推介面向能源管理智能能源网关解决方案

在最基本的层面来看，智能电网生产清洁、可持续的电力并智能地管理这些电力的配送和使用时有两个主要的基本任务。迁移至清洁发电需要许多年才能实现，同时还需要数十亿美元的投资。另一方面，这意味着智能管理电力配送并降低每个人的电力消耗量目前暂时无法实现，如果我们希望满足不断增长的全球电力需求，那么使新型的清洁发电资源投入使用非常关键。电力公司为了智能地平衡和配送电力，需要能够了解电力消耗地点、消耗量和消耗时间。为了具备这一能力，智能电网的一个基本特性是建立电力配送网络，以便在配电设施和电力消耗地点之间同时支持电力和通信功能的双向流动。更详细地来说，这种双向通信方式从配电中心扩展至城区或附近街区，然后连接至通过电表与智能电网连接的个人住宅和企业，进而连接到楼宇内部的各个设备。图1所示为该电力网络。就像每台计算机、打印机、存储系统和服务器通过以太网或无线以太网(Wi-Fi)网络连接一样，智能电网把传输、监控和消耗电力的设备连接在一起，它使用多种新的智能电网网络标准，包括PLC、M-Bus、ZigBee®技术和SmartEnergy1.0。

面向能源管理和控制的网络智能网关(pdf)

智能电网设备使电力公司可以从智能电表中采集客户的使用数据，在图1中由图中央的计量符号表示。智能电表的升级正在逐步进行，最初集成了短距离RF技术，它允许“近旁”采集电表读数，节省了时间并提高了精确度。

图1-家庭局域网

接下来，智能电表的改进趋势是完全不再需要移动现场人员采集电表数据。最新一轮的智能电表改进是基于标准通信技术，由高级计量架构(advancedmeteringinfrastructureAMI)组织推动。基于标准的通信技术的使用为现有家庭网络平台敞开大门，例如住宅网关和宽带AP路由器，使其也纳入了支持范围。这种新的平台类型被称为“智能能源网关”或“家庭能源网关”，代表了家庭局域网(HAN)的核心。

为了使住宅网关作为智能能源网关使用，必须实施的主要改变是使其支持已经在智能电表中采纳的、用于通信的PHY和协议。智能电表中使用的PHY包括PLC、ZigBee和802.11。相关通信协议还包括欧洲市场上的DLMS、SmartEnergy1.0和M-Bus。对智能能源网关的设计来说，集成这些PHY并支持与其相关的通信协议是主要要求。这些相同的PHY技术在HAN中被越来越多地快速采用，以便支持家庭自动化连接，包括家用电器、照明设备、安保系统和健康监控设备，如图1所示。AMI组织和家用电器制造商协会(AssociationofHomeAppliancemanufacturersAHAM)均对这一技术实施提供指导。智能能源网关的设计也必须融入其他注意事项，包括支持广域网(WAN)接入，另外还需要具备可以通过互联HAN器件实施访问、监控和控制的用户界面(UI)，也许这是最重要的。

最后一个因素需要特别注意。如果消费者希望成功地管理和节省他们使用的能源，那么在HAN中访问、监控和控制器件是非常重要的功能。UI必须允许客户明确了解他们使用了多少能源，电力公司为此收取了多少费用，并且提供在需要时能够通过HAN互联器件实施控制的功能。为该UI提供的同等重要的功能是可以通过智能手持设备或平板电脑随时进行远程访问。该功能利用了全球消费者都倾向于将一个智能器件用于所有通信应用的偏好，并将其从语音、文本、电子邮件和娱乐扩展至现在也包括家居监控、安全和控制。作为网络技术领域的全球领先者，飞思卡尔目前是网络设备制造商中最受认可的制造商之一。无论是通过互联网发送电子邮件、下载电影或交换文件，这些内容都很有可能经过多个飞思卡尔器件，这充分说明了飞思卡尔在业界的地位。

飞思卡尔高级副总裁兼网络与多媒体事业部总经理LisaSu表示,“智能电网从本质来说其核心是一个网络。飞思卡尔被认为是网络解决方案领域的全球领先者，我们积极地将通信、处理和传感器技术应用于这一快速增长的市场。”

这些举措中的一个示例是飞思卡尔新型联网networkedSmartEnergyGateway(nSEG)参考设计，如图2所示，它基于MPC8308PowerQUICC®IIPro处理器。这一多功能网关可以支持从智能手持器件建立M2M连接，例如智能手机、平板电脑连接HAN。通过这一M2M连接，用户可以远程监控能源使用，从电力公司接收与计费和税费更改有关的警报信息，并管理其HAN中的智能器件。

图2所示为创新的MPC8308PowerQUICCIIPro嵌入式处理器，它是飞思卡尔联网SmartEnergyGateway参考设计的核心。这一多功能处理器采用高性能PowerArchitecture®e300c3核心，可交付卓越的1.99DMIPS/MHz处理性能，还具有经过优化的集成外设套件和低级别协议处理特性，可交付卓越的平台灵活性和无与伦比的性价比。MPC8308可支持千兆以太网和PCIExpress®互联，USB2.0和DDR2内存，以低于10美元的零售价格提供高达800DMIPS的性能，是希望开发多功能SmartEnergyGateway平台的设计师的理想选择。

图2-SmartEnergyGateway块图

图2所示的飞思卡尔MPC8308nSEG参考设计可以在支持ZigBee的多种HAN设备（具有电力线路调制解调器支持配置）之间建立连接，允许通过图3所示的图形用户界面从任意智能手持设备通过M2M链路访问和控制。另外，nSEG还可以通过其PCIExpress端口支持最新的3x3802.11nWi-Fi无线模块，通过高性能千兆以太网还可支持真正的宽带连接性。使用3G或4GUSB模块时，通过所提供的两个高速USB2.0端口中的任意一个都可以支持无线宽带应用。nSEG参考设计包具有一个全面的免许可证OSGI软件套件，包括网关、网络视频记录器(NVR)、NAS和DLMS堆栈。飞思卡尔nSEG参考设计提供一个小巧的4”x5”四层主板，包括一个具有双天线和电源的低成本外壳，如图4所示。

图3–图形用户界面

图4–飞思卡尔nSEG参考平台

针对不要求高性能宽带连接性或完整802.11nWi-Fi功能的应用，飞思卡尔还提供基于i.MX28的HomeEnergyGateway(HEG)参考设计。飞思卡尔HEG参考设计是小巧(3.3”x3.0”)、可扩展的低功耗器件，基于以下参考平台特性：一个强大、低功耗的应用处理器（基于ARM®926），集成了功耗管理单元、加密单元和一组丰富的连接控制器。

双ZigBee无线（具有电力线路调制解调器支持配置）支持以即插即用的方式无缝连接至智能电表和HAN自动化系统。

通过宽带互联网接入，WLAN无线或以太网有线接口（具有3G/GPRS调制解调器配置）可支持安全的端到端HAN控制和监控，无论以在线或远程的方式。

通过全面和直观的用户界面，可使用一个显示屏界面实现家居管理。