随着技术的进步，高耗、低效的照明产品、家器和设备将逐步被新一代更智能、更节能的设备所取代。但要进一步提高节能增效水平，还有很长一段路要走。

然而小规模手持设备的出现让我们看到了希望。延长电池寿命是用户一直以来的期盼，也是制造商和设计师们为之奋斗的目标。但大体积的耐用型家电会消耗更多的能源，而且很难有所突破。

以加州对制冷行业实施的高能效标准为例，他们认为设计节能冰箱和冰柜会给产品和消费者带来不可接受的成本。但是，他们没有失去加利福尼亚这样的大市场，而是采取了降价及技术改进措施，以至于消除了建造数百个发电站的需要，减少了污染物排放以及电费支出，可以更好地造福于人类。

(资料图片)

但仍需提高设备的能源利用率。在基于需求的分布式随机环境中进行这项工作并非一件易事。以典型的家庭或公寓为例，从能源供应商的角度来看，灯具、娱乐系统、电脑、暖气、空调、冰箱、除湿器、洗衣机、烘干机等设备的使用较为随意， 这些公用事业必须能够提高足够的备用能源，以应对设备全部运行的极端情况。

简单、智能的技术正在慢慢地融入我们的生活。例如，智能Nest恒温器会试图学习用户的习惯和偏好，以尽量降低加热和冷却成本。但要设计出更出色的设备和家电，我们还需要三样东西：传感器融合、人工智能(AI) 和智能家电协议，该协议可以代表人类并以人类利益为出发点做出高级别的通信和决策。下面我们来介绍下如何利用它们进行工作。

智能家电协议

传感器融合允许在思维过程中访问所有真实和模拟传感器，以做出准确的预测或决策。人工智能通过识别模式和链接来学习，从而做出明智的决策。例如，我们会根据乌云聚集、气压下降，推测出将要下雨，但并不会在这时打开喷嘴。

这种智能会形成基于规则的处理方法以实时获得准确的传感器信息，或者形成深度学习以便通过观察得出准确的预测。

几年前，我设计并构建了一个动态能量分配系统，它能够接受各种能量（如风能和太阳能），并根据需要或本地处理器的实时请求将其分配给远程负载（见图1）。这种分布式处理环境使用本地能源为某个区域提供所需电力，直到动态能源处理器可以将能源分配给该区域以满足需求并为本地能源存储设备充电。传感器用于测量电流和电压降，而处理器间的通信则可实现精确控制。但要能正常工作，还需要一个智能家电协议，便于设备和家电进行更高层次的通信。综合考虑现有的有线和无线通信协议，以及人类所需的处理能力，可以看出在全行业范围内推行智能家电协议已势在必行。此外还应考虑到环保问题，因此如果我们想要在未来继续使用能源，智能化设备将无法满足人类的需求，而是要逐步迈向超级智能时代。

图1：自所有能源的能量都经过调节并被输送到能量池，在那里进行计量并输送到有能量需求的区域。每个区域都有自己的储能设备，它可以在短时间内为该区域供电，直至检测到所需的电流量并向能量池发出请求。能量池在对设备进行供电的同时，也会对当地的储能设备进行充电。不需要的多余能量可用于为蓄电池充电、产生氢气和氧气，或者使用标准并网逆变器为电网供电。 (来源：作者)

基于物联网的电网设备

任何用电、监视或控制设备都需要有一个唯一的标识符来枚举其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以报告可能的几种状态：空闲待机、开门亮灯、压缩机运行、温度以及这些状态的任意组合。

如果冰箱处于或接近设定温度，压缩机可能会中断工作，但仍能维持保鲜温度，因此，如果需要运行人为控制的负载（如咖啡机），可以提前关闭压缩机，而不会造成明显的服务中断，因为冰箱在咖啡机运行的几分钟内可以保持冷藏状态。咖啡制作完成后，压缩机就可以在不会出现明显服务中断的情况下重新启动。

你可能已经注意到了由此引出的一个关键问题。超级智能电网可以维持高峰用电量。工厂和用电大户均须遵守高峰用电要求，如果电流消耗不超过“X”安培，电价会相对较低，一旦超出规定值，电价就会高出很多，因而大大提高了能源利用率。

在某种程度上来说，居民用电也需要符合这种限制条件。这样，电力公司就可以较低的容量运行。此外，能够协同工作以确保峰值需求与负载一致性的家电将比那些没有协同工作的家电更具优势。相位平衡和相位角控制也可以用来提高效率和减少无用的无功功率。

结论

要制定智能家电协议标准，主要制造商需要与IEEE、UL和FCC等标准委员会一起确定通信模式（无线和有线）以及家电必须标明的参数。例如，出于安全考虑，某些照明设备在断电时可能拥有比冰柜更高的优先级。智能控制器可以设定步骤或演绎推理：人们要在断电后离开漆黑的环境，应启动应急通道照明，此时照明为优先事项，应对照明设备供电，直至所有人离开。我们可以一起定义和制定智能家电协议，提供所需的元器件和技术诀窍，轻松步入超级智能时代！

审核编辑：郭婷