材料牛注：麻省理工學(xué)院又出新科技，揪出放心大膽的省電使用吧。它不僅能保證您的大作電老隱私問(wèn)題不受侵?jǐn)_，還能替您節(jié)省一大筆電費(fèi)呢！戰(zhàn)新

如果你想節(jié)省每月電費(fèi)，科技并且同時(shí)希望降低溫室氣體排放量，虎材那么你可以選擇買(mǎi)一個(gè)新的料牛節(jié)能冰箱或者熱水器，又或者是揪出干衣機(jī)。但如果你僅僅只能替換其中一個(gè)，省電那么哪個(gè)設(shè)備將成為你支付的大作電老大頭呢？

這個(gè)問(wèn)題，你可以試著通過(guò)比較你已有家電上和你可能會(huì)購(gòu)買(mǎi)的戰(zhàn)新型號(hào)上的能耗標(biāo)簽——當(dāng)然，如果你還保留著你的科技舊標(biāo)簽的話。然而，虎材即使那樣，料牛數(shù)據(jù)也可能和你實(shí)際使用量大相徑庭，揪出其中的影響因素包括使用年限、使用狀態(tài)和使用時(shí)當(dāng)?shù)貧夂颉Ｓ匈?lài)于麻省理工學(xué)院的研究者們對(duì)設(shè)備和軟件開(kāi)發(fā)所作出的貢獻(xiàn)，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(shè)備使用了多少功率的一個(gè)更為簡(jiǎn)單的方式，這種方式具有高精度和低成本的特點(diǎn)。通過(guò)幾年的深入研究，研究團(tuán)隊(duì)的成果呈現(xiàn)在在一系列論文中，包括這周發(fā)布在IEEE Sensors Journal的一篇論文。論文的作者包括麻省理工學(xué)院電氣工程教授Steven Leeb，最近剛畢業(yè)的工程碩士David Lawrence和John Donnal博士。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)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(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)可監(jiān)控電耗的設(shè)備，但是麻省理工學(xué)院研發(fā)的新系統(tǒng)擁有超越其他方法的關(guān)鍵性?xún)?yōu)勢(shì)。首先，它的安裝并不復(fù)雜：不需要斷開(kāi)電器設(shè)備已連接的電線。并且將郵票大小的傳感器安裝到進(jìn)線電源線上時(shí)，不需要任何特定的精度——因?yàn)楸旧碓O(shè)計(jì)的是一種能自校準(zhǔn)的系統(tǒng)。其二，因?yàn)樗臉颖緮?shù)據(jù)很快，所以此系統(tǒng)傳感器能夠采集足夠多的關(guān)于電壓電流的峰值和模式，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的軟件，在家就能區(qū)分不同類(lèi)型的燈、電機(jī)和其他設(shè)備，并且精確地顯示出哪一個(gè)設(shè)備在任何時(shí)段是開(kāi)還是關(guān)。

擁有你自己的數(shù)據(jù)

最重要的是，設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)⒃敿?xì)的信息都正確存放在用戶(hù)自己家中，消除了潛在用戶(hù)在考慮功率測(cè)量系統(tǒng)時(shí)對(duì)隱私權(quán)的憂慮。詳細(xì)的分析（包括基于個(gè)體用戶(hù)特殊需求和喜好的潛在專(zhuān)項(xiàng)分析）能通過(guò)定制可以推廣使用其系統(tǒng)的應(yīng)用程序提供。對(duì)此系統(tǒng)的測(cè)試展示了它對(duì)節(jié)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(shè)備安裝至軍事基地進(jìn)行測(cè)試，披露了在冬季大型帳篷整天都是暖和的，即使它們?cè)诎滋齑蟛糠謺r(shí)間都處于閑置狀態(tài)——而這是金錢(qián)和燃料的巨大浪費(fèi)（在戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中，這個(gè)是個(gè)重要的后勤問(wèn)題）。在家中，另外的安裝測(cè)試發(fā)現(xiàn)了一種異常的電壓模式，這暴露了接線缺陷，會(huì)使得一些銅水暖管道運(yùn)送有潛在危險(xiǎn)的電壓。Leeb表示：“長(zhǎng)期以來(lái)，前提都是如果我們能夠獲得更好的關(guān)于電耗的信息，我們就能更加顯著的降低能耗。”他和他的學(xué)生一直致力于解決這個(gè)問(wèn)題超過(guò)十年了，并且一點(diǎn)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)了在能夠巧妙解決這一基本任務(wù)之前，需要面對(duì)的棘手問(wèn)題。首當(dāng)其沖的問(wèn)題是，在不切斷到戶(hù)或者商家的主傳入電源線（這需要有執(zhí)照的電工，也是一個(gè)高昂花費(fèi)的過(guò)程）或者是將每個(gè)設(shè)備插入特殊的監(jiān)控裝置的情況下，監(jiān)測(cè)電壓電流變量的能力。其他的研究小組嘗試使用無(wú)線傳感器在電線附近采集非常微弱的磁場(chǎng)和電場(chǎng)。但是，這樣的體系需要復(fù)雜的校準(zhǔn)過(guò)程，因?yàn)檫@些場(chǎng)在一些地方可以相互抵消。麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用大批量的五個(gè)為一組的傳感器解決了這個(gè)問(wèn)題，受到其它傳感器的影響，每個(gè)傳感器都稍微有所偏移。并且，校準(zhǔn)體系能夠從每個(gè)傳感器中跟蹤數(shù)據(jù)判斷哪個(gè)給出了最強(qiáng)的信號(hào)。

解析數(shù)據(jù)流

為了梳理出是哪個(gè)部分對(duì)應(yīng)電流電壓，接下來(lái)要解決的問(wèn)題是驗(yàn)證從高速傳感器是如何分析大量數(shù)據(jù)流，以及信息是如何表現(xiàn)出特定設(shè)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(shè)備是開(kāi)是關(guān)或者是正在操作方面，這都是有可能做到的，因?yàn)槊總€(gè)電機(jī)或者設(shè)備都有鮮明的特點(diǎn)。在德文斯堡美國(guó)陸軍營(yíng)地波士頓外基地和在美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇斯賓塞的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)能夠提供出這些特征的檢索目錄，以識(shí)別不同種類(lèi)的負(fù)載。

最終，考慮到此體系產(chǎn)生的大量原始數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)必須解決如何提取有用信息的問(wèn)題并且需將這些信息用一種簡(jiǎn)單易行的方式展現(xiàn)出來(lái)，從而人們能對(duì)能源投資更好的做出決策。他們研發(fā)出來(lái)了一個(gè)界面，這個(gè)界面能使用戶(hù)“放大”特定時(shí)間片段，展示足夠的數(shù)據(jù)以表明冰箱何時(shí)是開(kāi)是關(guān)，或者是處于它的除霜周期內(nèi)，或者是展示一天之中熱水器開(kāi)關(guān)的頻率有多少次。

Leeb表示：“一些主要的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。包括像谷歌和微軟這樣的大公司，但是如今，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)已解決了關(guān)鍵的問(wèn)題并且提出了實(shí)用且強(qiáng)勁的體系。”他們最重要的先見(jiàn)之明之一就是把絕大多數(shù)數(shù)據(jù)放在家中，僅僅只發(fā)送小部分子集到云端，這同時(shí)解決了兩個(gè)問(wèn)題：其一，消除了使用此系統(tǒng)的用戶(hù)對(duì)隱私權(quán)的憂慮。其二，如果原始數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街行脑O(shè)施的話，能消除巨大帶寬和數(shù)據(jù)傳輸所需的花費(fèi)。

Leeb表示，一旦此系統(tǒng)發(fā)展成為商業(yè)產(chǎn)品，每個(gè)家庭只需花費(fèi)25至30美元。論文合著者John Donnal說(shuō)“我們嘗試降低安裝壁壘。這種非接觸式傳感器對(duì)大多數(shù)家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)，自己安裝是很簡(jiǎn)單的，僅需要一個(gè)束線帶。”

來(lái)自德文斯堡美國(guó)陸軍營(yíng)地集成實(shí)驗(yàn)室的工程師William Singleton，雖未參與項(xiàng)目研究，但對(duì)此項(xiàng)成果評(píng)價(jià)到：“這是將理論科學(xué)和數(shù)學(xué)原理完美結(jié)合在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)用地解決問(wèn)題的例子。”他補(bǔ)充道：“通過(guò)使用麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)的感應(yīng)系統(tǒng)，能夠在燃料、水利和設(shè)備維護(hù)方面極大地減少能耗。這將為戰(zhàn)場(chǎng)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(gè)營(yíng)地物流路線，同時(shí)能最終拯救作戰(zhàn)人員與營(yíng)地維護(hù)和補(bǔ)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

感謝材料人編輯部張志濤提供素材，謝曉靖編譯，丁菲菲審核，點(diǎn)我加入編輯部。

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