未来能量采集市场 易能森已占据一席之地 - 全文

　　根据最新市调报告指出，2012～2019年能量采集元件市场规模将由1亿3，140万美元爆发成长至42亿美元。能量无所不在，触手可及，但这些能量往往非常微小、持续时间很短，若能将这些能量进行采集并转换成电能很好的加以利用，这才是占据能量采集市场的关键。面对一个如此大的市场，能量采集厂商将会采取何种举措分食这块大蛋糕，未来能量采集又会朝向哪些应用领域发展呢？为了更进一步了解能量采集这个市场，我们采访了能量采集领域的领导者德国易能森有限公司（EnOcean GmbH）大中华区销售总监苏子杰，深入挖掘易能森如何征服能量采集市场。

　　

　　德国易能森有限公司大中华区销售总监 苏子杰

　　易能森占据能量采集市场的杀手锏

　　苏子杰先生介绍到，目前易能森（EnOcean）基于能量采集技术的无线解决方案已成功应用在众多领域。易能森（EnOcean）之所以能占据能量采集市场，其杀手锏主要在于三种核心技术的完美融合：

　　

　　图1 能量采集和转换、无线通信以及低功耗芯片三种技术完美融合

　　能量采集和转换——极高的能量转换效率，将周围环境中微小的能量，如机械能、室内光能、温差能，经处理，供给易能森（EnOcean）超低功耗的无线通信模块。

　　高质量的无线通信——源于西门子的无线通信技术，仅仅用采集的微小能量，驱动低功耗芯片组，实现高质量的无线通信技术。在保证通信距离的同时，还具有超强的抗干扰能力，通过重复发送多个信号以及加密功能，保证整个通信系统的稳定性、安全性。

　　超低功耗的芯片组——易能森（EnOcean）技术和同类技术相比，功耗最低、传输距离最远，可组网并且支持中继等功能。

　　目前易能森已提供成熟且大规模使用的能量采集模块，包括机械能采集模块、室内光能采集模块、温差能采集模块（如图2所示）等。

　　

　　图2 用于无线无源开关、传感器的能量转换器

　　另外，国际电工技术委员会将EnOcean无线通信标准采纳为国际标准“ISO/IEC 14543-3-10”，这也是世界上唯一使用能量采集技术的无线国际标准。其无线电信号使用868MHz、315MHz、902MHz及928MHz频段，全球适用。每个无线电信号占用信道的时间是1毫秒，使用每秒125KB的数据传输速度发送。此外，为避免传输错误，每个无电线信号都会在30毫秒内随机的重复2次。由于数据在随机间隔中传递，因此极少产生数据传输冲突的情况。了解更多关于EnOcean与其他无线通信技术，更便于大家理解EnOcean无线通信技术在能量采集领域的应用。

　　相比如其他以电池驱动装置的技术，EnOcean技术最大特点是无需电池。比方说，50-60层的高层大厦的管理系统有时会使用4000-6000个传感器单元。如果各传感器单元使用以电池为驱动的技术，电池的更换和管理将成为巨大的负担，令大厦管理公司无所适从，而EnOcean技术能够保证在照明关闭5天的情况下仍然可以工作。另外易能森（EnOcean）传感器的数据传输距离在室外是300米，室内为30米。每个易能森（EnOcean）模块都有1个唯一的32位识别码，以便和其他无线模块区别。

　　EnOcean技术是作为非常简单的标准设计的，所有基于EnOcean技术的产品之间互相兼容，这也使得基于EnOcean的智能系统可互操作、易拓展，且可并入使用TCP/IP、WiFi、GSM、ModBus、KNX、DALI、BACnet或LON等系统。EnOcean无线信号所需的电力是ZigBee的1/30-1/100。另外，由于使用了1GHz以下的频段，因此EnOcean的传输距离较使用2.4GHz的Zigbee及BLE要远，且干扰更少。

　　易能森公司能在能量采集市场上有重要位置，离不开易能森联盟（EnOcean Alliance）成员大力支持。该联盟拥有世界上最大的无线楼宇自动化控制网络的安装基础。目前该联盟成员包括：西门子、ABB、GE、施耐德、霍尼韦尔、欧司朗、立维腾、德州仪器、罗姆、尚飞、思默康、万可、倍福、同方泰德、联想、公牛等超过350家公司。

　　易能森目前看好智慧家庭与楼宇自动化领域的应用

　　苏子杰先生表示目前最看好能量采集技术在智慧家庭与楼宇自动化领域的应用。能量采集技术将传感器、开关等设备从线缆和电池的束缚中解放出来，许多自供能的应用仅借助机械能、室内光能、温差能等周围环境中的微小能量，即可正常运作。比如无线无源开关、门窗磁、智能门窗把手、温湿度传感器、照度传感器、人体红外传感器、智能暖气阀，以及智能家居系统等，带来了极大的灵活性与便利性。

　　

　　图3 基于易能森的楼宇控制和智能家居解决方案

　　如今，易能森基于能量采集技术的无线无源解决方案在智能建筑自动化领域已相当成功。易能森（EnOcean）下一代能量采集无线无源解决方案即将推出。新一代方案的开发包括：

　　远距离通讯——下一代自供能无线通讯技术可实现10多倍于目前的信号传输距离，无线信号的传输距离可达到5公里。得益于传输距离的突破，新的应用例如对距离要求较高的室外应用，都将成为可能。

　　新的能量来源——这一最新的远距离无线通讯技术使用到改良版的能量转换器，丰富了可采集转换的能量来源。在不久的将来，我们会看到新的机械能（动能）转换器，可将气体、液体流动产生的动能转换为电能。而这一突破将助力智能抄表领域。新的光能转换器也会有很大的改进，太阳能板的尺寸更小，而转换效率更高。再加上能量存储效率的提升，由室内光能供电的设备充满电后，有望在完全黑暗的条件下正常工作几个月，甚至一年。而温差能的利用还处在较为初级的开发阶段（已成熟的应用是利用金属两端的温差），其中一个研发方向是采集白天与夜晚间的温度差，为室外应用供能。

　　未来能量采集市场

　　未来，基于能量采集无需电池的无线通讯技术将被应用于生活的方方面面，例如：结构健康监测（SHM）、水质监测、森林防火、智慧城市管理、医疗护理行业等。

　　结构健康监测（SHM）——大型结构，如桥梁、隧道、大坝或钻井平台等，需要对抗来自天气、地震、或者车流的强大外力。由光能、温差能、或振动能供能的无线传感器，可以永久监测临界参数，从而在出现异常值时报警，预防结构损坏/坍塌。类似的产品还可用于对雪崩、山体滑坡等自然灾害进行报警。

　　环境监测——远距离自供能无线传感器可安置在户外，为大面积区域内的农场动物及植物提供提前报警或监测，以快速应对环境变化。比方说，防止森林大火的蔓延，或者确保对植物/作物的最佳照护及水源供应。

　　资源监测——人类只有一个地球！因此，所有的资源都需要被保护并加以可持续利用。针对这点，无需电池的传感器网络可以采集所需数据，例如水质、水量、鱼群的运动。另外，自供能的无线探测器还可以报告水、油、气的泄露。

　　智慧城市——到2030年，60%的人口将生活在城市里，相当于60亿人。届时，智能监控将成为城市必不可少的功能，以协调人们的日常生活，防止城市陷入混乱。智慧城市应该包括交通的自动化控制、路灯、能量供给、物流、排水等等各个系统的智能运作。而实现如此庞大的工程，就需要数以百万计的自供能的传感器节点，收集并发送所需的数据。

　　医疗护理——另外一个拥有广阔前景的应用领域，良好的医疗护理可以显著提高生活品质、安全感以及舒适度。这一领域的应用包括可监测生命机能及健康生活状态的全新解决方案。目前已有自供能的手环原型产品，该手环可监测基本生命体征，而手环监测并发送无线信号的能量来源则是人体热能。

　　以上仅列举了无需电池的无线通讯技术的一些研发领域。而实际上，能量采集技术的应用领域更多，我们的日常生活无处不存在能量采集无线传感器技术的应用。

　　最后，苏子杰先生认为目前限制能量采集市场发展的因素主要有两点：一是单价过高，影响普及。但随着生产成本日益下降，相信很快能够被市场广泛接受；二是能量采集技术本身需要进一步提升，才会有更多元的应用，得到更好的发展。作为走在能量采集无线传感技术最前沿的领导者，德国易能森也坚信，能量采集技术将改变世界，让绿色智能更加简单。