幾年前，M2M通信還是個(gè)需要復(fù)雜組網(wǎng)技術(shù)的昂貴的小利基應(yīng)用。但隨著技術(shù)的發(fā)展及靈活的云服務(wù)能力，通過(guò)使用無(wú)線模塊使得基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)品兩者都能以極具成本效益的方式向M2M提供大量信息成為可能。

這些器件相互連接的越緊密，對(duì)技術(shù)靈活性的要求就更高。這是能量收集無(wú)線技術(shù)越來(lái)越多地被M2M設(shè)備、產(chǎn)品和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)采用的一個(gè)主要原因。

當(dāng)今，M2M被認(rèn)為是一個(gè)面向未來(lái)、被寄予很高期望的增長(zhǎng)市場(chǎng)。對(duì)該市場(chǎng)的增長(zhǎng)預(yù)期是：連接到互聯(lián)網(wǎng)的M2M設(shè)備，將從2017年的超過(guò)3億臺(tái)飆升到2020年的500億臺(tái)。部署這些數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的分布式設(shè)備帶來(lái)挑戰(zhàn)：如何給其供電？它們間如何通信？一個(gè)解決辦法是能量收集無(wú)線技術(shù)。

無(wú)線傳感器和中繼接收器支持智能節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)易部署，但無(wú)線設(shè)備需要電能——過(guò)去，這意味著需要排布很多電線或安裝及更換電池。由能量采集供電的設(shè)備不需維護(hù)、去掉了電池或其它外部能量源，從而為能夠簡(jiǎn)單地安裝數(shù)百萬(wàn)互連和聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備鋪平了道路。

取自周圍環(huán)境的能量

基于能量采集原理，無(wú)線模塊從周圍環(huán)境獲取能量，因此，其工作不需要電池。在能量采集過(guò)程中，電能/動(dòng)能換能器利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)收集能量或利用小型的光伏電池組件采集光發(fā)出的能量。整合熱/電轉(zhuǎn)換器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的能量采集技術(shù)可將熱能轉(zhuǎn)換為電能。采集的這些少量電能足以發(fā)送無(wú)線信號(hào)。增加電容可以確保在采集的電能很少或沒(méi)采集到的時(shí)段仍有充足電能存儲(chǔ)來(lái)滿足這些時(shí)段的要求。

為獲得最佳的射頻（RF）效率，其使用的無(wú)線協(xié)議已標(biāo)準(zhǔn)化為ISO/IEC 14543-3-10，它使用1GHz以下頻帶。這使其免受其它射頻發(fā)射器的干擾，同時(shí)還具有快速的系統(tǒng)響應(yīng)并規(guī)避了數(shù)據(jù)沖突。此外，在相同能量預(yù)算下，1GHz以下頻帶的傳送距離是2.4GHz頻段的兩倍，且在建筑物內(nèi)具有更好的穿透性。

參考來(lái)看，在2.4GHz系統(tǒng)上復(fù)制能量收集無(wú)線系統(tǒng)來(lái)覆蓋同一區(qū)域，所需的接收節(jié)點(diǎn)數(shù)是1GHz以下頻帶的四倍。例如，與1GHz以下方案比，2.4GHz系統(tǒng)增加了成本。射頻可靠性是有保證的，因?yàn)闊o(wú)線信號(hào)的持續(xù)時(shí)間只有0.7毫秒，而且出于冗余考慮，它是多次發(fā)送的。在開(kāi)放空間，能量收集無(wú)線傳感器的傳輸范圍約300米；在建筑物內(nèi)，可達(dá)30米。

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圖1：樓宇自動(dòng)化可視為M2M的一種典型應(yīng)用

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在諸如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等低功耗電子系統(tǒng)中，作為取代電池的一種技術(shù)，能源收集設(shè)備擁有吸引力，因?yàn)殡姵毓╇姷南到y(tǒng)涉及采購(gòu)、安裝和更換電池等耗時(shí)的工作。眼下，能量收集無(wú)線技術(shù)非常完善，能夠?yàn)闃怯钭詣?dòng)化領(lǐng)域提供M2M解決方案，將光控制、HVAC和建筑領(lǐng)域的其它技術(shù)帶入智能家居、智能計(jì)量和能源管理系統(tǒng)中。
無(wú)線和無(wú)電池技術(shù)幾乎不用改動(dòng)現(xiàn)有系統(tǒng)就能顯著簡(jiǎn)化建筑物的能源監(jiān)控和控制。無(wú)線設(shè)備的安裝方式很靈活，所以，單個(gè)組件、墻壁開(kāi)關(guān)、傳感器和中繼接收器可以方便地聯(lián)網(wǎng)以形成一個(gè)智能系統(tǒng)，而且無(wú)需復(fù)雜的布線安裝。此外，它還去掉了電池，就沒(méi)有了需要定期(可短到一年一次)更換電池的負(fù)擔(dān)。

HVAC控制就是這種靈活的自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)例證。在此，恒溫器、VAV(變風(fēng)量)或風(fēng)機(jī)盤管控制器接收來(lái)自于相應(yīng)無(wú)電池傳感器的占用、溫度、濕度、窗戶位置或CO2等信息，并控制散熱器內(nèi)的閥門執(zhí)行器的開(kāi)/關(guān)、或VAV系統(tǒng)的節(jié)氣閥。同時(shí)，控制器將狀態(tài)信息發(fā)送到中央樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，并從BAS系統(tǒng)接收控制消息。這使得從遠(yuǎn)離建筑物本身的中央位置對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控成為可能，同時(shí)能完成整個(gè)建設(shè)物范圍的控制；例如，放假時(shí)相關(guān)系統(tǒng)的關(guān)閉。

借力能量收集技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品方面也取得巨大進(jìn)展：例如，Kieback&Peter生產(chǎn)的革命性的自供電散熱器閥門，利用熱水和周圍空氣的溫差來(lái)產(chǎn)生電能。該電能既用在與控制器或BAS系統(tǒng)的通信供電，又用于開(kāi)/閉閥門本身。無(wú)需電纜或電池，這些無(wú)線設(shè)備特別易于安裝，且不用維護(hù)。

在深入優(yōu)化的系統(tǒng)中，諸如鍋爐或空氣處理單元等中央設(shè)備被集成到這種無(wú)線通信系統(tǒng)，進(jìn)而可以支持根據(jù)需要對(duì)HVAC進(jìn)行的調(diào)節(jié)，這可以通過(guò)使用臺(tái)式電腦、平板電腦或智能手機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)控制，這使得這些調(diào)節(jié)變得可見(jiàn)和可控。

安全監(jiān)控，規(guī)避了電池故障

水檢測(cè)器等報(bào)警系統(tǒng)是第二個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，憑借其特殊性能，電池?zé)o線技術(shù)正在進(jìn)入報(bào)警監(jiān)控領(lǐng)域。報(bào)警應(yīng)用，對(duì)可靠性的要求比照明控制苛刻得多。被檢測(cè)系統(tǒng)的失職不僅意味著故障，還可能引發(fā)依賴該系統(tǒng)的其它系統(tǒng)更嚴(yán)重后果。事實(shí)是，電池故障導(dǎo)致的問(wèn)題比電子部分引發(fā)的問(wèn)題多，尤其是在大型系統(tǒng)中。能量收集則克服了這個(gè)問(wèn)題。

來(lái)自各處，同入云“端”