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智能家居的“无线”弄潮儿,要把我们带向何方?

近期,隔空充电成为各大新闻头条被争相报道,不得不说,这对智能家居行业来说确实是一大革新性技术。除此之外,亚马逊的Sidewalk(远距离无线通信技术)也不甘示弱,凭借低功耗与长距离优势,正把智能家居的边界拓宽至智慧社区,甚至是智慧城市。

一个是无线充电技术,一个是无线通讯技术,话说这两位弄潮儿会有哪些独门秘诀?又会给我们带来哪些影响呢?

无线充电——隔空充电

 

电能的利用是第二次工业革命的主要标志,标志着人类社会从此进入电气时代。如何更便捷地使用电能成为人类在电力方面不断向前探索的方向。

充电方式可以简单地分为有线和无线,有线稳定但是布线有讲究,无线因为便捷,可以解放众多电子设备,所以一直备受关注。

2021年1月29日,小米和联想争先发布隔空充电技术。雷军在微博上发布小米隔空充电方案,宣称其技术核心是空间定位隔空能量传输

 

 

图片来源于网络

空间定位,是通过充电桩内置5个相位干涉天线,对手机进行毫秒级空间定位,可以精准探测手机位置。

隔空能量传输,则是由144个天线构成的相位控制阵列,通过波束成形将毫米波定向发射给手机。在手机端,则内建有“信标天线”和“接收天线阵列”,信标天线通过低功耗方式在空间场内广播位置信息,14根天线组成的接收天线阵列,将充电桩发射的毫米波信号,通过整流电路转化为电能。

 

 

简而言之,隔空充电技术就是一种无线技术。据了解,目前无线充电的技术原理主要有三种:电磁感应、电磁共振和无线射频。目前在手机上应用广泛的Qi无线充电就属于电磁感应技术。

电磁感应充电的优势在于充电效率高、转化率高,但距离要求则更严格,必须将手机放置在无线充电板上才可以正常充电,越靠近效率越高,目前主流手机厂商的无线充电技术可以做到80W甚至120W,其转化率为80%左右。

电磁共振不需要手机和充电板“亲密接触”,充电距离最大可以达到10cm左右,增加距离则牺牲了转化率,电磁共振充电方式的转化率为70%左右。目前在桌子、茶几、床头柜等家具上的无线充电方案就采用的这个原理。

无线射频技术对空间限制则少了很多,但其充电效率和转化率无疑也会牺牲更多。从小米发布的方案来看,可以做到几米之内的稳定传输。不过功率仅为5W,目前无线充电技术已经做到了80W甚至120W的级别,相比之下5W确实不够看,其转化率目前没有公布具体数据,按照其技术原理来看,肯定比电磁感应和电磁共振低。

与wifi、蓝牙、红外等技术一样,隔空充电也是采用无线射频技术原理,隔空充电桩将电能转化为可利用的射频类型,接收端则将对应的射频类型转换成电能,实现隔空充电。

目前来看,隔空充电除了成本高、效率不高、转化率低、充电桩体积过大等不足外,充电辐射引发的安全问题也是人们关注的焦点之一。

但中国对电磁辐射限值的要求是非常严格的,能正常上市,说明它必然是通过了相关测试的。而且成本、效率、外观设计等问题,相信也会慢慢得到优化,真正走进我们的生活或许就在几年之后。

隔空充电如果普及之后,相信受益最大的就是智能家居和智能穿戴行业。想象一下,基本上所有的智能家居和智能穿戴场景下,每一个产品都离不开电力的驱动,如果所有小功率设备的产品都得到充电解放后,产品的使用体验以及空间布置等等都会经历一场巨变。

 

 

举几个例子。就拿扫地机器人来说,如果有隔空充电,扫地机器人就可以边工作边充电,家里不需要放置占地方的固定充电装置。

智能门锁、智能门铃和智能猫眼这些需要定期更换电池的单品也不需要定期更换了,无线无电无源开关采用隔空充电后,可以做成移动式智能开关,代替传统的遥控器来移动使用。

其次,在智能手表、智能眼镜、智能手环、智能戒指等智能穿戴设备中,如果在家里、办公室里和车里配置隔空充电装置,可以随时随地无声无息的为设备供电,没有电量焦虑,穿戴设备可以做到自由畅联。

除此之外,在万物互联时代大背景下,将会有越来越多的智能联网设备。它们的供电都依赖于有线和电池供电,如果隔空充电实现大规模商用,那么万物互联实时在线就有了坚实基础,更智能更自由的物联网时代将会到来

无线通讯——亚马逊的Sidewalk

 

如果说隔空充电是对智能家居室内场景的解放,亚马逊的 Sidewalk或许就是对室外场景的解放。

从2020年底开始,亚马逊正式激活了“Sidewalk”功能,这将对智能家居市场格局和产业生态带来深刻影响。

什么是Sidewalk?

它是一个让智能设备无论在用户的家里还是屋外,都能顺畅通讯的“共享”邻域网络。也就是说,Sidewalk基于低功耗的远距离无线技术,能够比 Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等无线网络,在更大的范围内,控制家庭内部和外部的智能设备。

比如亚马逊宣传Sidewalk时,所举的例子就是戴着具有定位功能的可穿戴设备的小狗跑出门,连不上家里的Wi-Fi,这时就可以通过Sidewalk进行通讯,及时定位,以免宠物的走失。

亚马逊的Sidewalk本质上就是LoRa网络。此前,Semtech宣布已与亚马逊(Amazon)建立合作关系,共同开发其Amazon Sidewalk网络的应用。

 

 

图片来源于亿欧智库

LoRa是一种无线通讯技术,属于LPWAN (Low-Power Wide-Area Network,低功率广域网络)的一种,应用于许多智能设备中。

LoRa的通讯频率为433、868、915Mhz,相对于Zigbee的2.4Ghz(与wifi、蓝牙同频率,易收到干扰),其稳定性和可靠性更高;其二,LoRa的工作频率更低,在相同的供电情况下,LoRa具备更长的续航能力,具备更远的传输距离。

 

 

图片来源于网络

长距离、低功耗是Sidewalk的首要优点,Sidewalk最远可以连接到1.6公里以外的设备。

利用LoRa远距离的特性,亚马逊的Sidewalk网络将实现设备从家居到花园、再到小区的连接,从而使整个社区受益。

智能家居其实并不仅仅包括房屋之内的范围,而是在覆盖整个物业的基础上,延伸到院子、花园,扩展到整个建筑物、房屋周边甚至是移动资产。

据了解,除了文初提到的宠物追踪等应用场景之外,Sidewalk还可以通过全景摄像头,监控停靠在Wi-Fi力所不能及之处的私家车,或者让室外的路灯、气象站和灌溉设备也能接入网络。

在Sidewalk的配合下,用户在室内就可以使用Echo音箱了解到室外气象站提供的天气数据,还可以开启院子里的自动灌溉设备。过去这些设备通过Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等协议并不能实现有效的覆盖,而在Sidewalk的加持下,智能家居的范畴至少可以从屋内扩展到庭院。

LoRa器件的低功耗特性为使用Wi-Fi或蓝牙的、基于电池供电的物联网设备提供了一个令人信服的替代性方案。

频繁地给传感器充电或更换电池会带来不便,特别是将传感器放置在难以触及的区域时。更坏的情况是,快速耗电的家庭安防设备可能会带来风险,因为有可能在需要它们起作用的关键时刻,设备却由于电量耗尽而导致失效。

Sidewalk利用其极低功耗这一特性来进行通信,进而支持设备仅需一块电池或一次充电即可运行好几年,从而克服了上述的缺点。

得益于LoRa低功耗与长距离的特性,亚马逊智能家居的生态版图正在逐步扩大,让更多的智能硬件可以走出家门,布局于室外,推进到智慧社区领域,甚至是智慧城市领域。

无线弄潮儿,为智能家居2.0时代助力

 

过去的智能家居是以产品为中心,用户是各种智能硬件的购买者。智能单品互联程度低,使用体验较差。

 

 

图片来源于亿欧智库

随着单品智能程度的提高、SKU的丰富和不同通信协议的互通,以场景为中心的全套智能家居解决方案兴起,逐渐进入2.0智能互联阶段,用户将会是各种智能设备的运营者。

目前,我们正处于智能家居2.0时代。不管是隔空充电的无线充电技术,还是基于LoRa网络的Sidewalk,这些都是促进智能家居发展的“得力助手”。

隔空充电助力室内场景下智能单品的互联深度,亚马逊的Sidewalk让智能家居的场景边界拓宽至室外,从而使智能家居与智慧社区、智慧城市的融合变得更和谐。

正如《场景纪元》中提出,一切都在场景化,场景成为数字商业的基本单元。智能家居中也涉及众多细分场景,如何让众多细分场景可以做到灵活切换,甚至是主动智能,隔空充电、亚马逊的Sidewalk这类无线技术确实可以起到很大作用。

未来,智能家居将会步入主动智能的3.0时代。借助大数据、人工智能、机器学习等技术,智能家居设备可以构建用户画像、理解用户行为,做到主动智能,让用户感受到“无感化”服务。其基础也必然是建立在无线技术之上,而隔空充电、亚马逊的Sidewalk将会对此产生巨大助力。

参考资料

智能家居网——《智能家居的中场战事,从2C到2H、从室内到室外、从家庭到社区》;

智哪儿——《隔空充电是智能家居行业的未来吗?》

来源:物联传媒

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