所謂電能傳感器（Electric Energy Sensor）,，是指可以測量電器的功率,、電流、電壓,、電量等參數(shù),，對電特性進行感知的模塊,，可以監(jiān)測電器的真實運行狀態(tài)。隨著智能家居的發(fā)展,，電能傳感器會發(fā)展為一種標準品嵌入到智能家電中,，后續(xù)還會具備電器狀態(tài)指示、自我學(xué)習等功能,。
那么,，該如何理解電能傳感器之于智能家居與大數(shù)據(jù)的重要性呢？
一,、從智能家居的發(fā)展歷程說起
隨著各云平臺的發(fā)布（如云棲大會上發(fā)布的阿里云）和五中全會上將大數(shù)據(jù)上升為國家戰(zhàn)略,，這些跡象都表明大數(shù)據(jù)技術(shù)（DT）時代即將到來，各大企業(yè)都在摩拳擦掌,，要在DT時代成為弄潮者,。智能家居是應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)而生的龐大應(yīng)用場合，隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展,，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要各種各樣的數(shù)據(jù)來支持智能家居的智能化,。智能家電作為智能家電主體，不同的家電要求輸出溫濕度,、或光線,、或氣體等傳感數(shù)據(jù)，但所有家電最基本的數(shù)據(jù)是電能數(shù)據(jù),，因此電能傳感器是當前獲得電能數(shù)據(jù)的手段及未來的趨勢,。
關(guān)于為什么需要這些傳感器，首先要從智能家居說起,。智能家居的發(fā)展分為三階段：
第一階段：使用移動終端進行遠程控制,。此階段，實現(xiàn)家電的控制主要依靠人為干涉,，是一個開環(huán)系統(tǒng),，能遠程控制，但不能獲得家電的自身數(shù)據(jù),，不能自動控制等。
第二階段：智能家電加入傳感器,，可以感覺環(huán)境及自身的狀況,。如光線、溫濕度,、空氣質(zhì)量,、家電自身工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)上傳到云平臺,，平臺根據(jù)用戶設(shè)置的條件自動觸發(fā)控制,。此階段數(shù)據(jù)的流向可以形成一個閉環(huán)，但云平臺還不夠”智慧”，不能自我學(xué)習,。
第三階段：智能家電系統(tǒng)擁有”大腦”,，具有思考能力、學(xué)習能力,。云平臺收集智能家電反饋回來的數(shù)據(jù),，隨著采集到的數(shù)據(jù)越來越大，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的提高,，云平臺可以學(xué)習用戶的使用習慣,，”思考”用戶在相應(yīng)時空下的需求，進行自動控制,。家電制造商可以分析不同區(qū)域用戶使用喜好,，設(shè)計更加多元化、更適合的產(chǎn)品,。
現(xiàn)在智能家居發(fā)展處于第二階段,，隨著各類云平臺的發(fā)展，大數(shù)據(jù)提升到國家策略,，大數(shù)據(jù)價值不斷被挖掘,，智能家居現(xiàn)正加速向第三階段發(fā)展，若沒有傳感器,，智能家居將止步第一階段,。
二、電能傳感器在智能家電中的應(yīng)用
智能家電身穿許多傳感器,，電能傳感器是智能家電最基本的傳感器之一,，它能檢測智能家電運行的電氣數(shù)據(jù)，如功率,、電壓,、電流、電量,、功率因素等,，云平臺通過這些數(shù)據(jù)可以監(jiān)測智能家電運行真實狀態(tài)。
?。?） 電能傳感器應(yīng)用實例
– 家電處于待機時,，電流、功率值很低,，云平臺自動執(zhí)行節(jié)能操作,；
– 家電工作正常時，功率,、電流,、電壓等參數(shù)處于正常范圍之內(nèi),；
– 家電出故障時，功率,、電壓,、電流不匹配，云平臺提醒用戶,，通知維修人員上門服務(wù),；
– 家電超負荷工作時，功率,、電流參數(shù)超出正常工作范圍,，云平臺自動關(guān)閉家電。
云平臺收集電能數(shù)據(jù),，可以通過數(shù)據(jù)分析,，智能執(zhí)行自動節(jié)能、安全用電,、故障排查等操作,；家電制造商拿到數(shù)據(jù)，進行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析,，可以監(jiān)測產(chǎn)品故障率,、維修情況、耗電量,、用戶使用喜好,，監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量問題，分析潛在市場需求,；政府部門拿到數(shù)據(jù),，可以分析各種家電的能源消耗量，協(xié)助制定相關(guān)的政策,，監(jiān)督各品牌的產(chǎn)品質(zhì)量等,。
（2）電能傳感器結(jié)構(gòu)介紹
電能測量的主流方法是使用專業(yè)電能計量芯片,，芯片內(nèi)部包含高精度ADC,、濾波器、陷波,，集成專業(yè)的電能計量算法,，對采樣信號進行處理，通過接口輸出電流,、電壓、功率等數(shù)據(jù),。電能傳感器主要包含：電能計量芯片,、采樣電路,、工作電源、隔離電路,、單片機（可選）,。
電能傳感器工作原理：采樣電路對電流、電壓信號進行采樣,；電能計量芯片將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,，內(nèi)部計算功率值、電壓值,、電流值等,；單片機對電能計量芯片的輸出進行讀取，并對電能參數(shù)進行初始處理,；再通過隔離電路與外部的控制器進行通訊,，將電能參數(shù)傳送到主控制器中。電能傳感器的關(guān)鍵器件是電能計量芯片,，負責將家電用電模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息,。電能計量芯片決定電能傳感器的關(guān)鍵參數(shù)，如測量參數(shù),、精度,、體積等。
?。?）電能傳感器對電能計量芯片有哪些要求,？
智能家電功能模塊越來越多，預(yù)留空間越來越小,，電能傳感器應(yīng)具備體積小,、外圍電路簡單、接口簡單的特點,；電能傳感器傳輸數(shù)據(jù)要達到有效價值,，必須要求能夠測量多種參數(shù)（功率、電流,、電壓,、電量），精度較高,。作為關(guān)鍵器件的電能計量芯片,，有如下要求：
– 體積小，外圍電路簡單,。電能計量部分占PCB板很大一部分,，電能計量芯片體積小、外圍電路簡單是非常重要,，可以減少PCB板面積,，降低傳感器的故障率,；
– 接口簡單。部分家電主控制器預(yù)留的接口資源不多,，簡單的接口更容易進行通訊,。若電能傳感器帶單片機，簡單的芯片接口,，設(shè)計者可以選擇更具性價比的單片機,；
– 可測量多種參數(shù)，功率,、電流,、電壓、電量,。電能計量芯片若能測量這些參數(shù),，電能傳感器提供的數(shù)據(jù)才有前文提到的用途，否則這些數(shù)據(jù)的價值會大打折扣,；
– 校準方便,。由于采樣電路存在比較大的誤差，尤其是電流采樣電阻,，所以電能計量類產(chǎn)品都需要進行校準,，才能達到滿意的精度?？紤]到成本問題,，電能傳感器中若不帶單片機，校準時必須與主控制板連接之后進行整機校準,，增加了生產(chǎn)的步驟及復(fù)雜度,，也會一定程度上降低生產(chǎn)效率。
三,、展望
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對大數(shù)據(jù)的需求越來越大,。智能家電必然是集各類傳感器于一身，而電能傳感器作為最基本的傳感器,，也將會變成一種標準品,，更趨于體積小型化、接口簡單化,、多功能化,、智能化。作為電能傳感器的關(guān)鍵器件,，電能計量芯片將會體積更小,、功能更強、精度更高、集成度更高,，并具有簡單自我學(xué)習能力,。