EnOcean：绿色环保节能大使

特约通讯员 王蔚斯

EnOcean公司是能量收集无线传感器网络的首创者，公司依托能源收集技术、传感器和RF（射频）通信的生产和销售，为建筑和家庭自动化、照明、工业和环境应用提供世界领先的无线无源解决方案。EnOcean是名副其实的新时代“智能绿色建筑环保大使”。

近年来，绿色节能环保建筑的理念受到广泛的推崇，欧美地区已经出现许多绿色节能建筑，大量现有传统建筑也正在实施节能改造工程。

无源、无线是构建绿色节能建筑、实施绿色节能改造工程的重要技术手段，这项技术的运用从根本上降低了建筑的能源开销。无源无线技术的成功应用得益于不断发展成熟的能量收集技术，它使我们能够充分利用日常生活中的室内光线能量、人体活动的机械能量等为楼宇的自动控制服务，最终实现无线控制的目的。

现代楼宇自控系统多采用BEMS系统（楼宇能量管理系统）以求达到降低建筑能耗的目的，然而能量系统的开销不仅局限于水、电等传统能量消耗，还包括线缆铺设、电池更换等设备维护开销。这些能源开销的高额费用给企业带来沉重的负担，这也正是许多企业不断尝试并改进绿色节能建筑方案的原因。

新型无线传输技术

德国EnOcean公司推出了一种新型的无线传输技术，该技术与Zigbee、WiFi、Bluetooth、Z-Wave等无线技术相比最大的优点就是功耗极低，当以1mW的发射功率工作时，可保证超过300米的传输距离。基于超低功耗的特性，该公司及其发起的EnOcean联盟成员开发出了一系列的无线、无电池、无限制的开关产品、传感器产品和其它与网络传输技术衔接的网关产品。这些产品可以免布线、免维护地运用于绿色节能智能建筑、工业数据采集、仪器仪表等众多领域。

本文介绍的EnOcean公司正是无线无源产品的领军企业，同时也是能量收集无线技术的开创者。EnOcean公司成立于2001年，原属于西门子公司。该公司现有员工超过50名。EnOcean公司是自供电无线电技术的开创者，已获得该技术专利。公司总部设在德国慕尼黑附近的Oberhaching，生产和销售用于建筑物和工业设施的免维护无线传感器解决方案。

EnOcean公司的解决方案是基于微型能量转换器，保证可靠的无线传输和超低功耗的电子电路。依托这些新技术，EnOcean公司及其产品合作伙伴提供的传感器系统是节能建筑和创新产业的基础。目前，EnOcean公司的无线模块被全球100多家厂商选购，用于建筑和工业系统。在欧美地区已有超过20万个建筑采用EnOcean公司的技术产品，采用无线无源技术的产品己成为新一代智能楼宇的标志和潮流。

能量收集技术的发展与改进

十几年前，能量收集可能还仅是某个小团队的研究课题，而如今，你能在google上找到近200万条的关于能量收集的新闻。这种新技术与以往的技术相比，根本差别在于它们可以从环境中获得能源。

据美国环境保护署（EPA）报告，美国商业建筑每年的能源消耗成本在1000亿美元以上，这些能源消耗产生了大约17%的温室气体排放量。据EPA的进一步估计，这些建筑运营消耗的能量中超过三成是浪费和不必要的。企业管理者正在寻找各种办法以减少多余的能源消耗对经济和环境的影响，在这场变革中，改良的能源利用技术无疑扮演着关键的角色。

BAS的大规模普及

20世纪70年代，建筑设计开始大规模使用楼宇自动化系统（BAS），这使得建筑物的照明控制、机械管理，甚至楼宇安全系统都逐渐向非劳动密集型转移。一个BAS系统是由控制系统、计算机、电子设备等组成的智能网络，BAS技术的出现意味着通过电子设备就可以执行控制建筑系统的操作，这种运作方式减少了设备管理部门的劳动力耗费，同时提高了建筑物的运作效率。

使用BAS的另一个好处是能源效率的提高，例如，冷却系统可以通过编程来实现在预定义的时间内重新设置或者关闭，无需手动翻转开关。

无线技术应用于BAS

近年来，无线技术在楼宇控制设备上的应用将楼宇自动化提升到新的效率水平。但是无线技术在减少建设成本和接线需要的同时却依赖于更多的能源消耗。虽然电线是设备连接的必备要素，但诸如电灯开关、温度传感器等控制设备连接到BAS则可以无需导线。这些设备在不同规模和功能的设施中数量不定，但无论数量是多少，消除这些设备的布线需求都可以更好地实现建筑施工和运营成本控制。

美国能源部（DOE）称，无线控制有可能减少先进的传感器和控制系统的成本，特别是在那些仅安装布线就占用20%-80%工程成本的现有建筑中。此外，无线传感器和控制器为建筑设计提供了更大的灵活性，因为它们可以被安装、移动而无需重新布线。

EnOcean的无线无源技术

EnOcean公司早在1995年就开始开发能量收集装置，并于1997年获得第一个能量收集专利传感器。2001年，能量收集技术从西门子公司剥离出来，单独成立了EnOcean公司，并于2003年为客户提供第一批产品。EnOcean独特的无线技术由于其灵活性和高效的能源利用率在楼宇自动化领域备受关注。

基于EnOcean技术的设备采用自供电系统，在电动过程中收集运动变换产生的能量用于实现设备功能，为传感器、开关以及BAS设备提供能源。例如，在按下开关时，传感器收集动能并将其转化为电能。EnOcean公司总裁Jim O'Callaghan这样解释这个过程：我们的开关看起来和一般开关没什么两样，但原理却有很大差别。手指将开关按下时产生了足够多的能量，这些能量将用于“唤醒”无线设备，同时将信息通过无线方式传输给控制中心，实现无线无源控制。

因此，不同于其它无线装置，EnO-cean公司的产品无需电池。这消除了需要跟踪电池寿命和更换电池的维护工作。传统的无线控制系统设备一年左右就需要更换一次电池，虽然频率不高，但由于使用频率和具体的能源消耗，设备的电池寿命可能不同，因此需要专人跟踪这些设备，定期检查电池的寿命是否和预期相同，并安排维修。

O'Callaghan认为能量供应始终是传感器发展的一大挑战。用于无线电或无线通信的传感器始终需要电源，或者通过有线电源，或者使用电池求线路。而EnOcean公司的能量收集系统给了传感器更好的选择，并且已经证明这种方案是切实可行的。

领先的无线无源解决方案

绿色、智能、无线

EnOcean公司依托能源收集技术、传感器和RF（射频）通信的生产和销售，为建筑和家庭自动化、照明、工业和环境应用提供世界领先的无线无源解决方案。

EnOcean公司是能量收集无线传感器网络的首创者，制造能量收集和无线模块，帮助OEM厂商开发无线传感器以及BAS（楼宇自动化系统）开关。在无源无线模块将可用的太阳能、热能、动能转化为建筑能源管理系统可用的能量，这种“peel-n-stick”装置减少了节能改造时间，有效节约成本，减少设备停机次数，并为建筑设计提供最大的灵活性。

EnOcean公司的无线无源解决方案拥有耗电少、无线传输等特点，因此可以与外部电源分离，独立运作。传感器收集和储存来自动能、光能和温度差中获得的微量能量，收集的能量足以支持无线信号传输、照明智能控制、供暖与空调系统等等。通常情况下，这种方案可以节省20%-30%的建筑设施安装成本，以及80%的方案改造成本，同时维修、布线要求和安装时间也大大减少。

最小的能源消耗

EnOcean技术将微能量转换器与超低功耗电子产品和可靠的无线通信技术相结合，帮助EnOcean客户创造自供电无线传感器解决方案，为有效地管理建筑和工业应用的能源奠定基础。

EnOcean公司的产品

这项创新技术是基于一个非常简单的原理：在传感器采集测量值时，能量状态总是持续变换。当开关按下时，温度改变或亮度水平参差不齐，所有这些操作可以产生足够的能量来发射无线信号。与电源不同，EnOcean公司采用微型能量转换器供电，包括：直线运动转换器、太阳能电池和热转换器，支持在各种环境下都能使用的无线传输。智能软件栈将EnOcean的各种用户应用集成，以简洁明了的方式提供给用户使用。

EnOcean公司的目标是优化能源收集技术，以达到最好的能源利用率，同时最大程度地减少产品本身的能源需求。O’Callaghan说：“我们的产品不仅要降低能源消耗，还必须满足用户的需求，也就是说在消耗更少能源的同时不能减小控制范围。因此我们需要低能源消耗，但不会降低功率。这意味着我们必须减少发送时间。因此，我们的设备发送速度非常快，很短时间即可被唤醒。因为消耗时间短，所以累计能源需求较小。”

除了运动供电设备外，EnOcean公司还开发了太阳能供电设备。太阳能通常位于室外，而设备需要运作在光水平低的室内，此外，这些设备需要瞬间存储能量以应付设备运转在无光的情况下的耗能。所以EnOcean公司开发的太阳能供电设备是一种小型太阳能电池，即使在弱光下也能产生足够的能源供应设备运作。这个产品的关键技术之一是降低能源消耗，开发的新技术可以将睡眠时间延长，并定期唤醒检测温度（针对温度传感器）。

大楼自动化

EnOcean公司创新性地将微型能源收集模块与超低功耗无线技术结合，以此作为无线传感器的基础。自供电开关、传感器和无线技术产品等为楼宇自动化控制减少了安装成本和时间，保证了最低的投资和运营成本，同时提高了能源的使用效率。

在绿色建筑中，用户可以根据室内布置情况，自由地摆置EnOcean产品，以达到最好的空间利用率和用户体验。例如：安装占用传感器后，可自动关闭空置房间的照明设备，节省高达40%的能源和运营成本。这种新型的环保电源方案可以在保护环境的同时应用于减轻企业的商业成本。

EnOcean的能源收集无线传感器网络是实现“智能绿色建筑”的关键。

楼宇自动化优化能源使用情况，减少操作成本，并进一步降低了企业的整体经营成本。此外，它增强了安全性，提供全方位的便捷保护。

无线广播技术是楼宇自动化成功的一个关键技术。它决定了传感器的数量、功能和灵活性。无线电技术最大限度地降低了安装时间，减少了系统成本。

无需电池的优势更好地实现了绿色楼宇自动化。在传统的依托电池的楼宇自动化系统中，检测、更换、回收电池大大增加了系统更新所需的费用。由于无需外在电源支持，EnOcean的能量收集无线传感器解决方案更加环保，也更加符合建筑生物学原则。

EnOcean联盟

EnOcean联盟是由全球多家领先的无源无线技术公司于2008年初创立。该联盟为建筑工程建立可持续创新的控制解决方案，使建筑更节能、更灵活，实现更低的成本。EnOcean联盟的目标是规范并使EnOcean无线技术国际化，致力于保障OEM合作伙伴的产品的互操作性。EnOcean公司是EnOcean联盟的七个发起者之一。

现在的EnOcean联盟包括来自20个国家的200多家企业。联盟成员为全球范围内超过20万建筑物的楼宇自动化系统提供能源无线技术，涵盖了750多种可互操作的产品。联盟公司包括通用电气、西门子、MASCO和德克萨斯仪器公司。

http://www.enocean.com/

http://www.enocean-alliance.org/