隨著技術的進步，高耗、低效的照明產(chǎn)品、家器和設備將逐步被新一代更智能、更節(jié)能的設備所取代。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，以應對設備全部運行的極端情況。

簡單、智能的技術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。但要設計出更出色的設備和家電，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測。

幾年前，我設計并構建了一個動態(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。能量池在對設備進行供電的同時，也會對當?shù)氐膬δ茉O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)設備

任何用電、監(jiān)視或控制設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），可以提前關閉壓縮機，而不會造成明顯的服務中斷，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)?？Х戎谱魍瓿珊?，壓縮機就可以在不會出現(xiàn)明顯服務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。智能控制器可以設定步驟或演繹推理：人們要在斷電后離開漆黑的環(huán)境，應啟動應急通道照明，此時照明為優(yōu)先事項，應對照明設備供電，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訣竅，輕松步入超級智能時代！

審核編輯：郭婷