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智能家居传感器的能量收集
来源:千家网 | 作者:千家网 | 发布时间: 2022-03-30 | 1341 次浏览 | 分享到:
随着家庭越来越“智能”,为系统传感器供电是一项关键功能。

随着家庭越来越“智能”,为系统传感器供电是一项关键功能。

许多行业——无论是电子行业、消费行业还是半导体行业——都对互联智能家居的未来有着清晰的愿景。虽然智能音箱和智能照明等许多用例和元素已经开始起飞,但普通消费者可能还不清楚“智能家居”的全部意义。接受和采用的关键将是提高所有者的总体便利性——物联网元素需要易于安装、使用、理解和维护,所有这些都以环保的方式进行。而使这些设备便于房主使用的一个关键因素是——先进的传感器技术,这种技术只需要消耗极少的电力,甚至可以自己获取能量来运行。

传感——需要意识到的智能家居

智能家居真正智能化的关键推动因素将是“实时传感”,它可以让物联网(IoT)准确地决定“事物”需要做什么。广泛部署的感知技术成为互联网络的门户,互联网络将为物联网提供支持,在正确的时间提供正确的服务,迎接一个高效且方便的新时代,而消费者也将愿意为之付费。

但,什么是“智能”家居?现在有一种趋势,是根据更明显的交互技术示例来定义智能家居,如亚马逊(Amazon)和谷歌的语音激活设备变得司空见惯,以及智能照明可以感知环境何时变暗,何时变亮。然而,华而不实的灯光和舒缓的声音能告诉我们温度、开灯或锁门。那是什么让它变得智能呢?是对数据的理解,和使用从数据中衍生出来的模式来积极地影响我们的生活,才使家庭变得智能。

以NestLabs早期恒温器为例,房主可以旋转表盘来调节温度。通过这样做,他们会调置设备他们的喜好,直到最终自主操作而无需用户输入。系统会学习,从而引入第一级的实际“智能”。然而,你愿意每年更换电池吗?

传感元素

智能家居的决策并不仅仅取决于用户干预的存在与否,需要额外的上下连通数据。在智能家居或其他智能空间的情况下,检查所需应用所需的数据表明必要的传感元件。例如,在温度控制应用中,可能需要计算人数或使用存在(或身份检测)。传感选项包括被动红外,直接/高分辨率图像传感,低分辨率图像传感或飞行时间。

现在,温度和湿度传感器对于能源收集方法已经成熟,使其使用更加方便和环保——消费者将乐于永远不用更换电池或给电池充电。

无源射频识别(RFID)是一种快速发展的传感技术,其本质是利用能量收集——无源标签从附近的RFID阅读器询问无线电波中收集能量。这意味着它们仅在需要响应时才会使用能量。

创新之路

一项特定的技术开始,可以激发各种的新用途。这种做法通常出现在智能手机领域的某些领域。例如,将GPS传感器添加到现有的地图应用程序中,这使得导航应用程序可以通过众包的交通更新。或当手机用户开车接近购物中心时,可以推送折扣券,甚至可以在视频游戏中追逐隐形的角色。这些,通常需要至少有一个用例与特定类型的传感器相关联,但在原始应用开始实际使用之前,很难预测许多可能性。它更多的是一种“构建它,梦便会成真”的方法,从而产生更多创造性的应用。通过这种应用方法,能源收集便有了新的可能性。例如,在法国图卢兹,有一个正在进行的项目(TrottoirÉlectrique)——一条能量收集人行道——在那里,脚步声的机械能被转换成可用的电能。

经济实惠的高精度气压传感器可用于检测占用率,或用于室内定位目的,以确定是否有东西安装在地板、墙壁或天花板的高度。

微波和飞行时间传感可以检测运动和姿势(躺下、坐着、站立),而且由于它们是壁挂式的,因此非常适合能量收集。如果数据采集间隔可以分散开来,让存储电容有足够的时间充电,以便为下一个感应或传输周期做好准备,那么它们可以使用温差(墙内与墙外)来产生能量。

传感器该放在哪里?

乍一看,人们可能会认为智能家居传感器应该简单地添加到使用它们的设备上,比如冰箱里的温度/湿度和开/关霍尔效应传感器。但是,如果我们在看似不相关的主机上定位传感器,可能会得到更好的结果。

墙壁、窗户、家具、灯光,以及当房间被占用时——人——是我们建造的空间的常量。当居住者携带智能手机或戴着智能手表走进一个空间时,他们已经充当了一种移动传感器平台。

通过应用能量收集技术,墙体材料可以内置湿度或运动检测等传感器。无论是固定安装灯还是床头台灯,都是各种传感器的理想平台。它们分散在各处,并始终连接到电源;可以作为HVAC温度和湿度传感器的主机;可以从墙壁上移动,远离电线和电池。联网模块的材料费用将与连接的灯分摊。存在、运动、活动、身份和环境光代表了各种不同的功能,这些功能将被集成到未来的智能照明平台中。

我们现在的处境

虽然实现这一切的一些传感元素才刚刚出现,但需要注意的是,我们已经拥有了最关键的价值点实现器:智能手机。想象智能家居是一个更大、更多的感应设备版本的智能手机:应用程序/大数据平台将实时预测智能家居的决定/响应模式——就像我们的智能手机导航器在早上7:30会弹出信息问我们是否要开车上班。预测已经在起作用。我们将看到更多经过改进的应用和服务,它们将通过能源采集变得更加能源独立。改进会提高用户满意度,而满意的用户会提供更多的数据。数据越多,优化算法的机会就越多,这也增加了将所学知识货币化的机会。成功与价值的循环不断循环。消费者的接受取决于简单性和价值。智能家居的先驱们似乎已经吸取了教训,任何一个建立了基于zigbee的照明控制装置的人都知道这一点。将其插入,打开应用程序,按下桥上的按钮(一指安全),然后将新灯添加到网络中即可。

网络、通信和数据聚合领域的所有关键参与者,都对物联网和智能家居所代表的宝贵机遇达成了一致,他们正在共同推动标准、联盟和平台技术,以确保不断取得成功。

智能家居将发挥作用,用户将很快接受这些有价值的服务。关键将是传感器的部署,没有人会真正想买一个单独的元件。他们想要购买的是包含它们的平台,比如智能家电、创新的智能照明和其他依赖于集成智能传感器的智能“物”。构建它,应用、价值、易用性和可靠的能源就会出现。