建筑自動(dòng)化解決方案可以幫助減少建筑物的碳足跡、優(yōu)化能源消耗、改善維護(hù)調(diào)度、更好地利用可用空間，并減少浪費(fèi)和運(yùn)營成本。
用于智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因此受到熱捧。市場機(jī)構(gòu)Emergen Research預(yù)計(jì)，智能建筑傳感器市場將于2028年達(dá)到接近320億美元規(guī)模。然而，機(jī)遇也伴隨著挑戰(zhàn)，特別是那些尋求通用連接解決方案的工程師和系統(tǒng)集成商，將會(huì)面臨更多難題。
無線互操作性需求廣泛
舉例來說，在建筑物中安裝一個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)，需要把多個(gè)節(jié)點(diǎn)和組件相互連接起來，即溫度、濕度和二氧化碳傳感器，恒溫器，占用傳感器和按需控制通風(fēng)系統(tǒng)。這些裝置都需要收集數(shù)據(jù)，以便中央系統(tǒng)能夠在任何給定的房間或樓層自動(dòng)執(zhí)行特定的操作。在這些傳感器節(jié)點(diǎn)中，有些使用主電源運(yùn)行，有些則使用電池。
同時(shí)，樓宇業(yè)主希望實(shí)現(xiàn)快速安裝、低成本和未來可用，關(guān)鍵就是可擴(kuò)展的即插即用無線解決方案。這種方案消除了電纜，并且在樓層布局改變時(shí)，能夠改變傳感器的位置。
互操作性也是關(guān)鍵所在。一旦安裝了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該可以方便地添加來自任何供應(yīng)商的設(shè)備（需要符合該無線協(xié)議）。
Thread滿足所有條件
一些樓宇自動(dòng)化設(shè)施需要針對(duì)受限物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而優(yōu)化的無線互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）mesh網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于這些設(shè)施來說，Thread涵蓋了所有的基礎(chǔ)要求，易于部署，并且在全球通用的頻率上運(yùn)行，可以簡化設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
Thread是一種2.4GHz IPv6無線mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，適用于家庭和建筑中的聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。在Thread網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)主電源供電的設(shè)備都形成mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而擴(kuò)展覆蓋范圍和容錯(cuò)性。同時(shí)，Thread設(shè)計(jì)用于支持低功率設(shè)備，確保電池供電的設(shè)備能夠高效、安全地運(yùn)行。Thread 1.2針對(duì)智能家居，隨著引入新功能，其目標(biāo)直指智能建筑，進(jìn)一步擴(kuò)大這些網(wǎng)絡(luò)的使用規(guī)模。
除了可擴(kuò)展性，Thread還提供了互操作性，這要?dú)w功于IP支持和定義的配置機(jī)制，允許將任何符合Thread標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備輕松添加到網(wǎng)絡(luò)中。
最近Thread 工作組發(fā)布了1.3.0版本標(biāo)準(zhǔn)，該版本帶來了“Thread網(wǎng)絡(luò)的IP路由和服務(wù)發(fā)現(xiàn)的全部功能”，并為未來支持樓宇自動(dòng)化協(xié)議（KNX IoT、DALI+等）的版本做好了準(zhǔn)備。
延長Thread使用壽命
鑒于Thread標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)大功能，它獲得了消費(fèi)者和業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者的大力支持，這并非偶然。除此之外，Thread已經(jīng)獲得連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（CSA）選為支柱技術(shù)之一，Matter可以在其上運(yùn)行。Matter是由亞馬遜、蘋果、谷歌和其他公司（包括Nordic Semiconductor）于2019年發(fā)起的倡議，目的是為家居中的互聯(lián)產(chǎn)品協(xié)定一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。
因此，Thread將成為未來許多年內(nèi)一項(xiàng)廣泛采用的技術(shù)。對(duì)于那些準(zhǔn)備在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域選擇標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來互連物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的企業(yè)，這也是個(gè)關(guān)鍵因素。這些公司現(xiàn)在可以專注于自己的核心業(yè)務(wù)，而無需開發(fā)成本昂貴的定制無線mesh解決方案。Thread確保每臺(tái)設(shè)備都能以無線方式相互連接，擁有一個(gè)IP地址，并且能夠與其他Thread設(shè)備共存，這些設(shè)備甚至可以來自不同的供應(yīng)商。
這些特性推動(dòng)發(fā)展其他傳統(tǒng)的樓宇自動(dòng)化協(xié)議（如KNX、DALI），它們增添了IP支持，并且選擇Thread作為無線mesh協(xié)議來滿足某些連接需求。
設(shè)置和部署Thread網(wǎng)絡(luò)
在智能建筑中部署暖通空調(diào)系統(tǒng)或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，快速而簡單的安裝是至關(guān)重要的。采用Thread的公司或機(jī)構(gòu)可以決定如何最好地使用Thread功能來滿足需求。例如，Matter定義了如何通過智能手機(jī)來使用低功耗藍(lán)牙將新的Matter設(shè)備添加到Thread網(wǎng)絡(luò)中。這非常適合家庭使用的情況，用戶可以在智能手機(jī)上接入本地Wi-Fi。
Thread已經(jīng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制使得公司能夠在建筑物內(nèi)建立和快速部署大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，以應(yīng)對(duì)更產(chǎn)業(yè)級(jí)的應(yīng)用。企業(yè)可以利用這些機(jī)制來創(chuàng)建獨(dú)立的Thread網(wǎng)絡(luò)，類似于今天我們使用Wi-Fi的方式。
建立Thread網(wǎng)絡(luò)的第一步，應(yīng)該從Thread邊界路由器開始進(jìn)行部署，這相當(dāng)于家里的Wi-Fi路由器。它的主要作用是將Thread網(wǎng)絡(luò)連接到其他基于IP的網(wǎng)絡(luò)（正如其名稱所示，它處于“邊界”）。在某些情況下，暖通空調(diào)系統(tǒng)和傳感器的供應(yīng)商可以提供這個(gè)邊界路由器，但最靈活的方法是選擇現(xiàn)成的第三方標(biāo)準(zhǔn)解決方案。邊界路由器可以部署在建筑物的某個(gè)地方，使用以太網(wǎng)/Wi-Fi/LTE連接到本地網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)。如果沒有現(xiàn)存的Thread網(wǎng)絡(luò)可以加入，只要進(jìn)行配置便可以形成新的Thread網(wǎng)絡(luò)。
有許多配置機(jī)制可以將設(shè)備添加到Thread網(wǎng)絡(luò)中，一種選擇是使用“設(shè)備的預(yù)共享密匙（PSKd）”，每個(gè)需要添加到網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都有這種密匙。通過使用智能手機(jī)應(yīng)用程序掃描設(shè)備上的二維碼，或者直接將密匙添加到邊界路由器，安裝人員便能夠輕松地將新設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)通信過程將被加密。隨著新設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)中，無線mesh結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的作用進(jìn)行調(diào)適，并擴(kuò)展覆蓋范圍。
對(duì)于更廣泛的部署，明智的做法是在建筑物的各個(gè)關(guān)鍵位置都部署一些節(jié)點(diǎn)，使得mesh網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)樓層平面。這些節(jié)點(diǎn)被稱為路由器節(jié)點(diǎn)（它們在mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi) "路由 "流量），它們需要由主電源供電。這些節(jié)點(diǎn)既可以是暖通空調(diào)使用的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品（如恒溫器），也可以是簡單的低成本擴(kuò)展器，唯一作用是將無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到整個(gè)大樓。
一旦安裝到位，你就有了覆蓋全樓的無線基礎(chǔ)設(shè)施，未來可以在此基礎(chǔ)上添加其他Thread設(shè)備，而無需進(jìn)行重大的網(wǎng)絡(luò)布局變動(dòng)。如果網(wǎng)絡(luò)容量或覆蓋范圍不足，總可以選擇添加新的邊界路由器，并與現(xiàn)有的mesh網(wǎng)絡(luò)互連。
Thread幫你輕松實(shí)施
首先安裝邊界路由器和擴(kuò)展器，這樣可以極大的簡化部署操作。安裝人員在網(wǎng)絡(luò)添加額外的設(shè)備時(shí)，不需要擔(dān)心覆蓋范圍問題。它實(shí)際上是即插即用的，一旦將節(jié)點(diǎn)添加到網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)設(shè)備都有一個(gè)IP地址，可以通過IP技術(shù)進(jìn)行通信。
某些節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行本地通信，如溫度傳感器向執(zhí)行器發(fā)送指令以打開或關(guān)閉閥門。其他節(jié)點(diǎn)則可以與云通信，例如通過UDP進(jìn)行通信，正如Golioth或Nordic合作伙伴Hoorii的展示。Thread網(wǎng)絡(luò)不受限于應(yīng)用層，無需關(guān)心如何發(fā)生通信以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)將與誰交談，只要使用Thread支持的IP傳輸協(xié)議即可。可能會(huì)有兩臺(tái)Matter設(shè)備互相交談，而其他節(jié)點(diǎn)則直接與不同的云交談。
這與人們今天在智能建筑和辦公室中構(gòu)建和使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的方式相差無幾，即是首先構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以確保四處覆蓋，然后再添加多廠商設(shè)備（PC、平板電腦、打印機(jī)、安全IP攝像機(jī)等），所有這些設(shè)備均可共存，各自通過IP與不同的云/服務(wù)器進(jìn)行通信。這就是IP技術(shù)的魅力所在，它帶來了真正的端到端互操作性。
本文由Nordic半導(dǎo)體技術(shù)專家翻譯。
