无线能量收集传感器在智能建筑中的应用

随着新冠疫情的全球大流行，我们对办公建筑的需求已经发生改变。如今，占用这些空间的人越来越少，越来越多的建筑业主、规划师和设施管理人员开始重视灵活性、数字化和能源效率。逐渐返回办公室的员工想要保证没有病毒的空间，更不用说舒适、健康和安全的环境了。同时，来自建筑物其隐含能源及其运营所导致的CO2排放仍占近全球 40%

由于智能网络空间可以平衡这些多维目标，因此它们越来越受到高管和建筑经理的关注。测量占用率、二氧化碳、噪音和光线的物联网传感器已经使用多年，但它们的成本已经大幅下降。同时，它们变得更易于安装和维护。通过从周围环境中获取能量，例如运动、光线和温差，传感器可以在没有电线和电池的情况下运行。因此，业主可以从传感器中获益，而不必担心能源供应和消耗。

由于在可预见的未来，很少有办公室会在整个工作周内被完全占用，因此许多工作站将闲置。仅通过办公桌共享和混合工作模式，雇主就可以节省高达30% 的家具、能源和租金成本。物联网传感器可以记录房间里有多少人，并监控正在使用的工作站和区域，从而使业主、运营商和规划者能够以数字方式绘制和优化空间。

有关办公桌可用性的信息可以指导能源管理决策并实时通知员工哪些工作站可用。然后，员工可以将选择在具有自己喜欢的温度的区域，与特定的同事一起进行团队活动，或者使用完成任务所需的技术设备。

未使用的办公桌也可能是重要的能源和资本消耗者。在很少或偶尔使用的地区，如果这些系统在同一网络上进行通信，温度和太阳能传感器可以通知供暖、制冷、通风和照明控制，以便自动调整。空间利用数据可以帮助确定很少使用的区域，这反过来又可以帮助企业决定是否继续租用这些区域。

二氧化碳传感器可以维持甚至提高工人的生产力；_{更重要的是，他们可以通过监测室内空气质量和 CO 2}水平来维护员工健康。如果 10 名员工在没有足够通风的会议室里待上一个小时左右，他们的身体会感觉好像他们每个人都喝了两杯酒——在那个时候，创造性工作几乎是不可能的。当 CO₂浓度接近临界水平时，传感器可以提醒居住者并增加进入空间的气流，无论是通过机械系统还是通过通知居住者打开窗户。

新的建设项目通常会考虑并将智能基础设施整合到他们的规划中。对于改造，与打开现有的（可能是历史悠久的）建筑墙体是个令人头疼的问题，这对于可以直接连接到墙壁、窗户和天花板的无线传感器来说已经不是问题了。无线传感器无需电缆即可在安装位置和网络扩展方面提供灵活性。

此外，能量收集无线电传感器可以放弃对电池和铜线的需求，这两种都是能源密集型产品。相反，它们从运动、光和温差中获取能量。

在动能收集中，电力是由运动产生的。例如，附在办公桌上的振动传感器可以可靠地监控哪些工作站正在使用，而且不会消耗电力。按下开关可以激活机电能量转换器，该转换器通过按下按钮产生足够的能量来打开和关闭电器或灯，调用灯光场景或控制卷帘。这也适用于窗户接触传感器，它会在窗户打开时进行报告。

类似地，水传感器可能使用可膨胀材料，当它接触水并膨胀时，它会激活机电能量转换器，向中断供水的阀门发送无线电信号。

安装在传感器模块上的小型光伏电池可以将阳光转化为电能。它们不需要太多的光（200lux 或更少就足够了）来监测湿度、温度、窗户接触或占用情况。能量存储在内部，确保传感器在没有充足阳光的日子里正常工作。

借助 Peltier 元件和 DC-DC 转换器，无线传感器可以从仅 2 摄氏度的温差中产生能量。这种方法非常适合使用加热器和环境之间的温差来更改设置，并通过无线电与太阳能房间控制器通信的自供电加热阀。

利用现有的 IT 基础设施可以加快智能物联网解决方案的实施，同时节省项目成本。将自供电无线电传感器（最常见的是从光中获取能量）与 Wi-Fi 接入点相结合，可以将收集到的传感器数据发送到云端，在物联网软件的帮助下进行分析。除了易于安装和维护外，无电池和无线无线电传感器还可以帮助业主获得将新办公室或现有办公室转变为智能、灵活和安全工作空间的好处。

本文作者：Raoul Wijgergangs 是 EnOcean 首席执行官

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