用无线控制器减少家庭电力消耗家庭自动化和功效

ＧｏｎｚａｌｏＤｅｌｇａｄｏＨｕｉｔｒóｎ

摘要：描述用无线控制器减少家庭电力消耗。

关键词：家庭电力消耗；节能；ZigBee；MC1321X

您知道当电视机在待机时、它每小时最多可消耗16W吗?您的热水器是否在凌晨4点钟运行，而当时并没有人在洗澡?有很多方法可以减少家庭的能源消耗，借助无线网络标准，可以轻松、有效地完成这一目标。

每一天，我们都能听到能源储备越来越少的消息，能源短缺和断电现象不时出现，人们开始寻找新的能源节省方法。因此，除了这些不便和能源使用成本的不断提高外，为什么我们还应关注能源保护呢?答案非常简单，因为有数字显示，全球近87％的能源(参见图1)都是使用碳化物燃料生产的，当它们燃烧时，会把大量的污染物排放到我们的环境中。

针对我们的非生态友好的能源生产方式，一种解决办法是使用绿色技术，例如风力、地热、太阳能和水电。坏消息是这种变化不可能一朝一夕完成(需要几年时间，且新技术层出不穷)。这就是为什么说能源保护目前如此重要的原因。需要考虑的另外一个因素是，过去三十年，美国的能源成本上涨了4倍，而据预测，随着能源短缺的继续，这一上涨将更为剧烈。

住宅的大部分电力消耗是采暖和制冷，然后是照明和家用电器(见表1)，而这正是我们的能效工作应关注的地方。

我们需要遵守下面这个简单的电子定律：I=V/R(欧姆定律)。这表示要拥有电流(I)，我们需要电压(v)和电阻(R)。如果我们去除等式中的任一条目，就不会有电流流动。换句话说，“如果不使用，就关掉，”就这么简单。

看起来不那么显眼的另外一个问题是待机模式。在该模式中，设备不是完全打开或关闭，但它们确实要消耗一些电力(见表2)，这样才能在需要时随时启动。美国每年的待机功耗总量占到每年总消耗的5％～26％。

2000年，15个欧洲国家的家庭待机能源总损耗估计为940亿千瓦时。根据美国能源信息管理局(EIA)的数字。每个家庭每天消耗的平均待机功耗为60瓦，相当于每年525.6千瓦时(0.060千瓦×8760小时)。现在有很多把每天的待机功耗降到1瓦的计划，但断开每台不使用的设备(然后在需要时重新连接)不但费力而且耗时。我们需要其他解决方案，而这正是技术可以帮助我们的地方。

IEEE 802.15.4/ZigBee联网标准就是我们正在寻找的解决方案。以监视和控制能源使用为中心的应用是IEEE 802.15.4/ZigBee的主要市场，这一市场也是飞思卡尔一直处于领先的市场。一些关键功能使它成为理想选择：电池寿命(设备可以持续运行几年)、复杂程度、覆盖范围(最远300米)、安全(128AES)和成本(参见表3)。

想象一下，每个房间拥有自己的远程控制器，不仅打开／关闭设备，而且记录设备是否正在使用及它们使用电力的多少。由于家里使用的设备少了，室内热量可能减少，空调的温度也可以调高一些。

此外，使用多插座电集棒使一次关闭几台家电设备更容易。通过增加一个无线控制器，您就能够很方便地远程关闭您家中某些区域(起居室、厨房、休闲室)内的所有设备。

水加热消耗大量能源，无论是采用天然气还是使用电，但使用飞思卡尔的MC1321X系列ZigBee IC，可以实施天然气／电加热器远程控制器。人们洗澡的时间大多是在早晨或晚上，在所有其他时间，都可以远程关闭热水器，以节省能源。

自动抄表(AMR)是最有前途的一种ZigBee应用(ZigBee联盟还在制定说明文件)。结合“智能家居”，AMR能立即显示出其优势。如果正在消耗大量电能，通过无线链路发出的指令就可以引导房子进入低功率模式，自动关闭没有使用的设备。

使用飞思卡尔的IEEE 802.15.4/ZigBee产品，如MC1321X系列(带有8位MCU)和MC1322X系列(带有32位MCU)，这些硬件实施可以轻松完成。从软件方面，飞思卡尔为软件实施(SMAC、IEEE 802.15.4 MAC和BeeStack)提供几种堆栈。使用我们的BeeKit配置工具，可以轻松创建新项目。只需点击几下鼠标，您就可以创建一个通过ZigBee控制的开／关灯开关，而不需要写入一行代码。

节约能源并不复杂，您只需注意什么时候真正需要能源、什么时候不需要能源就可以了。有了飞思卡尔收发器、片上系统和系统封装解决方案的一臂之力，就可以实现这一目标。