本文討論我們這個(gè)星球上最受益于智能化檢測(cè)IoT網(wǎng)絡(luò)的兩項(xiàng)最關(guān)鍵資源：電力和水。
政策驅(qū)動(dòng)的IoT
我們首先看一下自上而下驅(qū)動(dòng)的IoT部署：有些政府政策要求的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信系統(tǒng)。最明顯的例子是智能電表和更大的智能電網(wǎng)。部署智能電網(wǎng)的原因有很多，根據(jù)地區(qū)不同而不同，但智能電網(wǎng)的好處在社會(huì)層面則更為明顯。
政策驅(qū)動(dòng)IoT的另一個(gè)類似例子是智能水表。同樣，社會(huì)問(wèn)題不會(huì)馬上體現(xiàn)在個(gè)體層面。沒(méi)錯(cuò)，對(duì)于我們每個(gè)人，清潔、經(jīng)過(guò)處理的水是一種寶貴的日用品，但我們大多數(shù)人使用(浪費(fèi))的水可能超出我們所需。但個(gè)體層面的水浪費(fèi)可能不值得關(guān)注。但是，全體浪費(fèi)的水相當(dāng)顯著：包括給水系統(tǒng)和家庭本身，這值得我們注意。
傳統(tǒng)的機(jī)械式水表不能檢測(cè)到與家庭正常泄漏相關(guān)的低流量，而泄漏每月可造成數(shù)千加侖的水“損耗”，并且年復(fù)一年。此外，機(jī)械水表檢測(cè)大量故障泄漏的質(zhì)量非常差。作為一個(gè)消費(fèi)者，我們可能不會(huì)注意到自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的泄漏，直到連續(xù)幾個(gè)月水費(fèi)大漲。應(yīng)該怎么做?我們確實(shí)不能控制和改進(jìn)自己水表的智能化。實(shí)際上，將這些水表更換為智能水表需要專業(yè)知識(shí)，并且當(dāng)我們能夠完整監(jiān)測(cè)整個(gè)地區(qū)的給水情況時(shí)，同樣是社會(huì)效益最為顯著。
注意，在這兩個(gè)例子中，政府或公共事業(yè)部門的政策驅(qū)動(dòng)智能IoT的部署。存在問(wèn)題的寶貴資源(例子中的電和水)是相當(dāng)稀缺的，更智能的傳感器IoT網(wǎng)絡(luò)能夠更好地管理一切，不一定非得帶來(lái)新的直接效益。當(dāng)今的現(xiàn)實(shí)是消費(fèi)者很大程度上與公共事業(yè)單位的能力限制脫鉤，直到發(fā)生災(zāi)難性的事件，例如斷電或斷水。所以，部署傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力需要政策驅(qū)動(dòng)。
消費(fèi)驅(qū)動(dòng)的IoT
政府或部門政策并不是驅(qū)動(dòng)機(jī)器對(duì)機(jī)器網(wǎng)絡(luò)的唯一動(dòng)力。常見(jiàn)無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施(例如我們的蜂窩電話和家中的WiFi®系統(tǒng))的涌現(xiàn)已經(jīng)為消費(fèi)者—通過(guò)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)—來(lái)控制設(shè)備創(chuàng)建了大量機(jī)會(huì)：相對(duì)于以上所述的自上而下的政策驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器和機(jī)器是個(gè)自下而上的消費(fèi)需求驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。
消費(fèi)驅(qū)動(dòng)IoT的一個(gè)較新例子是智能停車系統(tǒng)。正在美國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)開展的試點(diǎn)項(xiàng)目利用傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)人口密集城區(qū)的開放停車空間。然后將該數(shù)據(jù)與移動(dòng)設(shè)備分享，應(yīng)用程序可將您導(dǎo)航至最佳停車位置。當(dāng)然，這種傳感器部署涉及到商業(yè)問(wèn)題，因?yàn)檫@基本上可作為停車場(chǎng)的“廣告”，并潛在地提高了利用率。但這里管理的真正資源(以及我們?cè)敢鉃榇隧?xiàng)服務(wù)付費(fèi)的原因)是時(shí)間。這種IoT停車系統(tǒng)將大幅縮短我們?cè)诼迳即墶⒅ゼ痈纭⒓~約及其它任何繁華大都市的停車時(shí)間。
IoT和電表
為了監(jiān)測(cè)能源消耗，我們不需要更換傳統(tǒng)的電表。相反，我們真正需要的是一種能增加至已有應(yīng)用的現(xiàn)成測(cè)量方案。合適精度(1%或更優(yōu))的電能測(cè)量已經(jīng)是一門專業(yè)學(xué)科。所以，我們現(xiàn)在真正需要的是使我們能夠檢測(cè)能源消耗的看守方案。一種可能的方案是傳感器制造商在通信模塊外部增加一個(gè)電流變壓器和一個(gè)可編程電能測(cè)量IC，例如Maxim(http://www.maximintegrated.com/cn.html)的78M6610_LMU。電流變壓器用于電能測(cè)量，盡管效率高，但可能不滿足我們的“高性價(jià)比、小體積”要求。
盡管電流變壓器是最常見(jiàn)的能耗測(cè)量方案的傳感器，但體積大、成本高。分流器的成本低、重量輕，但與已有系統(tǒng)集成困難。連接至分流器意味著直接連接至電源的交流電力線。首先要用光耦隔離，然后在測(cè)量系統(tǒng)所在的一側(cè)需要附加電源。這一步驟與最初采用分流器節(jié)省成本和空間的初衷相違背。市場(chǎng)上現(xiàn)在具有少數(shù)高精度測(cè)量方案，例如Maxim的MAX78615/78700芯片組，解決了這個(gè)問(wèn)題，提供隔離且無(wú)需構(gòu)建附加電源即可進(jìn)行測(cè)量。
IoT和水表
擴(kuò)展水耗傳感器網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)更大的挑戰(zhàn)。智能插頭，例如上例中介紹的Belkin，能夠快速普及的原因是安裝非常簡(jiǎn)單，并且安裝之后難以覺(jué)察。但智能水表就刺眼得多。想象一下智能插頭大小的裝置綁在浴缸進(jìn)水口、花灑水管或臉盆水龍頭上的樣子。現(xiàn)在，這種裝置的大小會(huì)使它礙手礙腳。
對(duì)智能水表發(fā)展的一個(gè)更大威脅實(shí)際上是市場(chǎng)上普遍使用的機(jī)械式水表。當(dāng)今大多數(shù)水表中有一個(gè)隨水流旋轉(zhuǎn)的渦輪。這種物理裝置笨重且不精確。甚至更糟糕的是，這些機(jī)械式水表不能檢測(cè)到與“典型泄露家庭”相關(guān)的流量。許多所謂的“智能”水表僅僅利用一個(gè)小型微控制器計(jì)算渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是，有新技術(shù)可消除水表中的機(jī)械部件，允許設(shè)計(jì)較新的高可靠性智能水表，縮小尺寸，提高測(cè)量精度(尤其是低漏泄率時(shí))，能夠進(jìn)入更多的潛在家庭。
超聲流量計(jì)量技術(shù)，曾一度專用于給水系統(tǒng)或工業(yè)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的昂貴水表，現(xiàn)在可用于公共事業(yè)水表或其它流量應(yīng)用。超聲流量檢測(cè)使用硅與兩個(gè)壓電元件配合工作：一個(gè)傳感器將一個(gè)脈沖發(fā)送至另一個(gè)傳感器(反之亦然)。脈沖傳輸時(shí)間差表示液體或氣體的流速。利用超聲計(jì)量技術(shù)，我們能檢測(cè)到極低的流量，甚至流量小到“典型泄露家庭”都行。但這種測(cè)量很復(fù)雜，我們需要特殊的硅傳感器，以便檢測(cè)一個(gè)家庭中的平均漏泄水平。
看起來(lái)水流量傳感器變得像智能插頭那樣普及還有很長(zhǎng)的路要求。盡管如此，即使少數(shù)用戶更換房屋內(nèi)的分戶水表，社會(huì)也會(huì)從中受益。我一定會(huì)有興趣知道洗一次碗要消耗多少水。保持游泳池的水位需要多少水?(也許我該買一個(gè)蒸發(fā)屏?)在給水系統(tǒng)中更大規(guī)模地部署水流量傳感器的好處甚至更為誘人。也許我們能檢測(cè)并修復(fù)為給家庭供水而引起的大幅損耗。
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