【技术大神】ZigBee技术助力家庭智能能源管理
如果没有智能家庭接入，智能电网就无法发挥对公共建设及个人用户的价值。好消息是家庭局域网作为智能家庭的关键技术，正以无线网络的方式迅速普及，用以控制娱乐、照明、空调和信息安全系统。
ZigBee技术
ZigBee作为一种全球通用无线网络标准协议正适用于该应用。ZigBee可以将无线通信嵌入到大部分智能能源或家庭局域网设备中而不需要物理连线及高昂布线的费用。
ZigBee的自组网功能，可以自动配置和修复自己。终端节点ZigBee设备的低功耗特性，使大部分设备仅在电池供电情况下工作数年。此外，ZigBee的无线控制技术，为智能能源、家庭自动化、商业楼宇自动化以及其他各种传感和监控应用提供了便利，使得目前ZigBee已经成为智能家庭局域网应用的首选。
2008年制定的的ZigBee智能能源（SE）标准引入促进了家庭局域网能源管理的发展。SE标准定义设备的安全性、易用性标准，同时也为电力公司智能能源管理提供开放标准。消费者可以自由选择不同厂商的兼容产品。
结合ZigBee的家庭局域网能让房主和电力公司实时通信，协同管理能源消耗，特别是在需求高峰期。在此期间，AMI系统和家庭局域网可以协同工作，甚至可以自动管理高负荷设备，例如改变空调系统的温度设置。公用事业公司因此可以节省大量电力，不必建造新的发电厂，同时减少二氧化碳排放。房主也可以节约开支，同时避免了因电力不足导致的供电中断。
许多厂商已经宣布ZigBee SE型认证的产品，包括Landis+Gyr, Computime Limited, Comverge, Energate, Greenbox Technology, Itron, LS Industrial Systems, Co. Ltd., PRI, Tendril and Trilliant。加密技术厂商如Certicom也为AMI/HAN发展提供强大的无线网络安全技术支持，确保只有被授权的设备可以经过验证并连接到公共事业网络。采取这种方法，能源供应商可以区分家庭局域网设备和其他家用智能设备。比如，一个家庭自动化系统可以接收能源供应商的时间-定价，并据当前的定价水平调整用电，但只有认证的设备才可以接入。
ZigBee技术可以很容易地集成到家庭局域网设备中。与早期的家庭网络技术相比，ZigBee具有高度的可扩展性、鲁棒性，可以在单一网络中支持成百上千个设备。可抗干扰，包括来自Wi-Fi和蓝牙干扰。事实上目前比较流行的智能家居产品，都同时集成了WiFi和ZigBee。
家庭局域网和邻域网的配置
一个智能电表可以通过邻域网（NAN）连接到能源供应公司的IT终端。作为能源服务端口（ESP）的智能电表，是基于ZigBee的家庭局域网与能源公司的邻域网之间的网关。在一些无限制的网络环境中，ESP可以是通过宽带或蜂窝网络连接到能源供应公司的网关。智能电表仍可能连入家庭局域网。基于此，ESP可以很容易地与各种ZigBee设备通信。
负载控制器
负载控制装置用于监视和控制大功率家用电器，如空调和游泳池水泵。在不久的将来，消费类家电制造商将推出新一代基于ZigBee技术的“智能家电”，进一步扩展AMI设备在家庭中的应用。例如，GE宣布将开发一个综合的、可互操作的系统，以加强在计量和宽带通信间的需求响应能力。
为什么ZigBee最合适
无线网络——而不是有线技术作为家庭局域网的关键技术，不仅因为它大大降低了安装成本，还因为它可以使用电池供电设备取代需连接到家庭电力线的设备。无线还可以集成煤气和/或自来水计量系统，这两种必须使用无线、电池供电通信的能源计量系统。专家们估计在2011年，全世界的公用事业公司将花费16亿美元用于开发智能计量和需求响应的无线传感器技术，特别是基于ZigBee的技术。
正如WiFi的发展满足了无线数据网络的需求，ZigBee的高可靠性、低功耗和低成本的特点使得其已经成为能源监控、控制和网络管理的主要标准。ZigBee技术是基于IEEE 802.15.4无线标准，它定义了物理层和媒体访问控制（MAC）层，通常以250 Kbps运行在2.4 GHz频段，有16个可选的通道。
ZigBee联盟
ZigBee联盟由300多家成员公司组成，其中包括一些最知名的全球品牌。拥有独立的实验室用于测试、检验和认证符合规范的ZigBee平台和产品。ZigBee联盟认证保证了协议级的互操作性，该测试由联盟指定的测试机构对ZigBee软硬件进行测试。
ZigBee已经超越了早期的专用产品，不仅因为它的技术优势，而且因为它是目前唯一的完整的、成熟的、开放的、多厂商的标准，且允许设计师在价值链上任意选择平台设计开发。
作为联盟成员的SILICON LABS公司已有成熟的ZigBee传输测试经验。Silicon Labs收购的Ember公司的产生的ZigBee EM357片上系统芯片（SoC）已被广泛应用。
Silicon Labs公司的Ember SoC芯片特别适用于智能能源管理的原因有两个：
1）它可以支持最大发射功率为+8dBm，接收灵敏度为 -102dBm，动态链路预算110dBm，发送功率接近+10 dBm的欧盟法定上限。无需外部PA或LNA的费用和功耗。
2）Silicon Labs公司的EM357是一个流行的解决方案，已在美国和英国许多智能能源无线家庭设备中投入使用。
结论
最清洁的能源就是还没有生产的能源，所以节约才是未来能源发展的基石。电力公司已经在努力解决能源需求高峰的困境。而家庭局域网能满足节能和需求响应的挑战，帮助智能电网成功发展。ZigBee是这些通信系统中关键因素，它提供了鲁棒性、可靠性、低成本、安全性和易用性，使其能够协同工作并有取得切实的收益。
技术顾问：风九
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