摩尔斯微的Wi-Fi HaLow解决方案，如何帮助减少地球上的碳基燃料消耗，建立可持续的清洁能源基础设施？
干净、绿色、再生、可持续。无论创新型能源公司如何标榜自己，这些公司都有一个最终目标，即减少对碳氢化合物来源的依赖，在创造、分配和消耗能源的过程中，减少所产生的有害排放和污染物。在每个阶段，我们都有机会通过使用先进的通信系统来提高效率。
随着低于1 GHz的IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow技术的出现，各种系统现在可以在更广泛的应用范围内，依赖于一个安全、低功耗、远距离的Wi-Fi网络。与上一代Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow使用更低的工作频段和更窄的信道带宽，让连接的范围更广，而总能耗却更少。设备可以与最远1公里外的接入点（AP）进行通信，具体取决于该国对无线电系统的规定。对于一些跨越数平方公里的清洁能源系统，Wi-Fi HaLow可以将8,000多个设备连接到单个接入点（AP）。
提高现有系统的效率
能源的创造、传输、储存、分配和消费等现有的基础设施，都可以从效率的即时改善中受益。在大量消费设备中聚合小的改进，可能会对需求产生重大影响。研究消费模式，可以更好地预测如何控制电网和发电厂。Wi-Fi HaLow简化了跨更远距离连接更多设备的过程，这样智能系统就可以利用更细粒度的信息和控制。摩尔斯微已经可以开始为今天的能源效率做出贡献，同时为明天的清洁能源系统带来新的思路。
家庭自动化
家用恒温器是探索Wi-Fi HaLow如何在今天的基础设施中，提高效率的一个很好的起点。供暖、暖通空调系统（HVAC）是家庭中最大的能源消耗者。当可编程温控器加入无线连接后，房主可以通过互联网上的云端应用程序，远程调整设置。然而，并不是所有的房主都以高效的方式规划其系统。智能恒温器可根据实际系统使用情况，调整设置来提高效率，且会考虑到住宅的占用情况。智能恒温器也会通过一个生态系统纳入更高层次的信息，而得改进控制系统，该生态系统可能知道房主的位置和时间表。例如，如果房主的智能手机向云端的家庭自动化系统报告，其当前位置在500英里之外，那么可能就不需要在“平常”的时间把暖气调大。
当该解决方案使用Wi-Fi HaLow时，会提高连接的新水平。Wi-Fi HaLow使用低于1 GHz的无线电信号，比使用2.4 GHz 的Wi-Fi或蓝牙、Zigbee或Z-Wave等其他技术，穿透墙壁、地面和天花板的能力更佳。传统的Wi-Fi可能需要购买中继器或网状网络，才能将智能恒温器连接到路由器，从而增加了成本和能耗。低功耗的Wi-Fi HaLow温控器，可以轻松连接到家庭Wi-Fi路由器，简化了安装成本，并有可能实现无需电源线而直接使用电池供电。暖通空调系统（HVAC）中的各个组件，例如空气处理器、熔炉、热泵、空调压缩机和传感器设备，可以通过Wi-Fi HaLow互联，而不必通过有线电缆互联。每个组件都可以成为暖通空调系统（HVAC）不受限制的模块化部件，每个组件都可以纳入使用分析，并且随着更高效技术的出现，每个组件都可以独立升级。
新型Wi-Fi HaLow传感器（例如监测房间占用率、日照角度、湿度和空气污染情况的设备）可以为暖通空调系统（HVAC）提供更全面的信息，从而提供智能响应。新型Wi-Fi HaLow传感器的位置，可以根据其提供的最佳信息进行选择，而不是由于Wi-Fi的覆盖范围有限，而被限制在非最佳位置。新型Wi-Fi HaLow传感器可以使用小型电池运行，这样便于在室外安装温度感应器和风速传感器。智能窗帘和智能有色玻璃解决方案，也可以纳入到这个Wi-Fi HaLow网络中，以协助暖通空调系统（HVAC）管理温度。这些被动式系统只需要很少的能量，但是如果可以通过Wi-Fi HaLow网络可靠地连接到与接入点（AP）较远的位置，则可以大大降低对暖通空调系统（HVAC）的需求。
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楼宇自动化系统（BAS）
Wi-Fi HaLow可以提高商业建筑暖通空调系统（HVAC）的效率和拥有成本。以一个大型办公大楼的空调系统为例。中央压缩机或热泵，为每层楼的一个或多个蒸发器旋管，提供制冷剂或冷冻液。空气处理器从占用的空间中吸入空气，并将其吹过蒸发器旋管以降低温度。冷空气通过风管或通风道，输送到多个办公区和会议室，每个房间附近的控制装置可以打开或关闭小型风门，使冷空气满足空间内传感器和恒温器设置的要求。这个由压缩机、传感器、恒温器和阻尼器控制器组成的整个网络可以联网，以便向现场或云端的楼宇管理系统（BMS）监视器，提供建筑物性能的高阶视图。构建这个网络的旧方法，依赖于为这些组件安装有线电源和信号连接。一些系统包含短程无线网状网络，包括802.15.4 Zigbee或用于传感器设备的专有无线电。专有集线器或网关的几个阶段，在从这些设备到互联网上的楼宇管理系统（BMS）的路径上，增加了延迟而且数据吞吐量也有限制。
与有线和专有无线技术相比，IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow 芯片具有独特的优势。HaLow使用较窄的信道带宽在低于1 GHz的频率范围内运行，比有线技术或使用2.4 GHz的无线技术更容易穿透墙壁、天花板、地面和其他物体。使用Wi-Fi HaLow的设备可以放置在所需的地方，限制更少。这可以消除网格网络连接和中继器的多个阶段，减少基础设施成本和能耗设备的数量。Wi-Fi HaLow还为其连接，提供更高级别的安全性和更快的数据速率。通过减少发送数据包的时间和更多的睡眠时间，来节省能源，从而延长寿命。Wi-Fi HaLow 可以利用IEEE 802.11ah标准中包含的功能，例如目标唤醒时间（TWT）和延长空闲时间。如果为这些需要软件升级的系统确定了新特性和效率，Wi-Fi HaLow的数据吞吐量可以安全地支持无线（OTA）快速更新，从而减少建筑物中每个设备的高昂人工费。
当暖通空调系统（HVAC）与其他环保系统、安保系统相结合时，可以实现更高的能源效率。尽管这些子系统在过去可能是独立开发的，但它们现在可以使用一个基于IP的无线Wi-Fi HaLow网络，来共享状态，并作为集成楼宇管理系统（BMS）的一部分，做出相应的响应。为了提高一栋30层楼建筑物的连通性，其中包括暖通空调（HVAC）、智能照明、占用感应、智能有色窗户等系统，该建筑物的网络，必须能够处理高密度的连接。每个Wi-Fi HaLow 接入点或路由器，最多可以支持8,191个连接，所有连接都可以通过本机IPv6协议，连接到云端的楼宇管理系统（BMS）。楼宇管理系统（BMS）将了解，是增加会议室的冷空气流量更节能，还是增加智能窗户的色调以保持居住者的舒适更节能。
智能电表和智能电网
过去十年来，美国的“智能电表基础设施（AMI）计划”改善了安装在服务点（家庭和办公室）的电表的双向通信。现在，采用该计划的公用事业运营商，对家庭或企业的能源使用情况，有了更多的实时信息，并且在计费方面，获得了更好的粒度。公用事业运营商可以与客户达成协议，根据一天中的时间对能源使用进行收费；通过对电网预测用户的需求，并有可能控制一些家用电器来平衡负荷。然而，在如何为社区部署通信网络的标准方法方面，以及公用事业运营商如何连接到家庭内更多的能源消耗系统方面，仍然存在差距。Wi-Fi HaLow可以弥合这些电表与电网之间的上游连接差距，同时弥合与房主的耗能设备之间的连接差距。
使用Wi-Fi HaLow的公用事业电表，可以连接远达到1公里以上（根据美国联邦通信委员会的规定）。由于可以使用星型结构，这简化了电力公司的网络。一个小区的单个接入点，就可以监控成千上万的家庭。 Wi-Fi HaLow还通过采用Wi-Fi的WPA3安全标准，来提高每个家庭之间传输数据的安全性。当不需要通信时，使用Wi-Fi HaLow的公用事业电表，可以与接入点协商睡眠时间，以节省电量。基于Zigbee无线电技术的解决方案（无论使用2.4 GHz或低于1 GHz的IEEE 802.15.4g Wi-SUN），依赖于设备网格网络将信息中继回小区的公用事业网关，以接入IP网络。如前所述，这种网格网络会导致延迟，并降低网格网络中所有其他节点的网络总吞吐量。一些电力公司在非高峰时段向消费者提供较低的电费。公用事业运营商可以与房主协商，让其监控诸如热水器或电动汽车充电桩之类的设备，以便将使用时间推迟到非高峰时段。
为家庭和企业供电的配电基础设施，也可以从Wi-Fi HaLow的连接中受益。高压输电线路在10千伏的高压下离开发电厂，开始向附近地区输送。这些线路通过变电站，变电站的任务是监控较小区域的电网运行状况，通常将主电网电压转换为1千伏的范围，用于主电网和次级电网的配电网，最终为社区供电。变电站可以切换多个主要电源和次要负载，以匹配电力的供需。监控和数据采集（SCADA）系统，依靠传感器来了解整个网络的运行情况，从而决定如何管理电网。在变电站测量的条件，通常用来推断是什么原因导致了下游线路的故障，这些线路为附近的变压器供电。通过安装更多的传感器，提供更多的数据，更细粒度地了解次级网络的状况，包括附近每个变压器的情况，监控和数据采集（SCADA）系统可以更好地决定如何应对。Wi-Fi HaLow远于1公里的覆盖范围和高吞吐量，可以用于收集变电站及其周边地区的传感器数据。电线杆上的智能传感器，可以帮助找出树枝落在线路上的位置，或者可以报告附近变压器的性能低于能效指标。对电网中的元件进行主动维护，可以帮助节省电能，改善对异常情况的反应时间。
清洁能源系统
太阳能
在过去的几十年中，将太阳光转化为电能的光伏（PV）系统每千瓦的成本，已经大幅下降。成本下降的很大一部分原因，是由于太阳能电池板效率的提高，目前最好的太阳能电池板的效率在25%上下。成本下降的另一部分原因，是由于科技创新，如微型光伏逆变器和优化器，使每一块电池板的能源，得到最佳利用。与过去相比，产生一个普通家庭所需的平均电力，所需的电池板数量减少。监控系统跟踪建筑物屋顶上每一块电池板的状态，为达到装置的峰值功率提供反馈。其中一些组件可能通过电源线进行通信。一个单一的互联网连接，通常是通过以太网、Wi-Fi或蜂窝式调制解调器，将太阳能系统与家庭电网连接相结合的设备上进行的。
摩尔斯微的Wi-Fi HaLow收发器，如何为这些系统增加价值？如上所述，与使用2.4 GHz的无线电技术相比，IEEE 802.11ah使用低于1 GHz的RF信号，能更有效地穿过屋顶、墙壁、天花板和地面。在家庭Wi-Fi路由器信号难以到达的户外设备中，这可以提高首次通过的成功率和复杂安装的诊断能力。通过在每个电池板、微型逆变器、电源优化器、并网交换机中使用无线通信，可以将整个系统监控到最细的粒度，而无需依赖流经电力电缆的数据。这些IC可以在非常低的电压下工作，且可以通过在空闲时休眠来节省能源。使用本机IP无线通信网络，每个组件都可以连接到云端的管理系统。在未来，过时组件可以单独升级为更高效的组件，而不必向后兼容有线通信协议。不同组件供应商之间的互通性，可以鼓励创新和竞争，从而加速消费者市场的增长。
能量储存
电池为小型设备和车辆储存电能提供了最佳选择。通过延长无线传感器的电池寿命，Wi-Fi HaLow通过减少一次性电池的使用，为地球带来了直接的益处。与传统的Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow在远程连接中，使用的总能耗更少。这是因为其在较低的频段上运行，以及使用新的睡眠模式，例如目标唤醒时间（TWT）和延长最大空闲时间。
锂聚合物（LiPo）电池技术的进步，彻底改变了从智能手机到电动汽车等多个行业。整个房屋的能量可以存储在挂在墙上的大型锂电池中。智能电池充电器，可以在电池中存储“免费”太阳能，也可以在非高峰时段通过电网充电。在高峰时段，家用电池可以将电能返还给房屋或电器，否则需要支付更高的费电费。所有这些系统的协调，都可以通过Wi-Fi-HaLow在每个组件中进行辅助。
电网规模的发电厂已调整为以最佳效率运行，在需求低峰时段，有一定的空间，将多余的电力转移到大型存储系统中。在需求高峰期，就可以利用所存储的能量。拖拉机拖车大小的大型锂电池和流电池，可以放置在变电站或重要企业附近，作为不间断电源使用。
电化学电池不是储存能量的唯一方法。将电能转化为动能，可以提供一种保存可再生清洁能源的手段。 多余的电量可用于旋转大型飞轮，大型飞轮通常在低摩擦轴承上旋转。当需要时，飞轮的惯性可以通过发电机，转换回电能。这一概念类似于水力发电或风力发电，只是形式更为紧凑。飞轮存储设备的领域可以与Wi-Fi HaLow联网，无需电线。
风能
广为人知的风电场的塔高超过100米，可能会从Wi-Fi HaLow技术的使用中受益匪浅。每座塔内都装有一个变速箱和一个发电机，将旋转的风力转化为电能，通过电缆传输到地面。所以需要监测轴承和齿轮是否过早磨损且发生振动。对叶片方向和螺距的控制，确保向电网持续输送电力。该塔还包括许多传感器，用于测量环境条件，例如风速、向和冰的形成。一个Wi-Fi HaLow网络可以连接所有这些功能，新型小型传感器还可以放置在以前可能无法触及的地方。
地热、水电、天然气、生物能源
IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow对于这些清洁能源领域来说，是一种极具吸引力的无线通信解决方案，因为该技术能够连接大量的传感器和执行器。这些清洁能源领域与工业自动化（IA）领域类似。与使用传统2.4 GHz 的Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow 接入点的覆盖范围要远10倍以上，覆盖面积大100倍，容量也高达1,000倍以上。Wi-Fi HaLow传感器，可以放置在数据线无法到达的位置。可以跨越河流，并且可以聚集一个油田中的多个井口。工艺工程师具有更大的灵活性来设计最佳系统，而不受运行以太网电缆或专有有线控制器解决方案的限制。
创新周期
当Wi-Fi在25年前诞生时，谁能预料到Wi-Fi的成功呢？IEEE 802.11ah Wi-Fi HaLow的优势，为未来30年的清洁能源领域的创新者，提供了新的选择。更远的距离、更低的功耗、更佳的物体穿透力、更多的本机IP连接、更安全。摩尔斯微很自豪能成为这一创新周期的催化剂。
