器具的自動檢測的製作方法

2023-05-06 14:07:06

專利名稱：器具的自動檢測的製作方法
技術領域：
本發明涉及監視能量使用的領域。更具體而言，本發明涉及從電氣設備網絡如家庭或小型辦公室中的單個點監視電氣設備網絡中的電氣設備能量使用。
背景技術：
能量部門的研究顯示能量使用中多達15%的降低僅僅是通過使得消費者知道他們正在使用多少能量以及與他們的能量使用相關的成本。在混合汽車市場中顯示了相似的結果。混合車輛驅動器可以通過利用提供給該驅動器的關於它們的使用的反饋來增加它們的汽油哩數並且降低它們的能量使用。能量消費者已經變得明白他們的能量使用的環境影響，通常被表示為「碳足跡」。因此，能量使用的降低轉換成對於能量使用者的經濟和生態利益。但是為了做出如何最好地降低使用的選擇，能量使用者需要關於設備的相關能量使用信息和包括他的能量使用的使用形式。用於降低家庭和辦公室能量使用的當前技術方案包括在單個電源點處監視多個電氣設備的總的合計功率使用，在一個或多個牆壁插座電源點處監視功率使用，通過設備的定時的、編程的控制來控制單獨的設備的狀態，以及通過觀察到一個或多個電氣設備被開啟但是未被使用來手動控制設備並且關閉該一個或多個設備。合計功率監視在現有技術中發現的最簡單並且最廣泛的合計功率使用監視系統是一種經由位於消費者的電源點處、位於主配電網的分支附近的功率表來監視消費者的總使用的電力公 共設施。功率表累積總使用功率，實際上每個固定周期如一個月讀取一次該功率表，並且對於在該計費周期中所使用的功率向消費者計費。公共設施具有分段的費率，在該分段的費率中在達到特定使用門限之後對於每千瓦時(KWH)收取更高費率。一些價格表基於峰值需求時間的使用對每KWH收取更高的費率。根據價格表向消費者顯示在每個費率上收取多少費用，公共設施帳單將經常削弱總功率使用。利用該信息，消費者可以獲得用於進行功率節省判斷的少量事實。較新的合計監視系統可以包括公共設施表下遊的消費者功率表。通常將消費者功率表安裝在公共設施表的消費者幹線斷路器下遊處或附近。消費者功率表按照指定的增量讀取由消費者使用的功率的總數量並且在顯示器上顯示該值。可以向個人計算機傳輸該計量信息，其中可以在該計算機處處理該功率表讀數。該設備的一個示例是在英國倫敦由DIYKYOTO製造的「WATTS0N」。同樣由DIY KYOTO製造的對應產品「HOLMES」處理從WATTS0N接收的信息，以給予消費者關於當日時間他們的總功率消耗的細化圖。但是，這仍然僅給予消費者總使用功率的圖，以及總功率使用在基於計費周期的時間中是如何分配的。在每個電源插座處監視功率使用另一種用於監視功率使用的方法是監視在配電系統中的每個電源插座處的功率使用。在一些示例性產品中，電氣設備用插頭插入電源插座監視器中，電源插座監視器因而用插頭插入牆壁電源插座中。電源插座監視器可以包括LCD顯示器，其用於顯示總使用KWH、該使用的成本以及插座上活動的當前電壓、安培數、瓦特數、Hz和伏安。一個示例性的產品是由P3國際製造的「Kill A Watt 」。該設備允許用戶經由IXD顯示器監視在具體牆壁插座處的功率使用，但是數據未被存儲以用於獲取和分析。由Extech製造的「能量記錄器和功率使用分析器(Energy Logger and Power Usage Analyzer) 」進一步包括用於數據記錄的存儲器，其中，使用數據可以存儲在該存儲器中並且稍後被能量記錄器中的板上存儲器傳遞到個人計算機。如果能量使用者具有多個Extech記錄器，則不合計由每個記錄器獲得的功率使用信息。功率使用數據的收集要求在可以分析該數據之前，在每個牆壁插座電源監視器中的存儲卡的手動獲取，以及利用具有存儲卡讀取能力的計算設備從每個卡的信息獲取。此外，使用數據被細化成每個插座一個設備計數。例如，如果將多插座電源板插入到牆壁插座電源監視器，其中在該多插座電源板的每個插座中都被插入設備，則不測量每個設備的功率使用。此外，用於測量功率的成本可能變得高得不切實際，因為每個電源插座監視器可能花費50. 00美元或更多，並且對於每個要監視的電壓插座需要一個該設備。監視設備的巨大初始硬體成本、手動獲取並且讀取每個插座監視器存儲卡的不便性以及基於降低的功率使用的不確定的節省(如果有)使得在每個電源插座處監視功率使用變得不實際的能量使用降低技術方案。在每個斷路器處監視使用用於監視合計功率使用的另一個方法是在每個斷路器處監視使用，從而監視每個電路的功率使用。在 Dane Peterson、Jay Steele 和 Joe Wilkerson 的 CHI 2009-StudentDesign Competition詞條中所描述的具有相關iPhone 應用的該系統被稱為WattBot。在他們的文章 WattBot :A Residential Electricity Monitoring and Feedback System中，作者描述了與上述DIY KYOTO的Wattson類似的系統，除了 WattBot改為測量由房屋的每個電路使用的功率以代替測量用於整個房屋的功率使用。在iPhone 上先生能量信息。WattBot需要硬體來傳感並且監視在每個電路上使用的能量，並且WattBot不給出用於單 個電氣設備的詳細使用信息，除非該電氣設備專用於房屋的斷路器上的單個電路。即使單個電路專用於單個設備，WattBot也不給出該電氣設備的每個狀態的詳細能量使用。手動監視和控制電氣功率的消費者可以一直周期性地在他們家或辦公室中走動，注意到看起來被開啟但是未被使用的設備並且關閉這些設備以便降低功率使用。儘管該方法可以省錢而無需相關設備成本，但是沒有獲得用於被認為適合保持開啟的設備或被不恰當地認為被關閉但事實上他們實際消耗功率的設備的分析的數據，其中該數據被認為適用於。重要的是，許多現代電子設備具有「備用」狀態，該備用狀態消耗功率而沒有給出該設備被加電的可視外觀。因此，消費者手動地監視他們的設備將不知道與看起來被關閉但實際上在備用模式中消耗功率的設備相關聯的功率使用的成本和影響。獨立設備的編程控制用於降低能量消耗的另一種方法是編程地控制一個或多個設備以確保當預計不使用時關閉該設備。例如，用於編程地控制電氣設備的系統可以調度特定設備如小房間的頂燈在晚上11點與早上6點之間被關閉，因為預計在這些時間期間將不使用該小房間。該系統需要於用於插座或功率控制的控制電路例如調光器或開關以及用於管理電氣設備網絡編程的中央控制器。例如由Smar thome 銷售的INSTE0N Smartlab設計產品可以包括耦合到中央控制器的、使用設備網絡協議(如INSTE0N 或XlO協議或兩者的組合)的INSTE0N 網絡可控制設備如調光器、開關、恆溫器控制和器具插座。該系統具有可編程地控制電氣設備的操作的益處，但是它需要實質承擔硬體、安裝和相關成本，而不向用戶報告任何所識別的成本節約信息以做出關於降低他們的功率使用的決定。用於降低家庭或辦公室能量使用的當前技術方案包括在單個電源點處監視電氣設備網絡的總的合計功率使用，在一個或多個牆壁插座電源點處監視功率使用，通過編程的控制來控制單獨的設備的狀態，以及手動觀察一個或多個電氣設備被開啟但是未被使用並且關閉該設備。在電源點處監視功率使用未提供關於電氣設備所消耗的功率的足夠信息以便確定與具體設備相關聯的功率使用。在電源插座處監視功率使用的技術方案要麼未合計用於分析的功率使用信息，要麼僅僅通過手動裝置並且以高的設備成本合計該信息。即使使用信息的自動合計可用，當前裝置需要在監視設備中的實質性的投資。現有技術缺乏用於提供關於家庭或公司中的單獨的電氣設備的詳細能量使用信息的低成本的、有效率的裝置。現有技術還缺乏用於合計關於單獨設備的詳細能量使用信息以便呈現給能量用戶從而該能量用戶能夠做出他們的能量使用行為的有意義的改變以降低能量使用和能量成本的有效的裝置。

發明內容
公開了一種能量監視設備，其從單個中央控制位置提供家庭或辦公室中的每個電氣設備的能量使用的低成本的、實時的監視，而無需附加硬體或者在該家庭或辦公室中接線任何電氣設備。該能量監視設備包括用於將出現在房產上的其他傳感器系統接口到該能量監視設備的I/o模塊。可替換地，可以通過家庭網絡系統將出現在該房產上的其他傳感器系統接口到該能量監視設備。其他傳感器系統包括但不限於具有窗戶傳感器、門傳感器、運動檢測器、聲音傳感器和光傳感器的家庭安全系統，家庭天氣系統，流量表傳感器(例如 用於煤氣、水、蒸汽、壓縮氣體和燃油)以及溫度傳感器(包括熱水器中的水的溫度、房產上的建築物中該能量監視設備所位於的房間中的空氣溫度，蒸汽溫度、冰箱溫度、製冷器溫度和烤箱溫度)。能量監視設備可以檢測並且識別房產上的電氣設備，檢測設備的狀態(如開、關，最大功率的30%或者備用)並且測量由設備消耗的能量。將其他家庭系統和傳感器接口到該能量監視設備可以創建用於降低能量使用並且改善用戶管理他們的房產的能力的功率工具。下文的示例僅僅示出了少數經常發生的情況，其中在該情況中被接口到其他家庭系統和傳感器的能量監視設備幫助用戶降低能量並且管理他們的房產。示例在第一示例中，房產所有者在工作並且她的女兒剛剛從學校回家但是完全忘記了關上前門。外面是100 °F，空調正在運行，並且冷空氣從前門走出，浪費能量。該能量監視設備檢測到空調正在運行。家庭安全系統門檢測器檢測到並且向能量監視系統報告前門半開。家庭安全系統運動檢測器檢測到並且向能量監視系統報告有人在房屋中。該能量監視系統生成並且向該房產所有者傳輸消息以打電話回家叫女兒關閉該前門。在另一個示例中，家庭天氣系統檢測到並且向該能量監視系統報告當前正在下雨並且外面是42 T。該家庭安全系統檢測到並且向該能量監視系統報告窗被打開。該能量監視系統檢測到加熱器正在運行。該煤氣表向該能量監視系統報告煤氣正在流經該煤氣表，確認加熱器打開。該能量監視系統生成並且向該房產傳輸窗戶打開、加熱器打開並且在下雨的消息。該房產所有者可以選擇回家並且關上窗戶以節省加熱能量並且降低由於雨從窗戶落入所導致的房產損壞。在另一個示例中，該房產所有者在工作。該烤箱中溫度傳感器可以檢測到並且向該能量監視設備報告烤箱溫度是400 T並且因此被打開。將房產上的煤氣表接口到該能量監視設備並且向該能量監視設備報告煤氣消耗。如果該烤箱是用電的，則該能量監視設備通過它的負載特徵和功率消耗來檢測該烤箱被打開。該能量監視設備生成並且向該房產所有者傳輸該烤箱被打開的消息。該房產所有者可以呼叫鄰居去關閉該烤箱。在另一個示例中，該房產所有者訂閱了公共設施需求響應計劃。在溫度超過100 T的熱天，用於冷卻單元的高峰電流需求超過了在具體時間處的功率網絡容量。該公共設施向全部用戶發送需求響應命令以避免全面斷電。房產所有者的能量監視系統接收該命令並且將HVAC自動關閉3小時。能量監視設備然後向使用者發送消息以向房產所有者通知該需求/響應動作。當房產所有者的房產上的冷卻單元已經打開足夠長時間以冷卻房產上的家時房產所有者可以重排他的回家時間表。對於利用用戶的按摩浴缸洗熱水與消耗了多少能量以及成本是多少好奇的用戶可以使用能量監視設備確定用於他的洗浴的總成本。將能量監視設備接口到煤氣表和水錶以測量煤氣和水的使用和成本。能量監視設備可以檢測按摩浴缸噴射泵電動機的啟動。在他的洗浴之後，用戶可以查看煤氣、水和電的使用和與該洗浴相關的成本，包括為了洗浴加熱水、循環水和供應水。可以查看該結果並且將其分解成每個使用和成本組分。在另一個示例中，用戶可以通過集合能量監視設備監視水使用來監視他的灌溉成本。能量監視設備可以檢測自動灌溉循環已被開啟。能量監視設備監視在灌溉循環期間使用的水。可以存儲水使用和電力使用並且將其與以前的使用數據比較以確定灌溉的總成 本。分析可以包括按分鐘、小時、天、周、月、季、或年檢測與過去的灌溉的變化。通過將當前使用與過去數據比較，用戶可以確定與以前數據相比他是否在灌溉線路中具有滲漏。在另一個示例中，一種太陽能面板系統具有兩個面板串列，其中將該串並行地耦合在具有能量監視設備的房產上。風吹動十六個面板中的兩個面板上的葉片和碎片，降低兩個受阻礙面板的輸出。兩個受阻礙面板處於太陽能面板的不同的串列中。能量監視系統檢測到太陽能面板系統產量表面上下降35%。與家庭天氣系統接口的能量監視系統監視室外環境光並且確定室外太陽光未實質改變，可能由於雲或雨。沒有測量到降雨，但是已經測量到風速的增加。因此能量監視設備向房產所有者發送太陽能系統產量意外地下降35%並且應該檢查太陽能面板系統的警告通知。房產所有者隨後可以檢查該面板，查看兩個面板上的碎片，清理碎片，並且恢復他的太陽能能量產量而不用等待一個月以接收他的太陽能能量產量低於預期的帳單。在超緊湊型實現中，能量監視設備能夠包括用下述特徵編程的單個集成電路或晶片。將該能量監視設備安裝在公共設施能量表的下遊、斷路器面板的上遊、安裝在家庭或辦公室中的電氣設備網絡的上遊並且沒有到該電氣設備的任何附加連接。在一個可替換的實施方式中，將該能量監視設備以與典型的斷路器單元相同的形成因子，安裝在斷路器面板中的開槽中。當負載被打開或關閉時該能量監視設備能夠自動地檢測，並且能夠識別哪個負載被打開或關閉。通過檢測安裝在設備的電氣網絡中的每個電氣設備的每個狀態的負載特徵來識別負載。能夠通過電氣設備的網絡中的每個電氣設備的負載特徵和狀態來識別它。在學習階段期間能夠獲得電氣設備的狀態以及每個狀態的負載特徵。可以自動地或者利用手動的步驟執行該學習階段。為了助於手動的學習階段，能量監視設備的用戶能夠用關於家庭或小型公司中的電氣設備的位置和特性的信息來豐富數據存儲。該專用信息能夠被存儲在專用資料庫中，其中該專用資料庫包括電氣設備的列表、房屋或小型公司的房屋以及電氣設備的可能的狀態。通過運行在可攜式電子設備(如智慧型電話、蜂窩電話、個人數字助理或其他包括用戶顯示器和用戶輸入接口的可攜式設備)上的應用能夠助於用於豐富該專用信息的數據存儲的過程。能夠經由能量監視設備上的通信連接器或者經由有線或無線網絡連接，向能量監視設備下載該專用資料庫。用戶預識別的設備和狀態越多，則手動學習階段將變得越容易。專用資料庫和專用信息涉及由具體的能量監視設備生成的信息；與安裝了能量監視設備的人員、設備、結構或它們中的任意一個的屬性相關的信息。專用信息的示例包括安裝了能量監視設備的家庭或辦公室結構的名稱，在該結構中安裝的具體的設備，在該結構中的房間、當用戶不打算共享使用信息時由用戶生成的使用信息、用戶的功率帳單等等。「公共資料庫」和「公共信息」涉及對於公眾的使用而生成的、公眾可訪問的或者由公眾生成的信息。公共信息的示例包括對於公共使用或公共訪問創建的設備負載特徵或狀態，用戶選擇共享的原本專用的公共使用信息、由公共設施或公共設施委員會公布的價格表、停電的通知以及來自公共設施的具體廣播信息。術語「公共資料庫」和「專用資料庫」都總體涉及在資料庫中包括的數據以及這裡所公開的資料庫結構以及他們的等效物，不限於任意具體的數據格式。對於本領域熟練技術人員很明顯可以應用用於處理、存儲和訪問數據和信息的各種方法，該方法不限於那些所述方法。資料庫和表僅僅是在該系統的實現中可以有效地使用的多個方法之中的一個方法。在手動學習階段中，能量監視設備提示用戶改變專用資料庫中的其中一個設備的狀態。用戶然後改變該狀態，並且要麼向能量監視設備通知該狀態已被改變要麼允許能量
監視設備檢測該改變。計算並且向用戶呈現該負載特徵以便編輯和/或接受。可替換地，用戶能夠跳過設備的單個狀態的負載特徵的檢測或者跳過設備的全部狀態的負載特徵檢測。如果用戶接受負載特徵數據，則將負載特徵和相關狀態存儲在負載特徵表中。能夠將負載特徵表保持在能量監視設備內部的專用於維護目的的存儲器中或者通用存儲器中。在自動學習階段中，能量監視設備監視電源的一個或多個電源參數的改變，以發信號表示家庭或辦公室中的一個電氣設備已改變狀態。能量監視失敗然後可以從改變的數據計算負載特徵或者根據需要拿取附加樣本並且計算負載特徵。下一個步驟是通過將負載特徵與來自負載特徵的專用資料庫和公共資料庫的設備的列表比較將其識別到器具的特徵。負載特徵的公共資料庫包括大量可能的器具的特徵和用於該器具的狀態的負載特徵。負載特徵的公共資料庫不限於具體的家庭或小型公司的負載特徵。在已識別負載特徵之後，對應的器具和特徵就被識別，將該結果呈現給用戶以編輯或接受或者系統暫停或接受該數據。通過識別每個電氣設備的負載特徵和狀態，能量監視設備能夠提供在家庭或小型公司中消耗能量的每個電氣設備的詳細能量使用。可以將每個電氣設備的詳細能量使用信息顯示在能量監視設備、遠程顯示設備上如智慧型電話(即iPhone 、DiOid⑧、Blackberry )、平板PC、PDA或遠程膝上電腦或本地個人計算機上。可以通過任意有線或無線設備總體顯示詳細能量使用信息。詳細能量使用信息可以包括功率消耗、能量、電流、功率因子、THD、頻譜容量和其他有益於用戶的相關參數。可以通過當日時間、消逝時間、周、月、年和季度追蹤能量使用信息以便比較。可以計算並且顯示能量成本，以美元每小時來顯示當前能量消耗率以及一個時期上的累積成本。能量監視設備可以給予由能量監視設備追蹤的能量使用的歷史，按周、月、季度、季節或年提供能量消耗的規劃。詳細能量使用信息還可以包括關於具有備用操作模式的電氣設備的具體信息以及關於業餘時間(如夜間或當用戶離開度假時)上的能量消耗的信息。詳細能量使用信息還可以包括對有很多建議如如何降低他們的每月電氣帳單。這可以包括增加設備以改善功率因子，替換舊的或效率低下的器具或者可替換地關於如何糾正能量使用的當日時間調度以便價格表的更有利的使用的建議，或者替換價格表的建議。詳細能量使用信息還能夠用於優化各種器具的設置如電冰箱的溫度設置。建議信息還能夠包括來自功率公共設施的通知如來自公共設施的緊急警告、提供或獎勵、價格表改變的通知或者用戶的帳戶欠付或過期的通知。能量監視設備還能夠監視網絡的質量並且通知用戶關於弱的功率因子、弱的總諧波失真、性能低下或噪聲電網以及改善或改正這些效率低下的方式。公開了一種能量監視設備，其被耦合到電源如電網電源，該電源具有被耦合到能量監視設備的電源下遊的電氣設備，該電氣設備具有多個狀態。在一個方案中，該能量監視設備被編程為從在要監視的電氣設備的上遊點得到的電源的連續的採樣，識別被耦合到電源的電氣設備的出現以及該電氣設備的狀態，並且該能量監視設備還被編程為監視耦合到能量監視設備的附加輸入。能夠將附加輸入耦合到流量表。該流量表能夠向能量監視設備發送關於該流量表正在測量的商品的信息。在一些實施方式中，可以向該能量監視設備發送在一個時間周期上的流量消耗或者測量體積或者相關成本。該能量監視設備可以另外下載用於公共設施如水和天然氣的價格表。該表可以測量水、蒸汽、煤氣、汽油、燃油、空氣或惰性氣體的流量或體積。本領域的熟練技術人員將認識到流量表可以測量各種各樣商品的流量和體積。在一些情況中，可以將這些數據與負載數據耦合或者關聯，以改善特徵檢測算法。在一些實施方式中，可以將附加輸入I禹合到家庭安全系統。該家庭安全系統可以向能 量監視系統傳輸用於任意一個家庭安全系統輸入的狀態信息。該輸入包括窗戶是打開還是關閉，門是打開還是關閉，運動檢測器是否檢測到運動、音頻傳感器是否檢測到聲音以及光傳感器是否檢測到光。該附加輸入還可以被耦合到溫度傳感器。溫度傳感器可以向能量監視設備傳輸溫度信息。溫度傳感器可以監視該能量監視設備所位於房產上的結構中的房間的溫度，在熱水加熱器中的熱水，該房產上的結構外部的空氣溫度，該房產上的結構內部的空氣溫度，離開加熱通風和空調單元的空氣，蒸汽溫度、電冰箱溫度、製冷器溫度和烤箱溫度。還可以將該附加輸入耦合到家庭天氣系統。可以向能量監視設備傳輸天氣信息，包括降雨量、風速、太陽下的溫度、陰影中的溫度、大氣壓和溼度。可以將向能量監視設備傳輸的前述信息中的任意一個中繼到房產所有者。編程能量監視設備包括選擇並且互連的離散組件、微處理器、專用集成電路(ASIC)、編程的現場可編程門陣列(FPGA)和一個或多個配置並且互連的集成電路(包括模數混合模式)中的至少一個。能量監視設備能夠像單個集成電路晶片集一樣小，被編程為與iPhone 或用於運行用戶接口應用的類似地消費電子設備集成在一起。將電源參數定義為電源的一個或多個測量參數以及可以從該測量參數得到的計算參數的值。在一個優選實施方式中，電源參數包括相電壓、相電流、中性電壓、中性電流、視在功率、有功功率、無功功率、能量、用於所消耗能量的消逝時間、功率因子百分比、cos (phi);電流、電壓、有功功率、無功功率的總諧波失真；考慮到諧波的有線數量(例如高達第15個諧波)的總諧波失真的近似；電流、電壓、有功功率、無功功率的頻譜容量以及基本有功功率、頻率、周期、過壓/欠壓；條件、建立完整功率的時間或過渡時間、瞬間湧入電流、下陷以及用於該事件的周期數、網絡的質量以及其他非電氣數據如時間、日期、溫度和溼度。電壓和電流值可以是作為一維表格來存儲或者作為RMS值來計算的瞬間採樣值的集合，其中通過求採樣值的一維表格的平均或積分來計算該RMS值。還可以從「η」個點的固定運動窗得出該RMS值，並且因此在例如I秒鐘的初始設置時間之後的每毫秒可以獲得該RMS值。下文顯示了對於單相2線配置所記錄和/或計算的數據的一個示例性表格
權利要求
1.一種用於監視由電氣設備消耗的能量的能量監視設備，包括 a.耦合到電源的控制器； b.用於測量在要監視的所述電氣設備的上遊點處取得的第一多個電源參數和第二後續多個電源參數的裝置； c.耦合到所述能量監視設備的輸入輸出模塊；以及 d.用指令編程的存儲器，以根據所述第一多個電源參數和所述第二多個電源參數之間檢測的改變，識別耦合到所述電源的所述電氣設備的出現以及所述電氣設備的狀態，並且所述能量監視設備還被編程為監視耦合到所述能量監視設備的輸入輸出模塊。
2.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，所述電氣設備的狀態是開、關、備用、通電、斷電、完全功率百分比和指定的狀態序列中的一個。
3.如權利要求I所述的能量監視設備，還包括顯示設備、用戶輸入設備和用戶接口軟體。
4.如權利要求3所述的能量監視設備，其中，將所述顯示設備和所述用戶輸入設備和所述用戶接口軟體實現在消費電子設備上。
5.如權利要求4所述的能量監視設備，其中，所述消費電子設備是來自包括iPhone 、蜂窩電話、智慧型電話、個人數字助理、可攜式計算機、臺式計算機的組群中的一個。
6.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，識別所述電氣設備和所述狀態包括根據所述電源的連續採樣中的改變計算用於所述電氣設備的負載特徵。
7.如權利要求6所述的能量監視設備，其中，與所述電氣設備和所述狀態相對應的所述負載特徵包括相電壓、相電流、中性電壓、中性電流、視在功率、COS (phi)、有功功率、無功功率、頻率、周期、過壓/欠壓條件、功率因子的百分比、RMS電流、瞬間電流、RMS電壓、瞬間電壓、電流諧波THD百分比、電壓諧波THD百分比、電流波形的頻譜容量、電壓波形的頻譜容量、有功功率波形的頻譜容量、無功功率波形的頻譜容量、網絡質量百分比、時間、日期、溫度和溼度中的一個或多個。
8.如權利要求6所述的能量監視設備，其中，計算的負載特徵與所述電氣設備和它的狀態相關並且被存儲在存儲器中。
9.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，將附加輸入耦合到流量計，其中，所述流量計提供關於正在被計量的商品的使用信息。
10.如權利要求9所述的能量監視設備，其中，正在被所述流量計計量的商品是來自包括水、蒸汽、天然氣、燃油、空氣和惰性氣體的組群中的一個。
11.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，將附加輸入耦合到家庭安全系統，並且所述家庭安全系統向所述能量監視設備傳輸狀態信息。
12.如權利要求11所述的能量監視設備，其中，家庭安全系統狀態信息包括門的狀態、窗戶的狀態、對於運動檢測器的響應、對於音頻傳感器的響應和對於光傳感器的響應中的一個。
13.如權利要求12所述的能量監視設備，其中，家庭安全系統狀態信息還包括家庭中與將要被傳輸到所述能量監視設備的所述狀態信息相對應的房間的標識符。
14.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，將附加輸入耦合到溫度傳感器，並且所述溫度傳感器向所述能量監視設備傳輸溫度信息。
15.如權利要求14所述的能量監視設備，其中，所述溫度傳感器測量來自包括房產上所述能量監視設備所位於的房間、熱水器中的水、離開加熱通風和空調單元的空氣、蒸汽管道中的蒸汽、所述能量監視設備所位於的結構外部的空氣溫度、所述能量監視設備所位於的結構內部的空氣溫度、冰箱內部、製冷器內部、壓縮氣體存儲器的溫度、壓縮氣體傳輸線路的溫度和烤箱內部的組群中的一個的溫度。
16.如權利要求I所述的能量監視設備，其中，將附加輸入耦合到天氣傳感器系統，並且所述天氣傳感器系統向所述能量監視設備傳輸天氣信息。
17.如權利要求16所述的能量監視設備，其中，天氣信息包括降雨量、風速、太陽直射溫度、陰影溫度、大氣壓和溼度中的一個。
18.如權利要求3所述的能量監視設備，其中，所述能量監視設備在顯示設備上顯示電能使用信息、被計量商品的計量信息、家庭安全信息、溫度信息、天氣信息和這些的任意組合中的一個。
19.如權利要求18所述的能量監視設備，其中，所述電能使用信息包括合計功率消耗信息、能量、電流、功率因子和總諧波失真(THD)中的一個。
20.一種用於確定由被耦合到電源的電氣設備使用的能量的方法，包括 接收第一多個電源參數； 接收第二多個電源參數； 在所述第一多個電源參數和所述第二多個電源參數之間，檢測至少一個電源參數中的改變； 基於所述第一多個電源參數和所述第二多個電源參數，計算用於所述電氣設備的負載特徵，包括有功功率(P)、總有功功率(PT)、無功功率(Q)、總無功功率(QT) ,RMS電壓(U)和包括「η」個值的總有功功率頻譜(APS)； 在存儲器中查找所述電氣設備的所述負載特徵，所述存儲器包括與多個電氣設備相對應、被預定為最有可能產生匹配負載特徵的負載特徵的第一組群，其中，存儲在所述存儲器中的負載特徵與電氣設備標識符和與所述負載特徵相關聯的所述電氣設備的狀態相關聯； 將由所述電氣設備使用的能量計算為所述第一多個電源參數和所述第二多個電源參數之間的差；以及 將所使用的能量與所述電氣設備相關聯。
21.如權利要求20所述的方法，其中，通過用戶存儲定義所述能量監視設備中的組群的電氣設備列表來確定所述第一組群。
22.如權利要求21所述的方法，還包括將所述第一組群中的每個負載特徵將要匹配於正在被查找的負載特徵的概率與所述第一組群中的每個負載特徵相關聯。
23.如權利要求22所述的方法，還包括降低與最接近匹配於被查找的負載特徵的不匹配負載特徵相關聯的概率。
24.如權利要求23所述的方法，其中，如果所述概率下降到指定門限之下，則將負載特徵和電氣設備重新分類到第二組群中。
25.如權利要求20所述的方法，還包括在比較要查找的負載特徵與在所述第一組群中的負載特徵以確定它們是否匹配之前，將要查找的負載特徵與所述第一組群中的負載特徵進行相關。
26.如權利要求20所述的方法，還包括在與多個設備相對應的負載特徵的第二組群中查找所述負載特徵，其中該第二組群被確定為比所述第一組群產生匹配負載特徵的概率更低。
27.如權利要求22所述的方法，其中，確定至少一個電源參數中的改變包括檢測所述有功功率、所述無功功率、所述視在功率和所述RMS電流中的一個中的改變。
28.如權利要求20所述的方法，還包括在檢測到至少一個電源參數中的改變之後並且在計算用於所述電氣設備和所述狀態的所述負載特徵之後，接收附加電源參數。
29.如權利要求20所述的方法，其中，測量多個電源參數包括測量相電壓、相電流、中性電壓、中性電流、視在功率、cos (phi)、周期、頻率、有功功率、有功能量、無功能量、無功功率、頻率、周期、過壓/欠壓條件、溫度和溼度中的一個。
30.如權利要求20所述的方法，其中，所述電氣設備的狀態是開、關、備用、通電、斷電、完全功率百分比或者指定的狀態序列中的一個。
31.如權利要求20所述的方法，其中，負載特徵包括相電壓、相電流、中性電壓、中性電流、視在功率、cos (phi)、有功功率、有功能量、無功功率、無功能量、頻率、周期、過壓/欠壓條件、功率因子的百分比、RMS電流、瞬間電流、RMS電壓、瞬間電壓、電流諧波THD百分比、電壓諧波THD百分比、無功功率諧波THD百分比、有功功率諧波THD百分比、電流波形的頻譜容量、電壓波形的頻譜容量、有功功率波形的頻譜容量、無功功率波形的頻譜容量、網絡質量百分比、時間、日期、溫度和溼度中的一個。
32.如權利要求20所述的方法，其中，計算用於所述電氣設備的負載特徵和所述狀態包括步驟 將所述有功功率P計算為所述第一電源參數中的有功功率和所述第二電源參數中的有功功率的差； 計算所述總有功功率PT，包括所述總有功功率中的全部諧波和噪聲； 將所述無功功率Q計算為所述第一電源參數中的無功功率和所述第二電源參數中的無功功率的差； 計算所述總無功功率QT，包括所述總無功功率中的全部諧波和噪聲； 計算所述RMS電源U;以及 計算包括「η」個值的所述總有功功率頻譜。
33.如權利要求32所述的方法，還包括 將所述總無功功率中的諧波和噪聲QT_THD計算為所述總無功功率QT與所述無功功率Q的差； 將所述總有功功率中的諧波和噪聲PT_THD計算為所述總有功功率PT與所述有功功率P的差； 在所述負載特徵中用QT_THD代替QT ；以及 在所述負載特徵中用PT_THD代替PT。
34.如權利要求20所述的方法，還包括將所述負載特徵的數據元素與第二負載特徵的數據元素進行相關，其中第二負載特徵表示能夠產生持續可變的負載的電氣設備的第二狀態。
35.如權利要求20所述的方法，還包括向顯示設備和遠程設備中的一個傳輸能量使用信息。
36.如權利要求35所述的方法，其中，能量監視信息包括電氣設備信息、功率使用信息、電氣網絡信息、用戶設備和功率公共設施信息中的一個。
37.如權利要求35所述的方法，其中，通過在消費電子設備上運行的應用向用戶呈現能量監視信息，所述消費電子設備來自包括蜂窩電話、智慧型電話、個人數字助理、可攜式計算機和臺式計算機的組群。
全文摘要
公開了在電氣設備的網絡中用於識別電氣設備和它的狀態的設備和方法。一種能量監視設備被編程為從電源的連續測量中的改變，識別被耦合到該電源的電氣設備以及該電氣設備的狀態。公開了一種用於確定用於電氣設備的負載特徵以及它的狀態的算法。使用用於狀態的負載特徵的存儲表格來識別設備和狀態。收集能量監視信息並且在顯示器、遠程顯示器上被呈現給用戶或者在網絡上被傳輸到遠程設備如個人計算機、個人數字助理、iPhone蜂窩電話、語音郵件、電子郵件或文本消息。
文檔編號G01D21/00GK102822639SQ201180015739
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月25日 優先權日2010年1月25日
發明者P·A·拉達, J·H·瑪格納斯科 申請人:吉尼瓦潔淨技術公司