close
当前位置: 物联网在线 > 通信网络/电信运营商 > Zigbee >

物联网ZigBee技术家庭网络能源管理更有效

全宅(Whole House)」自动化系统曾经是豪宅的专利品,现在正大举进入中产阶级的家中。新的无线技术结合低功耗、低成本的硬体,使家庭区域网路对一般的屋主来说,既可负担又容易安装。目前各家宽频与无线电信服务供应商所提供的「居家感知」服务,可透过网际网路或手机来控制居家系统。这些无线网路技术正整合为真正的智慧电网解决方案,使能源管理更有效率,同时提升舒适、便利与安全性。  消费者是能源消耗的主要来源。以美国为例,居家所消耗的能源每年就占全国的五分之一,其中有六成是以电力的形态消耗。然而,公共事业对于管理能源需求高峰的困境并无能为力,现今所存在的发电量约有一成只会被使用不到百分之一。不过,假如可以让能源需求以动态的方式来回应既有的能源供应,则不必另外兴建电厂,只要在家里透过能源电网就能达到「节省高额成本、改善可靠度和能源效率」的目标。  
北美、澳洲、欧洲和亚洲的政府正推动透过智慧电网,以设置智慧电表与点对点的需求回应系统,如许多公共事业项目已布建智慧电表。此外,强调将电网现代化的政府新兴政策,亦为智慧电表带来发展动能。  
为达此目的,公共事业正在布建先进电表基础建设(AMI)系统,以便把智慧家庭的家庭区域网路连结上公共事业的中枢。先进电表基础建设是用双向的智慧电表通讯技术,收发居家和公共事业之间资讯与指令。  
在住家内,家庭区域网路则会把通讯型恒温器、负载开关、照明系统、室内显示器和自动化装置,连结到智慧电表(或分开的闸道器)上。这个网路可以搜集资讯,并把它传送给消费者和公共事业本身以外的其他地方。这些资讯可用于多种目的,包括按使用时段的定价收费、需求响应以及远距服务中止。使用家庭区域网路的智慧型监控功能,消费者就能更加了解本身的能源使用模式,并能让能源需求以动态的方式来回应既有的能源供应。如此一来,消费者毋须牺牲舒适即能得到成本、可靠度和能源效率的好处。 

导入ZigBee技术家庭网路能源管理更有效 全球无线网路标准ZigBee是专为监控应用所设计。ZigBee是超低功耗的无线网状网路技术,可实现把无线通讯嵌入到各种智慧能源或家庭区域网路装置中,包括智慧电表、温度控制、照明安定器、烟雾、保全警报等,皆不须增加高昂的开发成本,也毋须为了装设实体线路而大兴土木。  
ZigBee能把装置自行结合成强大的无线网状网路,以自动配置和自我修复,并让许多个别的装置单靠电池的动能,即能长年运转。此外,ZigBee不仅能为智慧能源、家庭自动化、照明、商业楼宇自动化和其他各式各样的感测与监视应用提供无线控制技术,且已成为家庭区域网路应用偏好的标准。  
在2008年初ZigBee Smart Energy(SE)Profile推出后,ZigBee标准便往家庭区域网路的能源管理迈出一大步。SE Profile为安全、易用的家庭区域网路装置订立新标准,如可编程恒温器和室内显示器。ZigBee Smart Energy为公共事业提供真正开放的标准,以落实家庭区域网路的通讯。它也加惠消费者,使他们能利用自动化和近乎即时的资讯,以智慧管理本身的能耗,并有能力从形形色色的制造商手中,选用互通的产品(图1)。  
图1 无线连结家庭区域网路可为消费者带来更高的便利性与成本。图片来源:ZigBee联盟
ZigBee所驱动的家庭区域网路还能让屋主和公共事业即时通讯并共同管理能耗,尤其是在用电的高峰期。在这些时期,先进电表基础建设系统和家庭区域网路可一起运作,好让消费者、企业和公共事业之间通讯变得更顺畅,甚至是自动管理家庭中的高承载装置,如冷暖空调系统的恒温器设定。不必兴建新的电厂,既为公共事业省下大钱,也减少二氧化碳的排放。公共事业的费用降低和诱人的折扣,亦可为屋主减省费用,并有助于社区免受分区供电所苦。  
许多厂商都推出ZigBee SE Profile的认证产品,包括Landis+Gyr、Computime Limited、Itron、乐金(LG)、三星(Samsung)、Sensus、Control4、Green Energy Options、Chameleon、华为、Secure Meters、Elster和Trilliant 。  
例如Certicom这种加密技术厂商也为先进电表基础建设/家庭区域网路的布建,提供了理想稳固的无线网路安全。公共事业若要确保只准许适当的家庭区域网路装置能通过验证并连上公共事业网,那么强大的安全性便相当重要。  
举例来说,完全整合的家庭自动化系统可以组构成会接收能源供应业者的公共定价资讯和讯息,然后根据现有的价位来采取事先编程的回应。而只有通过验证的装置,才会获准直接参与由供应业者所推出的直接需求回应。  
ZigBee技术运用相当简单,且能轻易纳入各式家庭区域网路装置中。相较于较早期的家庭网路技术,ZigBee的可扩充性高、健全,且能在一个网路中支援数百、甚至数千个装置。ZigBee抗干扰性强,可不受其他无线电装置干扰,包括无线区域网路(Wi-Fi)和蓝牙(Bluetooth)在内。事实上,有些最普及的家庭自动化产品出货时皆是把Wi-Fi和ZigBee一起置入装置中。  
具高可靠/低功耗优势ZigBee跃居HAN市场主流 
家庭区域网路所驱动的智慧家庭在连结能源供应业者时,多半是透过智慧电表的邻近区域网路(NAN)连到汇聚点,并靠回程网路把汇聚点连到公共事业的后端资讯科技系统上。一般在布建家庭区域网路时,智慧电表都是当做能源服务介面(ESI),也就是基于ZigBee的家庭区域网路和能源供应业者邻近区域网路之间的闸道器。  
在某些情况下,尤其是在像英国这种解除管制的环境中,能源服务介面或许是分开的闸道器或通讯枢纽,并透过区域宽频连线或区域蜂巢式网路来连结能源供应业者。电表或许还是有参与家庭区域网路,但不一定是当作能源服务介面。在这些和其他的例子中,能源服务介面可以轻而易举和广泛的ZigBee装置通讯。  
家庭区域网路的关键推手是无线网路,而不是有线技术。这不仅是因为无线网路安装费用大幅降低,也是因为它能使用电池式装置,而非直接连结住家电线。无线网路还可以整合瓦斯和/或水表系统。英国政府打算要安装由ZigBee所驱动的家庭区域网路装置,自2015年12月始,就会在二千七百万个家庭里启用室内显示器。  
联盟为后盾ZigBee技术崭露锋芒 
正如Wi-Fi的成长是因应无线资料网路的需求,ZigBee已成为能源监控与管理网路的主流标准。ZigBee主要为高可靠度、低功耗与低成本的监控应用所设计。类似于Wi-Fi规格采用IEEE 802.11标准的方式,ZigBee是建立在界定实体和媒体存取控制(MAC)层的IEEE 802.15.4无线电标准上,一般是在2.4GHz频段的十六个可选择频道上,以250kbit/s择一运作。在全球大部分的地区,2.4GHz是唯一不需执照的频段。  
ZigBee标准是由ZigBee联盟所制定,该组织中有四百多家会员公司,包括顶尖的全球品牌在内(图2)。联盟在欧美和亚洲是以独立的实验室来检测、查验和认证平台与产品是否符合规格。为争取使用ZigBee联盟的商标,以确保在协定的层次上能互通,开发人员必须从「ZigBee相容平台(ZigBee Compliant Platform)」着手,其中的矽晶和软体堆叠组合,则是经过联盟所指定的其中一家检测单位所检测。  
图2 ZigBee已成为管理智慧家电的重要技术标准。图片来源:ZigBee联盟
ZigBee已压倒较早期的专属产品,这不仅是因为它的技术优异,也是因为它是目前唯一具有完整、成熟、开放、多家供应商的标准,而能使设计人员在价值链中拥有许多不同的平台选择。  
ZigBee助阵HAN加速实现能源管理 
公共事业对于管理能源需求高峰已经无能为力,现今所存在的总发电量大约有一成被使用不到百分之一。家庭区域网路将有助于智慧电网项目的成功,以满足这些能源节约与需求响应的挑战。ZigBee无线网状网路技术是这些通讯系统的重要元素,其提供耐用性与可靠性、低成本、安全和易于布建,带来确切的好处。 

(责任编辑:ioter)

用户喜欢...

锐谷科技ZigBee 基于农业果蔬大棚监控系统

随着世界农业技术的巨大变革,设施农业成为现代农业的重要组成部分。以传感器与通信网络相结合的全方位环境监...


ISHE回顾飞比科技zigbee智能家居解决方案大放异彩

ISHE 2017深圳国际智能建筑电气&智能家居博览会于2017年8月18日圆满落幕,作为参展商之一的飞比科技展出以zigbee3....


物联网短距离无线传输技术分析

无线网络应用广泛,而在需要低耗电、较少量数据传输的家电控制、对象辨识,大多会采用短距离无线技术,例如红...


Zigbee技术专为物联网而生 打造互联互通的智能家居世界

相比于其他家庭领域中的无线技术,Zigbee技术在12年前诞生的时候就是为物联网而生,但是12年来产业已经发成了很多...


工业水表无线抄表解决方案

用水量计量是自来水公司营销系统中的一个重要环节。采用传统抄表方式人工挨家挨户抄取水表数据,不可避免地存...


Zigbee技术专为物联网而生 打造互联互通的智能家居世界

相比于其他家庭领域中的无线技术,Zigbee技术在12年前诞生的时候就是为物联网而生,但是12年来产业已经发成了很多...


传感器如何为智能照明系统创造更多需求

一切都变聪明了。特别是与物联网相关的事物,其巨大的市场成长潜力早已被预言。网络的全新可能及由此而来的庞...


5G将在2019年商转、2025年连接数上看14亿

juniper research 14日发布新闻稿指出,5g预料将在2019年开始商转、当年度连接数预估达100万。juniper预期到2025年底5g连接数...


各式技术谱出动人物联网协奏曲

无论是IDC或是其他市调单位的预估都相当令人振奋,不是吗?物联网这个让各个产业都相当兴奋的关键词已逐渐在生...


瑞瀛ZigBee Light Link智能灯控解决方案

瑞瀛智能灯控,即采用智能照明控制系统取代传统手动式单路的开和关,便捷灵活地对相关区域的灯光进行智能化的...