能源管理开拓智能家居新蓝海

    对于很多家庭用户来说,所谓能源管理可能仍然是笔糊涂账,虽然水电公司、煤气公司会按月寄来账单,但除了能源使用量和需要交多少钱之外,普通用户并不能从中看出什么名堂来。人们的日常生活习惯到底对能源消耗有哪些具体的影响,譬如说晚上忘记关音响或者拔掉充好电的手机充电器会增加多少用电量,仅仅依靠电费单和回忆是很难进行详尽统计和分析的。

    根据美国 Greenbox公司创始人盖伊的研究发现,美国普通家庭所购买的电力中平均有20%都是被浪费掉了,而如果人们愿意针对浪费进行改变,所带来的整体效果,可能会让美国的人均电费减半。近年来,基于对能源管理的重视,越来越多的能源管理产品开始出现在欧美的家庭里,除了传统的智能家居厂商外,谷歌、诺基亚以及一些软件设计者都有涉足能源管理产品的开发。在如今这样一个高科技产品泛滥的时代,或许通过技术来制约技术所带来的消耗,是较之类似温情脉脉的 “地球一小时”那样的活动,更加行之有效的环保方式。

    在金融危机和环境危机的双重压力之下,能源管理技术的发展显得尤为重要。奥巴马政府一上台就开始制定关于刺激经济和保护环境的新政策,特别是大力发展公共事业,其中就包括了在美国家庭安装4000万个智能电表。通过对家庭能源的有效管理,可以大大提高能源使用效率,为家庭节约不菲的能源开支,同时还能够减少碳足迹的产生。这一能源管理技术与我们此前所了解的通过家庭自动化提高能效的技术有所不同,它不仅帮助用户跟踪和了解自己家庭的能源使用情况,而且可以帮助公共事业公司平衡能源的供求。因此,它不止是对单个家庭内设备的控制与管理,还同时实现了家庭与家庭,家庭与水、电、煤气等公共事业公司的互动,从而在整个社会范围内推动能源效益的最大化。

仪表的革命
    智能仪表是这个家庭能源管理系统的核心,较之普通的电表,它能够提供更多的电力使用情况细节。智能仪表通常指电表,但现在也逐步用于水和天然气的智能测量。智能仪表不止是一个简单的自动抄表系统,它涉及了很多不同的技术,包括实时或接近实时的传感器、通信技术、停电通知、电能质量检测等等,是组成智能电网的一部分。智能仪表的应用,为能源使用的市场调节提供了信息基础,由于电力使用的高峰通常出现在某些可预见的季节与时段,因此消费者如果能够调整使用习惯,便可以制约电价的上涨,避免电厂因兴建新电站所带来的资源浪费。据美国卡耐基梅隆大学针对用电情况的一份调查指出,美国消费者只需将7%的耗电量转到非用电高峰期,每年就能省下230亿美元。现在,智能仪表在欧美、澳洲等一些国家已经得到大力推行与部署,有数据统计,目前大约有4000万台智能仪表在世界各地使用,再接下来几年里,预计还会再增加1亿台。

能源管理为智能家居带来机遇
    随着智能仪表的普及,也带动了与之相关的能源管理产业的发展,在智能仪表的基础上,将为公共事业公司或用户提供更为详尽的能源分析服务。从智能家居业者到硅谷的IT精英都为之蠢蠢欲动。谷歌表示:“我们对于自己能源使用知识的匮乏是一个巨大的问题,但同时也是一个巨大的机遇,通过提高能源利用效率可以节省金钱,对抗全球变暖和经济压力。研究显示,利用消费者的家庭个人能源信息,会为其每月节省5-15%的开支,并对更多人加入节能行列有深远影响。”

    这当中包括了Flash的开发团队,2006年,曾经开发过Flash的四个人成立了一家名为Greenbox的公司,开始编写能源管理软件。日前,该软件已经在俄克拉荷马煤气和电力公司进行了首次测试,Greenbox的软件与该公司的仪表相连,便可以为该公司和居民提供能源管理服务。对于消费者,Greenbox提供一个基于网络的解决方案,消费者可以通过登陆一个网络页面即时跟踪家庭能源使用情况,其精确程度几乎可以以分钟计算,例如你打开某个电器,刷新页面后,你可就可以了解用电量变化情况,以及需要支付的费用。Greenbox的界面非常直观,提供对能源使用量的自动分类、分析及个性化省电建议,让消费者了解他们在某段时间或某项活动中使用了多少能源,其日常行为对用电量有哪些影响,根据其使用和交付方式,利用公共事业公司新政策来节省开支。

    Greenbox将根据消费者的能源使用情况计算碳足迹,让消费者了解其行为对温室气体排放等环境问题的影响。Greenbox还提供与附近同类型用户进行能源消耗量的比较。对于公共事业公司,Greenbox提供一个模块化的网络互动能源管理平台,帮助他们提升负荷管理水平和客户满意度。Greenbox计划通过向安装智能仪表的公共事业公司收取软件授权费来获得赢利,或者以150美元/套的价格的将产品卖给未安装智能电表的居民用户,让他们同样可以跟踪监测用户的能源消耗信息。

    搜索引擎巨头谷歌公司同样对能源管理表示出极大的兴趣,2009年2月13日,谷歌进行了PowerMeter软件测试,该软件可用来监测家庭或企业的电力消耗情况。PowerMeter从电力公司智能电表和能源管理设备接收信息,注册者可以利用网络或电话,在igoogle首页随时访问其家庭电力消耗信息。谷歌表示:“我们的工具是免费的、可升级的,我们将会公开相关技术规格(应用程序界面),让每个人都可以由它来开发应用程序。”PowerMeter与Greenbox有着比较相近的管理功能,包括为消费者提供能源使用信息的分析,与朋友或邻居进行节能竞赛,最终改变使用习惯,提高能源效益。

    谷歌正在敦促加州公共事业委员会使电力数据成为一个“标准的、开放的形式,免费提供给经许可的第三方消费者使用”,让用户有权去维护他们的私人数据。目前,谷歌的PowerMeter只是在其员工内部进行了测试,反应良好,硬件工程师Russ表示,“通过跟踪监测我的能源使用情况,我发现家里的大部分电力消耗都来自那个用了20多年的老冰箱、白炽灯以及游泳池泵。随后,我便更换了节能模式的冰箱、荧光灯,并且设置了游泳池泵智能在指定时段运行。在过去一年,我已经节省了3000美元,相信今年在这样方面我还会节省更多的钱。”此外,谷歌近期还一直致力于发展智能电网,他们去年十一月加入了智能电网集团Demand Response和SmartGrid coalition,据说还将会和GE电子合作。

    若要实现更为智能和环保的目标,能源管理还需要和智能家居的其它环节密切结合起来,例如根据能源分析结果,对室内设备进行控制。住宅的集成商也逐渐认识到将绿色加入其业务模块的必要性。智能家居集成商Paragon技术集团便顺应了这一趋势,用一套直观的控制界面来提高家居能源效益,其创始人表示:“此前我们已经通过灯光控制或者HVAC智能化来节省能源,但是现在通过这一将浪费降到最低的统一系统,我们可以通过即时反馈的信息来节省能源。”他们的能源即时反馈系统可以通过家庭触摸面板或预编程的网络浏览器远程访问。

    另外Control4亦和能源管理方案提供商GridPoint建立了合作,提供智能家庭设备与智能电网间的集成解决方案。Control4的家庭能源管理器(包括自动恒温器和室内显示器)将与GridPoint平台集成,提供一个软件架构的产品,使电力公司可以集成和控制不同类型的设备。

    Greenbox也意识到这个问题,他们的目标不仅仅是在电脑上显示一系列图表,还希望进一步通过软件来控制家庭设备,进行智能的能源管理,例如可以根据阳光照射情况来控制室内的光线和温度,当夏日下午烈日暴晒房间时,可以拉下窗帘,而气温回落时则保持窗户通风,Greenbox希望通过软件来判断何时自动打开电子窗,何时自动拉下电子窗帘。

能源管理的意义
    能源管理与我们传统的节约水电行为相比,其最重要的意义在于,实现了用户和公共事业公司的互动,从而有助于从真正意义上去解决能源消耗问题,减少过度使用对能源的影响。智能家居与能源管理的结合,一方面,可以通过具有说服力的数据分析,影响人们的日常生活习惯,另一方面,通过自动化智能控制技术,弥补人为控制的不足,实现能源效益的最大化。但如果不能够与公共事业公司的供给相结合,上述的节能行动始终只是个人行为,是为自己省了钱而已,特别是在电力供给方面,并不能对环境产生真正影响,因为电从电厂发出来是不能够收回的,储存电力和开关发电机的成本要远远高于发电成本。因此,以电力为例,真正的节能应该是,通过能源管理、智能家居,以及环境教育,例如“地球一小时活动”,让智能电网的终端提高能源使用效率,其能源使用情况再通过智能电表和智能电网反映到电力公司,电力公司对实际的能源需求变化进行研究,从而进行电力供给和电价的调整,最终实现真正的环保。

能源管理在中国
    奥巴马大力发展美国智能电网的举措,同样也引起了中国政府和专家的更多关注, 据《科学时报》首席经济学家武建东初步测算,如果美国大力发展智能电网产业,8至10年内产业规模将超过5万亿美元;如果美国发展超导电网产业,8至10年内产业规模将超过30万亿美元,如果完成电网改造,美国消费者每年可节省的电力成本将高达5000亿美元。虽然业界非常期望能够迎头赶上美国的这场电力革命, 但是我国关于智能电网方面的研究进展缓慢,甚至是刚刚起步。2007年10月,华东电网公司启动智能电网可行性研究项目,目前还处于前瞻性研究。这与美国IBM、通用电气、谷歌等公司在智能电网方面的研发仍有很大差距,而另一方面我国智能家居与智能电表的推广普及仍然需要更长的时间与更多的投入。

WiFi在智能家居控制领域应用

    WiFi俗称无线宽带,全称Wireless Fidelity。它的最大优点就是传输速度高,有效距离长,兼容性强,具有国际先进性的通讯方式。IEEE([美国]电子和电气工程师协会)802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种,最高带宽为11 Mbit/s,在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整为5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s,带宽的自动调整,有效地保障了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为:速度快,可靠性高。

    2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用。1999年工业界成立了WiFi联盟,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。WiFi为制定802.11无线网络的组织。

    新一代的无线网络,将以无须布线和使用相对自由,建立起人们对无线局域网的全新感受。需求决定了市场的发展,很少见到哪种IT技术或是产品能够象它样有如此迅猛的增长势头,不受任何约束随时随地访问互联网不再是梦想,其中,WiFi发挥了至关重要的作用。WiFi代表了“无线保真”,指具有完全兼容性的802.11标准IEEE802.11b子集,它使用开放的2.4GHz直接序列扩频,最大数据传输速率为11Mbit/s,也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米,室内有障碍的情况下最大100米,是现在使用的最多的传输协议。

    在中央控制行业的大家庭里,目前市面上大部分中央控制系统与无线触摸屏之间的通讯采用的大多数是RFID射频技术,但随着科技的进步RFID技术在中央控制领域的局限性日渐显现。

    在现代化的高楼大厦和礼堂大厅中,射频信号被越来越多的钢混结构阻挡,当一个工程中需要用一个触摸屏来控制多个房间内的设备的时候,往往需要安装很多个RF无线接收器才能达到良好的控制效果。

    在实际工程应用中,支持无线WiFi技术的触摸屏由于控制距离远,在大型的礼堂及隔墙非常多的展览馆中就可以大大减少无线接收器的安装数量,即使控制距离超过了一般控制范围,我们也可以通过安装无线增强中继器的方式来扩大接收器的接受范围,一台中型的无线增强中继器可将原本100米的控制距离增加到500米甚至1公里,而随着发射功率的增强,无线WiFi触摸屏增强的不仅仅是控制距离,更加增强的是在钢混结构建筑中的穿透性,使移动控制更加流畅。

    ITAV全新推出的ITVF85触摸屏,内置54Mbit/s无线WiFi模块,它的最大传输距离达300米,大大超过了现有RFID射频触屏的80米。它的显示部分采用高分辨率的16:9宽屏显示,265K真彩色TFT显示屏,在7.5寸显示屏下解析度达800×480像素,相对于市场上主流触摸屏产品色彩还原度更真实视觉效果更好。同时随机提供的中、英文界面编辑软件,支持3D/2D按键、视频、图形、图片、动画等界面元素。ITVF85可以做出多种多样炫彩界面及动画效果,另外一些通常只有在有线屏上才能做到的诸如进度条、模拟量实时显示、字符串实时显示的功能都可以在ITVF85上轻松实现。用户可以通过编辑软件对触摸屏操作界面进行人性化的设计。

    目前主流的单向RFID触摸技术已不能满足用户日渐提高的技术要求。ITAV在中控产品上使用WiFi技术,不仅突破了RFID技术在通讯距离、通讯稳定性上的局限,更增加了一般RFID触摸屏无法做到的双向控制通讯功能,ITAV新一代中控主机新增4路E-BUS总线接口,通过E-BUS总线,支持无线WiFi控制,与ITVF85触摸屏实现无缝的双向通讯,双向数据交换功能。这样就可以实时的在触摸屏上看到更多更真实的反馈状。比如远距离控制的时候设备开启关闭的运行状态。举个例子来说,使用过投影机的朋友们都知道投影机的灯泡属于消耗品,随着工作时间的增长,工作环境的变坏,灯泡亮度会慢慢变暗,市面上很多款投影机都支持读取灯泡使用时间及工作温度的功能,也就是说,只要投影机的厂家公开了这部分的通讯协议,我们就可以直观的通过无线WiFi双向触摸屏看到当前投影机灯泡工作时间和工作温度,对设备的使用维护和保养及控制寿命都有着极大的帮助。

    通过无线双向的控制系统支持,ITAV的矩阵独有的信息反馈功能可以直观的显示在控制主机以及触摸屏上,当有信号接入时,在触摸屏上可以直接反馈出信号的由来,这样对于控制系统来说,会更加的便捷与可靠。采用WiFi技术的无线双向好处还不仅仅如此,带有E-BUS总线的ITPBII-PRO-E与ITVF85无线WiFi触摸屏相结合,可以提供稳定的双线无线控制,给与使用者带来前所未有的控制体验。

    WiFi最主要的优势还在于不需要布线,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户的需要,具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去,甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。
    健康安全也是WiFi的一大亮点。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦,实际发射功率约60~70毫瓦,这是一个什么样的概念呢?手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间,手持式对讲机高达5瓦,而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体,是绝对安全的。

    基于WiFi的优点,我们可以看到国际上的一些知名品牌如:AMX、CREASTRON都在近两年推出了无线WiFi系列中控产品。然而国内厂商却还迟迟没有应用WiFi技术。ITAV正是本着以市场为本的原则,依托强大的专业研发力量,国内率先推出了拥有完全自主知识产权的无线WiFi中控系列产品,同时也推出了性能更为优越的配套产品。、

智能照明系统便捷节能新改变

    所谓智能照明控制系统,其实就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自控制照明。其中最重工业要的一点就是可进行预设,即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景,可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。

    智能照明系统普及推广网络开关智能控制系统2.4G无线通迅网络

    所谓智能照明控制系统,其实就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自控制照明。其中最重工业要的一点就是可进行预设,即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景,可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。在家庭内使用时,可以采用集成中央控制器的形式,并可能带有一个触屏界面。实际上,这种系统取代了完整的建筑管理系统(BMS),后者在商用环境下使用。

    智能照明系统是整个智能家居的基础部分,特别适合于大面积住房,它将使生活方便,舒适。照明控制系统分为独立式、特定于房间式或大型的联网系统,在联网系统中,调光设备安装在电气柜中,由诸如传感器和控制面板组成的外部设备网络来操作。联网系统的优势是可从许多点来控制不同的房间中区域。在家庭中,可以在靠近主进口的墙上安装一个控制面板,以此作为多外房间的主控制点。

    智能照明系统是智能控制系统的一个重要子系统。智能控制系统包括智能照明控制、电动窗帘控制、温度控制、AV控制、安防控制等。主要产品组成:智能控制器、无线智能遥控器、无线收发器、红外转发器、电脑控制器、智能开关等。它是智能产品,因为它们内置电脑芯片和软件,有复杂的功能;同时也是傻瓜产品,因为它们外观精美,安装方法和基本操作和普通开关相仿。智能开关是开关的革命,一、智能开关具有强大的家庭网络化控制功能,同时可控制不同的灯光场景,比普通开关只能控制一盏灯强大多了。二、它的布线、安装、使用比传统开关更简单。三、它是强弱电分离的,十分安全,直接用手触碰弱电线无任何伤害,它是通过弱电线传输按键操作的执行指令。四、开关、电器、电话、遥控器等都是网络中的节点,它是通过由综合布线和2.4G无线通迅信号组成的一个稳定快速的网络。

    2.4G无线网络可以在全家任何的位置控制某一个灯和电器;用一个智能遥控器,可以全方位遥控家中所有的灯和电器,智能开关可以让您任意定义它的每一个键设置成场景,您可以用一个键开关所有的灯、一组灯、一个灯或电器。例如原来这个键控制某一个灯,现在您可以让她控制某一个窗帘,当然您可以让它同时控制灯和窗帘。同时通过智能控制系统,你也可以直接将普通开关升级为智能开关,用无线智能遥控器就可以控制这个普通开关了。智能家居从开关开始,智能开关将改善人们的生活。是高科技与家的完美结合。

 另一方面,经过智能控制系统的预设置,照明系统可以在全自动状态下工作。系统将按预先设定的若干基本状态,根据时间顺序相互自动地切换。例如当一个工作日结束后,系统进入晚上的工作状态,可以自动并慢慢地调暗办公大楼各公共区域的灯光,同时系统的移动探测功能也将自动生效,并将无人区域的灯自动关闭,将有人区域的灯光调至最合适的亮度。而且,系统还可以通过亮度传感器的光线感应,改变各区域的光照度以适应不同场合的场景要求。例如在靠近窗户的场所,系统会很好地利用自然光照明,调暗照明灯光;当天气发生变化时,系统也会自动将灯光照度调节到最合适的水平。

    良好的节能效果采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源,智能照明控制系统借助各种不同的”预设置”控制方式和控制元件,对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,实现节能。这种自动调节照度的方式,充分利用室外的自然光,只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度,利用最少的能源保证所要求的照度水平,节电效果十分明显,一般可达30%以上。此外,智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制,由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器,降低了谐波的含量,提高了功率因数,降低了低压无功损耗。

    灯具损坏的一个主要原因是电网的电压,过高的工作会使灯具的寿命大大降低。因此,有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。智能照明控制系统可以成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压,使灯具不会因上述原因损坏。同时系统采用软启动和软关断技术,避免了开启灯具时电流对灯丝的热冲击,使得灯具寿命进一步延长。从而减少更换灯具的工作量,降低照明系统的运行费用。通过上述方法,光源的寿命通常可延长2~4倍。