跨越手机、PC和汽车，智能终端新纪元下的建筑革命

万物互联时代，终端这一概念已经深入人心，跨越了从PC、手机，再到自动驾驶的广阔领域。随着数字孪生与物联网技术的蓬勃兴起，这一概念的边界再次拓展，建筑本身也被重新定义为信息时代的新型终端。通过与海量数据的深度融合，建筑转变为了一个信息处理与响应中心，这也是建筑业向智慧化转型升级的必经之道。根据Fortune Business Insights的数据显示，全球智慧建筑市场规模预计将从2023年的969.6亿美元增长2030年的4082.1亿美元，复合年增长率为22.8%。

智慧建筑整体市场规模呈快速增长趋势的背后，是电子信息技术的不断创新与深度融合，为其提供更加精确的环境感知能力、高效的数据处理与分析能力，以及灵活的系统集成与交互能力。当下，面对市场对建筑智能化的需求不断提升，作为核心的电子信息技术又该如何进一步赋能智慧建筑实现更高效、可持续的建筑管理和运营呢？

图源丨站酷海洛

01 实现环境精确感知，奠定建筑智能化基石

实现建筑数字化智慧化的基石即是精确的环境感知能力。智能建筑中能够部署的传感器种类繁多，从基本的温湿度传感器、光照传感器，到先进的红外人体感应器、二氧化碳浓度监测器，乃至集成机器视觉的摄像头，它们构成了一个全方位、多层次的感知网络。例如在暖通空调 (HVAC) 系统中，湿度和温度传感器可实现精确的监控，从而确保楼宇舒适安全，如果室内环境或电气元件的湿度和温度水平超出可接受的范围，则采取纠正措施。德州仪器在该领域推出集成式温度和湿度检测解决方案HDC3020，在–40°C 至 125°C 以及 0% 至 100% 相对湿度范围内实现系统级保护和可靠运行。

HDC3020是一款基于集成式电容的相对湿度 (RH) 和温度传感器。它能够在宽电源电压范围（1.62V 至 5.5V）内提供高测量精度，并能以 2.5mm × 2.5mm 的小巧封装尺寸实现超低功耗。温度传感器和湿度传感器在量产阶段均经过 100% 测试和修正，可通过 NIST 进行追溯，且使用经 ISO/IEC 17025 标准校准的设备进行了验证。偏移误差校正功能可减少 RH 传感器因老化、暴露于极端工作条件和污染物环境所产生的偏移，使器件恢复到精度规格内。在电池供电的物联网应用中，自动测量模式和警报功能可通过更大程度减少 MCU 睡眠时间来降低系统功耗。

另一方面，作为直接影响身体健康的关键因素，智能建筑还通过集成CO2气体传感器来实时监测室内CO2浓度，保证室内空气品质以及人身安全。在此背景下，能在极短时间内精确测量且误差率极低的传感器技术显得尤为重要。

森尔（成都）气体传感器有限公司近日推出了一款专为高端环境监测与控制需求量身打造采用先进的红外吸收技术（NDIR）的Senseair S88传感器，能够确保建筑内空气质量的精准管理。该产品在前代产品“S8”的基础上进行了创新升级，具有自动基线校正(Automatic Baseline Correction，“ABC”)功能，可实现免维护、长期稳定的CO2检测。同时S88还符合美国新一代的室内通风和空气质量管理标准（ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2022 Addendum ab），可兼顾通风控制和二氧化碳监测。

当然，除了测量精确，为满足当下愈渐丰富且便携的使用场景，传感器技术更要向着智能化低功耗突破。近日，传感器巨头博世推出的智能传感器解决方案平台SCS即是很好的诠释。在该平台中，智能传感器BHI360、380自带微处理器，开发者可以轻松地在传感器本身植入本地AI算法，使传感器具备自我思考和学习的能力。此外，BHI360、380还支持导航、追踪、3D音效、手势识别等多种功能，为各种应用场景提供了强大的技术支持。值得一提的是，这两款传感器在保持高性能的同时，还实现了硬件与软件的高度融合，为工况优化提供了有力保障。

02 探索电源管理与可靠防护前沿，打造能源安全双保险

根据中国建筑节能协会、国家统计局的数据显示，从建筑生命周期能耗总量出发，建筑能耗占全国能源消费总量的比重为46.5%。其中，建筑运行阶段占建筑全生命周期能耗的46.6%，占全国能源消费总量的比重为21.7%，而在我国现有的680亿平方米建筑中，只有4%采取了提升能效的措施。这些数据都清晰的表明电源管理始终是智能建筑绕不开的核心要素之一，同时也是诸多解决方案供应商们在智能建筑市场的突破口。

目前，智能建筑中电子设备用量激增，配套设备的能耗与运维成本也迎来爆发式增长，而电源管理芯片产品存在于几乎所有的电子产品和设备中，这为电源管理芯片行业带来了广阔的成长空间。根据 WSTS 数据，2022 年全球电源管理芯片市场规模为 408 亿美元，同比增长 10.9%。根据 IC Insights 数据，预计 2025 年全球电源管理芯片市场规模将达到 526 亿美元，2023-2025 年 CAGR 为 8.8%。市场的蓬勃发展也直接带动着技术的创新迭代。

圣邦微电子采用供电系统监测平台，建立用电模型，进行能耗统计，其后通过分析报告进行用电优化的主流方案，并针对此推出监测芯片 SGM832，可以用于供电系统监测中的电压、电流和功率监测。芯片兼容 I2C 和 SMBus 接口，可同时监测差分电压和总线电源电压。

据了解，SGM832 内部集成的 05h 校准寄存器，通过采样电阻阻值和需要监测的电流极值计算得来。芯片根据 05h 寄存器的值，将差分电压通过内部逻辑计算得到实际电流值并得到功率值。连续模式下，总线电压和差分电压通过内部交错的方式分别监测，内部逻辑计算不占用转换时间。

作为电源管理芯片龙头，矽力杰半导体同样也针对目前业界需求更高的效率、更高的功率密度，同时满足极高的瞬态响应要求的电源管理方案作出了响应。矽力杰SQ29670是一颗单芯片SPS/DrMOS，芯片内部集成解耦电容，MOSFET，驱动及控制单元，采用业界标准封装。通过优化的驱动和死区控制逻辑，能够实现高效率、高功率密度以及良好的散热性能。通过使用AutoZero运放，提供了高精度，快速响应的IMON波形。严密的控制和保护逻辑使其能轻松兼容主流的前级控制器，适用于CPU，GPU以及POL的电源设计。

此外，电源管理的同时要保证电力系统的安全性和可靠性，荣湃以其独创的电容智能分压技术（iDivider技术）在该领域的市场稳居一席，目前该技术已应用于其隔离产品系列中。如其数字隔离器Pai 122M31，优异的时序特性和低延迟非常适合于智能楼宇自动化系统中的应用，比如在HVAC控制系统、照明系统、安防监控、以及能源管理系统中，能够有效防止高压与低压电路间的干扰，增强系统稳定性与安全性。此外还有Pai 8233系列凭借超低的时序差异（低至1ns），在大功率电源供应器等场景中能显著提高效率和控制精度，这对于智能建筑中对电力质量和能效有严格要求的场合尤为重要。

在万物互联的智能时代，建筑已不再仅仅是庇护之所，而是转变为集环境感知、数据处理、智能管控于一体的综合性信息终端。随着全球智慧建筑市场规模的迅猛增长，电子信息技术的创新融合成为了推动这一变革的核心引擎。从精确的环境感知到高效的数据处理，再到安全可靠的电源管理，每一环的技术突破都是构建绿色、安全、高效智能建筑的关键。2024慕尼黑上海电子展也将聚焦智能建筑相关的物联网技术新一代成果和未来趋势，展示前沿的电子器件与系统集成解决方案，广聚全球优质企业与行业专家于一席，去探讨以及见证更多前沿技术和思想的诞生。