家庭能源管理系统揭秘(下)
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家庭能源管理系统作为智能化能源利用的核心终端，借着智能电网的东风，已经成为公众最关注的智能家庭设备。在2010年的多个展会中，各大公司开发的家庭能源管理系统如雨后春笋般纷纷出现。不过，由于智能电网和智能家电还没有普及，在今后一两年内，家庭能源管理系统还很难成为每个家庭中的必备设备，但这也使家庭能源管理系统有充足的时间来成熟和完善。从目前的进度来看，随着智能电网的改造，与配套的智能电表一起由电力公司安装到用户家中是家庭能源管理系统普及的主要方式，用户很少主动购买这类产品。当智能电网和智能家电普及之后，用户将会有更多的选择。除此之外，智能电网和智能家电的普及也与家庭能源管理系统互为支撑：用户只有通过家庭能源管理系统才能切实体验到智能家电和智能电网的好处，从而促使用户自主地节约能源，降低成本；由此带来的好处则会进一步促进智能电网和智能家电的普及。
本文将继续上次的话题，为广大读者介绍家庭能源管理系统。目前各大公司推出的家庭能源管理系统可以分为两类，品种最多，也是最重要的，是类似平板电脑造型的直接操控式设备，它们代表了家庭能源管理系统的发展方向。当然，这些设备可以安放在客厅里，也可以装载在汽车上。另一类是子母机式，其中子机被安装在插头上，监测设备用电并负责设备的开关；母机负责收集和分析数据并发出指令，它既可以是专用设备，也可以是安装了相应软件的电脑。这类设备适合目前没有智能家电的家庭，通过将家电“升级”为智能型来实现智能化的能源管理。此外，只使用功能强大的智能能源管理软件，数据分析和指令工作直接交给智能手机来完成，通过智能手机直接向智能电表或智能家电发送指令的方式也已经出现。它的优点是设备成本低，便携性非常好，但需要智能家电和智能电网普及后才能真正推广。
目前已经有多种家庭能源管理系统在各类会展中频频露面，更多的产品正在开发中，家庭能源管理系统的庐山真面目已经出现，但家庭能源管理系统似乎并不仅仅包括我们看到的这些。
国产家庭能源管理系统印象
参观2010年上海世博会国家电网馆的观众在地下展区将会看到国网信通的家庭能源管理系统的演示，该系统与智能电表配合，用户可以清楚地分析每个时间段的用电量和每件电器的耗电量，这些数据都可以用直方图、扇面图等图形或曲线直观地表示出来。用户通过触摸屏的图形界面还能够方便地操控家用电器如洗衣机、空调等的运行。同时，这它们的耗电量和运行情况也可以实时显示在家庭能源管理中心的屏幕上。除了功能强大的用电管理之外，这款家庭能源管理终端还具有附加的社区服务、医疗服务、视频电话和订购消费功能。在国家电网馆中，家庭能源管理系统绝对是人气明星，很多参观者都兴致勃勃地亲自体验家庭能源管理系统的便利。从产品的外观和界面判断，这款家庭能源管理系统属于完全国产化的产品，但内部的硬件配置尚不得而知，有可能是基于Atom平台的产品。
在笔者对国网信通家庭能源管理系统的试用中感受最深的是该产品的中文图形界面上手非常容易，即使是老年人和小朋友也能轻松操作。同时在软件平台上也实现了自主化。不过，该产品也存在一些不成熟之处。首先它运行的是Windows XP操作系统，自身的节能性和系统坚固性方面都有不足。其次，尽管使用了触摸屏，但在操控的灵敏程度方面，与笔者平时使用的触摸产品尚有一定差距。在外观设计上也给人一种“山寨”的感觉。在笔者向解说人员询问最为关心的“家庭能源管理系统与家电之间采用了何种无线通讯方式”这一问题时，也没有得到满意的答案。在上期绿色科技栏目中，CHIP曾经分析了家庭能源管理系统的平台：家庭能源管理系统的门槛并不高，只要上游厂商能够提供参考设计，山寨手机和平板电脑的生产商完全可以以较低的价格提品。笔者也希望国内的厂商抓住机会，在家庭能源管理系统的市场上实现突破。
专用式家庭能源管理系统
在IDF上，不仅仅是英特尔最新的处理器受到欢迎和追捧，它最新推出的家庭能源管理系统也成为观众们关心的焦点。这款家庭能源管理系统基于英特尔自己的Atom平台，使用节能的Atom Z600处理器搭配平台控制中枢MP20芯片组，还支持最高达到2GB的DDR2内存，由于采用了最新的Atom平台，这款家庭能源管理系统的性能可以超过大多数平板电脑，不但拥有高性能，还有效地减少了系统本身的耗电。在无线技术方面，它支持Wi-Fi和Zigbee，后者可以用于与智能家电通讯。为了方便不同的下游厂商开发，英特尔的家庭能源管理系统还配备了软件堆栈，拥有面向客户和开发人员的开放式软件 API 的多种应用。同时的参考设计电路板更能方便厂商开发具有自己特色的产品。
英特尔在IDF上展出的家庭能源管理系统的外观如同一款平板电脑，主色调采用了时尚神秘的黑色，采用手触控方式进行操作。从主面板上的快捷图标来看，这款家庭能源管理系统不但能够实现对电力、天然气/煤气和水的管理，还拥有不少附加功能，比如家庭安全、视频记忆等等，甚至能够监控儿童玩电子游戏机的时间。英特尔的家庭能源管理系统还能在所有家电中找到耗电量大的电器，提出切实可行的节电建议，使人们从被动用电方式转向主动、有计划的节约用电方式。家庭用户还能从电力公司或其他服务提供商获得能源消耗比较数据，并运行针对天气、交通状况和其他服务的插件。未来通过在线购买升级软件，还可以实现更多的功能。从尺寸和重量上看，它既适合放在桌面上，也可以挂在墙壁上使用。英特尔准备从2011年第一季度开始在市场上推广这款产品，初期准备通过与电力公司合作的方式扩大市场份额。目前它的售价和具体配置尚不得而知，从公开的参考电路板设计来看，英特尔的产品采用了成熟的技术，集成度较大，售价不会太昂贵，可能与一般平板电脑持平。根据Wipro公司的调查和预测，使用英特尔的家庭能源管理系统每年可为用户节约470美元的电费，这意味着用户一年左右就能够收回在家庭能源管理系统上的投资。调查还显示，在100万户家庭内采用此类设备，可使供电公司节省33%的峰值发电量，相当于6家250MW级燃气电厂节省10亿美元的成本。
家庭能源管理系统潜在的巨大市场也吸引了类似的IT公司。2010年6月，思科公司也宣布推出一款家庭能源管理系统――Home Energy Controller。它采用了英特尔的Atom Z500系列处理器，运行频率为1.1GHz。用户界面是7英寸、分辨率为800×480的电容式触摸屏。软件则采用Ubuntu Linux MID版，思科提供的一项有特色的服务是通过监测家电的用电情况向消费者提出使用建议，比如它检测到冰箱的用电异常后，会向用户建议检修或更换冰箱。同时，思科还为电力供应商提供了“软件即服务”的功能，电力运营商可根据需求自动管理用户的能源使用状况，或者获得公司内部网络的能源使用详情报告等。除了Home Energy Controller以外，思科还计划与相关企业合作，在Web网站、智能手机及电视等媒介上也通过特定的软件和模块实现与Home Energy Controller同样的功能。不过，思科这款家庭能源管理系统的预定售价为900美元，价格甚至高于一台笔记本电脑。
英特尔和思科的家庭能源管理系统的共同之处是提供简易直观的操作界面和丰富的选择功能。在硬件规格上，强大的处理能力使得它们对智能家庭目前的任何应用都能够胜任。实际上，它们已经超出了所谓“家庭能源管理系统”的定义范畴，只要增加几个相应的插件，它们就能够担当智能家庭中枢的任务，厂商显然也乐于提供这样的选项。未来，这样的产品将成为智能家庭中不可缺少的一部分。
基于现有家电的
家庭能源管理系统
上文中介绍的英特尔和思科推出的平板电脑级别的家庭能源管理系统功能强大，但成本过于高昂，还要和智能化的家电配合使用。对电力公司而言，为用户配备这样的智能仪表未免过于奢侈；而大多数用户也很难花一大笔钱直接升级为智能家庭。特别是中国这样的发展中国家，既有强烈的节能需求，用户又普遍缺乏购买力，使用功能比较单一（比如仅仅拥有用水/电/气统计和实时测量等常用功能）、价格在500元以下的家庭能源管理系统显得更加现实，也便于电力服务商统一换装。
简单版的家庭能源管理系统必须基于家庭中没有智能电器的前提。一些大厂商开发了低成本的能量传感器或智能化的插座，以方便地了解电器的用电量和对电器进行操控。比如英特尔就开发了一款低成本的能量传感器，只要把传感器插在插座上，它就能够测量每个家电的耗电情况，并通过无线技术把相应的数据传送到与之对应的电脑中，操作人员可以通过相关软件以直观的图形界面监测家电的耗能情况。传感器的技术原理是监测家庭的电压变化，锁定正在工作的家电，并进一步监控家电的运行。由于电视机、电冰箱和微波炉等家电工作时电压曲线有一定区别，借此就可以确定哪些家电正在工作。这一技术的可贵之处在于，即使不是智能电器，它也能够提供实时监测的功能（当然无法进行操控）。比如一个几十元钱的电吹风或者一台烤面包机，它们在使用过程中的功率可以达到1kW以上，但它们并不像电冰箱、电视机或者空调那样需要长时间工作，令这些小家电实现智能化的成本可能比家电本身还要高，因此这种低成本的能量传感器有很广阔的市场。在英特尔研究日的展示中，利用这种传感器监测电吹风、面包机或是微波炉的功率显得相当方便。不过略微显得美中不足的是演示过程使用了台式机平台，而在家中维持一台电脑长期开机显然不是一个节能的好主意。如果相应的软件可以在智能手机上运行的话，相信这款传感器将会受到广泛的欢迎。
除了英特尔的低成本能量传感器之外，很多厂商还开发出了手持式的家庭能源管理终端和智能插座技术。前者比平板电脑式的终端更简单，功能集中于能源管理。后者则可以把非智能的家电智能化，不但能够监控家用电器的用电情况，还能够直接操控家电。使用这些产品，用户可以方便地享受到智能电网的便利。
与其他终端配合的
家庭能源管理系统
上期绿色科技栏目介绍的GE公司“Nucleus”则可以看作是与智能家电配合的简单型家庭能源管理系统。它是一个可以插在插座上的简单装置，能够通过Zigbee和Wi-Fi等无线技术与智能家电连接，再通过无线网络把采集到的信息发送到电脑上，由相关软件进行数据的处理，用户通过电脑屏幕就可以了解电器的用电状况，并对智能家电进行操控。这种与电脑终端配合的家庭能源管理系统是比较常见的形式，除此之外，与电视、手机等配合的家庭能源管理系统也已经出现。
在CEATEC 2010上，松下演示了未来的互联网电视概念，以“娱乐”、“生活支援”、“家庭安全”和“节能环保”为4大主题。松下设想未来的电视可以直接与智能电表关联，用户通过遥控器就可以在电视上实时观看各个家电的能源消耗和操控各类家电，甚至还可以管理太阳能发电。不过，电视等平台不可能作为家庭能源管理软件的主要终端，但作为专用家庭能源管理系统的有益补充，则是一个不错的方案，比如用户正在观看一场精彩的球赛时想要启动楼下的洗衣机，只需按几下遥控器就可以了。根据2010年1月的一则新闻，松下和Control4这方面进行了一系列的合作，我们有理由相信松下的互联网电视中采用了类似的技术。
利用软件进行能源管理
在未来智能电网和智能家电普及之后，人们有望在任何平台，比如智能手机、平板电脑或笔记本电脑上实现能源管理功能而不需要借助专用的硬件。在上期绿色科技栏目中，CHIP为读者介绍了微软电表（作为小程序）和谷歌电表在电脑平台上的应用、WGN公司为iPhone开发的家庭控制软件以及诺基亚在家庭能源管理软件方面的努力。当智能手机平台能够直接和智能电表进行通讯时，将会在很大程度上削弱专用家庭能源管理系统的需求。不过，二者之间也能找到共存之道，那就是将专用的家庭能源管理系统看作是一台大的平板电脑，将它的操作系统和软件与PC等平台统一起来。目前，一些知名的家庭能源管理系统生产商都拥有自己的操作系统和软件，如果能将它们移植到其他平台上，将会显著提高自己产品的竞争力。
CHIP结论
作为一类新型的绿色器件，家庭能源管理系统即将走入我们的生活。不过，正因为它的新颖性，目前没有人敢于断言哪家公司引领着家庭能源管理系统的潮流。在这个市场上，无论是英特尔和GE这样的大鳄，还是WGN这样的新兴风险投资公司，目前似乎都站在一个起跑线上。