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家用电器低碳化技术——网络篇

主题:小家电标准 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-16

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家电标准论文范文

小家电标准论文

目录

  1. 小家电标准:北京:公租房家具家电租金标准公布

黄逊青

信息交换技术的应用使家用电器的功能和性能发生了巨大飞跃,同时也令家电运行方式发生变革.多年来,具备信息交换能力被视为智能化家电的特征之一.信息交换不仅拓展了家电控制系统的信息输入类型和数量,也促进了家电系统运行管理趋于完善,还延伸了家电的应用范围.其中,家电的互联和自主运行能力在信息交换技术推动下取得了令人瞩目的发展.

家用电器应用信息交换技术由来已久,但是早期采用的专用数据传输方式在技术和经济性上受到诸多限制,应用范围有限.20世纪末,利用公共有线或无线电话网络对家电进行远程监控的产品出现,人们期待这类信息交换方式能够给家电行业带来变革.然而,随着通讯网络技术的发展,利用局域网和互联网等通讯平台实现信息交换的方式,逐步取代了传统电话网络方式.目前家电的信息交换方式可以用网络化来概括.

网络化的信息交换方式必须基于标准化的通讯协议.对于能耗较大的白色家电而言,信息交换的基本目的是实现产品的自主优化运行,包括与其他家电的协调运行,减少住宅能源支出.住宅能源管理系统( HEMS)、网络通讯协议、信息传输方式都是住宅能源管理网络技术的重要组成部分.

智能能源网

2002年,美国CERTS对微型电网(microgrid)做出定义.微型电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,可同时提供电能和热能;微型电网的内部电源主要由电力电子器件负责能量转换,并提供必要的控制;相对于外部电网,微型电网为单一的受控单元,可同时满足用户对电能质量和供电安全的要求.业内普遍认为,这是迄今为止最权威的微型电网定义.从字面来看,grid并非特指电网,在CERTS给出的定义中,微型电网提供的能量并非仅为电能,因此将micro grid翻译为微型能源网更为准确.在现有技术条件下,在住宅或住宅小区中构建微型能源网必须依靠信息技术的支撑,具备这些特征的网络可以称为智能互动微型能源网.

电能和热能是住宅和住宅小区主要使用的两类二次能源.从能源利用效率来看,直接使用热能,避免以电力或燃料转换方式获得热能是较为合理的.在现有技术条件下,在小区内进行住宅间电力交换较为容易,而进行住宅间热能交换难度较大.虽然目前日本正在进行民用建筑物间的热量交换输送技术验证,但是在住宅间进行热量交换似乎意义不大.首先,热电联产过程获得的热能是按需生产的,没有富裕;其次,热能输送管道的造价较高,输送过程中热能损失较多.如果热损失较大或需要消耗较多的驱动电力,该技术就丧失了经济效益.因此,在微型能源网络中,除了太阳能热利用系统采用集中集热分户供热的方式,在住宅间进行热能交换的情况十分少见.

在住宅内,热水网络是最常见的为满足不同热能需求构建的热能网络,可以包括不同类型的热源装置、蓄热装置和用热装置,并利用信息系统联接这些装置,实现全住宅热能平衡,充分利用热能.在微型能源网络中,热电联产装置和热泵装置通常是提高网络运行效率最重要的热源装置.在热能供应不足时,热泵作为优先投入运行的热源装置,一方面可以利用住宅内的余热调节热量温度,解决温度差异导致的相对热能供应不足;另一方面,在运行条件有利的情况下,可以利用环境的低位热能或无用热能获得所需热能.热泵供热的运行经济效益明显优于燃气锅炉、燃气热水器和电热水器等传统热源装置.而热电联产装置是以电力为副产品、以满足热能需求为主要运行目的的产品,可使燃气得到梯级利用.

近年来,集成多种能源转换装置、蓄能装置和用能器具构建而成的住宅微型能源网络,成为住宅低碳化技术发展的重点.然而,有效管理能源网络是普通消费者无法胜任的工作,需要利用信息交换手段实现能源网络的自主管理和优化运行.在政府的资助下,日本企业利用住宅能源管理系统( HEMS),以EchoNeC协议作为家电信息交换平台标准,在日本国内不同气候类型的地区进行试验.经验证,HEMS可降低1O%~30%的住宅能耗.根据ABI研究公司提供的数据,到2014年,HEMS的全球年销量有望达到1700万台.

通讯平台协议

2011年,日本经济产业省决定推荐EchoNet联盟的EchoNet Lite协议作为住宅能源管理系统( HEMS)的国内标准.在2011年第三次补充预算案中,日本政府划拨出300亿日元,扩大HEMS补贴事业,并将采用EchoNet Lice协议作为补贴条件.

目前,在适用于白色家电的通讯协议中,EchoNet是目前较具影响力的住宅网络通讯协议.该协议由日本多家企业共同制订,包括东芝、夏普、日立、三菱电机、松下等家电企业及论文范文电力公司等.这些企业于1997年成立了 EChoNet联盟.该联盟的宗旨是制订家庭网络标准,将其应用于家庭能源管理、家电控制及居家医疗保健服务等领域,使其成为家庭管理及控制的通讯平台.

EchoNet协议是开放体系,可利用电力线、红外线、特定小功率无线、蓝牙、以太网和无线网络等传输方式.根据EChoNet联盟的调查,2008年,采用EChoNet协议的产品销量超过210万台;自EchoNet标准发布至2008年,采用EchoNet协议的产品累计销量已超过1000万台.2010年,EchoNet规格已更新至3.6版,但是该版本目前仅对联盟成员开放.

2011年12月,日本智能住宅标准化研讨会决定推荐自由度较高的EchoNet Lite作为标准接口,以推动家庭能源管理系统( HEMS)的标准化发展.该研讨会设在智能电网推进团体日本智能社区联盟( JSCA)的国际标准化工作组( WC)内,由日本经济产业省负责秘书处工作.其中,家庭能源管理系统特别工作组和智能电表特别工作组负责研究家庭能源管理系统协议、家庭能源管理系统与智能电表间接口的标准化问题.

EchoNet Lite是论文范文家庭网络通信标准,由EchoNet联盟进行管理和开发.EchoNet Lite的特点是:选择传输媒体的自由度较高,允许多种设备和网络标准的相互兼容.目前,家电、住宅设备、太阳能电池和燃料电池等能源设备的标准已制定完成,今后标准可能会扩展到电动汽车领域.2011年12月,EchoNet联盟公布了EchoNet Lite标准.智能电表特别工作组明确表示,将依照EchoNet Lite标准,探讨家庭能源管理系统与智能电表产生信息联动的命令及协议.电力公司提供的数据格式也将按照EchoNet Lite标准逐步统一.

1999年,EchoNet确立了远程控制家电的目标,之后虽然一直在改进,但是采用该标准的企业较少,未实现普及.在2011年日本大地震发生后,情况发生了变化,在住宅中采用光伏发电、蓄电池及电动汽车等产品的需求日渐凸显.要采用上述设备有效利用能源,必须根据电力使用情况等对各个设备进行自主运行管理.

EchoNet Lite在原有EchoNet协议基础上进行了大幅改进,提高了易用性,可直接采用目前家庭、企业普遍使用的通信标准及互联网机制,并公开了此前只有会员才有权知晓的规格标准,促进支持产品的开发.同时,除了冰箱、空调等家电,协议控制对象还增加了能源设备.

正因此,家电企业迅速推进相关支持产品的开发.住宅企业也对此充满期待.大和房建工业公司2011年9月开始销售由光伏发电、蓄电池、HEMS控制器及显示终端构成的EchoNet支持系统,论文范文高达392万日元.

同时,HEMS可以通过网络控制住宅中的用电设备、蓄电池和太阳能电池,实现节能.这就要求必须建立使不同厂商的产品能够相互连接,并通过第三方应用软件进行控制的机制.但是,由于电器设备厂商没有对外公开控制接口,目前状况与理想状况相差甚远.电器设备厂商担心,如果任由其他厂商控制太阳能电池功率调节器、蓄电池以及电磁灶等使用大电流的装置,容易出现运行效率低下的情况,有时甚至存在引起火灾的危险.

目前,针对HEMS功能安全的研究工作已经开始,论文范文电力等10家公司于2011年7月成立的HEMS联盟将对此进行深入研究,加盟联盟的成员企业还包括KDDI、夏普、大金工业、东芝、NEC、松下、日立制作所、三菱汽车和三菱电机.HEMS联盟的目标是确立厂商可以安心公开接口的机制,具体探讨可信赖的应用软件流通机制、系统故障时的解决方法等问题.此外,为推进HEMS业务的发展,该联盟还将针对第三方开发应用软件的机制、HEMS应用软件市场等进行探讨.讨论的结果将以类似指南而非标准的形式形成文件.在需要制定标准的时候,该联盟将推动有关标准化团体展开制定工作.

目前,中国的住宅网络协议处于多个联盟并存的状态.由海尔集团牵头、e家佳联盟成员共同参与制定的标准《数字电视接收设备与家庭网络系统平台接口》,已于2005年6月颁布,是中国第一个家庭网络行业系列标准,共包含《家庭网络系统体系结构及参考模型》等6项标准.e家佳联盟主导制定的《家庭多媒体网关通用要求》已于2010年4月在IEC TCIOO的FDIS(最终国际标准草案)程序中获得全票通过.中国家电企业已经在家庭网络领域拥有自己制定的IEC国际标准.除了e家佳联盟,美的参与的闪联是另一个较具影响力的家电网络协议联盟.目前,美的自控在通用控制系列标准制定方面进展顺利,已完成《GICP(通用智能控制协议)基础协议》等4个标准.

目前,华南家电研究院智能家电技术工程中心主导的白色家电智能控制网络标准体系研究工作也在稳步推进中.该项工作共有15个成员单位参与,分别来自企业、高等院校和检测机构等.该研究采用了与e家佳联盟和闪联有明显差异的方案,适用于所有的白色家电和家居设备,包括安防、照明和计量仪表等,有望成为另一个具有广泛适用性的统一标准协议.该方案采用3层结构,采用白色家电资源描述标记语言统一格式,采用基于XML语言的Web Services体系结构( SOA),并使用标准的家庭网关作为家庭智能终端.通过一系列的论证和验证工作,初步确定由11项标准构成标准体系框架.

以太网供电

以太网供电( PoE)也称作网络供电,是局域网( LAN)交换基础设施通过以太网铜缆向终端供电的技术.2000年,美国思科公司开发出这种被称为“馈线电源”的技术,用于支持新兴的IP解决方案.与支持标准桌面用户交换机( PBX)的电话相同,IP电话需要接入48V的电源,可以通过两种途径实现——将电话接入插座,或通过网络电缆为电话供电.采用后一种供电方式,电话电源故障率较低.

PoE的原理是将以太网线的物理层结构划分为两层,下层供电、上层进行传统数据交换,在不影响数据传输能力的情况下为连接到以太网上的设备供电.在以太网供电应用中,网络设备采用网线作为电力传输载体,网络中的设备无需配备单独的电源,还可以根据用电设备( PD)的工作情况实施远程电源管理.由于仅需网线连接即可实现PD的安装运行,许多新型网络设备,如IP电话、无线LAN接入点和网络摄像头、传感器等均可利用PoE供电.

小家电标准:北京:公租房家具家电租金标准公布

2003年6月,国际电子电器工程师协会(IEEE)的以太网电源标准(802.3af)正式实施,开始推广应用该技术.802.3af标准规定,每个供电端口最大功耗为15.4W,这就允许多种外接设备能够直接从以太网获取足够的电力,而无需配备单独的电源.该标准的最新版本是802.3at,已于2008年11月正式被确认为国际标准.在802.3at中,远程电源通过以太网支持的最大功率大幅提升为25W.作为网络化电源管理应用,PoE供电功率的提升使该技术能够更广泛地应用于各种利用以太网进行连接的设备,并促进了网络化电源管理技术在其他非以太网络设备中的应用,使智能网络化电源管理技术的应用前景更加广阔.

2009年12月,旨在实现数字电视、蓝光DVD*及投影仪等论文范文产品有线接口HDBaseT标准化的联盟正式成立.HDBaseT由以色列Valens公司开发,可通过一根现有的以太网( Ethernet)连接线同时传输非压缩HD视频和音频数据以及终端装置运行所需的电力.除了V alens,韩国LC电子、韩国三星电子和美国索尼影视娱乐公司也是该联盟成员.

HDBaseT标准的第一版支持1OOMbps的数据传输速率.按照标准修订计划,该指标近期将提高10倍,达到1Cbps.HDbaseT最高可支持20Cbps的传输速率,传输距离可达100米,还可提供USB、以太网功能和其他控制信号通道.HDBaseT可以视为可传输非压缩HD视频和音频信号、信息传输能力更强的PoE技术.

HDBaseT现行标准速率足以支持1080P高清信号和3D信号的传输.该标准通过以太网连接并传输HD和3D视频信号,还兼容通过互联网连接提供的电视服务,如谷歌电视.另外,利用多余的以太网电缆,可以有效减少家庭电缆数目,降低制造成本,减少消费者支出.目前,该技术可提供的最大供电功率约为30W.Valens公司计划将供电功率提高至1OOW,以满足50英寸电视机的用电需要.

在2010年美国拉斯韦加斯国际消费电子产品展( CES)上,Valens公司演示了连接论文范文设备的有线接口HDBaseT.在模拟的住宅局域网使用环境下,Valens在HDBaseT电源设备上连接了作为信号源的笔记本电脑、蓝光*和PS3游戏机以及作为接收设备的3台平板电视,并采用通过无线LAN与设备连接的智能手机,切换3台电视机显示的视频数据.

虽然PoE供电只能满足功率较小的家电的供电需求,但是从数量而言,多数的用电器具可采用PoE作为电源.尽管白色家电不需要HDbaseT强大的信息传输能力,但是采用统一的配置显然可以兼顾住宅局域网的多种需求.在采用直流供电的住宅中,功率100W以下的48V用电器具数量多分布广且多需要经常更换位置,PoE供电方式的优势非常突出.

高速电力线通讯

PLC技术的发展可以追溯到1990年,英国Norweb通讯公司最早开始研发PLC技术;1995年,该公司又与加拿大北电公司合作,共同开发这项技术;1998年,Norweb成功进行了普通输电线路Internet接入试验.2000年4月,由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司组成的家庭插电联盟( Home Plug)开始制定PLC技术标准,并发布了该标准的第一版Home-Plug 10.在PLC家庭网络中,只需在事先安装好的万能插座上插入电源插头即可构建LAN.2001年3月,德国RWE公司和瑞士Ascom公司实施了Power Net计划,开始向约2万户用户提供这种利用普通供电线路的互联网接入服务.同年5月,日本60家企业设立了联合机构——PLC设备开发协会,研究利用输电线进行通信的技术.

日本的PLC试验可谓一波三折.2002年夏,日本总务省决定推迟实施PLC产业化计划,理由是实验发现存在电磁波泄漏现象.直到2004年1月,日本总务省才在应用减少电磁波泄漏的技术、且不对其他通信和周围设备造成负面影响的前提下批准进行PLC实证试验.2004年8月底,14家服务商的28种设备获批进行实证试验,试验数据将作为判断是否继续冻结PLC产业化的依据.

在2007年CES上,日本船井电机展示了内置电线数据传输通信( PLC)调制解调器的平板电视.只需将电源插头插入插座,该产品就可以接入LAN,无需外置适配器.船井电机使用的PLC调制解调器是松下通信公司开发的采用HD-PLC技术的PLC模块.该产品是采用内置PLC方案实现产业化的第一种家电,PLC调制解调器位于32英寸液晶电视电源线的连接处.

2007年9月,日本松下电器公司开始销售面向平板电视“VIERA”的电力线通信( PLC)用适配器,通过电力线将松下的“自由安装可视门铃”与VIERA连接,由VIERA呈现可视门铃拍摄的图像.该适配器采用松下电器的HD-PLC技术,电视机与PLC适配器使用以太网连接,最远传输距离为150m.

2008年2月,松下通讯公司发布了高速电线通信HD-PLC实验住宅的相关信息.该实验住宅主要用于进行产品连接性验证、兼容性认证以及基准测试和实际环境验证等.该实验住宅模拟了用户的实际使用环境,内部配有个人电脑、电视机和录像设备等视昕设备,电话机和传真机等通信设备,空调、冰箱、微波炉、吸尘器等家电.

2005年,欧盟执行委员会向成员国政府发布指导意见,促进各成员国推广利用电力线提供低成本高速互联网接入服务.欧盟执行委员会认为,电力线通讯( PLC)是一种宽带技术,是利用传输电流的电力线作为媒介,进行声音、资料或影像传输的方式.因此,只要在有电源的地方,即使在不同国家,就能够进行连网.这项技术将帮助欧盟解决各国宽带发展情况不一的问题.欧盟主管官员认为,PLC作为网络接入方式将促使宽带市场的自由竞争,使电力供应公司也有机会进入宽带市场.

欧盟执行委员会在关于推广PLC服务的声明中指出,目前,通过电力线提供互联网服务,仅在少数城市得到应用,但是应用潜力巨大;欧盟有2亿条供电线路直接通向家庭、学校和企业,利用电源线提供宽带网接入服务,拥有光明的前景.电力线通信可以通过不同渠道进行,PLC服务的接入论文范文与普通运营商提供的ADSL接入设备或者以太网宽带的论文范文相差无几,甚至可能更低.

2004年,美国论文范文通讯委员会为通过电力线接人宽带打开了大门.目前,美国、德国、法国、奥地利、西班牙等国家的电力线通信网络均已开始运营,众多电力企业正在进行相关试验.

在中国,PLC技术的入户试验起始于2001年底.在宽带小区网中,利用高速电力调制解调器为住宅用户接入互联网,并对网络传输速度进行测试.试验发现,该技术的传输速率可达到10M,而且系统工作稳定,数据传输流畅.

2007年3月,闪联与全球消费电子电力线通信联盟( CEPCA)签署了合作备忘录,建立家庭内部PLC规范.在2011中国国际消费电子博览会上,闪联推出了LinkSee电力线以太网适配器LSP01以及3款Android智能高清*A6、S8和R9.A6和S8可以将普通电视转变为智能电视,成本只有智能电视的几十分之一.在LSp01的展示中,用户只需将适配器接通电源即可进行数据传输.LinkSee PLC适配器还可与电脑、IP电话、互联网电视等多种终端设备连接.此外,闪联还展示了智能建筑系列解决方案IGRS+PLC的产品与应用.该方案以电力线作为传输介质,可实现高速上网、智能控制、IPTV、安全监控、能源管理等功能.

与其他类型家电相比,白色家电的体积和消耗功率均较大,一般采用固定安装方式.由于电力线是白色家电必备的配置,白色家电以PLC技术作为信息传输方式的优势较大.

(敬请期待下一篇《家用电器低碳化技术——蓄能篇》)

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小家电标准引用文献:

[1] 笔杆网查重标准的标准
[2] 容易写的标准课程论文题目 标准课程论文题目哪个好
[3] 标准本科论文选题范文 标准本科论文题目如何取
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