【应用干货】在智能建筑中实现更简易、更快的无线调试-第二篇

SiliconLabs 2022-01-06 17:40

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作者：Silicon Labs无线产品营销经理Asem Elshimi

建筑物正在逐步扩大引进无线应用。无线技术在为住宅住户带来巨大价值的同时，也为设备安装业者和原始设备制造商（OEM）带来了收入。建筑市场的制造商和分销商正在寻找新方法，通过在初始交易后向用户出售数据和安全服务的方式来扩大收入，而不是一次性的产品销售。这种向无线应用的转变正引导行业摆脱传统的安装过程。

传统上，安装是买卖双方在建筑空间中唯一的联系点。如今，分销商正在帮助用户持续维护和更新他们的建筑。这意味着分销商较少地关注安装，而是更多地关注维护和升级，这促使分销商和运营商需要寻找新方法来优化成本高且耗时长的安装。

图1　无线连接正在推动智能建筑中整个设备生命周期的盈利能力。

在现今世界中，建筑设施需要大量的技术和财政资源。以基于有线网络的传感器和控制器的调试为例，所有门禁、暖通空调（HVAC）、能源管理传感器和控制器均连接至现场网络集线器。从结构的角度来看，这些传感器的布线需要大量的规划和作业，而且这些电线还限制了网络的节点数量。在最初的计划中，一个安装程序可能能够容纳数千个节点；但是对于数量可能呈指数级增长到数百万个节点的密集传感环境又该怎么办呢？事情可能会变得很糟糕。

图2　智能建筑中的有线设置导致了有限的网络可扩展性。

这些传感器和控制器的调试让安装作业变得混乱起来，因为即使是一名技术高超、成本高昂的技术人员也需要在大楼里四处寻找每个网络集线器，并调试与之连接的终端节点，我们讨论到的可能是连接到每个集线器的50多个节点。连接好所有设备后，技术人员还将花费大量时间和精力试图找出每一个设备连接到网络集线器上的哪个端口。此外，技术人员只能一次调试一个设备。

手动校准和配置这种规模的网络很容易出错。根据一名安装人员的说法，超过80%的安装时间用于修复错误上，如果安装过程得以简化或自动化，这些错误本可以避免。

动态环境要求采用无线技术

设备安装多年以后，当用户需要升级或翻新时，安装人员和运营商都在为需要更改或重组的旧电线而苦苦挣扎，以重塑建筑空间。因此，有线网络可能不太适合当今的动态环境。以公司办公室为例，随着对远程工作和办公空间使用灵活性的需求增加，有线网络将更难处理。支持无线设备的建筑将能够更好地应对全球疫情的动态变化，尤其是当建筑需要引入空气净化和非接触式的浴室设施时。

图3　无线智能建筑适合采用创新的技术。

建筑中无线技术的早期采用者正在寻找方法来简化初始安装的繁重工作。这导致了一些有线/无线混合模式的出现。通过在终端节点上部署蓝牙（Bluetooth）或近场通信（NFC），安装业者可以让他们的技术人员对有线设备进行无线调试。这大大减少了安装时间，因为它消除了确定哪个设备连接到哪个端口的麻烦。如果使用的无线技术是NFC，安装程序首先通过视觉识别终端设备，然后用读卡器在其上滑动。这就解决了设备调配（Provisioning）的问题，虽然技术人员仍需花费时间和精力配置设备。

另一方面，如果使用的技术是蓝牙，技术人员可以远程调配和调试设备。这有很多优势，特别是在建筑中，因为大多数设备都很难被接触到。技术人员在建筑周围走动，扫描天花板内或混凝土墙后的设备，同时节省时间并提高可扩展性。技术人员可以同时调试多台设备，极大地提高了生产效率，为更快的安装打开了大门。

随着终端节点与智能手机之间可以实现点对点的连接，制造商也在增加诊断链接。无线诊断对于在产品生命周期的不同阶段提高效率至关重要。通过无线诊断链接，技术人员可以在不需要接近设备的情况下立即检查所有设备的健康状况，从而节省时间、金钱和提高生产力。

图4　无线技术的早期采用者正在利用有线/无线混合架构来降低安装成本。

随着无线技术在建筑环境中日渐成熟，我们开始看到全无线智能建筑的出现。虽然这似乎很难做到，但实际上我们已经看到一些暖通空调和建筑管理系统（BMS）的大公司开始采用全无线架构，并享受到无线技术的好处。

无线技术使得规划和实地部署变得更加容易。理想情况下，BMS供应商可以构建简化和自动化的流程，以零接触的方式实现整个网络的调试。它不仅速度更快、效率更高，而且比以人为中心的处理更不容易出错，并提供高质量的数据。所有内容都被记录到服务器上，以便无缝跟踪并纠正错误。在最初的安装完成后，供应商可以向无线用户提供设备监控的售后服务。

无线网络安全

在智能建筑中，安全是一个重要的主题。大多数人都相信没有人会窃听我们的网络，但是当涉及到无线连接时，我们听到过关于中间人攻击（man-in-the-middle）和边信道（side channel attacks）攻击的可怕故事，这种攻击可能会破坏了整个安全摄像头网络。这样的担忧是有道理的，我们应该保持对它们的关注；但重要的是要认识到，有很多方法可以保护无线网络免受攻击。信任根（Root of Trust）安全提供了一种自底层向上的身份验证方法，这使得攻击者渗透网络变得非常困难，而且代价高昂。

采用无线技术的好处之一是可以支持远程资源调配。能够从智能设备上进行配置而无需与之绑定也是一大优势，这在试图连接到密集网络中的所需节点时被证明是非常重要的。最重要的是，无线可以轻松地远程调试和扫描传感器或控制器。

很明显，未来将使用简单的终端节点扫描来取代手动和容易出错的调试步骤，从而为安装人员节省宝贵的时间。这里的关键要素不是解决一个设备的问题，而是解决数千台甚至上百万台设备的问题。

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