省电大作战——新科技“揪出”电老虎！
材料牛注：麻省理工学院又出新科技，放心大胆的使用吧。它不仅能保证您的隐私问题不受侵扰，还能替您节省一大笔电费呢！
如果你想节省每月电费，并且同时希望降低温室气体排放量，那么你可以选择买一个新的节能冰箱或者热水器，又或者是干衣机。但如果你仅仅只能替换其中一个，那么哪个设备将成为你支付的大头呢？
这个问题，你可以试着通过比较你已有家电上和你可能会购买的型号上的能耗标签——当然，如果你还保留着你的旧标签的话。然而，即使那样，数据也可能和你实际使用量大相径庭，其中的影响因素包括使用年限、使用状态和使用时当地气候。有赖于麻省理工学院的研究者们对设备和软件开发所作出的贡献，不久前，他们提出能正确查明家庭中每样家电、照明材料和设备使用了多少功率的一个更为简单的方式，这种方式具有高精度和低成本的特点。通过几年的深入研究，研究团队的成果呈现在在一系列论文中，包括这周发布在IEEE Sensors Journal的一篇论文。论文的作者包括麻省理工学院电气工程教授Steven Leeb，最近刚毕业的工程硕士David Lawrence和John Donnal博士。这个研究团队发表的其他论文还包括共同作者James Paris博士。
尽管有许多科研团队致力于研发可监控电耗的设备，但是麻省理工学院研发的新系统拥有超越其他方法的关键性优势。首先，它的安装并不复杂：不需要断开电器设备已连接的电线。并且将邮票大小的传感器安装到进线电源线上时，不需要任何特定的精度——因为本身设计的是一种能自校准的系统。其二，因为它的样本数据很快，所以此系统传感器能够采集足够多的关于电压电流的峰值和模式，通过专门的软件，在家就能区分不同类型的灯、电机和其他设备，并且精确地显示出哪一个设备在任何时段是开还是关。
拥有你自己的数据
最重要的是，设计的这个系统能够将详细的信息都正确存放在用户自己家中，消除了潜在用户在考虑功率测量系统时对隐私权的忧虑。详细的分析（包括基于个体用户特殊需求和喜好的潜在专项分析）能通过定制可以推广使用其系统的应用程序提供。对此系统的测试展示了它对节省能量和降低温室气体排放作用，甚至是提高安全性方面的潜能。将设备安装至军事基地进行测试，披露了在冬季大型帐篷整天都是暖和的，即使它们在白天大部分时间都处于闲置状态——而这是金钱和燃料的巨大浪费（在战争环境中，这个是个重要的后勤问题）。在家中，另外的安装测试发现了一种异常的电压模式，这暴露了接线缺陷，会使得一些铜水暖管道运送有潜在危险的电压。Leeb表示：“长期以来，前提都是如果我们能够获得更好的关于电耗的信息，我们就能更加显著的降低能耗。”他和他的学生一直致力于解决这个问题超过十年了，并且一点点的发现了在能够巧妙解决这一基本任务之前，需要面对的棘手问题。首当其冲的问题是，在不切断到户或者商家的主传入电源线（这需要有执照的电工，也是一个高昂花费的过程）或者是将每个设备插入特殊的监控装置的情况下，监测电压电流变量的能力。其他的研究小组尝试使用无线传感器在电线附近采集非常微弱的磁场和电场。但是，这样的体系需要复杂的校准过程，因为这些场在一些地方可以相互抵消。麻省理工学院研究团队通过使用大批量的五个为一组的传感器解决了这个问题，受到其它传感器的影响，每个传感器都稍微有所偏移。并且，校准体系能够从每个传感器中跟踪数据判断哪个给出了最强的信号。
解析数据流
为了梳理出是哪个部分对应电流电压，接下来要解决的问题是验证从高速传感器是如何分析大量数据流，以及信息是如何表现出特定设备的“特征”。在到底有多快、电压变化有多少、或者峰值变化是多少、目前设备是开是关或者是正在操作方面，这都是有可能做到的，因为每个电机或者设备都有鲜明的特点。在德文斯堡美国陆军营地波士顿外基地和在美国海岸警卫队快艇斯宾塞的室内实验室中通过大量实验，研究团队能够提供出这些特征的检索目录，以识别不同种类的负载。
最终，考虑到此体系产生的大量原始数据，研究团队必须解决如何提取有用信息的问题并且需将这些信息用一种简单易行的方式展现出来，从而人们能对能源投资更好的做出决策。他们研发出来了一个界面，这个界面能使用户“放大”特定时间片段，展示足够的数据以表明冰箱何时是开是关，或者是处于它的除霜周期内，或者是展示一天之中热水器开关的频率有多少次。
Leeb表示：“一些主要的研发团队已经进入这个领域。包括像谷歌和微软这样的大公司，但是如今，麻省理工学院的研究团队已解决了关键的问题并且提出了实用且强劲的体系。”他们最重要的先见之明之一就是把绝大多数数据放在家中，仅仅只发送小部分子集到云端，这同时解决了两个问题：其一，消除了使用此系统的用户对隐私权的忧虑。其二，如果原始数据被传输到中心设施的话，能消除巨大带宽和数据传输所需的花费。
Leeb表示，一旦此系统发展成为商业产品，每个家庭只需花费25至30美元。论文合著者John Donnal说“我们尝试降低安装壁垒。这种非接触式传感器对大多数家庭用户来说，自己安装是很简单的，仅需要一个束线带。”
来自德文斯堡美国陆军营地集成实验室的工程师William Singleton，虽未参与项目研究，但对此项成果评价到：“这是将理论科学和数学原理完美结合在现实世界中实用地解决问题的例子。”他补充道：“通过使用麻省理工学院团队的感应系统，能够在燃料、水利和设备维护方面极大地减少能耗。这将为战场指挥官在完成他的使命后拥有更多的选择，并且能减少整个营地物流路线，同时能最终拯救作战人员与营地维护和补给人员的生命”。
参考原文链接：New system can identify how much power is being used by each device in a household
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