通过使用通用软件的网络处理器使建筑物更智能
文章作者:Glenn Weinreb
为了使建筑物更聪明，可以使用普通软件在每个地点和网络上进行微小的处理器。
从工程角度来看，由于我们已经拥有所需的处理器和软件，我们可以轻松使建筑物更聪明。工程师可以在每个地点和网络一起放置一款小美元的处理器。这些位置包括光开关，轻型插座，移动热覆盖窗口的电动机，以及将水从热储罐移动到散热器阀的泵。
然后有大型电器，恒温器，温度传感器，占用传感器和火灾探测器。这些装置可以控制流向每个房间的中央空气，用一个空气向另一个房间移动到另一个房间暖通空调系统，并通过太阳能加热或冷却一箱热储存水，以便在没有阳光的时候使用。此外，它们还可以将地下60华氏度的水转移到热泵中，控制嵌在墙上的电动热窗盖，根据需要滑出，并调节每个灯泡的照明。
那么问题是什么呢?
上述情况没有发生的原因有以下几点:
- 我们在建筑物中没有接受的标准通信系统，可以连接≥99.999％的可靠性和低成本的处理器。“五个9S”是指系统平均失效，每年平均≤10分钟。
- 我们没有接受的标准操作系统（操作系统），这些系统（OS）适用于建筑物中的所有设备。我们有Windows for Computers，iOS上的iOS，以及其他智能手机上的Android。这使得这些计算设备能够协调和连接到各种软件包。然而，我们没有智能建筑设备的接受操作系统，使得难以以即插即用方式集成在建筑物中的多个智能设备。
如何确保可靠性
当一个人打开一个物理壁灯开关，开关和天花板灯泡之间的通信操作≥99.999%的时间。这是一个很少引起注意的微妙点，但却很重要。居住者和建筑者不接受普通建筑基础设施的可靠性降低。
值得注意的是，无线和电源线通信的故障率明显不太可靠，大约为1％至10％。这是由于死区，拥挤的频谱，低信噪比，天线太小，并阻塞信号。电源线通信涉及将数据信号放在电源线上，但信号必须将信号路由到保险丝盒中;它与沿电源线的大量动态电压下降混合，导致频繁的错误。
在这里，如果工程师想要使用低成本的mcu来连接一座建筑，他们需要一根电线来支持CAN总线，汽车使用的网络系统来互连传感器和执行器。它将保护数据线免受其意外连接到电源线的损坏。
有一种布线拓扑称为“树”，这意味着一根线缆连接到多个设备，并具有分支。由于电力电缆和建筑物几何形状的配置就像树的树枝，因此需要一个支持这一点的数据线系统。它不同于以太网，以太网在两个设备之间只有一条线，也不同于雏菊链(daisy-chain)，它在一条线上有多个设备，没有分支。
轻、重应用
人们可以把智能建筑中的消费者分为两类:轻的和重的。轻量型消耗小于20w，而重量型消耗更多。灯类包括LED灯泡，灯开关，恒温器，温度传感器，占用传感器，火灾探测器，窗户热盖电机，窗帘和百叶窗电机，管道/通风口的阻尼器电机，散热器阀门。重级包括110/ 220vAC.电源插座，暖通空调，大型电器和风扇。
例如，10-W LED灯泡在110 V时消耗0.1aAC.，它是1/200TH.一个20-a保险丝。建筑物中的大多数器件属于轻型类别。为了节省资金，工程师可以将带有较低电源电压和更少量电源线的灯具连接。例如，光可能会在48 v中直流在18 awg的电线上供电，而重型应用可以使用传统的110/220 VAC.接通14-awg线。
48 V直流功率涉及更低的成本电子和数据线保护。此外，48 v直流需要具有较少布线限制的建筑物代码。因此，如果大多数设备供电，较低的昂贵48 V直流在美国，工程师们可能会把节省下来的资金转向在每个地点安装联网智能设备。
自动化网络从整个建筑物的中心位置连接。来源：曼哈顿2
所有设备上的常用软件
如果工程师希望以低成本和高可靠性的智能设备，则只有一种方法可以执行以下操作：将相同的软件放在所有设备上。它也是让世界让世界同意自由和开放的唯一方法，这意味着任何人都可以使用和更改。还有一个要求：质量。如果它是越野车，而且没有充分记录，系统不会很好地接受。
存在现有的网络协议，用于定义设备的交互方式，但它们不包括促进完整智能系统的软件。因此，工程学生正在努力在Umass Amherst和其他呼叫的其他学校的自由和开放的智能设备操作系统BuildingBus。
任何设备都可以向任何其他设备发送消息;可以读写任何其他设备内的任何端口;可以接收包含其他设备信息的库;可以实时监控来自任何其他设备的传感器;并且可以向任何其他设备发送命令。由于每个设备都知道其他设备上运行着什么软件，它可以很容易地协调活动，同时具有容错、高可靠性和即插即用的特点。
在所有设备上使用相同的操作系统和可靠的通信系统，可以以较低的成本使建筑物更智能、更节能。研究人员已经在对此进行研究。然而，目前还不清楚这些举措中哪一个会产生最好的解决方案，在未来几年里，我们可能会看到一些解决方案出现，使建筑变得更智能。
本文最初发布经济日报。
Glenn Weinreb是曼哈顿2这是一项旨在解决全球变暖和化石燃料枯竭问题的研发计划。
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