德州仪器CTO：浅谈智能楼宇的未来

试想一下，如果楼宇、仓库、机场、家庭住宅或工厂能够实现智能化和互联化，并且真正做到高能效和支持动态自我感知，这些改变将会为我们的工作生活带来怎样翻天覆地的变化？事实上，随着半导体行业的进步，这些应用场景正离我们越来越近。

如果仓库中任何一个货物托板都能够报告货物重量和质量并处理历史记录。

这间智能仓库将能够识别每个货物托板上所放置的货物，并追踪整个库存清单上的货物装载处理记录。例如智能和互联标签等技术对于追踪部件以及对整个供应和生产制造链内供货管理的优化而言都十分关键。

无线连通性是未来智能楼宇和智能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。而控制环路的实时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，以上应用都存在一些共同点，那就是无线节点的超低功耗以及充足的本地处理能力，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。

如果一幢楼宇或一家工厂内的所有机器和阀门都能够自动报告健康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手机就能监测到故障阀门中细微的漏水点或追踪插座中微安的电力浪费。

在机器停机会造成高额损失或使业务中断的工业和商业设施中，预测性养护至关重要。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坚实基础。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，并迅速确定其泄露位置。智能断路器能够报告能源使用概况或线路中潜在的电流泄露。如需进一步了解预测性养护，敬请阅读TI最新的白皮书。

如果写字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”。

智能楼宇将通过使用高效太阳能板或其它替代能源（例如与液流电池组合在一起的燃料电池）来优化能耗。能源的高效生成、使用和存储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。智能楼宇也将通过电网电力和替代能源的组合能源，以及结合那些需要频繁进行能源转换的大容量能源存储设施来进行供电。

为了节约能源，转换的效率和负载感知十分关键。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使从电网电力到能源存储的AC/DC能源转换，以及将存储能源或太阳能板采集到的能源转换为AC负载的DC/AC能源逆变系统受益。全新器件将有可能实现高效双向的能源转换。未来，楼宇将安装“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极其相似。

如果一幢智能写字楼可以根据工位布局迅速调节供热、光照、通风、会议室空间和视听需求，而在未来的某一天，楼宇的玻璃表面将会变得鲜活生动，成为漫游显示屏的一部分。

感测领域内的半导体技术进步已经开始在智能楼宇中显现，并且使环境感知型楼宇对资源的动态跟踪和管理成为现实。占用传感器、热学和化学传感器、视觉传感器、流量计量以及很多其它传感器正在现代商用设施中被广泛使用。智能楼宇的安保和安全性也被大幅提升。包括摄像头、超声波、光学和雷达传感器在内的互联视觉传感器的部署使智能楼宇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跟踪和分析有害泄露或有害化学物质，从而精确地探测出有害泄露或危险产生的潜在区域。

在一幢常见的智能楼宇设施中遍布着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，以提供可靠的监视和控制。虽然某些较高功率的传感器可以通过以太网实现互联，但更大规模的部署则需要一个互补型的无线传感器网络。

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它模拟与嵌入式处理电子元件领域内的创新技术汇聚一堂，更加快了智能楼宇的实现。

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