活生动，成为漫游显示的一部分。

　　先进的半导体感测技术进步逐渐实际应用在智能建筑中，且能够在环境感测型建筑内执行资源的动态追踪与管理。在场传感器、热能和化学传感器、视觉传感器、流量计量以及许多其他类型的传感器正广泛的应用于许多现代商用设施中，使得智能建筑的保护和安全性也大幅提升。包括照相机、超声波、光学和雷达传感器在内的互联视觉传感器布署，使智能建筑中几乎不存在监控死角。此外，先进的气体和散热传感器还能够追踪和分析有害外泄化学物质，进而精确地探测出有害外泄或危险产生的潜在区域。

　　图2 : 一栋智能办公大楼可以根据工位布置迅速调节供热、光照、通风、会议室空间和视听需求。(source: ledesigngroup)

　　在一栋常见的智能建筑设施中设有成千上万个互联传感器;这些传感器必须在连接和工作时保持步调一致，以提供可靠的监测和控制。虽然某些较高功率的传感器可以透过以太网络实现互联，但更大规模的布署则需要一个互补型的传感器网络。

　　大数据处理、超低功耗无线网状网络、嵌入式传感器技术、低能耗管理监控和其他模拟与嵌入式处理电子组件领域内的创新技术汇聚一堂，更加快了智能建筑的实现。

　　更高的安全性、保护能力、生产率和质量是目前智能建筑的开发人员们采用这项创新技术的原因所在。在未来，智能建筑将真正走进人们的日常生活，并成为不可或缺的一部分。