用無線控制器減少家庭電力消耗家庭自動化和功效

ＧｏｎｚａｌｏＤｅｌｇａｄｏＨｕｉｔｒóｎ

摘要：描述用無線控制器減少家庭電力消耗。

關鍵詞：家庭電力消耗；節能；ZigBee；MC1321X

您知道當電視機在待機時、它每小時最多可消耗16W嗎?您的熱水器是否在凌晨4點鐘運行，而當時并沒有人在洗澡?有很多方法可以減少家庭的能源消耗，借助無線網絡標準，可以輕松、有效地完成這一目標。

每一天，我們都能聽到能源儲備越來越少的消息，能源短缺和斷電現象不時出現，人們開始尋找新的能源節省方法。因此，除了這些不便和能源使用成本的不斷提高外，為什么我們還應關注能源保護呢?答案非常簡單，因為有數字顯示，全球近87％的能源(參見圖1)都是使用碳化物燃料生產的，當它們燃燒時，會把大量的污染物排放到我們的環境中。

針對我們的非生態友好的能源生產方式，一種解決辦法是使用綠色技術，例如風力、地熱、太陽能和水電。壞消息是這種變化不可能一朝一夕完成(需要幾年時間，且新技術層出不窮)。這就是為什么說能源保護目前如此重要的原因。需要考慮的另外一個因素是，過去三十年，美國的能源成本上漲了4倍，而據預測，隨著能源短缺的繼續，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(見表1)，而這正是我們的能效工作應關注的地方。

我們需要遵守下面這個簡單的電子定律：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)。如果我們去除等式中的任一條目，就不會有電流流動。換句話說，“如果不使用，就關掉，”就這么簡單。

看起來不那么顯眼的另外一個問題是待機模式。在該模式中，設備不是完全打開或關閉，但它們確實要消耗一些電力(見表2)，這樣才能在需要時隨時啟動。美國每年的待機功耗總量占到每年總消耗的5％～26％。

2000年，15個歐洲國家的家庭待機能源總損耗估計為940億千瓦時。根據美國能源信息管理局(EIA)的數字。每個家庭每天消耗的平均待機功耗為60瓦，相當于每年525.6千瓦時(0.060千瓦×8760小時)。現在有很多把每天的待機功耗降到1瓦的計劃，但斷開每臺不使用的設備(然后在需要時重新連接)不但費力而且耗時。我們需要其他解決方案，而這正是技術可以幫助我們的地方。

IEEE 802.15.4/ZigBee聯網標準就是我們正在尋找的解決方案。以監視和控制能源使用為中心的應用是IEEE 802.15.4/ZigBee的主要市場，這一市場也是飛思卡爾一直處于領先的市場。一些關鍵功能使它成為理想選擇：電池壽命(設備可以持續運行幾年)、復雜程度、覆蓋范圍(最遠300米)、安全(128AES)和成本(參見表3)。

想象一下，每個房間擁有自己的遠程控制器，不僅打開／關閉設備，而且記錄設備是否正在使用及它們使用電力的多少。由于家里使用的設備少了，室內熱量可能減少，空調的溫度也可以調高一些。

此外，使用多插座電集棒使一次關閉幾臺家電設備更容易。通過增加一個無線控制器，您就能夠很方便地遠程關閉您家中某些區域(起居室、廚房、休閑室)內的所有設備。

水加熱消耗大量能源，無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，可以實施天然氣／電加熱器遠程控制器。人們洗澡的時間大多是在早晨或晚上，在所有其他時間，都可以遠程關閉熱水器，以節省能源。

自動抄表(AMR)是最有前途的一種ZigBee應用(ZigBee聯盟還在制定說明文件)。結合“智能家居”，AMR能立即顯示出其優勢。如果正在消耗大量電能，通過無線鏈路發出的指令就可以引導房子進入低功率模式，自動關閉沒有使用的設備。

使用飛思卡爾的IEEE 802.15.4/ZigBee產品，如MC1321X系列(帶有8位MCU)和MC1322X系列(帶有32位MCU)，這些硬件實施可以輕松完成。從軟件方面，飛思卡爾為軟件實施(SMAC、IEEE 802.15.4 MAC和BeeStack)提供幾種堆棧。使用我們的BeeKit配置工具，可以輕松創建新項目。只需點擊幾下鼠標，您就可以創建一個通過ZigBee控制的開／關燈開關，而不需要寫入一行代碼。

節約能源并不復雜，您只需注意什么時候真正需要能源、什么時候不需要能源就可以了。有了飛思卡爾收發器、片上系統和系統封裝解決方案的一臂之力，就可以實現這一目標。