前言
家庭節(jié)能，首先節(jié)能的概念要貫徹，其次設(shè)計時采用節(jié)能方案，考慮家庭中的能量流，在需要的時候，如何降低家庭內(nèi)部和周圍環(huán)境的能量交換。然后選擇節(jié)能型的建筑材料。當(dāng)建筑完成之后，要對建筑的氣密性進(jìn)行測試，對室內(nèi)的空氣質(zhì)量，放射性強度進(jìn)行測試，測試各個房間內(nèi)的溫、濕度情況，驗證各個房間的位置溫度是否符合人體最適宜環(huán)境等等。當(dāng)上述各個方面的因素已經(jīng)確定之后，節(jié)能手段的下一步，就是使得整個家庭的能源消耗最低。對于一個家庭來說，能源的消耗大體是：各種用電設(shè)備的用電，供熱，或自供熱時所消耗的燃料能源或電量，廚房耗能等。
比如，如果一個家庭的氣密性程度很好，與外部的空氣交換又使用節(jié)能設(shè)計，這樣就能在保證家庭內(nèi)空氣新鮮的同時，最大限度地節(jié)約由于氣密性不好導(dǎo)致的能源浪費。
通常情況下，一個家庭內(nèi)的能源消耗的支出用電占用很大一部分，在日常的家庭生活中，家庭的節(jié)能主要表現(xiàn)在用電的節(jié)能。家庭的各種電器是我們考慮節(jié)能的主要對象。
智能建筑領(lǐng)域的經(jīng)驗表明，將各種用電設(shè)備智能化是實現(xiàn)節(jié)能的有力手段。國外的一些應(yīng)用案例也說明同樣的問題。
實現(xiàn)家用電器的智能化是實現(xiàn)節(jié)能家庭目標(biāo)的唯一途徑。家用電器的智能化，有很多的方案可供選擇。在未來的智能家庭中，實現(xiàn)各種用電設(shè)備的智能互聯(lián)，TCP/IP解決方案不是一個通用、最佳的方案，試想一下給空調(diào)，冰箱，洗衣機(jī)等家用電器都增加一個10M/100M的以太網(wǎng)接口的必要性和方便性；同樣有的廠商采用高速無線解決方案，這在帶來連接方便性的同時，增加家庭內(nèi)部的電磁污染，而且也會在不同的家庭之間帶來通信的干擾，因為無線方案共用無線通信頻段，不能實現(xiàn)各個家庭之間通信的有效隔離。另外有的解決方案是采用一些現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到電器中，但也要解決專門的通信線纜的布線問題。
那么有沒有一種真正實現(xiàn)家用電器即插即用的智能化解決方案呢？
美國Echelon公司提供的一種基于電力線載波技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)解決方案就是這樣一種滿足要求的節(jié)能型家庭智能方案。
采用這種方案設(shè)計的家用電器：
1 家用電器真正實現(xiàn)即插即用，
2 使用電力線作為信息交換通道，不需要額外布線。
美國echelon公司的電力線通信技術(shù)
美國Echelon公司在過去的十幾年中，在電力線通信領(lǐng)域一直是充當(dāng)先鋒的角色。其電力線收發(fā)技術(shù)，是一種低速的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，是美國ANSI 709.2標(biāo)準(zhǔn)。Echelon公司在電力線領(lǐng)域持有38項美國專利，是唯一的一家同時掌握擴(kuò)頻和窄帶收發(fā)器技術(shù)的公司。使用電力線載波技術(shù)，在現(xiàn)有的供電網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸，不需要另外布線。
世界上很多公司在從事電力線載波技術(shù)的研究，Echelon公司的LonWorks電力線傳輸技術(shù)就是其中的皎皎者，截止到目前為止，采用該技術(shù)的電力線載波芯片已有約三千萬片應(yīng)用在世界各地的電力基礎(chǔ)設(shè)施、智能家電、工業(yè)控制和智能樓宇中。
Echelon公司的PL31x0智能電力線收發(fā)器
Echelon公司的PL31x0智能電力線收發(fā)器是該公司的第四代的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)如圖一所示。
Echelong公司的電力線載波技術(shù)所是是的載波頻率，符合世界范圍內(nèi)的規(guī)定：FCC，Industry Canada，日本MPT和歐洲CENELEC EN50065-1的規(guī)定，因此PL 3120和PL 3150能夠滿足世界范圍內(nèi)的應(yīng)用。另外，智能收發(fā)器自動管理CENELEC通信協(xié)議，免除了CENELEC EN50065-1所規(guī)定的要用戶開發(fā)復(fù)雜時序和訪問算法的需求。
在很多的家庭中，大概有50%采用如圖二所示的接線方法，在這種情況下，墻上的開關(guān)盒只有相線連接而沒有零線連接，此時，如果將使用Echelon公司的電力線收發(fā)器，采用該公司獨特的專利技術(shù)：switch-leg技術(shù)，將智能開關(guān)安裝開關(guān)盒中，如圖二中所示意的那樣，智能開關(guān)仍然能正常工作。
目前世界上有多家廠商生產(chǎn)基于Echelon公司電力線載波技術(shù)的家用電器，這些家用電器包括：家庭影院系統(tǒng)、家庭游泳池設(shè)備、浴室設(shè)備、草坪灌溉設(shè)備、智能冰箱、微波爐、洗衣機(jī)、電烤箱、洗碗機(jī)、消毒柜、熱水器、換氣扇、電視機(jī)、鍋爐、空調(diào)、開關(guān)、燈光控制器、濾波器、燈光控制器、溫度設(shè)定器、燃?xì)忾y門、遙控器，窗簾、門禁安防系統(tǒng)、水龍頭、燃?xì)馓筋^、紅外探頭、溫濕度探頭、光照探頭等各種各樣的電器，使用這些產(chǎn)品，可以構(gòu)建節(jié)能型的智能家庭。如圖三所示。
ISI組網(wǎng)方案
當(dāng)家用電器具備了電力線載波通信能力后，如何實現(xiàn)這些電器的即插即用的自組網(wǎng)方式是一個必須解決的問題，因為家庭電器面對的是家庭用戶，必須要求這些智能家用電器的組網(wǎng)：
１不需要額外的軟件和硬件來對家用電器實施網(wǎng)絡(luò)安裝
２安裝方式必須簡單易用
３在開放的介質(zhì)中安裝方式要保證安全性
４保證不同家庭之間通信的有效隔離
５不同家電廠商的設(shè)備能夠連接在一起
６適合各種類型家庭的應(yīng)用需求
７為未來的家庭新的需求提供擴(kuò)展余地
Echelon 公司的ISI技術(shù)，就是專門針對家用電器市場開發(fā)的一種設(shè)備智能組網(wǎng)技術(shù)。ISI技術(shù)稱為互可操作的自安裝技術(shù)。該技術(shù)的核心是，利用該技術(shù)開發(fā)的家用電器，可以對電器本身的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動調(diào)整，保證該電器的網(wǎng)絡(luò)特性的唯一性，但是不能對其他電器的網(wǎng)絡(luò)屬性進(jìn)行任何修改，這樣一旦發(fā)生通信串?dāng)_，對家用電器的安全性能夠提供可靠的保障。家用電器通過內(nèi)置的電力線載波技術(shù)與其他電器進(jìn)行信息交換，最簡單的ISI組網(wǎng)方式最多支持32個家用電器組成智能的家庭控制網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜的ISI組網(wǎng)方式可以最多將200個家用電器組成智能的家庭控制網(wǎng)絡(luò)。基于ISI開發(fā)的不同家電廠商的家用電器，可以直接連接在一起組成家用智能控制網(wǎng)絡(luò)，不需要任何的轉(zhuǎn)換方式，包括硬件的或軟件的轉(zhuǎn)換。ISI的家用電器可以有效實現(xiàn)不同家庭之間的家用電器的網(wǎng)絡(luò)隔離，在各種家用電器之間，可以實現(xiàn)簡單的信息交換，同時也能實現(xiàn)復(fù)雜的信息交換，基于ISI的家用電器組成的智能網(wǎng)絡(luò)，不要求所有的電器一直保持網(wǎng)絡(luò)連接，也就是說，一些電器可以隨使用情況而變，當(dāng)打開電器的電源時，該電器就連接上家庭智能網(wǎng)，當(dāng)斷開該電器的電源，該電器就從家庭智能網(wǎng)上斷開，在這個過程中，如果加入新的電器，也不需要對家庭智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特殊的處理，ISI能夠管理所有的過程，保證家庭智能網(wǎng)絡(luò)的正常工作。
使用ISI技術(shù)的電器安裝過程如下：首先，新的電器從家庭智能網(wǎng)絡(luò)中獲取一個域地址，該地址用于隔離相鄰家庭的的不同網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換。然后，該電器在所接入的家庭網(wǎng)絡(luò)中實施注冊，獲取一個唯一的地址，該電器獲取地址后，會對地址在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行確認(rèn)，保證該地址的唯一性。下一步，在需要建立信息交換的電器之間建立信息交換渠道，可以通過簡單的使用按鈕開關(guān)來完成不同電器之間的連接過程，比如，智能開關(guān)和智能燈具之間，用于區(qū)別不同房間的開關(guān)的燈的控制之間關(guān)系。第四步，確認(rèn)控制關(guān)系建立的正確性。第五步，取消不適當(dāng)?shù)碾娖髦g已經(jīng)建立的信息連接關(guān)系，第六步，ISI同樣支持電器從家庭控制網(wǎng)絡(luò)中移走，用戶按住家用電器的連接按鈕20秒，該電器的連接LED進(jìn)行6次長閃爍，即表明該電器已經(jīng)從家庭智能網(wǎng)絡(luò)中成功移走。
使用ISI對家庭電器構(gòu)建智能家庭網(wǎng)絡(luò)，不需要復(fù)雜的開關(guān)和撥盤-簡單的按鈕開關(guān)就可以，不需要要求所有的設(shè)備保持一直在線，不需要控制中心來管理網(wǎng)絡(luò)，因此，Echelon公司的ISI技術(shù)方案是家庭智能控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案。
Echelon技術(shù)智能家庭解決方案特點
使用Echelon公司電力線載波技術(shù)和ISI自安裝技術(shù)組成的家庭智能網(wǎng)絡(luò)可以：
1 實現(xiàn)整個家庭的用電管理，可以根據(jù)積累的實際使用數(shù)據(jù)，合理調(diào)度一些用電量大的電器的工作時間，例如可以在用電高峰避免使用熱水器、洗碗機(jī)、消毒柜等，對實行分時計費的區(qū)域，在低電價的時候開啟這些用電量大的設(shè)備，這樣做的好處就是能夠節(jié)省家庭的用電支出。
2 智
