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智能家居的“無線”弄潮兒,要把我們帶向何方?

2021-02-26 18:15:43

來源:樂智網

發布者:智家網

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  近期,隔空充電成為各大新聞頭條被爭相報道,不得不說,這對智能家居行業來說確實是一大革新性技術。除此之外,亞馬遜的Sidewalk(遠距離無線通信技術)也不甘示弱,憑借低功耗與長距離優勢,正把智能家居的邊界拓寬至智慧社區,甚至是智慧城市。

  一個是無線充電技術,一個是無線通訊技術,話說這兩位弄潮兒會有哪些獨門秘訣?又會給我們帶來哪些影響呢?

  無線充電——隔空充電

  電能的利用是第二次工業革命的主要標志,標志著人類社會從此進入電氣時代。如何更便捷地使用電能成為人類在電力方面不斷向前探索的方向。

  充電方式可以簡單地分為有線和無線,有線穩定但是布線有講究,無線因為便捷,可以解放眾多電子設備,所以一直備受關注。

  2021年1月29日,小米和聯想爭先發布隔空充電技術。雷軍在微博上發布小米隔空充電方案,宣稱其技術核心是空間定位和隔空能量傳輸。

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圖片來源于網絡

  空間定位,是通過充電樁內置5個相位干涉天線,對手機進行毫秒級空間定位,可以精準探測手機位置。

  隔空能量傳輸,則是由144個天線構成的相位控制陣列,通過波束成形將毫米波定向發射給手機。在手機端,則內建有“信標天線”和“接收天線陣列”,信標天線通過低功耗方式在空間場內廣播位置信息,14根天線組成的接收天線陣列,將充電樁發射的毫米波信號,通過整流電路轉化為電能。

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  簡而言之,隔空充電技術就是一種無線技術。據了解,目前無線充電的技術原理主要有三種:電磁感應、電磁共振和無線射頻。目前在手機上應用廣泛的Qi無線充電就屬于電磁感應技術。

  電磁感應充電的優勢在于充電效率高、轉化率高,但距離要求則更嚴格,必須將手機放置在無線充電板上才可以正常充電,越靠近效率越高,目前主流手機廠商的無線充電技術可以做到80W甚至120W,其轉化率為80%左右。

  電磁共振不需要手機和充電板“親密接觸”,充電距離最大可以達到10cm左右,增加距離則犧牲了轉化率,電磁共振充電方式的轉化率為70%左右。目前在桌子、茶幾、床頭柜等家具上的無線充電方案就采用的這個原理。

  無線射頻技術對空間限制則少了很多,但其充電效率和轉化率無疑也會犧牲更多。從小米發布的方案來看,可以做到幾米之內的穩定傳輸。不過功率僅為5W,目前無線充電技術已經做到了80W甚至120W的級別,相比之下5W確實不夠看,其轉化率目前沒有公布具體數據,按照其技術原理來看,肯定比電磁感應和電磁共振低。

  與wifi、藍牙、紅外等技術一樣,隔空充電也是采用無線射頻技術原理,隔空充電樁將電能轉化為可利用的射頻類型,接收端則將對應的射頻類型轉換成電能,實現隔空充電。

  目前來看,隔空充電除了成本高、效率不高、轉化率低、充電樁體積過大等不足外,充電輻射引發的安全問題也是人們關注的焦點之一。

  但中國對電磁輻射限值的要求是非常嚴格的,能正常上市,說明它必然是通過了相關測試的。而且成本、效率、外觀設計等問題,相信也會慢慢得到優化,真正走進我們的生活或許就在幾年之后。

  隔空充電如果普及之后,相信受益最大的就是智能家居和智能穿戴行業。想象一下,基本上所有的智能家居和智能穿戴場景下,每一個產品都離不開電力的驅動,如果所有小功率設備的產品都得到充電解放后,產品的使用體驗以及空間布置等等都會經歷一場巨變。

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  舉幾個例子。就拿掃地機器人來說,如果有隔空充電,掃地機器人就可以邊工作邊充電,家里不需要放置占地方的固定充電裝置。

  智能門鎖、智能門鈴和智能貓眼這些需要定期更換電池的單品也不需要定期更換了,無線無電無源開關采用隔空充電后,可以做成移動式智能開關,代替傳統的遙控器來移動使用。

  其次,在智能手表、智能眼鏡、智能手環、智能戒指等智能穿戴設備中,如果在家里、辦公室里和車里配置隔空充電裝置,可以隨時隨地無聲無息的為設備供電,沒有電量焦慮,穿戴設備可以做到自由暢聯。

  除此之外,在萬物互聯時代大背景下,將會有越來越多的智能聯網設備。它們的供電都依賴于有線和電池供電,如果隔空充電實現大規模商用,那么萬物互聯實時在線就有了堅實基礎,更智能更自由的物聯網時代將會到來。

  無線通訊——亞馬遜的Sidewalk

  如果說隔空充電是對智能家居室內場景的解放,亞馬遜的 Sidewalk或許就是對室外場景的解放。

  從2020年底開始,亞馬遜正式激活了“Sidewalk”功能,這將對智能家居市場格局和產業生態帶來深刻影響。

  什么是Sidewalk?

  它是一個讓智能設備無論在用戶的家里還是屋外,都能順暢通訊的“共享”鄰域網絡。也就是說,Sidewalk基于低功耗的遠距離無線技術,能夠比 Wi-Fi、藍牙、Zigbee等無線網絡,在更大的范圍內,控制家庭內部和外部的智能設備。

  比如亞馬遜宣傳Sidewalk時,所舉的例子就是戴著具有定位功能的可穿戴設備的小狗跑出門,連不上家里的Wi-Fi,這時就可以通過Sidewalk進行通訊,及時定位,以免寵物的走失。

  亞馬遜的Sidewalk本質上就是LoRa網絡。此前,Semtech宣布已與亞馬遜(Amazon)建立合作關系,共同開發其Amazon Sidewalk網絡的應用。

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圖片來源于億歐智庫

  LoRa是一種無線通訊技術,屬于LPWAN (Low-Power Wide-Area Network,低功率廣域網絡)的一種,應用于許多智能設備中。

  LoRa的通訊頻率為433、868、915Mhz,相對于Zigbee的2.4Ghz(與wifi、藍牙同頻率,易收到干擾),其穩定性和可靠性更高;其二,LoRa的工作頻率更低,在相同的供電情況下,LoRa具備更長的續航能力,具備更遠的傳輸距離。

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圖片來源于網絡

  長距離、低功耗是Sidewalk的首要優點,Sidewalk最遠可以連接到1.6公里以外的設備。

  利用LoRa遠距離的特性,亞馬遜的Sidewalk網絡將實現設備從家居到花園、再到小區的連接,從而使整個社區受益。

  智能家居其實并不僅僅包括房屋之內的范圍,而是在覆蓋整個物業的基礎上,延伸到院子、花園,擴展到整個建筑物、房屋周邊甚至是移動資產。

  據了解,除了文初提到的寵物追蹤等應用場景之外,Sidewalk還可以通過全景攝像頭,監控??吭赪i-Fi力所不能及之處的私家車,或者讓室外的路燈、氣象站和灌溉設備也能接入網絡。

  在Sidewalk的配合下,用戶在室內就可以使用Echo音箱了解到室外氣象站提供的天氣數據,還可以開啟院子里的自動灌溉設備。過去這些設備通過Wi-Fi、藍牙、Zigbee等協議并不能實現有效的覆蓋,而在Sidewalk的加持下,智能家居的范疇至少可以從屋內擴展到庭院。

  LoRa器件的低功耗特性為使用Wi-Fi或藍牙的、基于電池供電的物聯網設備提供了一個令人信服的替代性方案。

  頻繁地給傳感器充電或更換電池會帶來不便,特別是將傳感器放置在難以觸及的區域時。更壞的情況是,快速耗電的家庭安防設備可能會帶來風險,因為有可能在需要它們起作用的關鍵時刻,設備卻由于電量耗盡而導致失效。

  Sidewalk利用其極低功耗這一特性來進行通信,進而支持設備僅需一塊電池或一次充電即可運行好幾年,從而克服了上述的缺點。

  得益于LoRa低功耗與長距離的特性,亞馬遜智能家居的生態版圖正在逐步擴大,讓更多的智能硬件可以走出家門,布局于室外,推進到智慧社區領域,甚至是智慧城市領域。

  無線弄潮兒,為智能家居2.0時代助力

  過去的智能家居是以產品為中心,用戶是各種智能硬件的購買者。智能單品互聯程度低,使用體驗較差。

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圖片來源于億歐智庫

  隨著單品智能程度的提高、SKU的豐富和不同通信協議的互通,以場景為中心的全套智能家居解決方案興起,逐漸進入2.0智能互聯階段,用戶將會是各種智能設備的運營者。

  目前,我們正處于智能家居2.0時代。不管是隔空充電的無線充電技術,還是基于LoRa網絡的Sidewalk,這些都是促進智能家居發展的“得力助手”。

  隔空充電助力室內場景下智能單品的互聯深度,亞馬遜的Sidewalk讓智能家居的場景邊界拓寬至室外,從而使智能家居與智慧社區、智慧城市的融合變得更和諧。

  正如《場景紀元》中提出,一切都在場景化,場景成為數字商業的基本單元。智能家居中也涉及眾多細分場景,如何讓眾多細分場景可以做到靈活切換,甚至是主動智能,隔空充電、亞馬遜的Sidewalk這類無線技術確實可以起到很大作用。

  未來,智能家居將會步入主動智能的3.0時代。借助大數據、人工智能、機器學習等技術,智能家居設備可以構建用戶畫像、理解用戶行為,做到主動智能,讓用戶感受到“無感化”服務。其基礎也必然是建立在無線技術之上,而隔空充電、亞馬遜的Sidewalk將會對此產生巨大助力。

  參考資料

  智能家居網——《智能家居的中場戰事,從2C到2H、從室內到室外、從家庭到社區》;

  智哪兒——《隔空充電是智能家居行業的未來嗎?》

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