用无线控制器减少家庭电力消耗

2009年08月18日 11:08    贾延安
关键词: 电力 , 家庭 , 控制器 , 无线 , 消耗
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[2],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。
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