我們開始對(duì)"電子式電能表"(即 eMeter)有所耳聞。為什么我們會(huì)關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)呢?那是因?yàn)?，與其傳統(tǒng)的機(jī)械式電能表相比，eMeter 能夠更快、更便宜和更可靠地報(bào)告用電量。對(duì)于公用事業(yè)公司而言，采用 eMeter 所實(shí)現(xiàn)的長期成本節(jié)省將可以抵消由于全系統(tǒng)范圍的基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)所產(chǎn)生的高昂費(fèi)用。于是，政府給予一定的扶持與激勵(lì)政策以幫助完成從機(jī)械式電能表向電子式電能表的過渡也就順理成章了。

　　首批 eMeter 基于 8 位或 16 位微控制器 (MCU)，如德州儀器 (TI) 的超低功耗 MSP430，并針對(duì)用電量測量(計(jì)量)或不同的通信類型(取決于所處的地理位置)以及公用事業(yè)公司的其他要求和總體目標(biāo)(包括降低能耗)采用嵌入式或分 立式模擬電路。

PLC 解決方案應(yīng)用范圍(高達(dá) 500kHz 的低頻窄帶)

　　簡單地通過跟蹤電量使用情況并將相關(guān)測量數(shù)據(jù)傳送回公用事業(yè)公司，eMeter 便開啟了這場電能計(jì)量方式的革命。如今，將原有的電子通信基礎(chǔ)設(shè)施與智能家庭網(wǎng)絡(luò)組合起來是具有現(xiàn)實(shí)意義的，可實(shí)現(xiàn)多種家電產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)以提供安全性與便利 性。由于能源成本是首要問題，而且聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品急劇增多，因此對(duì)于聯(lián)網(wǎng)型智能家居及智能計(jì)量儀表的需求比以往任何時(shí)候都要緊迫。簡而言之,智能電網(wǎng)與智能 家庭網(wǎng)絡(luò)必需發(fā)展到更高的水平以滿足用戶的需要。

　　在一個(gè)智能家庭網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)互連的部分正在迅速增加。通過因特網(wǎng)的快速搜索，客戶能夠獲取多種均具有智能連接能力的水、電、氣表的讀數(shù)。目前，商業(yè) 和消費(fèi)等級(jí)的產(chǎn)品可提供面向家用電子設(shè)備的功能，包括采暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC)、照明控制、安全、煙霧報(bào)警探測、電動(dòng)車輛充電器以及諸多的智能型電器(例如：具有觸摸屏的冰箱，可供用戶監(jiān)視家庭電能使用狀況、通過網(wǎng)上沖 浪搜索食譜或觀看電視節(jié)目)。新涌現(xiàn)的這一代聯(lián)網(wǎng)型設(shè)備逐漸融入到智能家庭網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，有望為我們提供類似于未來派卡通片中的人物喬治·杰森 (George Jetson) 所經(jīng)歷的體驗(yàn)。對(duì)了，可能不包括機(jī)器女傭蘿西(不管怎么樣，現(xiàn)在還沒有)。

　　真正的聯(lián)網(wǎng)型智能家居其潛力有多大?雖然它在很大程度上取決于家庭的主人，但如今有關(guān)的推進(jìn)工作正在如火如荼地進(jìn)行之中，旨在將我們引向一個(gè)高度互聯(lián)的用 戶友好型家居時(shí)代。在電網(wǎng)電力供應(yīng)緊張的地區(qū)或時(shí)段，公用事業(yè)公司可在得到允許的情況下與家庭或商企聯(lián)系，以調(diào)整諸如電器使用率、HVAC 設(shè)置或其他活動(dòng)等事項(xiàng)，從而使其避免遭受滾動(dòng)式限電 (rolling brown outs) 或不得不按峰值費(fèi)率支付電費(fèi)。其他活動(dòng)則歸屬于提供便利性，包括諸如離家在外時(shí)使用智能手機(jī)或工作電腦調(diào)節(jié)恒溫器、在窗戶未關(guān)和/或未鎖時(shí)發(fā)送警示信號(hào)、 或監(jiān)視家中老人的行動(dòng)情況等選項(xiàng)。聯(lián)網(wǎng)型智能家居的發(fā)展?jié)撃苁菦]有止境的。

　　我知道大家以前對(duì)此都有聽說。它喚起了我們對(duì)于像"迪斯尼樂園的未來之屋"這樣一些事物的回憶。不過，我們現(xiàn)在可以描繪一幅更加現(xiàn)實(shí)的愿景。一種方法是使普通 eMeter 升級(jí)至智能型 eMeter，這意味著從依靠單一網(wǎng)絡(luò)向依靠多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作方式過渡。過去，將測量數(shù)據(jù)傳遞回公用事業(yè)公司所需的只是單個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，如 ZigBee 或有線電力線通信 (PLC)。但是，為了實(shí)現(xiàn)連接至多部設(shè)備并實(shí)際操作這些設(shè)備的能力，就必需構(gòu)建多個(gè)相互疊加的網(wǎng)絡(luò)，以使這些網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)通信。

　　優(yōu)化智能電網(wǎng)解決方案的組成部分

　　例如：在同一個(gè)系統(tǒng)中可以同時(shí)使用 Wi-Fi、sub-1.0GHz、2.4GHz 和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這推動(dòng)了對(duì)于運(yùn)行尖端復(fù)雜軟件的需求。已經(jīng)出現(xiàn)了向使用高端實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 或高級(jí)操作系統(tǒng) (HLOS) 遷移的動(dòng)向，前者的供應(yīng)商包括 Mentor Graphics 和 Green Hills Software 等，而后者的實(shí)例則有 Google 的 Android、Linux 及 Microsoft 的 Windows Embedded CE 等等。當(dāng)把這些操作系統(tǒng) (OS) 與增加的軟件棧尺寸相組合以適應(yīng)許多此類通信時(shí)，嵌入式設(shè)計(jì)突然基于 32 位 MCU，比如具有大容量閃存和外部存儲(chǔ)器接口的 TI Stellaris ARM Cortex-M3 MCU?；蛘?，設(shè)計(jì)人員甚至可以規(guī)劃使用 TI 的 32 位微處理器 (MPU) 產(chǎn)品 - Sitara ARM Cortex-A8或 ARM9-based MPU。

　　ARM Cortex-A8 是首例運(yùn)用了多種技術(shù)的處理器，是智能家居應(yīng)用的理想選擇。這些技術(shù)包括 TrustZone 安全、Thumb-2 指令集以及旨在實(shí)現(xiàn)快速與高效 Java 執(zhí)行的 Jazelle-RCT。所有這些特性以及高靈活性與強(qiáng)大功能使得基于 ARM Cortex-A8 的器件成為嵌入式智能家居系統(tǒng)的理想選擇。

　　不僅是 ARM 公司在助推相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，主要半導(dǎo)體公司也在奉獻(xiàn)他們的技術(shù)。我們注意到"組合式 IC"的推出是廣受歡迎且亟需進(jìn)行的下一步工作。我們已經(jīng)看到了可使聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在多種與智能家庭網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備之間共享豐富多媒體內(nèi)容的超標(biāo)量組合式處理器。此類組合式 IC 給現(xiàn)有許多極受青睞的產(chǎn)品組合增添了藍(lán)牙/ Wi-Fi 與藍(lán)牙/ WIMAX/Wi-Fi 配置。

　　智能電網(wǎng)分為三個(gè)核心區(qū)段

　　智能家庭網(wǎng)絡(luò)被廣泛接受的另一個(gè)推動(dòng)力來自于安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。智能電網(wǎng)不單是一種引人注目的工具和非凡的業(yè)績，同時(shí)也是一份巨大的責(zé)任。美國政府正致力 于確保相關(guān)的管理規(guī)章及時(shí)到位，以避免電網(wǎng)安全遭受恐怖分子、惡意黑客及其他潛在威脅者的破壞。隨著電網(wǎng)智能化與互連程度的日益提高，相比于其機(jī)械式版本 這成為了一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。

　　應(yīng)對(duì)安全問題的解決方案之一將是使智能電網(wǎng)向云計(jì)算模型發(fā)展。就是在最近，電信運(yùn)營商 Verizon 宣布，其已通過與智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域中的主要廠商合作提供了此類智能 eMeter 服務(wù)。遷移至云計(jì)算不僅有助于保障安全性，而且還因前期資本投入較少而受到公用事業(yè)公司的喜愛。

　　考慮到美國電力輸送基礎(chǔ)設(shè)施的日漸老化、與全球變暖相抗?fàn)幍男枨蠹耙愿雍侠淼厥褂盟心茉吹男枰?，電子?jì)量 (eMetering) 或智能型電子式電能表 (eMeter) 是理想的解決方案。

　　在目前聯(lián)邦政府可提供財(cái)政支持的情況下尤其如此。2009 年，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了一項(xiàng)計(jì)劃，其中包括 45 億美元的支出，直接用于以智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化。

　　此外，來自底特律的全新一代電動(dòng)汽車也隨時(shí)準(zhǔn)備大顯身手。讓電動(dòng)汽車上路行駛可惠及所有的人 - 不僅出于顯而易見的環(huán)保原因，而且電動(dòng)汽車還能夠均衡峰谷電力需求之間的差異，從而大幅提升公用事業(yè)公司和納稅人的幸福感。