在邊緣的是感測器，以可行的方式採集資料並將其中繼回雲服務，或在本地進行處理。這些感測器是讓建築更智慧所不可或缺的，提供一種無須干預的方法來控制環境，這樣做的主要動力是便利性和經濟性。當最後一個人離開房間時，自主建築永遠不會忘記關燈。
最初是一種相對簡單的控制系統，例如以在場檢測和溫度測量來設置供暖和照明水準，這種技術已經成熟。從用戶的角度來看，就像建築變得越來越聰明一樣，智慧建築的系統也變得越來越有智慧。
人工智慧(AI)的使用，最終將無須人去規畫智慧建築時間表。用於檢測大面積總體在場情況的簡單感測器，將被更精密的影像感測器所取代，這些影像感測器可以識別個體並提供更個性化的控制方式。匿名運動檢測器將為可以識別個人臉部、手勢、甚至情緒的成像系統奠定基礎。另外，智慧音箱或虛擬助手實現的音訊控制是迅速普及的另一個重要功能。
隨著建築變得越來越智慧，它們的功能將擴展以提供更個性化的體驗，包括存取控制和其他安全功能。這不止於在房間空著時關燈以進行用電優化，還包括僅允許授權人員進入房間，在進入房間時自動清點人員以存取安全網路，甚至指引尋找物品。
智慧建築將帶來智慧能源
現今設施管理的兩個方面，約占能源消耗的40%，涵蓋照明與供暖。使用在場檢測和環境光水準來調整人工照明水準的概念比網路還早。儘管這歷史久遠，但採用智慧照明已占優勢，並完全由現在支援及推動物聯網的技術所智慧化。
一個關鍵要素是通訊。無線網狀網路的出現使把智慧照明配件連接在一起更簡單和可靠。乙太網路供電(PoE)技術的不斷發展，及採用發光二極體(LED)技術實現的極大節能，使得現在可以只使用一條低壓乙太網路電纜進行供電和連接，從而無須聘用電工來安裝智慧照明。
現在，這些不僅作為燈具的終端裝置越來越多。它們構成了智慧建築網路不可或缺的一部分，例如每個燈具都可以高效率地充當室內導航的信標。為燈具添加其他功能如在場檢測、資產追蹤、環境監控也變得更簡單。所有這些功能都由多個感測器智慧化，這些感測器現在可以整合到單一連接的設備中。
當然，像這樣的發展將使得建築能夠為居住者提供更多的便利，但最終最大的好處將是以更智慧的方式節能。
活用感測器/驅動器 打造更智慧的建築
智慧建築系統的架構，將取決於感測器和驅動器，如圖1所示。
圖1 智慧建築系統架構示意圖
資料來源：https://www.johnsoncontrols.com/building-automation-and-controls/building-management/building-automation-systems-bas/metasys-software-and-servers
系統核心的微控制器(MCU)或數位訊號處理器(DSP)將負責協調現有的眾多感測器和驅動器。除了用於開關燈的機電式或固態繼電器外，這將包括用於在場檢測、環境監控和存取控制的各式元件，而現有的驅動器可能包括有刷或無刷直流(DC)電機以開關門窗。使用某種形式的功率調變如脈寬調變(PWM)能夠實現可變的照明水準，微控制器和數位訊號處理器可以勝任這些任務。連接將是有線和無線的組合，在這方面，可能使用的協定越來越多，一些協定支援網際網路使用的相同協定，因此可以直接存取，其他協定則需要閘道。
現在也進入了超低功耗系統領域，可以想像到，其中微控制器、感測器和驅動器都可由從環境中收集的能量(如光或熱)來供電，這為虛擬的自我管理控制系統創造了潛力。
在開發智慧建築基礎設施的通訊網路時，要考慮的重要因素包括範圍、功率以及延遲。每個因素的權重，將取決於實際應用，但是進入黑暗的房間和亮燈之間的任何明顯的等待時間，對於居住者來說都是非常漫長的，這是為何低延遲很重要的一個例子。
通常，本地處理將比僅依靠雲處理資源做出本地決策提供更低的延遲。如果某個感測器能夠確定何時有人進入房間，以保證增加的光照水準，那麼它將帶來整體上更好的用戶體驗。
圖2說明了這些因素如何影響有線/無線技術的選擇。實施簡單而強固的網狀網路(圖3)，可以構建包括燈具，風扇和其他資產的聯網設備的小網路。網狀網路不僅提供一種擴展網路的方式，其範圍遠遠超出單一節點的範圍，它還構建冗餘性到網路中，從而允許使用連接之節點的任意組合在網路中傳遞訊息。這就是說，如果局部干擾阻塞使用一個燈具作為路標的訊息，則網路將自動將其重新路由。因此，現在大多數無線協定都採用網狀網路。
圖2 開發智慧建築通訊基礎設施時要考慮的主要因素
圖3 網狀網路擴展網路並提供路由冗餘
建構多感測器平台 建築資產價值大增
隨著技術的進步，將多個感測器整合到一個平台中變得越來越可行，從而為關聯資產創造更大的價值，尤其是在主要價值由其主要功能定義的情況下。以燈具為例，它的主要功能是照明，但是正如所討論的，它簡直就是一個理想的感測器節點，用於擷取大量資料。
將多個感測器放入一個資產中，該資產的價值將大增。它成為智慧建築基礎設施的關鍵部分，但外觀和行為卻像普通的燈具。感測器的物理尺寸小和功耗超低特性，讓小外形的印刷電路板(PCB)可輕易地容納多個感測器，以監測在場、溫度、濕度、空氣品質等。使用超低功耗通訊元件如RSL10藍牙低功耗無線電，該多感測器平台可由單個紐扣電池供電運行數年(圖4)。
圖4 多感測器平台由RSL10系統級封裝(RSL10 SIP)智慧化的示意圖
而且，現在甚至可以完全省去電池，並利用從環境中採集的能量為多感測器互聯平台供電(圖5)，這使得智慧感測器幾乎可以放置在建築中的任何位置。例如，相對小且不引人注目的太陽能電池可用於從人工照明中採集足夠的能量，為多感測器平台供電，以定期將資料發送回閘道。
圖5 能量採集技術現可為智慧感測器和驅動器提供主要能源
低功耗感測器智慧化 瞄準高能效超節能
高能效將是智慧建築持續發展的基礎，要實現高能效，就必須讓建築更節能，以實現更低的能耗，並提供採用先進技術的低功耗方案。
在整個技術堆疊中，節能將是關鍵，從一直使用的感測器，一直到被存取的雲服務。隨著部署的感測器數量增加，對建築的公用設施應用進行控制的細微性也隨之增加，從而促進高能效的循環。但這在很大程度上取決於感測器、處理器和連接技術的不斷提高的能效。隨著數量的增加，甚至可能有必要不依賴能源，使用能量採集技術以自供電。
(本文作者為安森美半導體物聯網策略及行銷總監)