智能建筑物联网能量采集无源传感器楼宇自控
导语
干了这么多年弱电智能化，天天跟楼宇自控、安防监控打交道，设备供电问题一直是老大难。今天咱们聊聊物联网设备在智能楼宇里怎么通过能量采集技术来省钱、省心，还能让楼宇的绿色认证更好看。 政策逼着你上智能技术 现在各国政府都在兑现气候承诺，立法要求楼宇必须用智能技术管控能耗。欧盟的能源效率指令写到2050年要搞净零建筑，美国的
要点
- 干了这么多年弱电智能化，天天跟楼宇自控、安防监控打交道，设备供电问题一直是老大难
- 今天咱们聊聊物联网设备在智能楼宇里怎么通过能量采集技术来省钱、省心，还能让楼宇的绿色认证更好看
- 政策逼着你上智能技术 现在各国政府都在兑现气候承诺，立法要求楼宇必须用智能技术管控能耗
- 欧盟的能源效率指令写到2050年要搞净零建筑，美国的能源法案（2020）也是力推智能能源技术和电网效率
干了这么多年弱电智能化，天天跟楼宇自控、安防监控打交道，设备供电问题一直是老大难。今天咱们聊聊物联网设备在智能楼宇里怎么通过能量采集技术来省钱、省心，还能让楼宇的绿色认证更好看。
政策逼着你上智能技术
现在各国政府都在兑现气候承诺，立法要求楼宇必须用智能技术管控能耗。欧盟的能源效率指令写到2050年要搞净零建筑，美国的能源法案（2020）也是力推智能能源技术和电网效率。这些红线一划，楼宇业主和运营方不升级都不行。
不管是独栋住宅、办公楼、医院学校，还是工业园区，都能从中受益。设备数量从家庭网络的几十个到商业楼宇的成千上万个都有。我见过最夸张的是英国肯特郡的Dartford & Gravesham医院，一家中型医院信托机构管着仨院区，居然布了超过11000个联网医疗和物联网设备。这还不是最极端的，沃尔玛宣布要在2300家门店推电子标签，英国连锁超市Asda单店试验就装了25000个电子标签，美国门店规模可比英国大多了。
电池供电的坑，你踩过几个？
小物联网设备以前基本都靠电池。看着方便又便宜，实际上运营起来麻烦事一堆。
管理成本高：几千上万块电池在一个大楼里或工厂里，你得找专人盯着电量状态。电量低了你得派人去换，那些设备可能装在天花板上面、管道井里、室外立杆上，跑一趟累够呛，时间全耗路上了。
换电池的钱比设备还贵：电池钱加上人工费，算下来可能比设备本身购买价都高。这话我说了二十年，真不是吓唬人。
设备还娇气：电池没电关机，换上新电池还得重置设备，又要花时间配置。家里智能家居设备少，拿根USB线充充电还行，超市里那两万多个设备你试试看？
环保法规盯上你：废旧电池处理是个大麻烦，各国法规都盯着电池成分和回收。欧盟那个EnABLES项目干脆提出来，电池寿命应该比物联网设备本身还长。做IoT设备的OEM厂商和最终用户都得悠着点，不然哪天电池进填埋场的账算到你头上，法规就要强制执行了。
能量采集系统是啥东西？
说白了就是收集环境里的能量，转成电来用。环境能量到处都是：光能、热能、机械振动，像设备运动或者人走路的动能都能收。一套采集系统主要是三块：转换器（比如光伏电池阵列）、电源管理电路、储能元件。
转换器把环境能量变成电能。电源管理这块负责把电压稳定、调节到设备电子元件能用的水平。因为环境能量不稳定，所以得有个储能元件存着电，保证设备随时有电可用。
怎么选能量源？
这得看设备功耗需求多大，还有现场有啥环境能量。智能楼宇里多数应用用光伏阵列最靠谱，自然光和灯光都能采。但有些场景用压电转换器更合适，专门收振动能量的；还有温差发电模块，靠温度差来发电。
室内灯供电的资产追踪器就是个好例子，完全靠灯光就能跑起来。
设备端怎么做？
不管是恒温器、电子标签、门锁，还是智能绷带监测病人，典型IoT设备都是围绕传感器或者执行器设计的，配个低功耗处理器、无线传输模块、安全组件，再加上电源。
楼宇IoT设备得靠一块电池撑几个月甚至几年，所以元件都优化得特别省电。这反倒便宜了能量采集——这么低的功耗，采集来的能量完全够用。
从电池改成能量采集，需要加装采集器、电源管理芯片（PMIC）、储能元件。这些玩意儿能做得特别小。像楼宇暖通空调控制器的测温系统，能做张信用卡大小，配个0.2克重、0.15毫米厚的光伏阵列，加上半毫米厚的可充电电池就成了。有些系统还能搞双能量源。
绝大多数智能楼宇IoT系统都能改成环境物联网设备，功能完全一样，这样就能在设备老化或者要换电池的时候逐步替换，低成本过渡。
不光楼宇，其他低功耗物联网系统也能用。智能绷带监控伤口愈合、甚至促进愈合的系统都搞出来了。
改造要注意啥？
能量采集适合平均功耗在微瓦到毫瓦级别的系统，再高点到几瓦也行。关键指标是瓦×时间，高平均功耗负载基本撑不住。要想切换，第一步得先看看现场有啥能源、能收多少电。现在市场上有不少便宜的工具能测。
还得查当地法规，有些区域或特定应用有要求，不让你只靠电池供电。
我的看法
现在大多数IoT系统还是一次性电池，这纯属历史惯性。过去没这技术，现在条件变了还死抱着不放，智能楼宇运营商可吃大亏了。消费级设备可以插USB充电，但B2B楼宇物联网场景根本行不通。
能量采集系统成本一直在降、性能一直在升，到了该切换的时候了。这么做不仅能提升楼宇的环保评分，还能省下一大笔换电池的运营支出。现在做环境物联网设备的厂商多了去了，大部分常见功能都有即插即用的替代产品，而且多家供货。
当然，总有买不到现成方案的特殊应用。这种就得靠评估套件和开发套件自己做定制方案了，找环境物联网系统开发商量身定制也行。
一句话：靠一次性电池是权宜之计，能量采集才是长远之道。省的是钱，增的是可靠性，跟上法规和可持续发展的大趋势，智能楼宇才能名副其实。