监控智能建筑以最大限度地延长设备寿命

空调监控和预测性维护是两种技术，可以成为建筑经理和管理人员的象征性救生员。这些术语也适用于家庭，智能家居，也就是说，但让我们从智能建筑的描述开始。

关于条件监测，没有什么秘密或超级复杂的。这几乎就是它听起来的样子 - 随时了解建筑物设备的状况。这意味着当设备是全新的时，当它已经在线了一段时间，当它需要维护时。在某些情况下，我们谈论的是已经存在多年甚至几十年的设备。因此，您可以在安装新设备时安装用于状态监测的传感器和控制器，或者将它们改装到当前可能较旧的设备中。

条件监测是预测性维护的先决条件。例如，在HVAC系统中，您可能会查看过滤器，电机的行为方式以及不同位置的温度。而且，在一些智能建筑中，您甚至可以查看空气质量（在此处了解有关工业HVAC系统所需组件的更多信息）。

对于传感器融合，MCU收集数据，并在需要时执行基本的边缘计算技术来过滤数据并在需要时发送到云端。PSoC™ 6 系列 MCU 适合执行此任务。它们具有两个内核，一个 Arm Cortex M0+ 用于管理系统安全性（如安全启动或安全固件更新），另一个 Arm Cortex M4 可在数据发送到云之前收集传感器数据并执行边缘计算。

如果数据被传输到云端，条件监测也需要可靠的连接。这可以通过使用高可靠性的Wi-Fi SoC来解决，例如提供扩展温度范围的CYW4373。

利用在不同时间点获取的这些数据，您可以实施预测性维护。这种系统的优点包括更少的停机时间，远程管理设备的能力以及更低的总体成本。

状态监测的责任属于多个领域，包括设备供应商、签约维护公司、建筑运营商、建筑业主和/或设备用户。归根结底，每个利益相关者都应该看到状态监测的价值，以及后来的预测性维护。

实施预测性维护在与机器学习结合使用时效果最佳，无论是在设备所在的边缘还是在云中。每种实现都有优点和缺点。如果您只是想检查统计数据和数据并手动管理设备，则将所有内容都保留在本地非常简单。在这种情况下，不需要云连接，这具有使系统更安全的额外好处（稍后会详细介绍）。

许多提供商已经建立了一个系统，您可以通过云向他们发送数据，他们可以为您处理预测性维护（通过机器学习）。显然，这需要付出代价。如果您在分布在多个位置的多个建筑物中处理大量设备，这可能是最佳选择。云将保留您的状态监测数据库，因此预测性维护将相对容易。

英飞凌凭借其广泛的传感器系列，既可以协助状态监测，也可以使用公司针对机器学习的组件（包括上述PSoC™ 6）进行预测性维护。在某些情况下，设备制造商在设备出门之前将硬件和软件设计到他们的设备中。这通常是首选配置。

处理已安装的设备

众所周知，设备的安装基础是巨大的，聪明的建筑业主和管理人员报废工作设备以配备最新技术的新设备的可能性很小。这就是改造发挥作用的地方。

改造设备以处理状态监测相对简单。例如，您可以添加一个麦克风来检测空气处理器中弯曲或受灰尘污染的风扇叶片是否存在振动或谐波。将这些具有连接的传感器（例如，通过蓝牙低功耗（BLE）或Wi-Fi连接到云中并不是一项艰巨的任务，因为传感器和连接供应商已经通过其软件使该过程变得简单。

请注意，每当您将物联网节点添加到设备时，您都在为黑客添加一个入口点;英飞凌提供硬件解决方案，因此可以在硬件中实施安全证书。然后，这些硬件部件用于验证现场的各种设备。例如，英飞凌采用了一项名为CIRRENT™ Cloud ID的服务，您可以在其中下载证书，这些证书将加载到设备中，并以安全的硬件方式用于身份验证。

多少才算够？

显然，没有什么是免费的，这包括执行预测性维护的能力。那么，操作员需要问问自己，我将从这项技术中获得多少收益？

重要的是要知道您的设备会发生什么，包括其当前状态以及可以提前预测的任何维护或问题，例如更换过滤器和润滑机械。然后，您需要知道要收集哪种数据（以及多少数据）。这将确定所需传感器的数量和类型。

确定何时需要更换过滤器的一种方法是测量和监测过滤器的气流，这可以通过英飞凌DPS368数字气压传感器等设备来完成，该传感器是该公司XENSIV™系列传感器的一部分。2.0 x 2.5 x 1.1 mm 的微型设备提供非常高的精度（例如，从压力测量中测量到±2 cm的高度计算）和低电流消耗（平均 1.7 μA）。它可以测量温度和压力，后者由电容传感处理，从而实现高精度。

智能家居也从中受益

智能家居将看到类似的好处，尽管规模较小，因为需要监控和控制的设备较少。设备可以以设定的模式工作，即每天将温度设置为特定时间，或在特定时间打开或关闭灯。或者它可以简单地遵循用户的行为。例如，如果房主将恒温器设置为特定温度，系统将了解到这一点。

家庭可能是一个更难以控制的环境，因为更多的“小工具”被添加到网络中，以不同的时间线运行。例如，您的暖通空调系统的预期寿命可能为 10 年或 15 年。但网络上的其他一些设备可能寿命较短。坦率地说，一些较新的，更便宜的设备并不那么准确。在某些情况下，基于家庭的传感器提供了许多“便利”功能，例如提醒房主需要更换过滤器。

总之，它归结为三个组件组。首先是传感器技术，它将相关信息反馈给服务器。第二种是根据传感器提供的信息执行操作所需的控制器（MCU）。如前所述，该处理可以在物联网的边缘进行，也可以在具有设备远程连接的云中进行。第三是安全性，包括硬件和软件。

审核编辑：郭婷