物联网英雄－Kinestral公司开发OpenThread智能窗户更节能

SiliconLabs 2020-06-08 00:00

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我们最新一期的物联网英雄访问了Kinestral Technologies的营销副总裁Craig Henricksen，Kinestral是一家总部位于加利福尼亚州海沃德的自然光应用与管理公司。Kinestral在设计了电致变色（Electrochromic）玻璃技术后，完善了智能窗的使用体验。电致变色玻璃技术使用人工智能(AI)和OpenThread无线协议来不断调整建筑和住宅内的自然光。这款智能窗户基于Silicon Labs Wireless Gecko无线SoC解决方案，可以帮助建筑物的整体能耗降低20%，这对于任何类型的产品来说都是一项惊人的成就。下面，Craig将分享其公司是如何起步的、智能窗的技术是如何运作的，以及未来潜在的应用前景。

Kinestral Technologies营销副总裁CraigHenricksen

智能窗的想法是如何产生的 ?

Craig: 2010年，我们的两位创始人在其他材料公司都取得了成功，各自创造出了颠覆性的技术。Howard Turner现在是Kinestral 的CTO，拥有化学博士学位，和Sam Bergh，我们的COO，拥有工程学博士学位，他们发现双方的综合专业知识很适合发展一类叫做电致变色技术的产品。这一过程通过向材料施加电压或电脉冲来产生化学反应并控制穿过衬底的光线，从而创造出一个智能窗户。当时，这项技术已经存在了20多年，但一些缺陷限制了它的市场应用。

当然，价格是一个问题，但主要原因与性能有关。以前的智能窗户技术在透明状态下往往是黄色和/或蜂蜜色，然后当它们被着色时，玻璃会变成蓝色和/或紫色。着色过程也很慢，通常需要30-40分钟。当我五年前开始在这家公司工作时，我意识到创始人在公司的头五年都在完善材料。当我加入时，他们给我看了一块玻璃，它在透明状态下看起来像普通的玻璃，但它很快就变成了冷灰色。从那时起，我们就专注于这项技术的商业化。

目前智能窗产品的市场应用情况如何 ?

Craig: Halio是一种基于先进电致变色技术的智能着色玻璃，通过建筑自动化系统、家庭自动化系统、智能手机应用程序或我们的Halio仪表盘进行控制。我们建立了一个云基础设施系统来通过人工智能进一步控制建筑和玻璃环境。窗户看起来像天然玻璃，但是当太阳有点太热或太亮时，它就会呈现出凉爽的灰色阴影。我们已经从海沃德的试点工厂持续出货Halio产品4年了。我们有一个新的大规模生产设备，每年可以生产500万平方英尺的玻璃，过去一年半里已经一直在生产运作。

您如何实现自家产品与与竞争对手的差异化 ?

Craig: Halio提供了美学上的差异，比如我们如何在清晰和着色状态下去除很多不需要的颜色。我们拥有60项专利，且玻璃调色速度比竞争对手快了10倍，而且更加均匀，因为我们投资了一个生产流程，允许颜色分布在任何尺寸的面板上。基于云计算而减少了对内置基础设施的需求。另一个主要区别是我们高产量的生产过程。

智能窗户产品的主要客户包括哪些对象 ?

Craig: 我们的产品目前在30多个国家销售，我们有许多商业和住宅客户。我们最大的客户之一是南加州的一个房地产投资信托基金。我们还与世界上最大的玻璃制造商AGC公司建立了战略合作伙伴关系。

客户购买智能窗户产品的主要动力是什么 ?

Craig: 当我刚开始在Kinestral工作时，我以为一切都是关于能源效率的。但对于节能建筑领域的早期推动者来说，他们已经在用LEED建筑标准来改善能源利用的问题。有趣的是，我们在顾客中看到的最大驱动力是舒适的自然光——与户外和室内的人的连接。这种建筑体验是采用的主要原因。能源方面的好处当然也提升了产品的吸引力，但节约能源并不是最初获得消费者采购的主要原因。

智能窗户实际上到底是如何运作的 ?

Craig: Halio AI可以根据建筑位置、时间、太阳角度和其他因素来预测太阳何时升起，而不是在太阳升起时被光线所蒙蔽。室内的人不需要做任何调整光线的事情，仍然可以享受从窗户射进来的阳光，但色调水平是舒适的——无论是热的还是耀眼的。一整天，随着外面光线的变化，窗面会自动调整，使人们在里面感到舒适。

除了色彩之外，动态玻璃与传统玻璃没有什么不同，但在里面看起来有点困难。许多客户还将这种玻璃用于室内玻璃会议室，根据隐私需要可以手工着色。

Silicon Labs 的无线解决方案是如何融入你的产品 ?

Craig: 在我们的Halio产品中，我们使用了Silicon Labs Wireless Gecko无线SoC系列解决方案。我们的设计团队在其他公司从事技术工作后，对Silicon Labs有更深入的了解。

最初，我们的产品是基于Thread无线协议的，但现在我们转向了OpenThread。Silicon Labs提供的设计资源以及支持该协议的能力对我们来说很重要。我们所有的单元必须通过无线方式相互通信，而Silicon Labs提供了底层的网状网络来实现这一切。我们的系统有很多节点，当你把基础设施放入大楼时，你需要确信你不会遇到连接或调试问题。

在设计产品的过程中，你遇到过什么设计上的挑战吗 ?

Craig: 两大问题是网格网络本身的低功耗和鲁棒性。我们将大部分繁重的工作转移到云上，但我们将指令下放到各个节点，节点必须足够聪明，能够遵循指令(并拥有足够的处理能力)。与此同时，节点必须是低功率的，并具有强大的无线连接。我们通过Silicon Labs的Wireless Gecko来提供的这些关键功能。

您是否预计气候变化会影响您未来的发展 ?

Craig: 当我们深入研究这个产品时，我们意识到我们可以对生活环境产生很大的影响。还有什么建筑产品仅仅通过安装玻璃就能节省10-15%的能源？我们不仅提供了一个很棒的产品，而且我们为可持续发展做出了贡献。智能玻璃是一个更好的建筑设计方式，任何一个在自然照明的建筑里呆过的人都可以证明你能立刻感受到不同，有助于实现更好的生活和工作场所。

商业市场的时机已经成熟，对我们来说更容易，因为在我们进入市场之前，竞争对手已经对市场进行了教育。但我们在住宅市场看到了很多令人兴奋的东西——人们看到了玻璃，希望它出现在厨房和家里。另一个即将出现的市场是交通运输，比如汽车、飞机和火车。

你认为未来 5-8 年物联网的前景如何 ?

Craig: 您经常会听到利用技术构建个性化应用的趋势。我在市场营销这一行已经15年了，人类都需要个性化主义，但我们都有过这样的经历，坐在一个和我们温度分布不同的人旁边，那个人可能感到太热也可能太冷，或者房间太亮或太暗，然后我们便可以通过物联网技术去解决个性化的问题，使空间个性化利用的成本需求下降。

所以我认为未来将会看到更多的个性化空间技术被提出用来创造让每一个人都感到舒适的应用。这项技术现在已经存在，但是现在仍面临的一些集成上的挑战。

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