【前沿技术】EnOcean无需电源与布线的新型无线智能控制系统

　　未来数以亿计的无线设备将接入庞大的“物联网”系统中，一方面无线通信终端设备呈爆发式增长，根据思科统计2013年全球有约近78亿台无线通信终端设备，预计到2017年将超过100亿台，由此无线通信在智能手机、平板电脑、M2M等消费类终端产品的应用的需求会急剧上升；另一方面，随着智慧城市、智能建筑、智能家居、智慧家庭等概念的兴起，办公楼、工厂、住宅等的监控管理系统对无线技术的需求也在高速上涨。从能源的角度来看，建筑物每年消耗的能源是全球总量的41%，使用智能建筑系统的建筑则可以节省30%的能源。在这种情况下，如果有一种无线通信技术能够在实现这些设备的超低功耗设计的同时解决它们的供电问题，智能控制系统、传感网络等都无需电池/电源供电和与之配套的布线，那么全球每年的能源消耗量和损耗量将会大幅度减少。新型无线通信技术EnOcean是世界上唯一使用能量采集技术的无线国际标准，很好地满足了超低功耗与节能以及安装简易、维护方便等的功能需求。

　　图1：2012～2017年全球无线通信终端设备市场发展情况。

　　EnOcean的技术优势与特色

　　EnOcean无线通信协议是一个无需电源与电线即可提供低功耗数据传输的无线传感器解决方案，当前有868.3MHz（欧洲、中国）、315MHz（北美、中国）、902MHz（北美）、928MHz（日本）四个使用频段。其工作原理是收集存在于自然界微小的能量（机械能、光能/太阳能、温差能等）并将之转换为电力，以微少的电力加上超低功耗的主芯片以及专为节能而设的无线传输协议来实现无线通信的功能。

　　该协议最初由德国EnOcean公司提出，并且成立EnOcean联盟进行推进，目前联盟拥有超过350家成员公司，包括西门子、霍尼韦尔、立维腾、德州仪器、ABB、通用电气、欧司朗、清华同方、罗姆、欧姆龙、尚飞、万可等等。成员类型分为发起者、参与者、合作者三类，现在联盟的CEO兼主席Graham Martin是前ZigBee联盟的主席。

　　不同的无线通信技术有其各自的优势及最佳应用领域，如上表所示，WiFi非常适合大数据量的传输，可使电脑、笔记本、平板、手机等进行直接通信；蓝牙（Bluetooth）属于近距离无线通信技术，被广泛应用于手机、耳机、笔记本、打印机、PDA以及近一年来非常火热的穿戴式电子设备上；Z-Wave被成功用于民用住房内简单并且单独的系统；ZigBee当前主要被应用于近距离智能抄表、RF4CE（point to point RC）以及家用智能开关上。基于上面的几种无线通信协议的设备都需要电源/电池供电，相比较而言，EnOcean非常适合智能家居、智能楼宇、智能抄表、工业控制等应用，所有支持EnOcean协议的无线开关、传感器等都不需要电池、电源供电和与之配套的电源线，整个通信系统实现了真正的无数据线、无电源线、无电池。此外，EnOcean的室内传输距离高达30m（用中继器可达100m），空旷地带传输距离为300m。

　　“该技术同ZigBee、WiFi、Bluetooth、Z-Wave等无线技术相比最大的优点就是自发电、几乎无需保养、极低的功耗以及传输距离远。”罗姆（ROHM）公司相关人员表示道，该公司是EnOcean联盟的发起者会员，也是第一家来自亚洲的发起者，致力于无线通信技术和元器件技术。EnOcean当前主流应用领域为智能建筑，使用该无源无线绿色解决方案优点在于：无需布线，实现了无建筑垃圾和噪音，施工中不影响楼宇的正常运营；无需电池，免去了后期维护及对环境的污染；安装便捷无限制，施工安装简单，普通电工即可完成，无需特殊资质，改造一个房间比打扫一个房间还快，可随时更改设备的布置和工程设计，开关面板位置不再受图纸限制，在后期装修时可以根据业主具体要求随时更改；无线通讯技术稳定，抗干扰能力强，免维护。

　　图2：相较有线传感器方案，采用易能森联盟成员的产品无需布线、安装简单，构建了一个无源无线智能控制系统。