我們開始對"電子式電能表"(即 eMeter)有所耳聞。為什么我們會關注這項技術呢?那是因為，與其傳統(tǒng)的機械式電能表相比，eMeter 能夠更快、更便宜和更可靠地報告用電量。對于公用事業(yè)公司而言，采用 eMeter 所實現(xiàn)的長期成本節(jié)省將可以抵消由于全系統(tǒng)范圍的基礎設施升級所產生的高昂費用。于是，政府給予一定的扶持與激勵政策以幫助完成從機械式電能表向電子式電能表的過渡也就順理成章了。

　　首批 eMeter 基于 8 位或 16 位微控制器 (MCU)，如德州儀器 (TI) 的超低功耗 MSP430，并針對用電量測量(計量)或不同的通信類型(取決于所處的地理位置)以及公用事業(yè)公司的其他要求和總體目標(包括降低能耗)采用嵌入式或分 立式模擬電路。

PLC 解決方案應用范圍(高達 500kHz 的低頻窄帶)

　　簡單地通過跟蹤電量使用情況并將相關測量數(shù)據(jù)傳送回公用事業(yè)公司，eMeter 便開啟了這場電能計量方式的革命。如今，將原有的電子通信基礎設施與智能家庭網絡組合起來是具有現(xiàn)實意義的，可實現(xiàn)多種家電產品的聯(lián)網以提供安全性與便利 性。由于能源成本是首要問題，而且聯(lián)網電子產品急劇增多，因此對于聯(lián)網型智能家居及智能計量儀表的需求比以往任何時候都要緊迫。簡而言之,智能電網與智能 家庭網絡必需發(fā)展到更高的水平以滿足用戶的需要。

　　在一個智能家庭網絡之內，可以實現(xiàn)互連的部分正在迅速增加。通過因特網的快速搜索，客戶能夠獲取多種均具有智能連接能力的水、電、氣表的讀數(shù)。目前，商業(yè) 和消費等級的產品可提供面向家用電子設備的功能，包括采暖、通風和空調 (HVAC)、照明控制、安全、煙霧報警探測、電動車輛充電器以及諸多的智能型電器(例如：具有觸摸屏的冰箱，可供用戶監(jiān)視家庭電能使用狀況、通過網上沖 浪搜索食譜或觀看電視節(jié)目)。新涌現(xiàn)的這一代聯(lián)網型設備逐漸融入到智能家庭網絡當中，有望為我們提供類似于未來派卡通片中的人物喬治·杰森 (George Jetson) 所經歷的體驗。對了，可能不包括機器女傭蘿西(不管怎么樣，現(xiàn)在還沒有)。

　　真正的聯(lián)網型智能家居其潛力有多大?雖然它在很大程度上取決于家庭的主人，但如今有關的推進工作正在如火如荼地進行之中，旨在將我們引向一個高度互聯(lián)的用 戶友好型家居時代。在電網電力供應緊張的地區(qū)或時段，公用事業(yè)公司可在得到允許的情況下與家庭或商企聯(lián)系，以調整諸如電器使用率、HVAC 設置或其他活動等事項，從而使其避免遭受滾動式限電 (rolling brown outs) 或不得不按峰值費率支付電費。其他活動則歸屬于提供便利性，包括諸如離家在外時使用智能手機或工作電腦調節(jié)恒溫器、在窗戶未關和/或未鎖時發(fā)送警示信號、 或監(jiān)視家中老人的行動情況等選項。聯(lián)網型智能家居的發(fā)展?jié)撃苁菦]有止境的。

　　我知道大家以前對此都有聽說。它喚起了我們對于像"迪斯尼樂園的未來之屋"這樣一些事物的回憶。不過，我們現(xiàn)在可以描繪一幅更加現(xiàn)實的愿景。一種方法是使普通 eMeter 升級至智能型 eMeter，這意味著從依靠單一網絡向依靠多個網絡的工作方式過渡。過去，將測量數(shù)據(jù)傳遞回公用事業(yè)公司所需的只是單個無線網絡，如 ZigBee 或有線電力線通信 (PLC)。但是，為了實現(xiàn)連接至多部設備并實際操作這些設備的能力，就必需構建多個相互疊加的網絡，以使這些網絡能夠同時通信。

　　優(yōu)化智能電網解決方案的組成部分

　　例如：在同一個系統(tǒng)中可以同時使用 Wi-Fi、sub-1.0GHz、2.4GHz 和以太網標準。這推動了對于運行尖端復雜軟件的需求。已經出現(xiàn)了向使用高端實時操作系統(tǒng) (RTOS) 或高級操作系統(tǒng) (HLOS) 遷移的動向，前者的供應商包括 Mentor Graphics 和 Green Hills Software 等，而后者的實例則有 Google 的 Android、Linux 及 Microsoft 的 Windows Embedded CE 等等。當把這些操作系統(tǒng) (OS) 與增加的軟件棧尺寸相組合以適應許多此類通信時，嵌入式設計突然基于 32 位 MCU，比如具有大容量閃存和外部存儲器接口的 TI Stellaris ARM Cortex-M3 MCU。或者，設計人員甚至可以規(guī)劃使用 TI 的 32 位微處理器 (MPU) 產品 - Sitara ARM Cortex-A8或 ARM9-based MPU。

　　ARM Cortex-A8 是首例運用了多種技術的處理器，是智能家居應用的理想選擇。這些技術包括 TrustZone 安全、Thumb-2 指令集以及旨在實現(xiàn)快速與高效 Java 執(zhí)行的 Jazelle-RCT。所有這些特性以及高靈活性與強大功能使得基于 ARM Cortex-A8 的器件成為嵌入式智能家居系統(tǒng)的理想選擇。

　　不僅是 ARM 公司在助推相關技術的發(fā)展，主要半導體公司也在奉獻他們的技術。我們注意到"組合式 IC"的推出是廣受歡迎且亟需進行的下一步工作。我們已經看到了可使聯(lián)網應用在多種與智能家庭網絡相連的設備之間共享豐富多媒體內容的超標量組合式處理器。此類組合式 IC 給現(xiàn)有許多極受青睞的產品組合增添了藍牙/ Wi-Fi 與藍牙/ WIMAX/Wi-Fi 配置。

　　智能電網分為三個核心區(qū)段

　　智能家庭網絡被廣泛接受的另一個推動力來自于安全標準的發(fā)展。智能電網不單是一種引人注目的工具和非凡的業(yè)績，同時也是一份巨大的責任。美國政府正致力 于確保相關的管理規(guī)章及時到位，以避免電網安全遭受恐怖分子、惡意黑客及其他潛在威脅者的破壞。隨著電網智能化與互連程度的日益提高，相比于其機械式版本 這成為了一項重大的挑戰(zhàn)。

　　應對安全問題的解決方案之一將是使智能電網向云計算模型發(fā)展。就是在最近，電信運營商 Verizon 宣布，其已通過與智能電網技術領域中的主要廠商合作提供了此類智能 eMeter 服務。遷移至云計算不僅有助于保障安全性，而且還因前期資本投入較少而受到公用事業(yè)公司的喜愛。

　　考慮到美國電力輸送基礎設施的日漸老化、與全球變暖相抗爭的需求及以更加合理地使用所有能源的需要，電子計量 (eMetering) 或智能型電子式電能表 (eMeter) 是理想的解決方案。

　　在目前聯(lián)邦政府可提供財政支持的情況下尤其如此。2009 年，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了一項計劃，其中包括 45 億美元的支出，直接用于以智能電網技術實現(xiàn)現(xiàn)有電網網絡的現(xiàn)代化。

　　此外，來自底特律的全新一代電動汽車也隨時準備大顯身手。讓電動汽車上路行駛可惠及所有的人 - 不僅出于顯而易見的環(huán)保原因，而且電動汽車還能夠均衡峰谷電力需求之間的差異，從而大幅提升公用事業(yè)公司和納稅人的幸福感。