白皮书节能意识家电平台家庭节能控制的新方法.PDFVIP

白皮书 “节能意识”家电平台：家庭节能控制的新方法通过集成 Altia 的设计和 DeepScreen GUI 开发工具包， Echelon 的电力线智能收发器和 ShortStack API，以 及 Altera Cyclone III FPGA 和 Nios II 嵌入式处理器，开发人员拥有了开发高性价比而且非常可靠的节能意识 解决方案平台。利用这些解决方案，户主通过家庭局域网来监视家电耗电情况，而家电生产商能够进一步 改进对用户的服务，公共事业部门则可以通过互联网来降低能耗。 引言 对全球气候变化以及资源耗尽的担心促使消费者和企业提高了节能与环保意识。随着家庭对节能和高性价 比电气设备需求的增长，这一发展趋势将对消费类产品带来很大的影响。考虑到新产品较长的开发周期， 现在应该是在下一代产品中直接体现节能意识的时候了。 节能意识 全世界的电力企业分布在智能网格上，它是先进的电力传输和分配网络，通过双向通信来提高电力传送和 使用的效率、可靠性和安全性。智能网格的骨干部分涉及到智能电表的安装，它可以远程抄表、探测电力 损耗、确定是否有偷电行为，并提供远程连接和断开服务，还可以向需要的用户提供预付费电力服务。 利用智能电表，电厂可直接获得用电数据，从而更好地计划整个网络的电力需求。当需求较高时，一般是 在较热或者潮湿的天气下，网络供电紧张，促使电力企业下决心做出决定——提高环保煤电电厂的电力输 出还是降低消费者的电力需求。采用了智能电表的电力企业一般会为消费者提供两类新服务；分时电价 (TOU) 和需求响应 (DR) 服务。 ■ TOU 价格服务在用电高峰和非高峰时段实施不同的电价。这类服务最明显的目的就是鼓励消费者在非高 峰时段用电，而希望他们尽量不要在高峰时段用电。提供这类服务时，消费者得有一定的节能意识，知 道电价什么时候变化。虽然很多电力企业关注于采用室内显示设备来提醒消费者，而建立节能意识最实 用的方法是直接在家电上显示用电信息。 ■ DR 服务已经成为能源管理政策的主要组成，它保证了供电和用电需求之间的平衡，同时还降低了温室 气体的排放。在电网中，用电和输电之间存在明显的不平衡会导致电网不稳定，出现严重的电压波动， 甚至停电。在 DR 服务中，电力企业提醒消费者有可能出现电力短缺，要求他们尽量降低能源消耗，以 便保持一个地区电网中兆瓦电力的平衡。这样就不需要启动煤电电厂，从而降低了发电成本。作为交 换，最终用户得到有折扣的电价或者其他的货币补偿。 DR 服务可以自动进行，电力企业有权力在短时间内减少对消费者某些耗电设备的供电，甚至关断这些设 备，例如空调、水泵和热水器等。信号从电力企业传送到智能电表，从智能电表传送到与网络连接的消费 类产品中。 那么，这些为什么对于家电产品生产商和消费者非常重要呢 ? 简单讲，在今后 5 到 7 年内，全世界将安装 1 亿多块智能电表。随着家庭对能源管理高性价比解决方案需求的增长，这一正在地平线上形成的 “大潮” 将对消费类产品产生极大的影响。考虑到新产品较长的开发周期，现在应该是在下一代产品中直接体现节 能意识的时候了。此外，电力企业还有可能在经济上对消费者进行激励。现在，很多电力企业对购买了能 源之星家电的消费者提供电价折扣，在新的节能意识产品上也有类似的措施。 不仅仅是传统产品采用了电子显示屏 在很多消费类产品中，触摸显示屏迅速取代了拨号盘和按键成为常用的用户界面。几种趋势影响了显示屏 的应用，包括越来越低的成本、 GUI、不会过时以及消费者的兴趣所在等。2009 年 7 月， 2.0 版 1 WP-01077-2.0 “节能意识”家电平台 Altera 公司先进的电路技术在单片集成电路中实现了显示控制器和多个微控制器单元 (MCU)，其成本在不断下降。随 着消费者需求的增长以及产品性能的提高，材料总成本 (BOM) 的降低促使 LCD 价格持续下降。 GUI 支持大字体、按键、彩色和多种语言显示，消费者人机交互界面更加友好。通过软件很容易修改集成电 路和软件接口，因此多品牌生产商一次投资就可以实现多条产品线。 在不会过时的设计上进行投入，生产商能够集成新功能，例如电表显示供电价格信号、提醒消费者当前或 者未来 DR 服务、运行系统诊断以便在现场或者通过互联网远程调试问题等。 消费者需要在家中对家电进行管理的交互式工具，因此显示屏在家庭中扮演了重要角色。电力企业支持室 内显示，他们希望消费者根据供电情况来改变其用电方式。现在销售的很多常用家电，例如电冰箱、洗衣 机和甩干机、洗碗机以及空调等，都具备了触摸显示屏功能。 现在出现了很多非传统 GUI，例如无线路由器、 DSL 调制解调器和网络附加存储设备等，用于调度、布置 场景、共享能源数据等。对于那些习惯于通过电视在家里进行交互的