[ 導讀 ] 在今年上海世博會上，“綠色低碳”、“節能環保”成為主旋律，智能家電/智能家居生活場景的展示令人印象深刻：冰箱的液晶顯示屏可顯示儲存食品的狀況，及時提醒需要補足的食材，并自動與超市聯網配送物品;

       在今年上海世博會上，“綠色低碳”、“節能環保”成為主旋律，智能家電/智能家居生活場景的展示令人印象深刻：冰箱的液晶顯示屏可顯示儲存食品的狀況，及時提醒需要補足的食材，并自動與超市聯網配送物品;洗衣機能夠自動識別衣物材質選擇恰當的洗滌模式;出門在外，只需通過手機等終端平臺發條短信就能對家電設備進行遠程控制……結合了尖端科技與人性化設計的智能家電正在從創意概念一步步變成現實，而這種新趨勢也將為傳統家電行業注入創新活力，甚至引發新一輪行業洗牌。

    “預計智能家電所帶來的商業影響將是全球范圍的。”愛特梅爾(Atmel)公司戰略營銷經理PierreRoux指出。目前，智能家電市場處于發展初期，面臨標準、成本、產業生態系統建設、商業模式等諸多問題，還需要經歷一個較長的市場培育期，規模商用尚需時日。不過，“由于人們提高用能效率的意識不斷高漲，加上多項政府計劃的激勵，在接下來的幾年里，智能家電的部署進程將有望加速。”PierreRoux表示。

    主打節能牌

    作為電力網的終端用電設備，家用電器的能耗不容小覷，即使是待機功耗也是一項不小的開銷。據中國節能認證中心調查，中國城市家庭的平均待機功耗相當于每個家庭每天都亮著一盞25瓦到50瓦的長明燈。據測算，家電待機能耗已占到中國家(查看地圖)庭電力消耗的20%以上。美國能源部的報告也顯示，超過三分之一的美國發電量被用于家用電器。

    智能控制技術、信息技術的快速發展為家電智能化提供了可能，智能家電由于能夠實現更高效能而被認為是促進節能降耗的有效途徑。據悉，美國家用電器協會(AHAM)已經聯合26家家電企業及能源監管組織，達成一項關于提高家電產品能源效率、節水能力以及促進智能家電產品研發的協議，該協議還申請將智能家電列入“能源之星”認證計劃。

    “我們已經看到智能家電產品在全球(包括中國在內)市場的日益增長。”Microchip公司亞太區家電解決方案部市場經理AlanLee分析，這一方面緣于人們生活水平的提高，傾向使用性能更好的家電產品;另一方面，在全球變暖和能源成本不斷上升的壓力下，市場更加青睞高能效的智能家電。

    “人們對節能降耗、人機界面和通信功能等方面的需求將是拉動智能家電市場增長的主要力量。”意法半導體(ST)大中國區微控制器事業部市場經理JamesWiart也談到，現在世界[FS:PAGE]很多國家，包括中國在內都在鼓勵家電廠商研制這類智能家電。”

    看好智能家電在節能領域的發展前景，全球家電廠商紛紛制定開發計劃或推出相關產品。例如，美國Whirlpool公司宣布2011年將在市場上出售100萬臺智能干衣機;并在2015年之前，將實現全部新產品的智能化。GE公司開發的智能熱水器產品目前已經上市，該公司表示在2010年還陸續推出一系列智能家電。海爾、海信、美的等中國家電企業也競相推出全套智能家電方案。

    基礎技術到位，標準尚待統一

    智能家電并非全新概念，數年前，單項家電產品的智能化功能就已經實現，諸如全自動洗衣機、數控電飯煲等產品早已進入人們的生活。

    隨著3C融合、三網融合以及物聯網技術應用逐步深入，家電將朝著多智能化、自適應化和網絡化方向發展。新一代智能家電需要解決各種家電設備之間的互連互通以及家電網絡與外部網絡的通信問題。

    從系統開發層面看，智能家電是一個復雜的嵌入式系統，其研發過程涉及多個技術領域，包括電機變頻技術、低功耗設計技術、先進圖形界面技術以及網絡通信技術等。針對智能家電系統的三個基礎技術——人機界面、連接和先進的電機控制，Microchip的AlanLee逐項分析道：“隨著節能意識的不斷提高，消費者希望了解他們的消費模式，而QVGA液晶圖形顯示以及觸摸傳感技術可以以一種用戶友好的方式展示這一信息;采用創新的單片機可以形成一個完整的嵌入式智能控制解決方案;此外，智能家電需要連接到智能電表或者宅內管理設備，以便能夠共享和接收到能源使用數據和分時用電事件，這就需要穩健的有線和無線連接解決方案，例如那些以Wi-Fi或ZigBee協議為基礎的解決方案。”

    家庭網絡通信技術是構建智能家電系統的關鍵之一，家庭網絡主要分成家電控制網絡、家庭A/V網絡和家庭數據通信網絡。在IP域方面，全球廠商大多遵循IEEE標準，未來將向IPv6通信技術發展;但在非IP域方面，目前尚無全球統一標準，區域性標準分屬不同陣營，不同廠商設備無法互連互通。比較典型的標準有，美國的UPnP、SCP及LonWorks，日本的Echonet，歐洲的KNX標準。中國的閃聯標準以及e家佳聯盟主導提報的《家庭多媒體網關通用要求》也已晉級為國際標準。

    低功耗控制方案成主流

    電機的功耗在家用電器的整體能耗中占據很大比例，一直以來，業界都在尋求更先進的電[FS:PAGE]機控制技術，以期實現低功耗控制方案。“例如，在永磁同步電機中使用無傳感器磁場定向控制(FOC)技術，就可實現能效更高、運行更平順、噪聲更低的控制方案。”Microchip的AlanLee進一步分析道：單獨使用數字信號處理器(DSP)，不僅提高了成本，而且需要一個外部模數轉換器(ADC)，因為它們并不專門用于嵌入式控制;FPGA的使用費用太過昂貴，需要NRE費用，且開發周期較長;相較而言，大多數MCU都是現成器件，兼具成本效益且使用靈活，而且由于內置電機控制脈寬調制(PWM)模塊和高速ADC，因而可降低系統的總成本。“要實現無傳感器磁場定向控制永磁同步電機，除了MCU的電機控制外設，還需要有數字信號處理引擎。”AlanLee強調，Microchip通過將MCU和DSP兩者功能集成于專用16位dsPIC數字信號控制器(DSC)中，解決了上述問題。

    如何控制多種家電設備是控制系統設計的一個關鍵點。“給每個設備配備一個控制面板的成本太高，多個設備共用一個中央控制面板是最佳解決方案。”Atmel公司的PierreRoux指出，“這種中央控制面板可以固定安裝在家庭的某個中心位置，也可以是一個便攜裝置，這二者都有市場。”針對智能家電市場，Atmel提供完整的AVR8/32位微控制器和基于ARM核的AT91SAM微控制器產品，以及作為智能化家庭組件核心的微處理器，可實現功耗更低、性能更佳的解決方案。

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