隨著技術(shù)的進步，高耗、低效的照明產(chǎn)品、家器和設(shè)備將逐步被新一代更智能、更節(jié)能的設(shè)備所取代。但要進一步提高節(jié)能增效水平，還有很長一段路要走。

然而小規(guī)模手持設(shè)備的出現(xiàn)讓我們看到了希望。延長電池壽命是用戶一直以來的期盼，也是制造商和設(shè)計師們?yōu)橹畩^斗的目標。但大體積的耐用型家電會消耗更多的能源，而且很難有所突破。

以加州對制冷行業(yè)實施的高能效標準為例，他們認為設(shè)計節(jié)能冰箱和冰柜會給產(chǎn)品和消費者帶來不可接受的成本。但是，他們沒有失去加利福尼亞這樣的大市場，而是采取了降價及技術(shù)改進措施，以至于消除了建造數(shù)百個發(fā)電站的需要，減少了污染物排放以及電費支出，可以更好地造福于人類。

但仍需提高設(shè)備的能源利用率。在基于需求的分布式隨機環(huán)境中進行這項工作并非一件易事。以典型的家庭或公寓為例，從能源供應(yīng)商的角度來看，燈具、娛樂系統(tǒng)、電腦、暖氣、空調(diào)、冰箱、除濕器、洗衣機、烘干機等設(shè)備的使用較為隨意， 這些公用事業(yè)必須能夠提高足夠的備用能源，以應(yīng)對設(shè)備全部運行的極端情況。

簡單、智能的技術(shù)正在慢慢地融入我們的生活。例如，智能Nest恒溫器會試圖學習用戶的習慣和偏好，以盡量降低加熱和冷卻成本。但要設(shè)計出更出色的設(shè)備和家電，我們還需要三樣東西：傳感器融合、人工智能 (AI) 和智能家電協(xié)議，該協(xié)議可以代表人類并以人類利益為出發(fā)點做出高級別的通信和決策。下面我們來介紹下如何利用它們進行工作。

智能家電協(xié)議

傳感器融合允許在思維過程中訪問所有真實和模擬傳感器，以做出準確的預(yù)測或決策。人工智能通過識別模式和鏈接來學習，從而做出明智的決策。例如，我們會根據(jù)烏云聚集、氣壓下降，推測出將要下雨，但并不會在這時打開噴嘴。

這種智能會形成基于規(guī)則的處理方法以實時獲得準確的傳感器信息，或者形成深度學習以便通過觀察得出準確的預(yù)測。

幾年前，我設(shè)計并構(gòu)建了一個動態(tài)能量分配系統(tǒng)，它能夠接受各種能量（如風能和太陽能），并根據(jù)需要或本地處理器的實時請求將其分配給遠程負載（見圖1）。這種分布式處理環(huán)境使用本地能源為某個區(qū)域提供所需電力，直到動態(tài)能源處理器可以將能源分配給該區(qū)域以滿足需求并為本地能源存儲設(shè)備充電。傳感器用于測量電流和電壓降，而處理器間的通信則可實現(xiàn)精確控制。但要能正常工作，還需要一個智能家電協(xié)議，便于設(shè)備和家電進行更高層次的通信。綜合考慮現(xiàn)有的有線和無線通信協(xié)議，以及人類所需的處理能力，可以看出在全行業(yè)范圍內(nèi)推行智能家電協(xié)議已勢在必行。此外還應(yīng)考慮到環(huán)保問題，因此如果我們想要在未來繼續(xù)使用能源，智能化設(shè)備將無法滿足人類的需求，而是要逐步邁向超級智能時代。

圖1：自所有能源的能量都經(jīng)過調(diào)節(jié)并被輸送到能量池，在那里進行計量并輸送到有能量需求的區(qū)域。每個區(qū)域都有自己的儲能設(shè)備，它可以在短時間內(nèi)為該區(qū)域供電，直至檢測到所需的電流量并向能量池發(fā)出請求。能量池在對設(shè)備進行供電的同時，也會對當?shù)氐膬δ茉O(shè)備進行充電。不需要的多余能量可用于為蓄電池充電、產(chǎn)生氫氣和氧氣，或者使用標準并網(wǎng)逆變器為電網(wǎng)供電。 (來源：作者)

基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)設(shè)備

任何用電、監(jiān)視或控制設(shè)備都需要有一個唯一的標識符來枚舉其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以報告可能的幾種狀態(tài)：空閑待機、開門亮燈、壓縮機運行、溫度以及這些狀態(tài)的任意組合。

如果冰箱處于或接近設(shè)定溫度，壓縮機可能會中斷工作，但仍能維持保鮮溫度，因此，如果需要運行人為控制的負載（如咖啡機），可以提前關(guān)閉壓縮機，而不會造成明顯的服務(wù)中斷，因為冰箱在咖啡機運行的幾分鐘內(nèi)可以保持冷藏狀態(tài)。咖啡制作完成后，壓縮機就可以在不會出現(xiàn)明顯服務(wù)中斷的情況下重新啟動。

你可能已經(jīng)注意到了由此引出的一個關(guān)鍵問題。超級智能電網(wǎng)可以維持高峰用電量。工廠和用電大戶均須遵守高峰用電要求，如果電流消耗不超過“X”安培，電價會相對較低，一旦超出規(guī)定值，電價就會高出很多，因而大大提高了能源利用率。

在某種程度上來說，居民用電也需要符合這種限制條件。這樣，電力公司就可以較低的容量運行。此外，能夠協(xié)同工作以確保峰值需求與負載一致性的家電將比那些沒有協(xié)同工作的家電更具優(yōu)勢。相位平衡和相位角控制也可以用來提高效率和減少無用的無功功率。

結(jié)論

要制定智能家電協(xié)議標準，主要制造商需要與IEEE、UL和FCC等標準委員會一起確定通信模式（無線和有線）以及家電必須標明的參數(shù)。例如，出于安全考慮，某些照明設(shè)備在斷電時可能擁有比冰柜更高的優(yōu)先級。智能控制器可以設(shè)定步驟或演繹推理：人們要在斷電后離開漆黑的環(huán)境，應(yīng)啟動應(yīng)急通道照明，此時照明為優(yōu)先事項，應(yīng)對照明設(shè)備供電，直至所有人離開。我們可以一起定義和制定智能家電協(xié)議，提供所需的元器件和技術(shù)訣竅，輕松步入超級智能時代！

審核編輯：郭婷