スマートビル内のデバイス向けワイヤレス接続および照明ソリューション

　　スマートビルディング革命は進行中であり、住宅の快適さと利便性を向上させ、運営コストを削減し、商業部門の従業員生産性を向上させています。 2022年までに、世界市場の価値は約780億ドルに達しました。

　　ワイヤレス制御照明はこの革命の重要な要素であり、無駄なエネルギーを避け、大規模な配線再配線に伴う中断やコストを抑える多様な運用モードを可能にします。 ワイヤレスコントローラーの設置により、既存住宅の配線再配線費用の最大70%、または新規プロジェクトの配線費用の15%を節約できます。

　　高級住宅のような新築住宅は最初から巧妙に設計される場合もありますが、既存の住宅は段階的にアップグレードされることがあります。 所有者は暖房や照明システムをスマート技術への第一歩として優先し、その後デバイスコントローラー、シャッター、ドアロックなどのスマート機能でシステムを拡張できます。 シンプルなライトスイッチ、壁のプラグ、ラジエーターカバーから複雑な中央制御装置まで、あらゆる種類のスマートビルディングデバイスには明るい未来が期待されています。 これにより、新しいブランドは成熟した競合他社よりも技術的に進んだ、またはより流行の商品を提供することで市場シェアを獲得する機会を得ます。

　　顧客が徐々にスマート機能を建物に導入していく中で、相互運用性と共存性は開発者にとって重要な課題となります。

　　候補接続基準

　　スマートビルのオープナーや家電製品向けに、照明、ラジエーターバルブ、窓などの制御装置を制御するためのさまざまな接続規格が提案されています。 現在、市場で人気のある認証製品の標準にはEnOcean、KNX、ZigBee、Z-Wave Commercialなどがあります。

　　EnOceanとZ-WaveはサブGHz帯で運用されています。 ヨーロッパでは868 MHzです。 Z-Waveはメッシュネットワークトポロジーを基盤とし、最大232ノードをサポートします。 このプロトコルはアプリケーションレベルの相互運用性を提供し、Sigma Designs ZM5202など多くのZ-Waveシステムオンチップデバイスをサポートします。 Z-Waveスタックはチップ上にあり、APIを通じてアクセスできるため、開発者は図1に示すように、デバイスの統合プログラムメモリにアプリケーションを簡単に読み込むことができます。 SoCは、センサーADC、128ビットセキュア暗号化、3端子双方向サイリスタ調光コントローラなど、すべてのハードウェア機能を備えたシングルチップソリューションをサポートしています。

　　図1:提供されたAPIを通じてZ-Waveプロトコルにアクセスする。

　　EnOcean技術は超軽量無線プロトコルに基づいており、太陽電池やパワーコンバーター、ペルティエ素子などの他のエネルギー源から稼働するバッテリー不要モジュールを、センサーデータを含む短い電報を送信するためのシステムを収穫します。 これは、EnOcean TCM300Uのようなシステムモジュールで作られたライン駆動照明アクチュエータと通信できるライトスイッチのような、部屋のどこにでも設置できるアイテムにとって強い提案です(図2)。 EnOceanスイッチは、より大規模なホームオートメーションネットワークにも容易に統合可能です。 例えば、ドイツのKNX開発者Weinzierl(www.weinzierl.de)は、EnOceanの無線テレグラムを受け取り、KNXバス上で適切な信号を生成するEnOcean-KNXゲートウェイを開発しました。

　　図2:ワイヤレスセンサーはライン駆動アクチュエータと通信します。

　　KNXは、ISO/IEC14543-3、EN-50090(CENELEC)、EN13321-1/2(CEN)、中国のホームオートメーション規格GB/T20965、米国のANSI/ASHRAE 135などの標準で世界中で唯一承認されている標準であると主張しています。EnOcean、ZigBee、Z-Waveのような無線ベースの標準とは異なり、KNXバスはツイストペア(KNX)を含むさまざまなメディアで動作可能です。 TP)、交流電力線(KNX PL)、イーサネット/Wi-Fi(KNXnet/IP)、および無線(KNX RF)で868 MHz帯で動作します。 KNX協会は、メーカーに依存しない機器開発者やシステム設置者向けのツールも提供しています。

　　ZigBee Home Automationは、2.4 GHz無線の著名なZigBee標準に基づく特別なプロファイルです。 家庭用デバイスの制御に最適化されており、ZigBee PROメッシュネットワークスタックを使用しています。 ZigBee Proは様々なマイコンで実装可能です。 シリコンラボはETRX357など多くのZigBeeモジュールを所有しており、シングルチップのZigBeeトランシーバーやZigBee PRO規格に準拠したEmberZNetメッシュスタックが含まれています。 これらのモジュールにより、RFの経験がない開発者でも無線ネットワーク機能を製品に追加できます。

　　選考基準を活用してください

　　各標準は独自のアライアンスや協会によって支えられており、技術仕様の管理だけでなく、ライセンスや製品認証などの法的側面も担当しています。 認証プロセスは、異なるメーカーの製品間の相互運用性を保証します。 これらの標準のいずれかを現在使用している市場に参入したいOEMは、新製品設計を認証のために提出しなければなりません。

　　通常、認証済みで相互運用可能なデバイス(照明器具、スイッチ、調光器など)を開発するには、Sigma DesignsのRBK-ZW500DEV-CON Z-Waveキットなどの開発者キットを購入することから始まります。 シグマはまた、ヨーロッパ、北米、日本、その他の地域の異なるサブバンドに対応した多くの低価格地域パッケージも提供しています。 Z-Waveの場合、開発者キットを購入するとSigmaのZ-Waveソフトウェア開発キットSDKへのアクセスも得られます。 SDKはプロトコルライブラリ、アプリケーション例、ドキュメントなどのリソースへのオンラインアクセスを可能にします。 利用可能なツールを使い、開発者はハードウェアの選択、プロトコルの選択、デバイスやコマンドクラスの選択など必要な意思決定を行うことができます。 ハードウェアおよびソフトウェアの開発を完了した後、製品はZ-Wave Allianceに認証のために提出できます。

　　中央集権的管理

　　スマートビルディングでは、従来の手動スイッチングや壁掛けシステムによる調光制御に限らず、さまざまなエリアで活性化照明が必要となる場合があります。 セントラルコントローラーは、特定の時間に照明のオン・オフを切り替えたり、ホームセキュリティシステムの一部である占有センサーに応答したり、最適な照明のために調光を調整できる環境光センサーからの信号受信をプログラムできます。さらに、消費者がネットワーク化されたモバイル機器をますます採用する中で、スマートビルの利用者は照明や暖房など、スマートビルのさまざまな側面を制御できる多様なアプリケーションに惹かれることでしょう。 タブレットやスマートフォンの家電やセキュリティ設定。 スマートビルネットワークとインターネットルーターを接続するゲートウェイデバイスは、図3に示されるように重要な機能を提供します。 スマートビルディング技術には、Wi-Fiネットワークで建物に接続されたタブレットと通信する場合でも、世界中のどこにいてもモバイルデバイスやモバイルデバイスを通じてインターネットに接続するなど、このようなIPドメインベースのゲートウェイが必要です。 多くのメーカーは、EnOcean、KNX、ZigBee、Z-Wave環境などのスマートホームネットワークとインターネットルーターを接続するためのゲートウェイを提供しています。

　　図3:スマートホームネットワークをIPドメインに接続することで、さまざまなデバイスが設定を制御できるようになります。

　　アプリケーション開発者は、選ばれた技術がサポートする機能を活用し、エンドユーザーに便利な機能を提供できます。 これには、ワンクリック操作を可能にするデバイスグループの設定や、照明、暖房、その他の機器に必要な設定を自動的に適用するカスタム「シーン」の作成が含まれます。 ユーザーは照明を落とし、ブラインドを閉め、温度を調整し、薄型テレビをつけたり、「スリープモード」ではドアをロックし、窓を閉め、暖房を切ったり、寝室以外のすべての照明を消したりしながら「ホームシアター」シーンを作成できます。

　　結論

　　スマートビルディング内のデバイス間の接続を定義する標準は、それぞれ製品開発者が定量化可能な市場に対応するための構造を提供します。 市場に既に存在している他の製品との相互運用性を確保しましょう。 協会は自らの基準を積極的に推進していますが、開発業者は提供する資源と正確な機会、競争評価に基づいて選択しなければなりません。