24
вс#1[март]2010
встраиваемое оборудование
Р
азвитие промышленных беспроводных сетей и умных электросетей идет рука об руку, или, точнее, от одного
устройства к другому. Технология Wi-Fi, уже реализованная во многих домах и смартфонах, позволяет быстро
и эффективно установить связь в новом формате U-SNAP.
Управление энергопотреблением — чрезвычайно насущная
задача нашего времени. Одним из побудительных стимулов
в деле ее реализации выступает недавняя инициатива по
созданию умных электросетей.
Президент США Обама утвердил проект умных электросетей,
подписав в 2009 г. закон о восстановлении экономики
США и тем самым одобрив выделение 4 млрд долл. на
этот проект. В результате электроэнергетические компании
принялись за реализацию широкомасштабного проекта
AMI (Advanced Metering Infrastructure — инфраструктура
интеллектуальных счетчиков), предусматривающего заме-
ну устаревших механических счетчиков на современные
цифровые устройства.
В рамках 15-ти самых крупных проектов по развертыванию
инфраструктуры AMI в Сев. Америке к 2015 г. будет уста-
новлен 41 млн интеллектуальных счетчиков. Так, например,
компания PG&E в день устанавливает 12 тыс. новых счетчи-
ков; ожидается, что к 2012 г. произойдет замена более 10
млн домашних счетчиков. Производители электрообору-
дования модернизируют большой парк приборов для их
дальнейшей эксплуатации в умных электросетях. Например,
компания Whirlpool планирует произвести 1 млн умных
сушильных машин для одежды к концу 2011 г., а к 2015 г. соз-
дать такие управляемые электроникой устройства, которые
будут получать и реагировать на сигналы интеллектуальных
электросетей.
Умные счетчики, позволяющие установить двустороннюю связь,
станут интерфейсом между потребителями и энергетиче-
скими компаниями. С появлением в домах умных электро-
Wi-Fi и U-SNAP:
умные электросети в домах
Бернард Абуссуан (Bernard Aboussouan), вице-президент отдела маркетинга, GainSpan
Жанет Петерсон (Janet Peterson), президент, Our Home Spaces
Рис. 1. Модуль Wi-Fi U-SNAP для подключения бытовой техники к умной электросети
сетей эти компании создадут программы, стимулирующие
потребителей расходовать меньше электроэнергии в пико-
вое время.
Исследования показывают, что благодаря информирован-
ности пользователей о расходе электроэнергии в реаль-
ном времени, в отличие от привычной ситуации, когда
ежемесячная оплата производится по счету, энергопо-
требление сокращается как минимум на 10%. Эта цифра
может удвоиться, если потребитель позволит коммуналь-
ной компании отключать водонагреватель или насос для
бассейна на непродолжительное время, а также изменять
установленную термостатом температуру на 1…2° в пико-
вое время.
Умные электроПриБоры
В 2009 г. был создан альянс U-SNAP (Utility Smart Network
Access Port) для разработки стандарта связи потреби-
тельской продукции с умными измерительными прибо-
рами. В альянс вошли коммунальные компании, постав-
щики интеллектуальных счетчиков и HAN-продукции
(Home Area Network — домашняя сеть), консультанты,
академики и регулирующие органы. Альянс намерева-
ется создать массовый рынок приборов с возможностью
работать в домашних сетях, которые не только будут
информировать потребителя о расходе электроэнергии,
но и обеспечивать средства ее экономии. В рамках ини-
циатив U-SNAP — создание совместимых, безопасных и
экономичных решений по разворачиванию умной сети
электроприборов,
Недавно компании GainSpan Corporation, Our Home Spaces
и RF Digital представили модуль Wi-Fi U-SNAP с низким
потреблением, позволяющий легко подключать домашние
приборы к Wi-Fi-сетям для дистанционного мониторинга и
управления.
Весьма привлекательной стороной этого модуля является то,
что Wi-Fi де-факто — беспроводная технология, кото-
рая уже нашла свое широкое применение. Обратимся к
статистике: более 2 млрд сертифицированных устройств
используют Wi-Fi; 75% линий DSL (Digital Subscriber Line
цифровая абонентская линия) или кабельных модемов
обладают встроенными функциями Wi-Fi; более 40% смарт-
фонов оснащены этой технологией. Технология Wi-Fi Direct,
недавно представленная альянсом Wi-Fi Alliance, расши-
рит возможности использования Wi-Fi дома, превратив
телевизоры, электронные фоторамки и даже смартфоны
в точки доступа. Таким образом, логично рассматривать
Wi-Fi в качестве идеально подходящей технологии под-
ключения бытовой техники, начиная от термостатов и
заканчивая стиральными машинами, к умной электросети.
Модуль Wi-Fi U-SNAP (см. рис. 1) обеспечивает простое и
25
встраиваемые системы#1
сети и интерфейсы
Рис. 2. СнК GS1011 поддерживает широкий ряд аппаратных интерфейсов, что позво-
ляет использовать модуль U-SNAP как автономное устройство, так и с другим про-
цессором
Рис. 3. Потребители могут дистанционно контролировать и управлять расходом
электроэнергии дома с помощью умного термостата CT80 с поддержкой Wi-Fi
безопасное подключение благодаря накопленному опыту
применения Wi-Fi.
Модуль Wi-Fi U-SNAP обладает следующими возможностями:
работа от одной батареи АА с устройствами, питающимися от
•
сети, а также с автономными устройствами;
соблюдение мер конфиденциальности;
•
выносная антенна, позволяющая установить модуль
•
позади бытового прибора или поблизости от настенной
розетки;
промышленный диапазон температур (–40…85°С) для
•
эксплуатации модуля в оборудовании внутри и вне поме-
щения.
ПрогрАммно-совместимое оБорУдовАние вводА/
выводА
Спецификация U-SNAP определяет аппаратный интерфейс,
физические размеры, передачу данных, содержимое
сообщений и характеристики протоколов для устройств
домашней сети. Основу этой спецификации составляет
порт SPI (Serial Peripheral Interface — последователь-
ный синхронный периферийный интерфейс) большинства
микросхем связи.
СнК GS1011, блок-схема которой представлена на рисунке 2,
расширяет возможности SPI-порта по поддержке ряда
других аппаратных интерфейсов, к числу которых отно-
сятся:
асинхронный последовательный интерфейс UART
•
(Asynchronous Serial Interface): многие существующие
электроприборы и преобразователи солнечной энергии уже
поддерживают этот интерфейс;
интерфейс GPIO (General-Purpose Input/Output)
•
: этот
интерфейс служит для контроля внешних цифровых цепей,
например датчиков, реле (механических и твердотельных)
и т.д.;
АЦП
•
: аналого-цифровое преобразование;
ЦАП
•
: цифро-аналоговое преобразование.
За счет того, что модуль Wi-Fi U-SNAP работает с любым из
перечисленных интерфейсов, его легко можно использо-
вать в качестве автономного контроллера или с другим
процессором. Таким образом, модуль может контроли-
ровать и управлять любым количеством отслеживающих
или потребляющих устройств — компрессоров, холодиль-
ников, водонагревателей, сенсоров фотоэлектрических
систем — и передавать данные на центральный узел или
сервер.
Wi-Fi-сторонА Устройств
Стремительный рост устройств с поддержкой функции Wi-Fi пре-
доставляет пользователям новые возможности по управле-
нию расходом электроэнергии дома.
Например, разработка компания Our Home Spaces позволяет
отображать параметры расхода электроэнергии на дис-
плее домашней техники. Американская компания Radio
Thermostat Company недавно произвела первый интеллек-
туальный термостат CT80 с поддержкой Wi-Fi (см. рис. 3).
Этот Wi-Fi-модуль работает на основе СнК GS1011 компании
GainSpan.
У коммунальных предприятий появляется также возможность
извещать потребителей об уровне расхода электроэнер-
гии на основании проведенных оценок. Приходящие на
мобильные телефоны извещения помогут пользователям
сориентироваться в отношении величины этих расходов и
оптимизировать их. Графическое представление информа-
ции на экранах многих смартфонов и мобильных интернет-
устройств поможет пользователям не только увидеть, но
быстро и легко управлять домашней техникой.
Умные домА
Интеллектуальные электросети и домашние устройства с под-
держкой Wi-Fi представляют громадные возможности,
которыми могут воспользоваться не только коммунальные
предприятия, но и потребители. Появление интеллекту-
альных функций у домашней техники и ее возможность
подключаться к сети позволят домовладельцам контроли-
ровать расход электроэнергии, не прилагая к этому боль-
ших усилий, а также воспользоваться программами комму-
нальщиков по ее экономии. В то же время коммунальные
компании смогут эффективнее управлять энергорасходами
в пиковое время.
Умный дом изменит роль потребителей в расходе электро-
энергии. Используя встраиваемые в бытовую технику
средства, потребители становятся владельцами той Wi-Fi-
инфраструктуры, которая уже существует в их домах и
обеспечивает экономически эффективные средства для
более активного участия в разворачивании умных элек-
тросетей.
Вы отказались бы от возможности узнавать о расходах электро-
энергии своего дома, получая извещения на мобильный
телефон, или о величине оплаты коммунальными службами
тех излишков солнечной энергии, которую отдала в общую
сеть ваша фотоэлектрическая установка?
