省電大作戰——新科技“揪出”電老虎！
材料牛注：麻省理工學院又出新科技，放心大膽的使用吧。它不僅能保證您的隱私問題不受侵擾，還能替您節省一大筆電費呢！
如果你想節省每月電費，并且同時希望降低溫室氣體排放量，那么你可以選擇買一個新的節能冰箱或者熱水器，又或者是干衣機。但如果你僅僅只能替換其中一個，那么哪個設備將成為你支付的大頭呢？
這個問題，你可以試著通過比較你已有家電上和你可能會購買的型號上的能耗標簽——當然，如果你還保留著你的舊標簽的話。然而，即使那樣，數據也可能和你實際使用量大相徑庭，其中的影響因素包括使用年限、使用狀態和使用時當地氣候。有賴于麻省理工學院的研究者們對設備和軟件開發所作出的貢獻，不久前，他們提出能正確查明家庭中每樣家電、照明材料和設備使用了多少功率的一個更為簡單的方式，這種方式具有高精度和低成本的特點。通過幾年的深入研究，研究團隊的成果呈現在在一系列論文中，包括這周發布在IEEE Sensors Journal的一篇論文。論文的作者包括麻省理工學院電氣工程教授Steven Leeb，最近剛畢業的工程碩士David Lawrence和John Donnal博士。這個研究團隊發表的其他論文還包括共同作者James Paris博士。
盡管有許多科研團隊致力于研發可監控電耗的設備，但是麻省理工學院研發的新系統擁有超越其他方法的關鍵性優勢。首先，它的安裝并不復雜：不需要斷開電器設備已連接的電線。并且將郵票大小的傳感器安裝到進線電源線上時，不需要任何特定的精度——因為本身設計的是一種能自校準的系統。其二，因為它的樣本數據很快，所以此系統傳感器能夠采集足夠多的關于電壓電流的峰值和模式，通過專門的軟件，在家就能區分不同類型的燈、電機和其他設備，并且精確地顯示出哪一個設備在任何時段是開還是關。
擁有你自己的數據
最重要的是，設計的這個系統能夠將詳細的信息都正確存放在用戶自己家中，消除了潛在用戶在考慮功率測量系統時對隱私權的憂慮。詳細的分析（包括基于個體用戶特殊需求和喜好的潛在專項分析）能通過定制可以推廣使用其系統的應用程序提供。對此系統的測試展示了它對節省能量和降低溫室氣體排放作用，甚至是提高安全性方面的潛能。將設備安裝至軍事基地進行測試，披露了在冬季大型帳篷整天都是暖和的，即使它們在白天大部分時間都處于閑置狀態——而這是金錢和燃料的巨大浪費（在戰爭環境中，這個是個重要的后勤問題）。在家中，另外的安裝測試發現了一種異常的電壓模式，這暴露了接線缺陷，會使得一些銅水暖管道運送有潛在危險的電壓。Leeb表示：“長期以來，前提都是如果我們能夠獲得更好的關于電耗的信息，我們就能更加顯著的降低能耗。”他和他的學生一直致力于解決這個問題超過十年了，并且一點點的發現了在能夠巧妙解決這一基本任務之前，需要面對的棘手問題。首當其沖的問題是，在不切斷到戶或者商家的主傳入電源線（這需要有執照的電工，也是一個高昂花費的過程）或者是將每個設備插入特殊的監控裝置的情況下，監測電壓電流變量的能力。其他的研究小組嘗試使用無線傳感器在電線附近采集非常微弱的磁場和電場。但是，這樣的體系需要復雜的校準過程，因為這些場在一些地方可以相互抵消。麻省理工學院研究團隊通過使用大批量的五個為一組的傳感器解決了這個問題，受到其它傳感器的影響，每個傳感器都稍微有所偏移。并且，校準體系能夠從每個傳感器中跟蹤數據判斷哪個給出了最強的信號。
解析數據流
為了梳理出是哪個部分對應電流電壓，接下來要解決的問題是驗證從高速傳感器是如何分析大量數據流，以及信息是如何表現出特定設備的“特征”。在到底有多快、電壓變化有多少、或者峰值變化是多少、目前設備是開是關或者是正在操作方面，這都是有可能做到的，因為每個電機或者設備都有鮮明的特點。在德文斯堡美國陸軍營地波士頓外基地和在美國海岸警衛隊快艇斯賓塞的室內實驗室中通過大量實驗，研究團隊能夠提供出這些特征的檢索目錄，以識別不同種類的負載。
最終，考慮到此體系產生的大量原始數據，研究團隊必須解決如何提取有用信息的問題并且需將這些信息用一種簡單易行的方式展現出來，從而人們能對能源投資更好的做出決策。他們研發出來了一個界面，這個界面能使用戶“放大”特定時間片段，展示足夠的數據以表明冰箱何時是開是關，或者是處于它的除霜周期內，或者是展示一天之中熱水器開關的頻率有多少次。
Leeb表示：“一些主要的研發團隊已經進入這個領域。包括像谷歌和微軟這樣的大公司，但是如今，麻省理工學院的研究團隊已解決了關鍵的問題并且提出了實用且強勁的體系。”他們最重要的先見之明之一就是把絕大多數數據放在家中，僅僅只發送小部分子集到云端，這同時解決了兩個問題：其一，消除了使用此系統的用戶對隱私權的憂慮。其二，如果原始數據被傳輸到中心設施的話，能消除巨大帶寬和數據傳輸所需的花費。
Leeb表示，一旦此系統發展成為商業產品，每個家庭只需花費25至30美元。論文合著者John Donnal說“我們嘗試降低安裝壁壘。這種非接觸式傳感器對大多數家庭用戶來說，自己安裝是很簡單的，僅需要一個束線帶。”
來自德文斯堡美國陸軍營地集成實驗室的工程師William Singleton，雖未參與項目研究，但對此項成果評價到：“這是將理論科學和數學原理完美結合在現實世界中實用地解決問題的例子。”他補充道：“通過使用麻省理工學院團隊的感應系統，能夠在燃料、水利和設備維護方面極大地減少能耗。這將為戰場指揮官在完成他的使命后擁有更多的選擇，并且能減少整個營地物流路線，同時能最終拯救作戰人員與營地維護和補給人員的生命”。
參考原文鏈接：New system can identify how much power is being used by each device in a household
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