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物联网中的水和电力2014-05-17 12:06:00

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下一个技术时代将是物联网(IoT)1,如果真是这样,说明您轻信了从互联网上看到的一切。据称,技术将非常便宜,我们将连接一切。遍布整个房子的智能传感器将使您能够监测和控制那里发生的一切,遍布全城的智能传感器将更好地管理社区。是的,物联网指日可待。

果真如此吗?智能家居已经嚷嚷了几十年,但我仍然用三个遥控器观看电影,用第四个遥控器切断电缆;智能电网本来规划现在应该在全球许多地方部署完成,但已经屡屡推迟部署;据说下一波是智能城市,但我真的应该期待美国的主要城市会很快部署大量智能交通传感器吗?

真实情况是IoT已经到来...在某种程度上。我们看到的是利用较智能的传感器连接在一起的早期例子,这些传感器位于稀稀疏疏的多个场所。政策驱动的举措,例如智能电网,正在推进,尽管速度慢于预期;消费驱动的传感器,例如NEST2或Belkin3的产品

,正在步入家庭,或者已经出现在家庭中。然而,无处不在的IoT,坦白地讲,仅仅是炒作而已。谈论的所有内容都要经得起质疑。实际上,只有投资回报(ROI)具有财务意义时,物联网才有意义;而只有管理宝贵的资源时,ROI才会有意义。

我们会问,通过增加智能化来管理智能传感器和系统,将使什么样的资源最为受益?也许更重要的是,什么样的传感器和技术能够为IoT带来信息?本文讨论我们这个星球上最受益于智能化检测IoT网络的两项最关键资源:电力和水。

政策驱动的IoT

我们首先看一下自上而下驱动的IoT部署:有些政府政策要求的机器对机器通信系统。最明显的例子是智能电表和更大的智能电网。部署智能电网的原因有很多,根据地区不同而不同,但智能电网的好处在社会层面则更为明显。

智能电网通过实时定价使我们更好地管理地球上的稀缺能源,提供需量响应信号来管理负载,更好地控制非技术性能源损耗,以及改进断电的响应时间。面对电力需求的不断增长(图1),智能电网提供了管理负载的更好方法,限制为全球供电所需的新型及昂贵发电总量的更好方法,以及教育甚至培训消费者成为负责任能源用户的更好方法。注意,对于个体消费者,购买和安装一只智能电表几乎毫无意义。对于消费者,安装电表时可能会触电是一个非常现实的安全问题。而且,由于数据来自于地区内的所有消费者,所以某一个消费者的数据对电力公司和发电机而言几乎是没有意义的。实际上,只有当整个地区的用户使用该项技术并参与到相同的IoT网时,智能电网的优势才有意义。

物联网中的水和电力(电子工程专辑)
图1. 在未来二十年,世界将面临严峻的能源需求挑战。

政策驱动IoT的另一个类似例子是智能水表。同样,社会问题不会马上体现在个体层面。没错,对于我们每个人,清洁、经过处理的水是一种宝贵的日用品,但我们大多数人使用(浪费)的水可能超出我们所需。但个体层面的水浪费可能不值得关注。但是,全体浪费的水相当显著:包括给水系统和家庭本身,这值得我们注意。

传统的机械式水表不能检测到与家庭正常泄漏相关的低流量,而泄漏每月可造成数千加仑的水“损耗”,并且年复一年。此外,机械水表检测大量故障泄漏的质量非常差。作为一个消费者,我们可能不会注意到自动喷淋灭火系统的泄漏,直到连续几个月水费大涨。应该怎么做?我们确实不能控制和改进自己水表的智能化。实际上,将这些水表更换为智能水表需要专业知识,并且当我们能够完整监测整个地区的给水情况时,同样是社会效益最为显著。

注意,在这两个例子中,政府或公共事业部门的政策驱动智能IoT的部署。存在问题的宝贵资源(例子中的电和水)是相当稀缺的,更智能的传感器IoT网络能够更好地管理一切,不一定非得带来新的直接效益。当今的现实是消费者很大程度上与公共事业单位的能力限制脱钩,直到发生灾难性的事件,例如断电或断水。所以,部署传感器网络的动力需要政策驱动。

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