LPWAN及其在智能建筑中的作用

　　低功耗廣域網（LPWAN，Low Power Wide Area Network）技術是一種專為低功耗設備設計的遠距離無線通信技術，適用于需要小數據量、遠距離、長續航的物聯網（IoT）應用。在智能建筑中，LPWAN具有非常廣泛的應用價值。

　　LPWAN技術主要包括LoRa、NB-IoT和Sigfox等類型，具有超低功耗、遠距離傳輸和良好穿透能力的特點，能夠支持大規模設備的接入，并在無需頻繁更換電池的情況下持續工作多年，極大地降低了系統的維護成本。這些連接解決方案提供了前所未有的實時監控、自動控制系統和數據驅動決策能力，不受傳統建筑管理方法的限制。智能建筑技術通過可擴展、節能的連接網絡解決了關鍵的運營挑戰，例如：

　　能源浪費

　　居住者不適

　　維護效率低下

　　運營改進和成本降低

　　建筑工程師現在可以使用工具進行全面的環境監測、精確的空間利用率跟蹤和精細的能耗分析。這些進步曾經無法通過傳統系統獲得，但現在已成為可持續建筑設計和運營的基礎力量。

　　LPWAN技術的比較分析

　　LPWAN技術為特定的智能建筑應用提供了多種連接解決方案。這些技術在范圍能力、功耗指標和數據傳輸容量方面表現出顯著差異，為建筑管理系統創造了一系列實施選項。

　　授權頻譜LPWAN技術在3GPP標準的蜂窩頻段上運行，提供增強的可靠性和服務質量(QoS)保證，但成本較高。

　　LTE-M(LTE Cat-M1/eMTC)是一種基于蜂窩的技術，與其他方案相比，它提供更高的數據速率和更低的延遲，支持需要實時響應的高級應用。LTE-M適用于需要一致數據傳輸和漫游功能的應用。市場采用顯示，中國以外的市場份額為32%，由于與現有LTE網絡基礎設施兼容，在北美、歐洲和澳大利亞廣泛實施。

　　NB-IoT（窄帶物聯網）也是一種蜂窩技術，可提供室內穿透和連接可靠性。它在結構障礙復雜的密集城市環境中尤其有價值。該技術在中國保持市場主導地位，獲得了政府的大力支持，占連接的84%，同時在歐洲市場和中東地區也得到了廣泛采用。

　　非蜂窩LPWAN技術利用未經授權的工業、科學和醫療(ISM)頻段，提供更低的成本和獨立的專用網絡選項。其中包括：LoRaWAN、SigFox、Z-Wave和Z-Wave Long Range等。

　　實際應用

　　LPWAN技術可在關鍵運營領域實現復雜的樓宇自動化。有各種各樣的應用為建筑工程師帶來了明顯的好處。

　　首先，LPWAN技術通過以下方式改變HVAC運營：

　　持續監控能力

　　預測性維護算法

　　能源優化控制系統

　　這些網絡提供實時環境數據，包括溫度變化、濕度水平和占用模式，允許動態調整以匹配實際使用條件。這種方法減少了不必要的能源消耗，同時通過主動維護實踐延長了設備使用壽命。

　　動態分區代表了一種特別有價值的應用，它根據占用數據創建自適應溫度控制，使建筑物能夠根據實時占用數據創建自適應區域。傳感器檢測空閑區域（例如無人占用的會議室），并自動調整HVAC參數，同時在活躍使用的空間中保持最佳條件。他們的目標是消除無人占用區域的浪費，并在使用空間中建立一致的舒適度。

　　預測性維護系統持續監控設備性能，以在發生嚴重故障之前識別潛在故障。振動傳感器跟蹤冷卻器機組的運行特性，并在出現異常模式時向建筑工程師發出警報。其他傳感器監控諸如過濾器條件之類的情況，并在需要根據實際使用情況而不是任意時間表進行更換時自動生成警報。

　　其次，LPWAN網絡提供一系列占用數據，可優化空間利用率并提高建筑安全性。這些系統結合了來自多個傳感器輸入的數據，以創建準確的占用水平并觸發適當的自動響應。

　　傳統的運動傳感器通常無法記錄靜止的占用者，從而產生錯誤的空置讀數。先進的LPWAN實施將運動檢測與CO2測量和溫度監測相結合，以確定精確的房間使用情況。這意味著，在私人和公共環境中，LPWAN傳感器可用于跟蹤辦公桌利用率，并在企業、公共和聯合辦公設施中創建靈活高效的空間分配計劃。

　　它們可以在高峰時段跟蹤占用情況，并為設施工程師提供可操作的數據以優化布局配置。當移動應用程序與這些系統一起部署時，它們有助于引導員工找到可用的工作空間，并最終有助于降低照明、暖通空調和輔助系統的成本。

　　LPWAN傳感器可用于跟蹤辦公桌使用情況，并在私人、公共和聯合辦公環境中提供更靈活、更高效的辦公空間。傳感器可以監控高峰時段哪些辦公桌被占用，并向設施工程師提供數據，幫助他們優化辦公室布局并降低房地產成本。同樣，支持LPWAN的系統可以通過移動應用程序引導員工找到可用的工作空間。

　　在緊急情況下，LPWAN為疏散管理提供關鍵信息。傳感器識別被占用的建筑部分，并將這些數據實時傳輸給應急響應小組。

　　該系統將撤離人員引導到最安全的出口路線，減少擁堵并縮短響應時間。額外的監控功能可以跟蹤包括滅火器和醫療設備在內的應急設備，如果物品從指定位置移動，則會立即發出警報。

　　第三，LPWAN技術提供了對整個建筑系統的消費模式的詳細洞察。這些網絡在設備和區域級別提供使用數據，同時在高峰需求期間自動調整非必要系統。此功能可確保遵守當地、州和聯邦法規以及綠色建筑認證標準。

　　分表裝置測量特定的電力、水、天然氣和熱能消耗點，識別過度使用模式并制定有針對性的干預策略。特別是擁有能源密集型設備的工業設施可從這種方法中受益。

　　借助LPWAN監控系統，可再生能源整合變得更加有效。傳感器跟蹤太陽能電池板或風力渦輪機的輸出并將其與建筑物消耗進行比較，以確保有效利用可再生資源。智能電網實施將多余的能量存儲在電池系統中，以便在高需求期間釋放。