無(wú)論是對(duì)于消費(fèi)者和企業(yè)來(lái)說(shuō),，節(jié)能都是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。然而,，就目前大多數(shù)電子設(shè)備而言,，我們無(wú)法隨時(shí)獲知它們實(shí)際究竟消耗了多少電量,。可測(cè)量與顯示自身能耗的智能設(shè)備具有巨大的應(yīng)用潛力,，并將成為一種強(qiáng)大的能耗管理工具,。正如社交網(wǎng)絡(luò)連接著數(shù)億網(wǎng)民一樣，目前工程師們正致力于設(shè)計(jì)可以把數(shù)十億臺(tái)設(shè)備連接起來(lái)的智能電網(wǎng),、智能電表和智能插頭,。
目標(biāo)：降低能耗總量，促進(jìn)能源供需平衡（減少峰值負(fù)荷）,，提高風(fēng)能和太陽(yáng)能等具有周期性特點(diǎn)的綠色能源的利用效率,。
所有這三個(gè)目標(biāo)都需要對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行深入了解，而配電網(wǎng)的基本架構(gòu)已維持100年未變,。在不久的將來(lái),，信息將與電能同時(shí)流過(guò)智能電網(wǎng)。為了有效利用這些信息,，工程師們已著手開(kāi)發(fā)具有以下功能的應(yīng)用程序：
- 平衡用電高峰,，因?yàn)橛秒姼叻迥壳耙蟮难b機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際需要。舉個(gè)簡(jiǎn)單但頗有說(shuō)服力的例子,，如果在非高峰時(shí)段給電動(dòng)汽車(chē)充電,，則完全沒(méi)必要增加一千瓦的發(fā)電容量。
- 通過(guò)智能電表和智能插頭來(lái)控制電茶壺或電烤箱的用電情況,。初期將利用這層控制來(lái)平衡負(fù)荷,。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，需要以與客戶簽約的方式將閑置的家庭電器,、工廠設(shè)備和辦公室電燈暫時(shí)置于休眠狀態(tài),，從而減少整體能耗,。
- 總結(jié)企業(yè)、社區(qū)乃至家庭的用電規(guī)律,。如此一來(lái),，能源管理機(jī)構(gòu)就可以對(duì)實(shí)際用電進(jìn)行預(yù)測(cè)推算，確保隨時(shí)供應(yīng)適量的低成本電能,，并對(duì)以化石燃料為主的發(fā)電廠的發(fā)電量進(jìn)行優(yōu)化,。
秉承50年來(lái)在消費(fèi)電子、通信網(wǎng)絡(luò)和微控制器領(lǐng)域的技術(shù)傳統(tǒng),，恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors）將給家庭,、辦公室、商業(yè)社區(qū)以及任何能耗過(guò)大的場(chǎng)所提供創(chuàng)新解決方案,。集成電路（IC）是智能電表,、智能插頭和超低功耗無(wú)線通信設(shè)備的心臟，也是恩智浦迅速擴(kuò)大的產(chǎn)品組合中的重要成員,，它在并不影響我們?nèi)粘Ｉ罘绞降那疤嵯抡那耐苿?dòng)節(jié)能革命的發(fā)展,。
盡管智能化的利用能源具有巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但重建電網(wǎng)卻需要花費(fèi)高昂的成本,。幸運(yùn)的是,，我們不必重建電網(wǎng)，而只需要增加一個(gè)信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)——部分為無(wú)線網(wǎng)絡(luò),，再加上單價(jià)并不昂貴的智能電表和智能插頭,，便可以很快地收回投資成本。
這正是恩智浦在信息技術(shù),、通信技術(shù)中發(fā)揮作用的地方,。舉例來(lái)說(shuō)，調(diào)溫器將變成智能調(diào)溫器,，建筑間的區(qū)域照明控制系統(tǒng)將被連接起來(lái),，照明與溫度控制最終將合二為一。
恩智浦正是智能電網(wǎng)所需的低功耗,、無(wú)線及窄帶通信解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。它提供包括協(xié)議棧,、收發(fā)器,、接收器和發(fā)射器在內(nèi)的一整套符合M-bus（針對(duì)868 MHz頻帶的電表、燃?xì)獗?、水表和熱量表的歐洲遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)）的解決方案,，。恩智浦同時(shí)還為包括ZigBee在內(nèi)的802.15.4無(wú)線通信協(xié)議提供行業(yè)領(lǐng)先的低功耗解決方案,。
綠化電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊的主要目標(biāo),。恩智浦在智能卡和電子護(hù)照領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn),，其領(lǐng)先技術(shù)可以有效應(yīng)對(duì)諸如此類(lèi)的威脅。
智能電網(wǎng)應(yīng)用需要低功耗的無(wú)線和窄帶通信解決方案,。恩智浦提供的解決方案采用了M-Bus等技術(shù)以及802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),。
恩智浦EM773能量計(jì)量IC功能全面，完全符合智能插頭的封裝,、功能和成本限制等要求,。該芯片是市場(chǎng)上集成度最高、成本優(yōu)勢(shì)最為明顯的解決方案,，計(jì)量精度超過(guò)1%,，完全超過(guò)了市場(chǎng)要求。
家域網(wǎng),、鄰域網(wǎng)和廣域網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域（如房屋,、電網(wǎng)）之間的信息交換的最好平臺(tái)。在綜合性智能能源戰(zhàn)略中,，廣域網(wǎng)（WAN）通過(guò)智能電網(wǎng)在電能管理數(shù)據(jù)中心與家域網(wǎng)（HAN）之間進(jìn)行來(lái)回信息傳遞,，而家域網(wǎng)則利用鄰域網(wǎng)（NAN）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合。
操作性信息（如關(guān)閉,、打開(kāi)或調(diào)暗電燈,，以及將高成本或高碳生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變成綠色能源生產(chǎn)方式等）在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中來(lái)回流動(dòng)。圖1為住宅環(huán)境示意圖,。
圖1：基于現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)改良后形成智能電網(wǎng),。
智能電表
千里之行始于足下，節(jié)電億瓦始于一步,。就電力公司而言,，這一步就是智能電表。
控制意味著測(cè)量,，能源測(cè)量是智能電表及其小個(gè)頭的近親智能插頭的主要使命,。為了優(yōu)化能源消耗，傳感器不但需要測(cè)量能源,，同時(shí)還須測(cè)量濕度,、熱量、光,、空氣質(zhì)量等因素,，以盡量減少對(duì)日常生活的影響。沒(méi)有人愿意為了節(jié)約能源而讓冰淇淋融化,，走廊陷入黑暗,，或室內(nèi)植物死亡。
當(dāng)電力公司意識(shí)到這點(diǎn)時(shí),，首要任務(wù)是安裝采用高精度半導(dǎo)體器件的電表,，這種電表即使在非線性負(fù)荷條件下也可取得極高的精度,。智能電表整合了總諧波失真、功率因數(shù),、壓降感知等基本的功率質(zhì)量測(cè)量技術(shù),，有助于電力公司在負(fù)荷平衡之路上大步向前。
恩智浦智能電表產(chǎn)品組合包括微控制器,、組網(wǎng)芯片,、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路和電源,，全部產(chǎn)品都針對(duì)不同的地域進(jìn)行了優(yōu)化,，可提供最佳的性能價(jià)格比。
與通信技術(shù)相配合,，智能電表即能發(fā)揮其強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),。可選方案包括遠(yuǎn)程讀表,、負(fù)載控制以及自動(dòng)連接/斷開(kāi),、停電檢測(cè)、緊急接地故障等目前需要上門(mén)服務(wù)的大量其他操作,。
由于擁有數(shù)十億個(gè)接入點(diǎn),，智能電網(wǎng)也因此成為包括損壞電網(wǎng)、偷電等犯罪行為在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要目標(biāo),。恩智浦在智能卡和電子護(hù)照領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),，其領(lǐng)先技術(shù)可以有效應(yīng)對(duì)諸如此類(lèi)的威脅。全世界有80%的電子護(hù)照項(xiàng)目都采用了恩智浦的技術(shù),。例如,，恩智浦為銀行卡和NFC支付服務(wù)提供了大量的安全微控制器。其SmartMX微控制器被廣泛應(yīng)用于高安全型可編程多應(yīng)用智能卡中,。
智能插頭
從房主和企業(yè)主的角度來(lái)看,，智能電表是接入市電及智能電網(wǎng)的接口。從這方面來(lái)說(shuō),，電表要求房屋內(nèi)部的功能具有節(jié)能效果,。為有效達(dá)成這一目標(biāo)，需要做到兩件事：一是要有來(lái)自家庭或企業(yè)內(nèi)部的信息,，二是能夠在非常細(xì)微的層面上改變照明,、電器、電機(jī)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)（打開(kāi)/關(guān)閉/調(diào)暗/放慢）,。
這正是智能插頭的作用，用工程學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),，智能插頭就是一個(gè)支持計(jì)量引擎的設(shè)備,。換言之,，智能插頭提供了一種將智能和通信功能整合到每一件設(shè)備中去的更為廉價(jià)的方式。如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能插頭,？拿一個(gè)智能電表,，取下與功率調(diào)節(jié)和電力公司計(jì)價(jià)相關(guān)的組件，把剩余部分縮小到拇指大小就可以了,。
這樣說(shuō)起來(lái)似乎非常容易,，但是要真正實(shí)現(xiàn)卻并非如此。但這對(duì)電器,、照明系統(tǒng)和制熱,、通風(fēng)與空調(diào)控制（HVAC）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程師們來(lái)說(shuō)卻非常有用，因?yàn)榭梢圆婚_(kāi)玩笑地說(shuō)它最終將產(chǎn)生一種即插即用式解決方案,。產(chǎn)品上市時(shí)間更短,，具有支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的軟件和通信功能，這些都使得智能插頭具有強(qiáng)大的吸引力,。根據(jù)應(yīng)用的不同,，智能插頭的功能既可以在插頭上實(shí)現(xiàn)，也可以集成到電器中,。
只要重新配置布線系統(tǒng)的成本在可接受范圍內(nèi),，企業(yè)主或房主就可以利用智能插頭和智能電表來(lái)控制能源消耗。此外,，智能插頭還可以用來(lái)監(jiān)控整個(gè)房間或整棟建筑的用電情況,。
由于制造標(biāo)準(zhǔn)洗衣機(jī)或暖通空調(diào)(HVAC) 設(shè)備的公司并不是制造智能電表的公司，因而在設(shè)計(jì)智能插頭或電器時(shí)采用了標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口（API）是十分有用的,。因此,，盡管智能電表廠商可能擁有大量了解計(jì)量學(xué)的工程師，但白色家電制造商則需要一種標(biāo)準(zhǔn)兼容型模塊,，以便其產(chǎn)品能即插即用,。
恩智浦EM773電能計(jì)量集成芯片功能全面，完全符合智能插頭對(duì)封裝,、功能,、成本限制和易用性等各個(gè)方面提出的要求。該產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用,，成本優(yōu)勢(shì)明顯,，集成度高，并且擁有的計(jì)量精度遠(yuǎn)超市場(chǎng)要求（低于1%）,。
剩下的改裝成本問(wèn)題可以通過(guò)超低功耗無(wú)線技術(shù)加以解決,。有了支持ZigBee之類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議且功耗極低的智能插頭，墻壁可以保持完好，維護(hù)成本得以降低,，隨后重新布置房間時(shí)也要輕松許多,。恩智浦JN5148低功耗ZigBee芯片可以完全滿足這些要求。恩智浦的ZigBee解決方案功耗極低,，使得制造可隨意移動(dòng),、不受地點(diǎn)限制的無(wú)線免電池照明開(kāi)關(guān)成為可能。通信所需的能量是利用按下按鈕時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能,，這種能量以電能形式存儲(chǔ)于小型電容中,。
明智選擇
為了在減少二氧化碳排放，降低能源花費(fèi)和盡可能不影響日常生活上取得最佳效果,，必須將智能電網(wǎng),、智能電表和智能插頭視為一個(gè)一體化的生態(tài)系統(tǒng)，而不是相互獨(dú)立的技術(shù),。這正是恩智浦的偉大愿景,。秉承在消費(fèi)電子、無(wú)線通信和控制領(lǐng)域的技術(shù)積累,，恩智浦完全有能力實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿景,。