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市场规模不断增长，如何赋能智能家居的绿色未来？

judy — Tue, 26 Jul 2022 06:31:08 +0000

作者：Atmosic产品营销高级总监 Nick Dutton

在国家新基建的背景下，随着5G、人工智能等新兴技术快速应用与普及，万物互联互通已成为经济社会的发展趋势，智能家居也迎来发展机遇。据中研网发布的《2022智能家居行业现状与市场发展前景趋势分析》报告预测，2022年我国智能家居市场规模预计达6515.6亿元。中国将成为全球最大的智能家居市场消费国，占据全球50%-60%的智能家居市场消费份额。

随着消费者对于智能家居消费需求进一步升级，不断增长的智能家居设备对环境的可持续性也持续造成影响。人们越来越多地关注物联网/智能家居的可持续性，因而产品对环境的影响成为消费者购买的重要考虑因素。

智能家居的可持续性

在过去一年中，全球电力需求增长了6%，给很多地区的供应链带来了压力，同时推高了电价。不断增长的能源需求正在加快全球变暖的速度，并引发气候危机。我们可以通过许多方法阻止气候变化，比如从使用化石燃料转向使用可再生能源、保护亚马逊等雨林。但作为个人，我们能做什么呢？

每个人都可以做到的一件事情就是节约用电。当然这并非要求人们不使用电能，完全关掉家里的灯具等设备，而是说我们要尽量避免浪费电。大幅减少能源的使用可以带来巨大的变化，而智能设备有助于降低家庭的用电量。

例如，在智能家居中，智能恒温系统的用户能够在手机上轻松设置偏好、调节空调温度，不论身处家中，还是正在路上。随着AI技术的进步，智能恒温系统甚至能够学习如何根据使用模式来更好地预测用户对暖风和冷风的偏好。这些智能系统能够大幅减少用户的用电量和电费，给消费者带来双赢；还可以帮助用户发现冷暖空调系统中的问题，并在需要更换空气过滤器时发出提醒。

智能照明也能帮助提高可持续性。在智能照明系统中，管理员可以为不同位置、不同时间、以及系统侦测室内人员等设置不同的照明偏好。这种高自适性配合高效的LED灯泡，可以大幅减少用电量。

能量收集需求

为了提高可持续性，物联网行业亟需解决蓄电池问题——每年有数十亿蓄电池被丢弃，导致有害化学物质泄漏到垃圾填埋场。能量收集技术为解决这个问题提供了方法。

智能设备可以同时使用能量收集技术与超低功耗射频、按需唤醒技术等其他低功耗增强功能来延长电池寿命，使一块电池可以一直使用到智能产品报废为止。在某些情况下，能量收集技术甚至可以使设备在没有电池的情况下运行，消除更换电池的不便利性，并为用户带来成本的节约。可以预期，假设搭载能量收集技术的智能设备能够形成规模，将有效地帮助物联网行业变得更加可持续。

能量收集来源

目前，智能设备可以使用的能量收集途径有很多，包括光伏（PV）、射频（RF）、机械动能和热能。光伏是物联网行业中最流行的能量收集来源之一，尤其是对于键盘、鼠标等人机接口设备。现代光伏电池不需要太多的光来收集能量，能够在普通室内光线水平下，甚至从红外线等非可见光源中收集能量。目前，制造光伏电池最常见的材料是玻璃基板，但随着光伏技术的不断创新，未来将可以使用更灵活的材料来制造光伏电池。这些新材料将使环境传感器、信标等能量收集装置的物理形状和尺寸变得更加小巧，从而更容易集成到更多的物联网设备中。

射频能量通过射频源（即发射器）为附近设备供电。发射器的频率、发射功率和占空比都会影响设备与发射器之间的距离限制。虽然我们可以使用任何频率来传输能量，但当使用较低的射频频率（如900兆赫）时，设备与射频源之间的最大距离不能超过5至6米。射频能够为多个设备同时供电，因此非常适合用于零售或工业环境（包括工厂）。

机械动能能量收集技术的另一种能量来源。这种能量的来源有很多，比如按下按钮的动作或电机的振动。跑鞋鞋底上的压力也可以成为机械动能的来源。机械动能收集装置包括电机共振振动收集器、能够对机械压力做出反应的压电发电机等。

热能也是一种可以为无线监测器和传感器供电的能源。热能的来源包括电机、热水管，甚至人体。依靠热能的物联网设备使用热电发电机（TEG）将热源和环境之间的温度差转换为电能。

Atmosic提供的受控能量收集技术为物联网和其他设备的电池和成本问题提供了多种解决方案，能够从光伏、射频、机械动能、热能等多个来源收集应用运行所需的能量。同时，Atmosic推出的SoC产品结合了超低功耗蓝牙技术（Bluetooth LE）与集成式的电源管理单元(PMU)，能够与光伏电池和射频(RF)天线等能量收集元件直接连接，可降低物料成本，同时提高所收集能量的使用效率。

当然，能量收集并非一种“全有或全无”的技术路线。我们仍然可以将电池技术与能量收集技术结合起来，以大幅度延长电池的使用寿命；或者在某些情况下，使物联网设备完全摆脱对电池的依赖。

为了缓解气候变化所带来的影响，我们仍有很多工作需要做，而搭载能量收集技术的智能家居设备可以成为我们环境绿化和可持续发展工作中的重要组成部分。

领普科技基于Atmosic解决方案，打造绿色智能家居

judy — Tue, 10 May 2022 02:18:04 +0000

近年来消费者对于智能家居产品的接受度不断提高，智能家居行业迎来了快速发展阶段，智能家居也成为物联网行业最具潜力的细分市场之一。但在智能家居腾飞的背后，离不开无线连接技术和低功耗芯片设计技术的成熟。

现在有许多智能家居产品都在采用自发电技术，例如一些无线门铃、无线开关、灯光控制等等。自发电技术的原理是通过按压发电机，将机械能转化为电能，用来驱动电路发射无线信号，从而省去外部电源。但自发电技术所转换成的电能往往很小，只有微J（焦耳）级别，如果用这么小的能量去发射信号，则对射频芯片的低功耗要求很高。一直以来，自发电技术应用并不广泛，一定程度上受制于无线射频芯片的功耗，进而也影响了智能家居行业的发展。

Linptech开关产品

武汉领普科技有限公司是一家依托于华中科技大学的高科技企业，致力于提供基于微能量采集和动能发电技术的智能家居/智能楼宇的产品、基础模块和解决方案，其产品“动能自发电无线开关”，具有完全的自主知识产权，稳定可靠，且易于部署安装，能够为用户带来更为灵动的设计，更为快捷的施工和更为舒适的使用。

作为一家创新型无晶圆厂半导体公司，Atmosic（谋思科技）专注于设计和提供超低功耗无线技术与能量收集解决方案，旨在极大减少和消除设备对电池的依赖性，从而实现永久续航和无电池物联网的发展。除此之外，Atmosic也希望通过其大量减少电池消耗的技术和愿景，降低物联网对全球整体生态环境的影响。基于Atmosic的低功耗蓝牙解决方案，领普科技更好地实现了公司智能家居产品“绿色环保+智能”的目标。

采用Atmosic的ATM2解决方案，功耗降低30%

Atmosic的ATM2系列SoC解决方案符合Bluetooth® 5标准，凭借其超低功耗射频和射频唤醒技术，ATM2系列广泛适用于可穿戴设备、个人资产追踪器、信标、遥控器、定位设备、键盘和鼠标等多种设备，提供集成闪存和无闪存版本供用户选择，以及 5×5 QFN、6×6 DRQFN和7×7 QFN的封装选项。

“使用Atmosic的ATM2系列蓝牙解决方案，在领普科技的自发电产品中，功耗降低了30%；在电池类遥控器中，电池寿命增加了4倍。在实际产品开发中，ATM2的开发周期短、性价比极高，最重要的是其超低功耗的特点非常满足智能家居的需求。”领普科技董事兼市场总监焦韵先生表示。

在此之前，领普科技所采用的是433Mhz的无线解决方案，这是一个比较有局限性的射频方案。而蓝牙是一个标准的通信协议，它有很好的接入和互联性，已经被当下主流的物联网平台所采用的。所以无论是内部的技术发展需求还是外部的环境需要，智能家居的整体趋势就是在向蓝牙这个方向靠拢。

因此，不管从产品定义还是路线规划，蓝牙都将是领普科技未来解决方案的首选，领普科技也会积极推动蓝牙的普及。与此同时，领普科技正在将公司的其它采用433Mhz无线解决方案的产品慢慢迁移，平稳过渡到蓝牙中去。

领普科技董事兼市场总监焦韵先生表示：“我们很荣幸能与Atmosic合作。Atmosic的全球团队在低功耗无线设计方面有独特的视角和专业知识。借助Atmosic团队丰富的经验和深厚的技术积累，我们获得了专业且可靠的支持。Atmosic团队不仅将我们的产品寄到Atmosic美国实验室测试、调试，疫情之下，还多次实地往返提供支持，保证最终产品完全达到了预期效果。”

Atmosic营销及业务拓展副总裁Srinivas Pattamatta表示：“我们很高兴看到蓝牙技术被越来越广泛的应用到智能家居的方方面面。Atmosic的目标是实现无电池的物联网，从而消除阻碍物联网大范围使用的电源问题。 2022年，我们将继续为中国物联网市场带来更多产品和解决方案，以帮助我们的客户在降低成本的同时，减少对环境的影响。”

未来探讨更深入的合作

未来领普科技在智能家居上的布局将不局限在开关产品，也将涉猎传感器、智能照明等多个产品种类。除了机械能的能量收集，领普科技也在考虑光能、动能方面的产品发展。但这些产品都有一个共同之处，那就是对低功耗和能量收集的效率有较高要求。在产品层面，领普科技也在与Atmosic探讨更多的合作。

关于Atmosic Technologies
Atmosic™ Technologies是一家创新型无晶圆厂半导体公司，专注于设计超低功耗无线技术和能量收集解决方案，以显著减少和消除设备对电池的依赖性，从而实现永久续航和无电池物联网的发展。随着物联网在个人、家庭、汽车、医疗、工业、企业和智慧城市中的应用越来越广泛，对于物联网设备生态系统中的设计者和制造商、终端用户和负责部署的人员，Atmosic的产品可大幅降低物联网的运维成本和工作量。除了这些明显的业务优势之外，Atmosic也致力于通过减少电池消耗，降低物联网对全球整体生态环境的影响。

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雷达传感器如何显著提高智能家居的能源效率

judy — Fri, 06 May 2022 03:50:09 +0000

本文作者：Bernd Kohler，英飞凌科技股份公司物联网雷达传感器产品经理和营销人员

智能家居应用和连接设备的数量不断增长，用户的日常生活越来越方便。但是，这却导致了高能耗，因为即使无人在场，这些设备通常也处于长期活跃或待机模式，以便随时投入使用。这些设备配备采用英飞凌 XENSIV™ 毫米波雷达传感器的智能设备后，不但可提高能效，而且更加智能，更加可持续。

智能楼宇和智能家居日益受到欢迎，预计其数量将在未来数年内大幅增长：目前，估计全球智能家居数量已超过 2 亿，预计这一数字将在今后几年内突破 5 亿。、

预计未来几年内的全球智能家居数量将超过 5 亿

房屋的智能化离不开越来越数字化的设备，这些设备的巧妙功能前所未有。但是，设备成本亦居高不下：尽管过往的待机功耗呈稳步下降趋势，但对能源的需求却持续增长。智能设备即使处于“关闭”状态也需要能量，因其只能选择待机模式，才可即时响应用户输入（例如通过语音控制）或提供来自智能家居或网络的最新信息。此外，很多时候，设备完全不必以待机模式运行并因此消耗能量——主要是无人在场的情形。

为解决这一问题并满足数字化和节能的要求，英飞凌充分利用了自己的半导体解决方案。其中就包括 XENSIV™雷达传感器，几乎可用于所有智能家居设备。雷达传感器的灵敏度非常高，可检测是否有人在场及设备是否需准备就绪——类似于屏幕保护程序，如果一定时间内无鼠标或键盘输入，则停用 PC 显示器，而在检测到新输入时立即重新激活。借助这项可靠的在场和离开检测技术，英飞凌毫米波雷达可为真正智能、节能设备的设计提供支持。

用户在场触发活动与持续活动或待机

2021 年德国的一项Statista调查表明，在 3000 多名年龄为 18 至 64 岁的德国人中，四分之三以上拥有至少一台智能家居设备。在美国，统计数字非常接近。

据 Statista 调查，美国家庭中的智能设备数量正在迅速增长

而在中国，智能家居设备用户的占比高达90%。这些设备与其应用多种多样，包括：照明、安全设备；电视、笔记本电脑和条形音箱等消费电子产品；厨房电器和空调。但是，所有设备都在增加对能源的需求，节能效果非常不好，尤其是在能源成本不断上涨阶段，而客户更喜欢节能、可持续和环保的设备。此外，电网基础设施所面临的压力也越来越大。

无人在场时，降低能耗的一种方法是将恒温器、智能扬声器或数字助手等设备置于“深度睡眠模式”，而不是使其处于正常待机模式。对于某些设备，这样仅可节省几瓦或一小部分能源。但也有一些使用情况，如果将设备置于深度睡眠模式或暂时关闭，则可节省超过 100 瓦，因为无人在场时，无需使用电视屏幕、笔记本电脑、音响系统或空调等设备。使用雷达传感器后，这些设备就能感测人员是否在场或是否移动；如果仍然没有此类脉冲，基于雷达的智能设备就可自动切换至睡眠模式，从而节省能源。根据传感器和实施的不同，雷达模块本身的功耗仅为几 mW，最高为 0.1 W，这远低于许多电子设备的通电或标准待机模式的能量需求。

如何使用雷达传感器来提高能源效率

为节省能源，需重新探寻设备必须始终可用且保持连接的方法——也包括耗电的待机模式。我们要求，仅当用户真正需要时，也就是用户在场时，设备才处于活动或待机状态。这就是我们目前在“非智能”家中所做的事情，进入房间后才开灯，或仅在室内太热时手动启动空调。然而，在许多设备中，用户仍未使用，甚至禁用诸如超时之类的省电功能。主要是因为那些与高级功能相关的特性通常会导致启动时间过长，以及缺乏最新信息，尤其是在麻烦的手动重新激活之后，因此会明显影响客户体验。

但是，新智能方法可以解决许多问题：为何必须打开恒温器的显示屏，为何设备本身必须连接到互联网才能下载天气数据？即使监控区域内无人移动，为何家庭安全系统的摄像头仍始终开启、记录数据、预处理数据并将其传输到云端？实现更智能设备激活方式的最佳方法是实施运动检测，通过部署雷达传感器将设备从深度睡眠模式中唤醒。

例如，可默认关闭智能恒温器，而仅激活雷达检测模块。只要雷达检测到房间内的移动，恒温器就会启动，从而更新房屋的标准数据和源自互联网的天气数据。如果有人进入规定区域，例如 1 m 以内，显示屏会打开。因此，用户无需触摸屏幕即可将其激活，然后等待数据更新和结果显示。这种在场检测概念可部署至其他各类智能家居设备和电器中。

此外，如果应用空位检测的反向原理，还可提高节能潜力。在这种情况下，如果一段时间内未检测到房间内有任何移动，则可关闭电视、扬声器、智能灯和空调等设备，这样可大幅降低功耗。由于空位检测不是立即激活设备，而是一段时间内无人时有针对性地停用，因此传感器模块本身可保持停用状态，并且每隔几秒或几分钟执行一次检查。因而，此类传感器模块可为整个系统节省大量能源，而自身消耗却很低。部署 HVAC 系统的楼宇尤其可因此而受益，因为尽管无人在场，但大部分能源都浪费于供暖和制冷。[1] 更糟糕的是，大多数时候，这些设备均会频繁且长时间运行 [2]。但是，真正的智能家居会在一段时间内无人时停用这些系统。该功能在照明系统中逐渐普及，但在空调和其他设备（如监视器、厨房电器、计算机、扬声器和音响系统）中尚未普及。

尽管如此，用户也可受益于电视等其他应用中的空位检测。例如，英飞凌 BGT60LTR11AIP 雷达传感器已用于三星 Frame TV 2021，在用户规定的时间内，如果附近无人，则使电视从艺术模式切换至睡眠模式。这样不仅可节省能源，还能延长显示器的使用寿命。

左图：英飞凌毫米波雷达传感器 BGT60LTR11AIP 为真正智能、节能设备的设计提供支持
右图：如果在用户规定的时间内未检测到任何人，三星 Frame TV 2021 将从艺术模式切换至睡眠模式

雷达传感器是最合适的智能家居设备感测选择

在所有可用运动检测解决方案中，对于最小幅度的运动，甚至是肉眼看不见的运动，雷达传感器的灵敏度最高。PIR 传感器的灵敏度无法相提并论。此外，雷达不像 PIR 传感器那样依赖体热，因其采用的是主动感测技术。从而确保检测到几乎没有移动或根本没有移动的人。然而，最大的优势之一却是可以穿透非导电材料进行检测。虽然红外、超声波、摄像头或其他基于图像的传感器不得遮盖或需要在产品外壳上开孔，但雷达传感器可完全隐藏在设备内。因此，您不必在产品设计方面做出任何妥协，且可避免额外的制造步骤以及因此而更改外壳的成本。

另一种可能性是基于摄像头的运动检测，例如用于摄像头、电视、笔记本电脑或其他已配备合适图像传感器的设备。但是，图像系统的功耗非常高，可能需要良好的光照条件，并且需要图像处理来检测视频中的运动，这无疑增加了能量需求。您还可能指责缺乏隐私，因为摄像头系统会侵入私人空间——因此用户并不完全信任。

此外，消费电子价格下降增加了组件的成本压力。因此，3D ToF（飞行时间）和摄像头传感器通常因过于昂贵而无法用于在场检测。而功能强大的 PIR 解决方案，不仅影响产品外壳设计，还需额外的菲涅耳透镜、放大器、控制器等，从而增加 BOM（物料清单）成本。英飞凌 BGT60LTR11AIP 雷达传感器所需支持组件最少，尤其是在自主运行中，因此对系统成本的影响最小。雷达传感器体积很小，因此也可集成到小而薄的电子设备中。

雷达传感器支持的其他智能功能

用户通常意识不到，设备操作不当也会导致不必要的功耗。他们可能在暂时离开时没有关闭设备或调整设置，从而在无意中浪费了能源。但是，在雷达传感器的帮助下，此时可自动进行调节，因此，用户即使什么都不考虑，也不会浪费能源。

除用作在场或离开检测器外，雷达传感器还可为智能设备添加其他功能，例如在空调系统中。在这类应用中，雷达传感器与温度和二氧化碳传感器结合使用时效率最高，因此系统会根据需要启动——比如有人在房间内、二氧化碳浓度过高或温度超过预定义极限时。其他传感技术通常只提供在场或离开等二进制信息，而雷达传感器却可提前检查房间内人数并相应进行调整，甚至可检查人员位置和距离，从而控制气流方向。

还有许多其他可能用例，例如跟踪聆听者位置并据此不断优化音量和声音参数的音响系统。或者可看护儿童的电视，能够测量观看者的距离，并在儿童的眼睛距离屏幕太近时发出警告。还可用于老年人或需护理人员所用的设备中，例如在跌倒时寻求帮助的警报系统。因此，雷达传感器不仅可节省能源并改善人们的舒适度，还可在智能环境中为个人护理和安全做出贡献，而这一切都轻而易举。

此外，雷达传感器在多尘、多烟或潮湿的环境中也很非常耐用，而某些基于激光的 ToF 传感器或其他图像传感器可能难以在这样的环境中实现检测。

参考文献

[1] Martani、Claudio 等人：ENERNET：建筑使用率与能源消耗之间的动态关系研究。能源与建筑，2011，http://senseable.mit.edu/papers/pdf/20120401_Martani_etal_EnernetStudyin...

[2] Norford、L.K 等人：“低能耗”办公楼的测量性能与预测性能之间的二比一差异：基于 DOE-2 模型的调节见解。能源与建筑，1994，https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0378778894900051?v...

Bernd Kohler

拥有物理学 (M.Sc.) 背景，并在 2020 年加入英飞凌雷达团队之前完成了 MBA 学业。作为产品营销人员和经理，他负责各系列英飞凌 24 和毫米波雷达传感器。其中，Bernd 主要推动所有工业、消费和物联网相关的雷达应用，包括智能家居和智能楼宇系统。

IDC：全球智能家居设备市场2021年增长11.7%

judy — Tue, 26 Apr 2022 01:34:17 +0000

根据IDC的数据，全球智能家居设备市场在2021年比前一年增长了11.7%。在这一年里，IDC报告称，随着客户在家中寻求更多的连接体验，智能家居设备出货量达到8.95亿。这个市场增长的主要原因之一是，更多的人比以前拥有良好的宽带连接，并且更多的人在使用无线网络而不是有线连接。

在未来五年内，IDC预计市场将继续稳步增长，不过隐私、安全、成本和互操作性等因素可能会阻碍市场的发展。这些问题将需要企业开展教育活动以建立信任，政府将必须通过立法以确保公司发布安全的产品，成本将需要保持在较低水平，制造商将需要确保他们的产品能跟其他智能家居设备对话。

IDC物联网高级研究分析师Adam Wright评论道：“‘智能家居’的概念现在在世界许多地方已经是真正的主流。智能家居设备在全球大流行期间已经证明了它们的优点，其为人们的家庭生活增加了有意义的价值，如缓解社会隔离、加强家庭安全、提供便利和娱乐及其他好处。展望未来，在强劲需求的推动下，尽管供应链、物流和全球经济不平衡带来了持续的干扰，但市场仍有望实现稳健增长。”

IDC将智能家居类别分为视频娱乐、家庭监控/安全、照明和其他。数据显示，在2021年，视频娱乐智能家居设备占智能家居市场的35%，家庭监控/安全占21%，照明占10%，而其他占最后的35%。根据IDC对2026年的预测，等到那一年，视频娱乐将下降到市场的26%，而照明可能会跃升到17%，其他则会攀升到36%。总体而言，随着市场的成熟，智能家居的出货量可能会从2021年的8.95亿上升到2026年的14.4亿。

文章来源：cnBeta.COM

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