摘 要： 论述了电子式电能表eMeter在智能家居中的应用及联网型智能家居的发展潜力。并指出安全标准的发展推动了智能家庭网络的广泛接受。
关键词： 智能电网；智能家居；eMeter
eMeter
五年前，人们开始对“电子式电能表”（eMeter）有所耳闻。与传统的机械式电能表相比，eMeter能够更快、更便宜、更可靠地报告用电量。对于公用事业公司而言，采用eMeter所实现的长期成本节省将可以抵消由于全系统范围的基础设施升级所产生的高昂费用。于是，政府给予一定的扶持与激励政策以助力机械式电能表向电子式电能表的过渡也就顺理成章了。
首批eMeter基于8 bit或16 bit微控制器(MCU)，如德州仪器(TI)的超低功耗MSP430，并针对用电量测量（计量）或不同的通信类型（取决于所处的地理位置）以及公用事业公司的其他要求和总体目标(包括降低能耗)采用嵌入式或分立式模拟电路。图1所示即为PLC解决方案。
图1 PLC解决方案应用范围（高达500 kHz的低频窄带）
简单地通过跟踪电量使用情况并将相关测量数据传送回公用事业公司，eMeter 便开启了这场电能计量方式的革命。如今，将原有的电子通信基础设施与智能家庭网络组合起来具有现实意义，可实现多种家电产品的联网以提供安全性与便利性。由于能源成本是首要问题，而且联网电子产品急剧增多，因此对于联网型智能家居及智能计量仪表的需求比以往任何时候都要紧迫。简而言之，智能电网与智能家庭网络必需发展到更高的水平以满足用户的需要。
联网型智能家居
在一个智能家庭网络之内，可以实现互连的部分正在迅速增加。通过因特网的快速搜索，客户能够获取多种具有智能连接能力的水、电、气表的读数。目前，商业和消费等级的产品可提供面向家用电子设备的功能，包括采暖、通风和空调 (HVAC)、照明控制、安全、烟雾报警探测、电动车辆充电器以及诸多的智能型电器（例如：具有触摸屏的冰箱可供用户监视家庭电能使用状况并可通过网上冲浪来搜索食谱或观看电视节目）。新涌现的这一代联网型设备逐渐融入到智能家庭网络当中，有望为使用者提供类似于未来派卡通片中的人物乔治·杰森 (George Jetson) 所经历的体验。当然还不能包括机器女佣萝西（不管怎么样，现在还没有）。
虽然联网型智能家居的潜力在很大程度上取决于家庭的主人，但如今有关的推进工作正在如火如荼地进行中，旨在将人们引向一个高度互联的用户友好型家居时代。在电网电力供应紧张的地区或时段，公用事业公司可在得到允许的情况下与家庭或商企联系，以调整电器使用率、HVAC设置或其他活动等事项，从而使其避免遭受滚动式限电(Rolling Brown Outs)或不得不按峰值费率支付电费。其他活动则归属于提供便利性，诸如离家在外时使用智能手机或工作电脑调节恒温器、在窗户未关/未锁时发送警示信号、监视家中老人的行动情况等选项。总之，联网型智能家居的发展潜能是没有止境的。
联网型智能家居唤起了人们对于像“迪斯尼乐园的未来之屋”这样一些事物的回忆。现在可以描绘一幅更加现实的愿景。一种方法是使普通eMeter升级至智能型eMeter，这意味着从依靠单一网络向依靠多个网络的工作方式过渡。过去，将测量数据传递回公用事业公司所需的只是单个无线网络，如ZigBee或有线电力线通信(PLC)。但是，为了实现连接至多部设备并实际操作这些设备的能力，就必需构建多个相互叠加的网络，以使这些网络能够同时通信。图2所示即为优化的智能电网解决方案。
图2 优化智能电网解决方案的组成部分
例如，在同一个系统中可以同时使用 Wi-Fi、sub-1.0 GHz、2.4 GHz和以太网标准。这推动了对于运行尖端复杂软件的需求。已经出现了向使用高端实时操作系统(RTOS)或高级操作系统(HLOS)迁移的动向，前者的供应商包括Mentor Graphics和Green Hills Software等，而后者的实例则有Google的Android、Linux及Microsoft的Windows Embedded CE等。将这些操作系统(OS)与增加的软件栈尺寸相组合，以适应此类通信时，嵌入式设计转而基于32 bit MCU，例如具有大容量闪存和外部存储器接口的TI Stellaris ARM Cortex-M3 MCU。设计人员甚至可以规划使用TI的32 bit微处理器(MPU)产品——Sitara ARM Cortex-A8或ARM9-based MPU。
ARM Cortex-A8是首例运用了多种技术的处理器，是智能家居应用的理想选择。这些技术包括TrustZone安全、Thumb-2指令集以及旨在实现快速与高效Java执行的Jazelle-RCT。所有这些特性以及高灵活性与强大功能使得基于ARM Cortex-A8的器件成为嵌入式智能家居系统的理想选择。
不仅ARM公司在助推相关技术的发展，业内其他主要半导体公司也在奉献其技术，其中对“组合式IC”的需求十分迫切。超标量组合式处理器IC给现有许多极受青睐的产品组合增添了蓝牙/Wi-Fi与蓝牙/WIMAX/Wi-Fi配置，可使联网应用在多种与智能家庭网络相连的设备之间共享丰富多媒体内容。其应用覆盖了智能电网的三个区段，如图3所示。
图3 智能电网分为3个核心区段
安全标准推动智能家庭网络发展
