用無(wú)線(xiàn)控制器減少家庭電力消耗家庭自動(dòng)化和功效

ＧｏｎｚａｌｏＤｅｌｇａｄｏＨｕｉｔｒóｎ

摘要：描述用無(wú)線(xiàn)控制器減少家庭電力消耗。

關(guān)鍵詞：家庭電力消耗；節(jié)能；ZigBee；MC1321X

您知道當(dāng)電視機(jī)在待機(jī)時(shí)、它每小時(shí)最多可消耗16W嗎?您的熱水器是否在凌晨4點(diǎn)鐘運(yùn)行，而當(dāng)時(shí)并沒(méi)有人在洗澡?有很多方法可以減少家庭的能源消耗，借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，可以輕松、有效地完成這一目標(biāo)。

每一天，我們都能聽(tīng)到能源儲(chǔ)備越來(lái)越少的消息，能源短缺和斷電現(xiàn)象不時(shí)出現(xiàn)，人們開(kāi)始尋找新的能源節(jié)省方法。因此，除了這些不便和能源使用成本的不斷提高外，為什么我們還應(yīng)關(guān)注能源保護(hù)呢?答案非常簡(jiǎn)單，因?yàn)橛袛?shù)字顯示，全球近87％的能源(參見(jiàn)圖1)都是使用碳化物燃料生產(chǎn)的，當(dāng)它們?nèi)紵龝r(shí)，會(huì)把大量的污染物排放到我們的環(huán)境中。

針對(duì)我們的非生態(tài)友好的能源生產(chǎn)方式，一種解決辦法是使用綠色技術(shù)，例如風(fēng)力、地?zé)?、太?yáng)能和水電。壞消息是這種變化不可能一朝一夕完成(需要幾年時(shí)間，且新技術(shù)層出不窮)。這就是為什么說(shuō)能源保護(hù)目前如此重要的原因。需要考慮的另外一個(gè)因素是，過(guò)去三十年，美國(guó)的能源成本上漲了4倍，而據(jù)預(yù)測(cè)，隨著能源短缺的繼續(xù)，這一上漲將更為劇烈。

住宅的大部分電力消耗是采暖和制冷，然后是照明和家用電器(見(jiàn)表1)，而這正是我們的能效工作應(yīng)關(guān)注的地方。

我們需要遵守下面這個(gè)簡(jiǎn)單的電子定律：I=V/R(歐姆定律)。這表示要擁有電流(I)，我們需要電壓(v)和電阻(R)。如果我們?nèi)コ仁街械娜我粭l目，就不會(huì)有電流流動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，“如果不使用，就關(guān)掉，”就這么簡(jiǎn)單。

看起來(lái)不那么顯眼的另外一個(gè)問(wèn)題是待機(jī)模式。在該模式中，設(shè)備不是完全打開(kāi)或關(guān)閉，但它們確實(shí)要消耗一些電力(見(jiàn)表2)，這樣才能在需要時(shí)隨時(shí)啟動(dòng)。美國(guó)每年的待機(jī)功耗總量占到每年總消耗的5％～26％。

2000年，15個(gè)歐洲國(guó)家的家庭待機(jī)能源總損耗估計(jì)為940億千瓦時(shí)。根據(jù)美國(guó)能源信息管理局(EIA)的數(shù)字。每個(gè)家庭每天消耗的平均待機(jī)功耗為60瓦，相當(dāng)于每年525.6千瓦時(shí)(0.060千瓦×8760小時(shí))?，F(xiàn)在有很多把每天的待機(jī)功耗降到1瓦的計(jì)劃，但斷開(kāi)每臺(tái)不使用的設(shè)備(然后在需要時(shí)重新連接)不但費(fèi)力而且耗時(shí)。我們需要其他解決方案，而這正是技術(shù)可以幫助我們的地方。

IEEE 802.15.4/ZigBee聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)就是我們正在尋找的解決方案。以監(jiān)視和控制能源使用為中心的應(yīng)用是IEEE 802.15.4/ZigBee的主要市場(chǎng)，這一市場(chǎng)也是飛思卡爾一直處于領(lǐng)先的市場(chǎng)。一些關(guān)鍵功能使它成為理想選擇：電池壽命(設(shè)備可以持續(xù)運(yùn)行幾年)、復(fù)雜程度、覆蓋范圍(最遠(yuǎn)300米)、安全(128AES)和成本(參見(jiàn)表3)。

想象一下，每個(gè)房間擁有自己的遠(yuǎn)程控制器，不僅打開(kāi)／關(guān)閉設(shè)備，而且記錄設(shè)備是否正在使用及它們使用電力的多少。由于家里使用的設(shè)備少了，室內(nèi)熱量可能減少，空調(diào)的溫度也可以調(diào)高一些。

此外，使用多插座電集棒使一次關(guān)閉幾臺(tái)家電設(shè)備更容易。通過(guò)增加一個(gè)無(wú)線(xiàn)控制器，您就能夠很方便地遠(yuǎn)程關(guān)閉您家中某些區(qū)域(起居室、廚房、休閑室)內(nèi)的所有設(shè)備。

水加熱消耗大量能源，無(wú)論是采用天然氣還是使用電，但使用飛思卡爾的MC1321X系列ZigBee IC，可以實(shí)施天然氣／電加熱器遠(yuǎn)程控制器。人們洗澡的時(shí)間大多是在早晨或晚上，在所有其他時(shí)間，都可以遠(yuǎn)程關(guān)閉熱水器，以節(jié)省能源。

自動(dòng)抄表(AMR)是最有前途的一種ZigBee應(yīng)用(ZigBee聯(lián)盟還在制定說(shuō)明文件)。結(jié)合“智能家居”，AMR能立即顯示出其優(yōu)勢(shì)。如果正在消耗大量電能，通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路發(fā)出的指令就可以引導(dǎo)房子進(jìn)入低功率模式，自動(dòng)關(guān)閉沒(méi)有使用的設(shè)備。

使用飛思卡爾的IEEE 802.15.4/ZigBee產(chǎn)品，如MC1321X系列(帶有8位MCU)和MC1322X系列(帶有32位MCU)，這些硬件實(shí)施可以輕松完成。從軟件方面，飛思卡爾為軟件實(shí)施(SMAC、IEEE 802.15.4 MAC和BeeStack)提供幾種堆棧。使用我們的BeeKit配置工具，可以輕松創(chuàng)建新項(xiàng)目。只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)，您就可以創(chuàng)建一個(gè)通過(guò)ZigBee控制的開(kāi)／關(guān)燈開(kāi)關(guān)，而不需要寫(xiě)入一行代碼。

節(jié)約能源并不復(fù)雜，您只需注意什么時(shí)候真正需要能源、什么時(shí)候不需要能源就可以了。有了飛思卡爾收發(fā)器、片上系統(tǒng)和系統(tǒng)封裝解決方案的一臂之力，就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。