真正的物联网型智能家居其潜力有多大 - 安防知识网

随着我们从普通 eMeter 向智能型 eMeter 过渡，用户将能够拥有真正的联网型家居，可节省成本、提供娱乐和日常生活便利并实现环保，使他们自己的居所成为名副其实的 "甜蜜智能家居 "。

　　我们开始对"电子式电能表"(即 eMeter)有所耳闻。为什么我们会关注这项技术呢?那是因为，与其传统的机械式电能表相比，eMeter 能够更快、更便宜和更可靠地报告用电量。对于公用事业公司而言，采用 eMeter 所实现的长期成本节省将可以抵消由于全系统范围的基础设施升级所产生的高昂费用。于是，政府给予一定的扶持与激励政策以帮助完成从机械式电能表向电子式电能表的过渡也就顺理成章了。

　　首批 eMeter 基于 8 位或 16 位微控制器 (MCU)，如德州仪器 (TI) 的超低功耗 MSP430，并针对用电量测量(计量)或不同的通信类型(取决于所处的地理位置)以及公用事业公司的其他要求和总体目标(包括降低能耗)采用嵌入式或分立式模拟电路。

PLC 解决方案应用范围(高达 500kHz 的低频窄带)

　　简单地通过跟踪电量使用情况并将相关测量数据传送回公用事业公司，eMeter 便开启了这场电能计量方式的革命。如今，将原有的电子通信基础设施与智能家庭网络组合起来是具有现实意义的，可实现多种家电产品的联网以提供安全性与便利性。由于能源成本是首要问题，而且联网电子产品急剧增多，因此对于联网型智能家居及智能计量仪表的需求比以往任何时候都要紧迫。简而言之,智能电网与智能家庭网络必需发展到更高的水平以满足用户的需要。

　　在一个智能家庭网络之内，可以实现互连的部分正在迅速增加。通过因特网的快速搜索，客户能够获取多种均具有智能连接能力的水、电、气表的读数。目前，商业和消费等级的产品可提供面向家用电子设备的功能，包括采暖、通风和空调 (HVAC)、照明控制、安全、烟雾报警探测、电动车辆充电器以及诸多的智能型电器(例如：具有触摸屏的冰箱，可供用户监视家庭电能使用状况、通过网上冲浪搜索食谱或观看电视节目)。新涌现的这一代联网型设备逐渐融入到智能家庭网络当中，有望为我们提供类似于未来派卡通片中的人物乔治·杰森 (George Jetson) 所经历的体验。对了，可能不包括机器女佣萝西(不管怎么样，现在还没有)。

　　真正的联网型智能家居其潜力有多大?虽然它在很大程度上取决于家庭的主人，但如今有关的推进工作正在如火如荼地进行之中，旨在将我们引向一个高度互联的用户友好型家居时代。在电网电力供应紧张的地区或时段，公用事业公司可在得到允许的情况下与家庭或商企联系，以调整诸如电器使用率、HVAC 设置或其他活动等事项，从而使其避免遭受滚动式限电 (rolling brown outs) 或不得不按峰值费率支付电费。其他活动则归属于提供便利性，包括诸如离家在外时使用智能手机或工作电脑调节恒温器、在窗户未关和/或未锁时发送警示信号、或监视家中老人的行动情况等选项。联网型智能家居的发展潜能是没有止境的。

　　我知道大家以前对此都有听说。它唤起了我们对于像"迪斯尼乐园的未来之屋"这样一些事物的回忆。不过，我们现在可以描绘一幅更加现实的愿景。一种方法是使普通 eMeter 升级至智能型 eMeter，这意味着从依靠单一网络向依靠多个网络的工作方式过渡。过去，将测量数据传递回公用事业公司所需的只是单个无线网络，如 ZigBee 或有线电力线通信 (PLC)。但是，为了实现连接至多部设备并实际操作这些设备的能力，就必需构建多个相互叠加的网络，以使这些网络能够同时通信。

　　优化智能电网解决方案的组成部分

　　例如：在同一个系统中可以同时使用 Wi-Fi、sub-1.0GHz、2.4GHz 和以太网标准。这推动了对于运行尖端复杂软件的需求。已经出现了向使用高端实时操作系统 (RTOS) 或高级操作系统 (HLOS) 迁移的动向，前者的供应商包括 Mentor Graphics 和 Green Hills Software 等，而后者的实例则有 Google 的 Android、Linux 及 Microsoft 的 Windows Embedded CE 等等。当把这些操作系统 (OS) 与增加的软件栈尺寸相组合以适应许多此类通信时，嵌入式设计突然基于 32 位 MCU，比如具有大容量闪存和外部存储器接口的 TI Stellaris ARM Cortex-M3 MCU。或者，设计人员甚至可以规划使用 TI 的 32 位微处理器 (MPU) 产品 - Sitara ARM Cortex-A8或 ARM9-based MPU。

　　ARM Cortex-A8 是首例运用了多种技术的处理器，是智能家居应用的理想选择。这些技术包括 TrustZone 安全、Thumb-2 指令集以及旨在实现快速与高效 Java 执行的 Jazelle-RCT。所有这些特性以及高灵活性与强大功能使得基于 ARM Cortex-A8 的器件成为嵌入式智能家居系统的理想选择。

　　不仅是 ARM 公司在助推相关技术的发展，主要半导体公司也在奉献他们的技术。我们注意到"组合式 IC"的推出是广受欢迎且亟需进行的下一步工作。我们已经看到了可使联网应用在多种与智能家庭网络相连的设备之间共享丰富多媒体内容的超标量组合式处理器。此类组合式 IC 给现有许多极受青睐的产品组合增添了蓝牙/ Wi-Fi 与蓝牙/ WIMAX/Wi-Fi 配置。

　　智能电网分为三个核心区段

　　智能家庭网络被广泛接受的另一个推动力来自于安全标准的发展。智能电网不单是一种引人注目的工具和非凡的业绩，同时也是一份巨大的责任。美国政府正致力于确保相关的管理规章及时到位，以避免电网安全遭受恐怖分子、恶意黑客及其他潜在威胁者的破坏。随着电网智能化与互连程度的日益提高，相比于其机械式版本这成为了一项重大的挑战。

　　应对安全问题的解决方案之一将是使智能电网向云计算模型发展。就是在最近，电信运营商 Verizon 宣布，其已通过与智能电网技术领域中的主要厂商合作提供了此类智能 eMeter 服务。迁移至云计算不仅有助于保障安全性，而且还因前期资本投入较少而受到公用事业公司的喜爱。

　　考虑到美国电力输送基础设施的日渐老化、与全球变暖相抗争的需求及以更加合理地使用所有能源的需要，电子计量 (eMetering) 或智能型电子式电能表 (eMeter) 是理想的解决方案。

　　在目前联邦政府可提供财政支持的情况下尤其如此。2009 年，美国总统奥巴马签署了一项计划，其中包括 45 亿美元的支出，直接用于以智能电网技术实现现有电网网络的现代化。

　　此外，来自底特律的全新一代电动汽车也随时准备大显身手。让电动汽车上路行驶可惠及所有的人 - 不仅出于显而易见的环保原因，而且电动汽车还能够均衡峰谷电力需求之间的差异，从而大幅提升公用事业公司和纳税人的幸福感。