מאת: שון מרפי , טקסס אינסטרומנטס. לפני חמש שנים, החלו אנשים לשמוע על אודות מודד חשמל אלקטרוני, או על eMeter. מדוע אנשים מתעניינים ב-eMeter? מפני ש-eMeter יכול לדווח על צריכת חשמל באופן מהיר יותר, זול יותר ואמין יותר מאשר יכולים המכשירים שווי הערך המכניים המסורתיים שלו, שבהם השתמשנו בעבר. החסכון בטווח הארוך מבחינת חברות השירות המשתמשות במודד eMeter מאזן את העלות הגבוהה הכרוכה בשדרוג מערכתי נרחב של תשתית. הוסף לכך עזרה ותמריצים מהממשלה ואתה מסודר.
התקני eMeter הראשונים היו מבוססים על בקרי מיקרו (MCU) בני 8 או 16 סיביות, כדוגמת יחידת המעבד מיקרו MSP430TM להספק נמוך במיוחד של טקסס אינסטרומנטס (TI), עם מערכת אנלוגית משובצת או נפרדת, המשמשת לצורך מדידת צריכת החשמל (מטרולוגיה) או לצורך קיום תקשורת מסוגים מגוונים בתלות במיקום גיאוגרפי, בדרישות החברה שנותנת את השירות ובמטרות הכלליות. יחידת eMeter התחילה את המהפכה שלה, בכך שהיא פשוט עקבה אחר הצריכה ודיווחה עליה לחברה נותנת השירות. כיום, יש הגיון לשלב את תשתית תקשורת האלקטרונית המקורית עם רשת ביתית חכמה, לצורך חיבור של מגוון מוצרים אלקטרוניים ביתיים, ולהשיג בכך תכונות של בטיחות ושל נוחות גם יחד. בהתבסס על עלויות האנרגיה, הנחשבות לעניין החשוב מכל, ובהתייחס לשגשוג של מוצרי אלקטרוניקה מחוברים, הצורך בבית חכם ובמודד חכם מחוברים, הופך לממשי יותר מאי פעם. בקיצור, רשת החשמל החכמה והרשת הביתית החכמה צריכות להתפתח אל השלב הבא, כדי לענות על צורכי המשתמש.
איור 1 ההצעות של טקסס אינסטרומנטס עבור פתרונות רשת חכמים שעברו אופטימיזציה.
איור 2 דוגמאות לבית חכם שהושלמו בו התקנים חכמים ותצוגות תוך ביתיות
רשימת החלקים המחוברים של הרשת הביתית החכמה גדלה במהירות. בחיפוש מהיר באינטרנט, אפשר למצוא מודדי חשמל, מים וגז שכולם מציעים קישוריות חכמה. ואולם כעת, מוצרים ברמה מסחרית וברמה צרכנית מנצלים את המרחבים הכוללים חימום, אוורור ומיזוג (HVAC), בקרת תאורה, אבטחה, גלאי התרעת עשן, מטעני רכב חשמלי ומגוון רחב של מכשירים חכמים (למשל, מקררים שמציעים למשתמשים מסכי מגע לצורך ניטור צריכת האנרגיה הביתית, גלישה באינטרנט לצורך חיפוש מתכון, או מכשיר טלוויזיה לצפייה בזמן אמת). ההתקנים החכמים המחוברים החדשים האלו מצטרפים לרשת של בית חכם, כדי לספק את האפשרות לבית עתידי כמו זה של ג’ורג’ ג’טסון. טוב, אולי רק בלי רוזי – הרובוט (לפחות בינתיים לא).
מהו הפוטנציאל שיהיה בית חכם מחובר באמת? חלק נרחב מזה תלוי בבעלי הבית, אך כיום אנו רואים התפתחות אל עבר בית ידידותי למשתמש ומחובר במידה רבה מאוד. באזורים או בזמנים שבהם האספקה של רשת החשמל קיימת בדוחק, חברת התשתית, ברשות בעל הבית, יכולה להגיע לבתים או לעסקים, לכוון פריטים כגון שימוש במתקנים, הגדרות HVAC ופעילויות שונות נוספות, כדי למנוע הפעלה של מצבי אספקת חשמל גבולית או חיוב בתעריפי שיא. פעילויות נוספות שנכללות בתחום זה של נוחות, כוללות את השימוש בטלפון החכם שלך או במחשב של העבודה, לצורך כוונון התרמוסטט כאשר אינך נמצא בבית, לשלוח אליך התרעה אם חלון נותר פתוח ו/או לא נעול או למעקב אחר תנועותיו של מבוגר-זקן בבית. אין סוף לאפשרויות הקיימות בעזרת בית חכם מחובר.
אני יודע שכולם שמעו על כך כבר קודם. זה מעלה זיכרונות של דברים כמו “הבית העתידי” של דיסנילנד. אחת הגישות שבעזרתה אפשר להפוך זאת לאפשרי, היא שדרוג המודד eMeter למודד eMeter חכם (Smart), פירושו של דבר, מעבר מרשת יחידה אל רשתות מרובות. בעבר, רשת אלחוטית יחידה כמו למשל ZigBeeTM או תקשורת דרך קו מתח קווי (PLC) הייתה כל מה שהיית צריך כדי לדווח בחזרה לחברת התשתית. אבל, כדי לקבל את האפשרות של חיבור להתקנים מרובים וגם להפעיל באופן ממשי את ההתקנים האלו, יש צורך לבנות רשתות מרובות זו על גבי זו, כדי שהרשתות יוכלו לתקשר בו זמנית. למשל, היכולת של רשת Wi-FiTM, רשת מתחת ל-1.0 ג’יגה-הרץ, רשת ב-2.4 ג’יגה-הרץ ורשת Ethernet להשתמש באותה מערכת. פעולה כזו מניעה את הצורך בהפעלה של תוכנה מתוחכמת במיוחד. מזה זמן, אנו עדים למעבר אל מערכות הפעלה לזמן אמת (RTOS) מהשורה הראשונה, המגיעות מספקים כגון Mentor Graphics ו-Green Hills או מערכות הפעלה ברמה גבוהה (HLOS) כגון Android® ,Linuxאו Windows® Embedded CE. כאשר אתה משלב את מערכות ההפעלה האלו עם נפחים גדולים של מחסניות תוכנה, על מנת לארח את הסוגים הרבים האלו של תקשורת, התכנונים המשובצים הופכים לפתע להיות מבוססים על יחידות מעבדי מיקרו ב- 32 סיביות, כמו למשל, Stellaris® ARM® Cortex – M3 של טקסס אינסטרומנטס, עם נפחים גדולים של זיכרון הבזק משובץ ועם ממשקי זיכרון חיצוני, או אפילו ההצעות של טקסס אינסטרומנטס, יחידות מעבדי המיקרו הפועלים ב-32 סיביות (MPU), SitaraTM ARM Cortex – A8 או יחידות מעבדי המיקרו – ARM9TM. המעבד ARM Cortex – A8 הוא המעבד הראשון המשלב מגוון של טכנולוגיות שהופכות אותו מתאים ביותר לשימוש בבית חכם. טכנולוגיות אלו כוללות את טכנולוגית האבטחה TrustZone, את קבוצת הפקודות Thumb-2 ואת Jazelle-RCT לקבלת ביצוע יעיל ומהיר של פקודות Java. כל התכונות האלו, בנוסף על גמישות ויכולות גבוהות הופכות את Cortex – A8 להתקן שמתאים באופן מצוין למערכות ביתיות חכמות משובצות.
לא רק ARM עוזר להניע קדימה את הטכנולוגיה, גם חברות גדולות של מוליכים למחצה, בהן נכללת גם טקסס אינסטרומנטס, תורמות את הטכנולוגיה שלהן. אנו רואים את היציאה לשוק של “מעגלי IC משולבים” בתור השלב הבא הנדרש מאוד. ראינו כבר את המעבדים המשולבים הסופר סקאלאריים שמאפשרים ליישומים שמתאימים לחיבור לאינטרנט לשתף תוכן מדיה עשיר בין מבחר של התקנים שמחוברים לרשת הביתית החכמה. מעגלי IC משולבים אלו כוללים שילוב של Bluetooth® / Wi-Fi ושילוב של Bluetooth / WIMAXTM / Wi-Fi בין שילובים מרתקים רבים נוספים שאפשר להשיגם מן המוכן.
איור 3 דוגמה לטווח היישומים בשימוש בפתרון PLC
כוח מניע נוסף שנמצא מאחורי התפיסה המתפרשת הרחבה הזו של רשתות ביתיות חכמות הוא ההתקדמות שנעשתה בתחום האבטחה. רשת החשמל החכמה אינה רק כלי והישג מדהימים, אלא היא גם מחויבות אדירה. ממשלת ארה”ב פועלת קשות כדי להבטיח את קיומן של תקנות לשמירה על בטיחות הרשת מפני טרוריסטים, נוכלים האקרים ואחרים, שעלולים להוות איום. ככל שהרשת הופכת לחכמה יותר ומחוברת יותר, היא הופכת לאתגר משמעותי בהשוואה לגרסאות המכניות.
פתרון שבא ליישב את נושא האבטחה יכול להיות העברת הרשת החכמה למחשוב ענן. רק לאחרונה, הודיעה Verizon שהיא חברה לגורמים עיקריים בטכנולוגיית רשת חכמה במטרה להציע שירותים של eMeter חכם, מבוססי מחשוב ענן. המעבר למחשוב ענן לא רק שהוא עוזר לספק אבטחה, אלא גם חברות התשתית מעדיפות אותו, מפני שהוא מפחית את השקעת ההון הנדרשת מראש.
כאשר אתה לוקח את התשתית המזדקנת בארצות הברית, את הצורך להיאבק בהתחממות הגלובלית ואת הצורך להשתמש בכל האנרגיה שלנו בצורה חכמה יותר, מסתבר שמדידה בעזרת eMeter או בעזרת eMeter חכם מהווה פתרון אידיאלי עם גיבוי פיננסי, שאפשר לקבל מוושינגטון. בשנת 2007 הנשיא אובמה התחייב לחקיקה של חוק לאנרגיה נקייה שכלל 4.5 מיליארד דולר להוצאה ישירה, כדי לקדם את רשתות אספקת החשמל הקיימות ולהפוך אותן למודרניות עם טכנולוגיות של רשת חכמה. בנוסף דור חדש לחלוטין של כלי רכב חשמליים שמיוצר בדטרויט עומד להגיע. הגעתם תביא תועלת לכולם – לא רק מסיבות סביבתיות ברורות, אלא גם משום שלכלי רכב חשמליים יש יכולת לאזן את ההפרשים בין דרישות השיא ודרישות השפל בדרישות החשמל, ולהפוך את חברות אספקת החשמל ואת משלמי התעריפים למאושרים יותר.
שעה שאנו עוברים ממדידה בעזרת eMeter למימוש eMeter חכם, משתמשים עם בית מחובר יקבלו את האפשרות לחסוך בעלויות, ליהנות מעיסוק בשעות הפנאי, יזכו בנוחות חיים יומיומית ישמרו על היותם ידידותיים לסביבה, ויהפכו את המשפט “כמה טוב להיות בבית” למשפט “כמה טוב להיות בבית חכם”.
