專利名稱：監(jiān)測和管理公用事業(yè)設(shè)備使用情況的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于公用事業(yè)設(shè)備使用情況的監(jiān)測和管理的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著對全球變暖的密切關(guān)注，市政和社團(tuán)改善節(jié)能的努力業(yè)已不斷增大。例如，美國一些主要城市都已各自許諾到2012年將它們的排放水平降低到比1990年低7%。新的開發(fā)者或許響應(yīng)上漲的市場和市政的壓力，業(yè)已開始遵循美國綠色營建理事會(huì)領(lǐng)導(dǎo)在能量和環(huán)境設(shè)計(jì)(LEED)規(guī)劃中所制定的標(biāo)準(zhǔn)。最后，許多公司啟動(dòng)綠色公司能量推銷活動(dòng)，并且只要可能就增加綠色產(chǎn)品系列。隨著全球變曖媒體新聞報(bào)導(dǎo)的增加，普通消費(fèi)者對降低碳排放物的愿望處于歷史最高記錄，61%的人口將全球變暖看作現(xiàn)實(shí)憂慮。不幸的是，現(xiàn)在還沒有成本低、收效大的和系統(tǒng)性的方式來將這個(gè)愿望變成嚴(yán)格的可度量的資源保護(hù)工作項(xiàng)目。一方面，典型和方便的個(gè)體節(jié)省資源的方式很難量化(例如，采取較簡短的顯示)。另一方面，重大的節(jié)能工作項(xiàng)目(諸如太陽能轉(zhuǎn)換)是非常昂貴的，并且需要顯著地改變生活方式。此外，在消耗者試圖節(jié)能時(shí)，他們不能看到他們集體努力的效果。這種信息的缺乏使人對節(jié)能的努力失去信心，這可以部分說明為什么大多數(shù)人依賴團(tuán)體和政府來帶領(lǐng)大多數(shù)綠色工作項(xiàng)目。在這個(gè)背景內(nèi)，家庭不幸正在成為不斷增長的CO2排放物源?？茖W(xué)家們相信，煤炭型發(fā)電廠發(fā)電的(X)2排放物占美國(X)2排放物的25%。按照2005年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，值得注意的是，分配給住宅、商業(yè)、工業(yè)各端的電有20%是浪費(fèi)掉的。這總共每年要放出1.2X IO13磅的C02。隨著住宅規(guī)模的增大和電子設(shè)備的進(jìn)一步普及，由于住宅部分而浪費(fèi)的電的份額從 1950年的占23%增大到2005年的占30%。同時(shí)，電費(fèi)的增加已比通貨膨脹快得多。全國性的平均公用事業(yè)設(shè)備開支從2003 年到2008年平均增加30%，是自七十年代的能源危機(jī)以來最為急劇的暴漲。這對許多家庭預(yù)算提出了嚴(yán)厲的挑戰(zhàn)，由于公用事業(yè)設(shè)備支付上跟不上從而停用公用事業(yè)設(shè)備的家庭業(yè)已大量增加。大部分電費(fèi)增加是由于燃料費(fèi)的增加而引起的。許多形式的煤炭的費(fèi)用從2007 年夏季到2008年夏季幾乎漲了一倍，而天然氣的價(jià)格在最近幾年中也已暴漲(緊緊跟著石油的價(jià)格)。核能是昂貴的，而且需要非常大的投資，還有發(fā)展武器的嫌疑和遭到基于 NIMBY的反對。水力發(fā)電難以規(guī)模有進(jìn)一步擴(kuò)大，因?yàn)榇蠖鄶?shù)可以建壩的河流都已給建了壩。太陽和風(fēng)能是昂貴的，而且規(guī)模仍然是非常小的。因此，不太可能將以上的任何組合在規(guī)模上擴(kuò)大到滿足在今后幾年內(nèi)的新的需求，更不用說滿足降低煤炭使用的可能方針目標(biāo)。因此，對我們的能源問題的許多最有效果的解決方案將是使各個(gè)個(gè)體可以控制和降低他們的電需求的解決方案。所需要的是一種技術(shù)，這種技術(shù)可以(a)通過以足夠粒度收集數(shù)據(jù)幫助使普通消耗者能控制他的電消耗，以促進(jìn)節(jié)能；以及(b)使消耗者能看到他與其他消耗者一起節(jié)能的努力可達(dá)到的總的定量效果。此外，這種技術(shù)應(yīng)該易于安裝和使用，因此激勵(lì)個(gè)體在他們的增長的生態(tài)意識和省錢的愿望上采取行動(dòng)。這樣，這種技術(shù)將有助于降低現(xiàn)在在能量使用中固有的不自作為的問題和減少我們的整體碳足跡。本發(fā)明考慮到這些關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是使消耗者能智能地管理在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)多個(gè)用戶和/或多個(gè)負(fù)載的電消耗。本發(fā)明的有關(guān)目的是提供一種用一些多端口引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)收集可能在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多個(gè)器具的波形數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，以得到按器具和/或按位置和/或按用戶指示功率消耗的功率消耗概況。作為一種使消耗者能智能性地管理在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)多個(gè)用戶和/或多個(gè)負(fù)載的能量消耗的方法，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括至少下列操作用多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備 (OMD)獨(dú)立測量包括由相應(yīng)多個(gè)負(fù)載消耗的電能的至少一個(gè)特性的波形數(shù)據(jù)；用多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)中的至少一個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)獨(dú)立測量包括由至少兩個(gè)同時(shí)與至少一個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)的各自下引出口和上引出口連接的負(fù)載消耗的電能的至少一個(gè)特性的波形數(shù)據(jù)；將波形數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器；以及在系統(tǒng)控制器處分析波形數(shù)據(jù)，以確定至少一個(gè)能量消耗概況。作為一種使消耗者能智能性地管理在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)多個(gè)用戶和/或多個(gè)負(fù)載的能量消耗的系統(tǒng)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例至少包括多個(gè)與收集和分析波形數(shù)據(jù)的系統(tǒng)控制器無線連接的多端口引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)。每個(gè)多端口引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)與一個(gè)或多個(gè)標(biāo)識消耗者站點(diǎn)的至少一個(gè)電負(fù)載的相應(yīng)普通家用器具關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)控制器包括接收各個(gè)多端口引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)所測量的波形數(shù)據(jù)(例如，電壓和電流值)的裝置；與系統(tǒng)控制器關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)；至少一個(gè)處理器，用來根據(jù)波形數(shù)據(jù)計(jì)算與功率消耗有關(guān)的參數(shù)值，以得到與功率消耗有關(guān)的信息；以及將與功率消耗有關(guān)的參數(shù)值分發(fā)給各有關(guān)方的裝置。作為一種至少包括使消耗者能智能性地管理在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)多個(gè)用戶和/ 或多個(gè)負(fù)載的能量消耗的計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀媒體，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例至少包括執(zhí)行下列操作的計(jì)算機(jī)程序代碼用多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)獨(dú)立測量包括由相應(yīng)多個(gè)負(fù)載消耗的電能的至少一個(gè)特性的波形數(shù)據(jù)；用多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)中的至少一個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備獨(dú)立測量包括由至少兩個(gè)同時(shí)與至少一個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備(OMD)的各自下引出口和上引出口連接的負(fù)載消耗的電能的至少一個(gè)特性的波形數(shù)據(jù)；將波形數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器；以及在系統(tǒng)控制器處分析波形數(shù)據(jù)，以確定至少一個(gè)能量消耗概況。這種計(jì)算機(jī)代碼可以包括按照用戶時(shí)間、位置或器具或者它們的組合解出波形數(shù)據(jù)的進(jìn)一步操作。


從以下結(jié)合附圖所作的對本發(fā)明的詳細(xì)說明中可以清楚地看到本發(fā)明的這些及其他一些目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中圖1為其中可以使用本發(fā)明的系統(tǒng)的示范性住宅的示意圖2為示出引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)通過操作連接到現(xiàn)有電路上的操作示意圖；圖3為按照一個(gè)實(shí)施例的單引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)的功能電路框圖；圖如和4b為按照本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用切換模塊的雙端口引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 的功能電路框圖；圖如和恥分別為例示按照本發(fā)明的與圖如和4b相同的實(shí)施例的切換模塊的功能操作的簡化框圖；圖61 和6c示出了與多個(gè)OMD通信的系統(tǒng)控制器和接口 ；圖7為由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的供本發(fā)明配合使用的表的實(shí)體關(guān)系圖；圖8為按照一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備功率特征表的欄目說明；圖9為按照一個(gè)實(shí)施例的使用情況表的欄目說明；圖10為按照一個(gè)實(shí)施例的用戶表的欄目說明；圖11為所設(shè)想的用來顯示與電消耗和器具使用情況關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)的示范性 GUI (圖形用戶界面)界面。
具體實(shí)施例方式在以下討論中，給出了許多具體細(xì)節(jié)，以便對本發(fā)明可以有深入的理解。但是，該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以看到，本發(fā)明可以在脫離這樣一些具體細(xì)節(jié)下實(shí)踐。在其他一些情況下，一些眾所周知的元件以示意圖或方框圖的形式示出，以便使本發(fā)明不致由于不必要的細(xì)節(jié)而模糊不清。涉及網(wǎng)絡(luò)通信、電磁信號傳送技術(shù)之類的細(xì)節(jié)均已略去，因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)對于完全理解本發(fā)明來說并不是必需的?？梢哉J(rèn)為，這些細(xì)節(jié)是有關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員都是知道的。本說明書例示了本發(fā)明的原理，因此可以看到，該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將能設(shè)計(jì)出各種方案，這些方案雖然在這里沒有明確說明或示出，但體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，從而包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。在這里所列舉的所有例子和所敘述的條件性語言都意在教學(xué)用途，使得讀者可以理解本發(fā)明的原理和本發(fā)明人所提供的構(gòu)思對該技術(shù)領(lǐng)域都是有益的?？梢詫⑦@些例子認(rèn)為并不是對這樣具體列舉的例子和條件有所限制。此外，在這里敘述本發(fā)明的原理、情況和實(shí)施例及其具體例子的所有陳述都意在包括在結(jié)構(gòu)和功能上與其等效的對象。此外，還意味著，這樣的等效對象包括當(dāng)前已知的等效對象，也包括將來開發(fā)的等效對象，即所開發(fā)的用來執(zhí)行同樣的功能的任何元件，無論其結(jié)構(gòu)如何。圖中所示出的各種元件的功能可以用專用硬件以及與適當(dāng)軟件結(jié)合能夠執(zhí)行軟件的硬件來提供。在由處理器提供時(shí)，這些功能可以由單個(gè)專用處理器、單個(gè)共享處理器或多個(gè)個(gè)體處理器(其中有一些可以是共享的)提供。此外，所謂“處理器”或“控制器”不應(yīng)該被解釋為只是指能執(zhí)行軟件的硬件，而是隱含地包括(但不局限于)數(shù)字信號處理器 (DSP)硬件、存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)器。還可以包括其他硬件，傳統(tǒng)的和/或定制的。類似地，圖中所示出的任何開關(guān)只是概念上的。它們的功能可以通過程序邏輯的操作、通過專用邏輯、通過程序控制和專用邏輯的交互作用甚至用手動(dòng)操作執(zhí)行，具體技術(shù)是可由執(zhí)行者按對環(huán)境更為具體的理解選擇的。所謂器具如在這里所使用的是指任何可以與墻上插座電連接的設(shè)備。所謂多路復(fù)用如在這里所使用的是指根據(jù)兩個(gè)或更多個(gè)輸入數(shù)據(jù)流產(chǎn)生單個(gè)合并數(shù)據(jù)流的操作。所謂去多路復(fù)用操作如在這里所使用的是指多路復(fù)用操作的逆處理，在這個(gè)處理中恢復(fù)業(yè)已被多路復(fù)用的原始信號。所謂波形數(shù)據(jù)如在這里所使用的是指作為時(shí)間函數(shù)的電流和/或電壓。它還可以指作為時(shí)間函數(shù)的功率。I.引言按照本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種測量系統(tǒng)和所關(guān)聯(lián)的方法，用來測量在一個(gè)住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)的多個(gè)負(fù)載和/或多個(gè)用戶的電能消耗。本發(fā)明的測量系統(tǒng)適合與現(xiàn)有的住宅配電系統(tǒng)(不需更改)配合使用。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，可以用能量消耗數(shù)據(jù)來計(jì)算一些消耗者站點(diǎn)(例如，參與家庭)的耗能概況。還可以用這些能量消耗概況來計(jì)算一組消耗者站點(diǎn)(例如，一個(gè)社區(qū)、城鎮(zhèn)、縣等)的總能量消耗概況。此外，可以用與一個(gè)特定的所監(jiān)測的器具關(guān)聯(lián)的耗能概況與類似的一些器具的總耗能概況一起來標(biāo)識所監(jiān)測的這個(gè)器具與所監(jiān)測的這些類似器具的能量消耗之間的實(shí)際能量消耗的差別。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，能量消耗概況可以從各個(gè)消耗者站點(diǎn)匯集后傳送給一個(gè)專用于消耗者的電和器具使用情況數(shù)據(jù)的集中式專利性數(shù)據(jù)庫?？梢愿鶕?jù)這數(shù)據(jù)產(chǎn)生類屬人口統(tǒng)計(jì)信息，供在相對個(gè)體消耗者耗能數(shù)據(jù)相互對照中使用。在有些實(shí)施例中，可以收集的信息的類型可以包括例如消耗者的電和器具使用模式、器具的電消耗模式和對電消耗模式的地理分類。可以用這信息來告訴客戶對于所收集的器具實(shí)際使用數(shù)據(jù)來說在電消耗上是最佳的實(shí)踐，這將驅(qū)使在客戶之間交流對購買高能效器具的了解。這又將驅(qū)使器具制造商將他們的器具做成能效更高的從而更能引起消耗者興趣的。在一個(gè)實(shí)施例中，收集與正在怎樣用電的情況有關(guān)的地理和人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這對于電力公司的價(jià)格制定和政府附屬機(jī)構(gòu)的決策具有戰(zhàn)略性價(jià)值。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，能量消耗還可以按消耗者站點(diǎn)組成部件標(biāo)識。從特定的消耗者站點(diǎn)展望，系統(tǒng)提供了為社區(qū)節(jié)能工作項(xiàng)目以及交換節(jié)能思想的論壇提供概要數(shù)據(jù)的能力。系統(tǒng)可以進(jìn)一步用作減少污染排放物的市政工作項(xiàng)目的平臺。例如，城市可以求助于這種系統(tǒng)，使城市的節(jié)能工作項(xiàng)目得到官方度量和廣泛認(rèn)識。對所分析的能量消耗數(shù)據(jù)感興趣的各方可以包括消耗者、發(fā)電站、電力分析家、電力經(jīng)紀(jì)人、政府機(jī)構(gòu)、管理機(jī)構(gòu)和器具制造商中的任何一方。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了萬維網(wǎng)接口，以使有關(guān)各方可以得到能量消耗信息。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)可以包括例如按器具和/或按消耗者站點(diǎn)組成部分和/或按站點(diǎn)房間標(biāo)識能量消耗，從而提供以高粒度跟蹤能量消耗的能力。其他優(yōu)點(diǎn)包括按器具匯總能量消耗數(shù)據(jù)，以對能效水平進(jìn)行量化，超過通常已知的“Energ於tar”標(biāo)記或其他類似的效率評價(jià)系統(tǒng)。住宅實(shí)施例
現(xiàn)在參見圖1，圖中示出了其中可以使用本發(fā)明的系統(tǒng)的示范性住宅2的示意圖。 雖然在這里所說明的系統(tǒng)適合測量在一個(gè)包括(但不局限于)單個(gè)家庭住宅或多個(gè)家庭住宅諸如公寓大樓的住宅環(huán)境內(nèi)的能量消耗，但對于看到在這里所給出的說明的該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說顯而易見的是，這種系統(tǒng)可以用于其他適當(dāng)?shù)沫h(huán)境，包括商業(yè)、工業(yè)和電力部門的應(yīng)用。系統(tǒng)包括通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，諸如系統(tǒng)控制器50，其中裝有通用操作系統(tǒng)(例如，基于化切1的操作系統(tǒng)、基于Unix的操作系統(tǒng)等)，包括提供在這里所說明的操作的必需功能的應(yīng)用軟件。系統(tǒng)控制器50包括通過無線鏈路、有線鏈路或它們的組合與系統(tǒng)的多個(gè)引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 12-1至12-7通信的接口(未示出)。OMD 12與在住宅2內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的各個(gè)電引出口通信連接。在住宅內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的引出口通常按房間和/或樓層安裝。例如，如在這里所示，為簡單起見，這些OMD 12示為用于特定的一組房間。在至少一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器50被配置成接收與分布在整個(gè)住宅環(huán)境2內(nèi)的受系統(tǒng)的OMD 12-1至12-7監(jiān)測的器具所消耗的電能的至少一個(gè)特性有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些OMD 12將電消耗的至少一個(gè)特性，諸如電流、電壓或功率波形數(shù)據(jù)，發(fā)送給系統(tǒng)控制器50的一個(gè)接口。這個(gè)接口能接收來自每個(gè)OMD 12的帶時(shí)間標(biāo)記的安全包消息。 接口將來自各個(gè)OMD 12的數(shù)據(jù)包傳輸按它們被接收的次序排隊(duì)。在一個(gè)實(shí)施例中，OMD 12通過使用諸如ZigBee協(xié)議之類的低功率無線通信協(xié)議的無線鏈路與系統(tǒng)控制器50通信。ZigBee建立在與約束Bluetooth和Wi-Fi的那些標(biāo)準(zhǔn)類似的電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)全球標(biāo)準(zhǔn)802. 15. 4上。在一個(gè)實(shí)施例中，電流和電壓波形數(shù)據(jù)從在每個(gè)引出口處的分辨率為16比特、采樣率為IkHz的OMD 12發(fā)送。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，因此可以計(jì)算出一個(gè)給定的OMD 12(用于單引出口配置)的數(shù)據(jù)率，為32k比特/秒(IkHz女16比特/數(shù)據(jù)樣本* 2個(gè)波形)。對于一個(gè)2引出口配置來說，所需的OMD 12的數(shù)據(jù)傳輸速度為64k比特/秒，這完全在2. 4GHz 頻帶的Zigbee的250k比特/秒的容量之內(nèi)。引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 12被配置成周期性地或按需要將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器50。每個(gè)引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 12被配置成通過電引出口測量電壓電路。系統(tǒng)控制器在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器50包括配置成保存、組織和分析從一個(gè)或多個(gè)OMD 12發(fā)來的測量數(shù)據(jù)。每個(gè)OMD 12被指配唯一的地址，以使系統(tǒng)控制器50可以確定正在與系統(tǒng)控制器50交互作用的是哪個(gè)OMD 12。此外，利用這地址，系統(tǒng)控制器50可以在必要時(shí)將通信信號發(fā)送給所選的OMD 12。例如，系統(tǒng)控制器50可以選擇單個(gè)OMD 12來“接通” 或“斷開”連接到這個(gè)OMD 12的任何一個(gè)或兩個(gè)插座上的任何器具。系統(tǒng)控制器50還可以選擇OMD 12，請求所選的OMD 12進(jìn)行傳輸。測量數(shù)據(jù)的組織包括系統(tǒng)控制器50單獨(dú)地測量和記錄例如多個(gè)負(fù)載中的每個(gè)負(fù)載或多個(gè)用戶中的每個(gè)用戶的能量消耗。匯總能量消耗數(shù)據(jù)的其他方法在本發(fā)明的預(yù)期之內(nèi)，因?yàn)閷τ谧x者來說這些方法將是顯而易見的。例如，用戶可以選擇按位置(例如起居室)或按一個(gè)或多個(gè)設(shè)備特性(例如可再充電設(shè)備)進(jìn)行匯總。系統(tǒng)控制器50被配置成訪問測量數(shù)據(jù)和記錄測量數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生每個(gè)負(fù)載和/或每個(gè)用戶的能量消耗的測量數(shù)據(jù)的匯總。利用測量數(shù)據(jù)的匯總，可以計(jì)算出每個(gè)用戶和/或每個(gè)負(fù)載的能量消耗的費(fèi)用，從而
9可以更好地管理多個(gè)用戶和/或多個(gè)負(fù)載的使用情況和/或能量消耗。系統(tǒng)控制器50通過用專利性信號處理算法處理來自O(shè)MD 12的波形數(shù)據(jù)來獲得測量數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)將由專利性的器具檢測系統(tǒng)(ADQ分析，通過對 OMD信號的分析，識別連接到OMD 12上的器具。如果ADS不能產(chǎn)生明確地識別一個(gè)器具，就提醒客戶標(biāo)識這個(gè)器具，使ADS可以“學(xué)會(huì)”將這個(gè)OMD信號與新標(biāo)識的器具關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，為客戶提供了保證完成人工標(biāo)識的誘導(dǎo)。在一段學(xué)習(xí)時(shí)間后，ADS將能自動(dòng)識別被插入OMD的器具。引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD)現(xiàn)在再回到圖2，圖中示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例適合諸如通過插入墻上插座(電源插座)250與現(xiàn)有電路電連接的引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 12。在操作中，將OMD 12插入墻上插座250后，就可以將負(fù)載240與OMD 12電連接。負(fù)載240可以具有任何消耗所提供的電能的配置。負(fù)載240的例子包括(但不局限于)電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、烤箱、洗碗機(jī)、冷藏箱、冷凍箱、微波爐、垃圾壓縮器、機(jī)動(dòng)車、燈和可移動(dòng)廚房器具(諸如華夫餅干制作器、烤面包器、攪拌器、混合器、食品處理器、咖啡壺之類)。在一個(gè)實(shí)施例中，OMD 12可以接納負(fù)載240的標(biāo)準(zhǔn)插頭。在這里所示的實(shí)施例中， OMD 12被配置成一個(gè)雙插座OMD 12，引出口監(jiān)測設(shè)備(OMD) 12的每個(gè)插座與墻上引出口 250中的一個(gè)相應(yīng)插座關(guān)聯(lián)。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的關(guān)鍵特征是，使用OMD 12允許繼續(xù)使用多端口墻上引出口的所有引出口，因?yàn)镺MD 12與它所插入的墻上插座的足跡基本一致，在這個(gè)實(shí)施例中示出了使用雙端口墻上引出口 250的兩個(gè)引出口的情況。圖3為單插座實(shí)施例的引出口監(jiān)測設(shè)備(0MD電路)300的功能電路框圖。OMD電路300通常包括與控制和通信塊(CCB) 304通信連接的波形采樣器電路302。作為例示，CCB 304含有微控制器單元(MCU) 340和存儲(chǔ)器；344。波形采樣器電路波形采樣器電路302被配置成對負(fù)載上的電流和電壓波形采樣，并進(jìn)行必要的濾波，以保持高的信噪比。在一個(gè)實(shí)施例中，波形采樣器302可以用諸如模擬器件公司 (Norwood, ΜΑ)的ADE 7753之類的高度集成的電路實(shí)現(xiàn)。在所說明的實(shí)施例中，波形采樣器電路302包括連接到墻上插座250上的開關(guān)322，用來在器具插頭插入墻上插座250時(shí)將 OMD 12接通。在這個(gè)實(shí)施例中，電流傳感器3 處于線路的高壓側(cè)，而電壓傳感器3 與負(fù)載330并聯(lián)。電流傳感器3 可以是任何已知的或所設(shè)想的電流傳感器，例如包括電阻性分流器、電流變壓器、霍爾效應(yīng)傳感器或Rogowski線圈。電流傳感器3 和電壓傳感器328 的輸出由前置放大器(未示出)隔離。整流單元(未示出)可以是任何高效整流電路，例如可以建立在反極性轉(zhuǎn)換器上，為使用中的電子線路提供來自AC (交流)線路的功率。一個(gè)與整流單元連接的級設(shè)置用于對負(fù)載進(jìn)行電壓測量的基準(zhǔn)電壓，如地。信號處理模塊332 用任何已知的或所設(shè)想的方法，包括例如無源和有源模擬濾波、數(shù)字信號處理或這些的任何組合，濾除噪聲，以增大信噪比。波形采樣器電路302包括設(shè)置波形采樣頻率的定時(shí)電路 (未示出)。波形采樣器電路302內(nèi)所使用的采樣率由負(fù)載的頻率特性確定，可以比無線通信傳輸速度高至少兩個(gè)數(shù)量級。如果ZigBee是優(yōu)選的無線通信協(xié)議，在ZigBee傳輸速度為250k字節(jié)/秒的情況下，波形采樣器電路302內(nèi)所使用的采樣率可以大于100kHz，以緩解在去多路復(fù)用過程中差錯(cuò)的增多，如下面所述。MCU 340控制繼電器324，從而可以使負(fù)
10載330與墻上插座250處的電源連接/斷開?？刂坪屯ㄐ艍K(CCB)通信和控制塊(CCB) 304處理從波形采樣器電路302接收到的波形數(shù)據(jù)，并將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器50。在一個(gè)實(shí)施例中，CCB 304包括MCU ；340、無線通信模塊；342和存儲(chǔ)器!344。MCU 340 和存儲(chǔ)模塊；344以足夠高的速率對從波形采樣器電路302輸出的波形采樣，使得在系統(tǒng)控制器50處可以執(zhí)行包括器具檢測和功率測量的計(jì)算。給無線通信模塊342的輸入在不同的實(shí)施例中可以是電壓波形、電流波形、功率波形或含有它們的任何組合的多路復(fù)用信號。 功率波形可以用模擬電路測量，也可以由MCU 340根據(jù)電流和電壓波形計(jì)算。無線通信樽塊無線通信模塊342可以是任何能建立與連接到系統(tǒng)控制器50的接口擴(kuò)展器端口的無線通信組件通信的任何無線通信組件。除了使用調(diào)制/解調(diào)之外，無線通信模塊342 在某些實(shí)施例中還可以使用編碼/解碼和/或加密/解密和/或壓縮方法。在一個(gè)實(shí)施例中，來自每個(gè)OMD 12的電流和電壓波形由無線通信模塊發(fā)送給系統(tǒng)控制器50，由系統(tǒng)控制器50執(zhí)行功率計(jì)算。在另一個(gè)實(shí)施例中，功率波形由模擬電路根據(jù)電流和電壓波形構(gòu)建。在這種情況下，無線通信模塊將電流、電壓和功率波形發(fā)送給系統(tǒng)控制器。在各個(gè)實(shí)施例中，無線通信可以包括標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)通信。標(biāo)準(zhǔn)無線通信的一些例子包括包括(但不局限于)Bluetooth 、IEEE 802，11 (無線局域網(wǎng))、802. 15 (WPAN)、 802. 16 (WiMAX) ,802. 20移動(dòng)無線的鏈接協(xié)議；包括(但不局限于)CDMA和GSM、ZigBee的蜂窩協(xié)議；以及超寬帶(UWB)技術(shù)。這樣一些協(xié)議支持射頻通信，而有些協(xié)議支持紅外通信。 可能的是，可以使用其他無線通信形式，諸如超聲或光通信?？梢岳斫?，可以使用的標(biāo)準(zhǔn)包括過去和現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)。還可以設(shè)想，可以使用這些標(biāo)準(zhǔn)的將來版本和新的將來標(biāo)準(zhǔn)，或者可以使用加密，這并不背離本發(fā)明的范圍。ZigBee協(xié)議是典型的協(xié)議，因?yàn)樗峁┒鄠€(gè)OMD 12與系統(tǒng)控制器50之間的高效無線聯(lián)網(wǎng)，但使用非常小的功率(< 100mW)，這與OMD 12的節(jié)能的目標(biāo)一致。ZigBee也是優(yōu)選協(xié)議，因?yàn)樗兄谧越M織網(wǎng)形聯(lián)網(wǎng)，這導(dǎo)致在具有多個(gè)ZigBee發(fā)送器的有限空間 (諸如住宅)內(nèi)有高的連接質(zhì)量。微控制器(MCU)微控制器340協(xié)調(diào)波形采樣器電路302、控制和通信塊304和切換模塊406 (見圖如和4b，OMD雙插座配置)的操作。微控制器340被配置成接收作為模擬輸入的電流和電壓波形和/或多路復(fù)用信號。主要輸出是需發(fā)送給存儲(chǔ)器344或通信模塊342的多路復(fù)用信號的數(shù)字化版本。微控制器340所產(chǎn)生的其他輸出包括給繼電器3M或信號處理器332 的簡單操作指令，如在下面結(jié)合OMD 12的控制任務(wù)所說明的。除了接收和產(chǎn)生如上所述的信號之外，微控制器340還配置成(a)對多路復(fù)用信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(b)應(yīng)用任何類型的濾波器，這可以包括與DSP(數(shù)字信號處理)芯片協(xié)作，以改進(jìn)輸出數(shù)字信號質(zhì)量；(c)與存儲(chǔ)器344連接，以讀/寫波形；(d)與通信模塊342 連接，以管理數(shù)據(jù)通信；(e)與LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動(dòng)器連接；(f)執(zhí)行與器具檢測有關(guān)的簡單計(jì)算；以及(g)管理整個(gè)OMD控制任務(wù)。OMD控制任務(wù)可以包括例如(a)按照系統(tǒng)控
11制器50的請求“接通/斷開”給負(fù)載的電；(b)管理與LED顯示、波形采樣和/或MUX (多路復(fù)用器)電路有關(guān)的用戶選項(xiàng)；以及(c)校準(zhǔn)內(nèi)部電路(例如，同步內(nèi)部時(shí)鐘)。存儲(chǔ)器在有些實(shí)施例中，OMD 12包括存儲(chǔ)器344，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，包括(但不局限于)從波形采樣器電路302輸出的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器344為閃速存儲(chǔ)器，從而系統(tǒng)控制器50能個(gè)別地使0MD12接通或斷開，而不會(huì)有丟失數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)。在有些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器 344是容量至少為32kB、數(shù)據(jù)存取時(shí)間小于或等于Ims的非易失性存儲(chǔ)器(諸如EEPR0M)。 存儲(chǔ)器344存儲(chǔ)MCU 340輸出的數(shù)字化波形數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器344在系統(tǒng)控制器50被斷開的那些情況下或者在采樣頻率超過通信頻率時(shí)存儲(chǔ)數(shù)字化波形數(shù)據(jù)。一旦OMD 300的通信模塊 342檢測到系統(tǒng)控制器50被“接通”，OMD 300就將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器50。一旦存儲(chǔ)器342被充滿，所儲(chǔ)存的較老的數(shù)據(jù)就用較新的數(shù)據(jù)以先進(jìn)先出(FIFO)方式蓋寫。LED/LCD 顯示器在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)LED或IXD顯示器被連接到微控制器340或功率測量IC (未示出)上，以向用戶提供器具在使用的功率的即時(shí)反饋。在一個(gè)實(shí)施例中，視覺LCD顯示器向用戶顯示若干所跟蹤的參數(shù)，包括平均能量使用、瞬時(shí)功率使用、功率因子、電壓和電流 RMS電平。此外，這些參數(shù)以各種所關(guān)心的單位顯示，包括(但不局限于)所花費(fèi)的美元、 千瓦小時(shí)、千瓦、伏特和安培。還可以設(shè)想用數(shù)字LED來指示器具插頭的插入。在一個(gè)實(shí)施例中，用若干LED來指示OMD 12的各個(gè)設(shè)備狀態(tài)。例如，綠色LED指示OMD 12接通，紅色 LED指示OMD 12斷開，而綠色LED閃爍指示OMD 12正在發(fā)送數(shù)據(jù)。雙端口 OMD現(xiàn)在參見圖如和圖4b，圖中示出了雙端口插座實(shí)施例的OMD 12的詳細(xì)電路圖 400。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，上、下波形采樣器電路402、403連接到切換模塊440上，切換模塊440被配置成將這兩個(gè)采樣器電路的輸出發(fā)送給單個(gè)控制和通信塊404。實(shí)際上，切換模塊440使來自兩個(gè)插座的具有適當(dāng)時(shí)間分辨率波形數(shù)據(jù)能被實(shí)時(shí)獲取。切換模塊圖如和圖4b為例示按照不同的實(shí)施例切換模塊(MUX 440)與OMD電路400的兩個(gè)引出口(即，上波形采樣器電路402和下波形采樣器電路403)連接的情況的功能電路圖。有益的是，有了切換模塊440，在OMD電路400內(nèi)就不需要雙份關(guān)鍵性組件，否則會(huì)使 OMD12的成本和占地面積加倍。 OMD電路400的切換模塊440使單個(gè)OMD 12能用于對來自一個(gè)雙墻上電源引出口 250的兩個(gè)引出口的電流和電壓波形的采樣。切換模塊440利用多路復(fù)用技術(shù)(有時(shí)稱為多路復(fù)用)，從而能交替地從兩個(gè)插座采樣，獲取具有足夠的時(shí)間分辨率的兩組電流和電壓波形。圖fe和恥示出了分別與圖如和4b所示的切換機(jī)制相同的兩個(gè)實(shí)施例。然而， 圖fe和恥以簡化框圖形式例示了這種切換機(jī)制，以免模糊對切換機(jī)制的討論。在圖所例示的實(shí)施例中，雙墻上電源引出口的每個(gè)引出口 250-a、250_b被接到各自的后面各接有信號處理器504的電壓/電流傳感器502上，使得來自每個(gè)引出口的波形分別得到采樣。上、下波形采樣器電路510、512所采樣的數(shù)據(jù)流被饋入MUX 505，以產(chǎn)生發(fā)送給控制和通信塊508的單個(gè)合并數(shù)據(jù)流。
在圖恥的實(shí)施例中，雙墻上電源引出口 250的每個(gè)引出口被接到各自的電壓/電流傳感器502上。MUX 505根據(jù)來自兩個(gè)引出口的原始傳感器數(shù)據(jù)流產(chǎn)生單個(gè)合并數(shù)據(jù)流。 這個(gè)合并數(shù)據(jù)流然后通過單個(gè)信號處理器504采樣后，分發(fā)給控制和通信塊508?？梢栽O(shè)想，將不同的技術(shù)用于通過MUX 505多路復(fù)用這兩個(gè)數(shù)據(jù)流。在一個(gè)實(shí)施例中，使用時(shí)分多路復(fù)用，按照來自設(shè)備上的內(nèi)部時(shí)鐘電路的定時(shí)信號交替地從每個(gè)信號數(shù)據(jù)流采樣，使兩個(gè)信號交織在一起。內(nèi)部時(shí)鐘可以含有長儲(chǔ)存壽命的電池，以避免頻繁地用外部時(shí)鐘源同步。在另一個(gè)實(shí)施例中，將兩個(gè)來自各自的信號數(shù)據(jù)流的信號在用電子移相器將其中一個(gè)信號延遲半個(gè)周期后再相加在一起。電源板實(shí)施例在一個(gè)實(shí)施例中，電源板具有以上在雙墻上引出口的背景中所討論的基本OMD功率測量/無線通信能力。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)想，用基本OMD功率測量/無線通信能力來處理大電流的器具(諸如洗滌機(jī)/干燥機(jī))。OMD客戶機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信圖6a為例示在OMDs 12與系統(tǒng)控制器50之間的數(shù)據(jù)通信的工作情況的框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，接口陽是一個(gè)直接插入系統(tǒng)控制器50的小的USB單元，用來在系統(tǒng)控制器沒有被斷開時(shí)傳送數(shù)據(jù)。圖6b為例示按照第二實(shí)施例在OMD 12與系統(tǒng)控制器50之間的數(shù)據(jù)通信的工作情況的框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，接口 55包括一個(gè)能連續(xù)接收和存儲(chǔ)來自隊(duì)列內(nèi)所有OMD的帶時(shí)間標(biāo)記的數(shù)據(jù)的中間存儲(chǔ)單元602。這個(gè)存儲(chǔ)單元在系統(tǒng)控制器50被接通時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)控制器50。在這個(gè)實(shí)施例中，OMD單元上的存儲(chǔ)器344就不必存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)。圖6c為按照一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測和管理公用事業(yè)設(shè)備使用情況的系統(tǒng)框圖600。系統(tǒng)600包括系統(tǒng)管理節(jié)點(diǎn)70。系統(tǒng)管理節(jié)點(diǎn)70包括網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)76，用來通過因特網(wǎng)60接收來自各個(gè)分布客戶機(jī)計(jì)算機(jī)(系統(tǒng)控制器)50的通信；第一處理器72，用來從數(shù)據(jù)庫78 讀取信息(包括設(shè)備的特征)和將信息(包括匿名的使用情況信息)寫入數(shù)據(jù)庫78 ；以及第二處理器74，服務(wù)于機(jī)器或人可讀報(bào)告，諸如在一段給定時(shí)間內(nèi)一個(gè)組所使用的總電量。網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)76將是對具有分布客戶機(jī)計(jì)算機(jī)50的系統(tǒng)600的主要接口。網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)76被配置成使組成系統(tǒng)600的其他一些元與因特網(wǎng)保持隔離，以保證安全。網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)76接收來自分布節(jié)點(diǎn)50的信息，例如各個(gè)器具的使用模式或能源消耗，以及確認(rèn)所接收的信息沒有受到破壞或呈現(xiàn)安全威脅。網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)76將所接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給計(jì)算機(jī)72，計(jì)算機(jī)72是一個(gè)可以對數(shù)據(jù)庫78進(jìn)行讀寫的計(jì)算機(jī)。處理器74接收來自客戶機(jī)(節(jié)點(diǎn)50)或社會(huì)聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)604的對人或機(jī)器可讀報(bào)告的請求。人可讀報(bào)告的例子包括要看看一組用戶在一段特定時(shí)間內(nèi)已使用了多少電的請求。這個(gè)請求可以發(fā)自節(jié)點(diǎn)50(例如，客戶機(jī)軟件給用戶的有關(guān)一個(gè)組已使用了多少能量的更新)，或者發(fā)自社會(huì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)604(例如，在諸如在與一個(gè)特定的組關(guān)聯(lián)的頁面上的 hcebook之類的社會(huì)聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)的平臺上運(yùn)行的PHP碼請求例示這個(gè)組它的能源消耗已減少多少的圖形)。機(jī)器可讀報(bào)告的例子包括接收特定設(shè)備的功率消耗特性的請求。接收到一個(gè)報(bào)告請求，處理器74就對這個(gè)報(bào)告請求進(jìn)行審查，首先確認(rèn)它不是一個(gè)威脅安全、侵犯隱私或其他惡意的請求。然后，它將請求傳給可以讀數(shù)據(jù)庫78的計(jì)算機(jī)72，計(jì)算機(jī)72執(zhí)行查詢后將信息返回給處理器74。接收到返回的信息，處理器74將數(shù)據(jù)格式化成適當(dāng)?shù)娜嘶驒C(jī)器可讀格式后，通過因特網(wǎng)60傳回給提出請求的客戶機(jī)。與各個(gè)住宅(例如所示的住宅1和2~)關(guān)聯(lián)的OMD 12包括通過ZigBee或其他無線協(xié)議與系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)70通信所需的硬件電路和軟件組件。在一個(gè)實(shí)施例中，作為每個(gè)OMD 12 包括一個(gè)的組件的ZigBee模塊接收到通信后，通過USB或串行口將信息發(fā)送給PC 50，或者在PC 50處于斷開狀態(tài)的情況下將信息高速緩存。PC 50上的守護(hù)程序(未示出)接收到信息后將信息傳送給在客戶機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用。軟件體系結(jié)構(gòu)軟件(0MD軟件)包括一些交互操作件。OMD軟件的通信守護(hù)程序在用戶的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，負(fù)責(zé)通過無線協(xié)議(例如，ZigBee)與OMD通信。每當(dāng)計(jì)算機(jī)接通時(shí)，OMD軟件守護(hù)程序就連接到設(shè)備上，下載所有的被高速緩存的數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，它將實(shí)時(shí)收集信息，并將信息傳送給厚客戶機(jī)。厚客戶機(jī)接收來自守護(hù)程序的信息，并通過因特網(wǎng)與一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)服務(wù)器連接，以發(fā)送和接收信息。厚客戶機(jī)被配置成實(shí)時(shí)顯示信息、允許用戶聯(lián)合或創(chuàng)建一些組和支持以下所論及的所有功能。系統(tǒng)服務(wù)器接收來自所有客戶機(jī)的信息，并將這些信息存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)。服務(wù)器還接受來自客戶機(jī)的有關(guān)每個(gè)以器具類型劃分的個(gè)體的總能量消耗、有關(guān)用戶組等的中間查詢。瘦客戶機(jī)可以寄宿在象Ning或!^cebook那樣的第三方上。它們可以以PHP或類似的語言書寫。它們還可以含有帶其他數(shù)據(jù)庫的mashup，諸如Google地圖。瘦客戶機(jī)主要用來顯示器具或用戶性能的信息。個(gè)體用戶可以用第三方或在厚客戶機(jī)上提供的GUI配置瘦客戶機(jī)。例如，一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)組的用戶可以在Ning上設(shè)計(jì)用于這個(gè)組的主頁，而用厚客戶機(jī)來邀請其他用戶。應(yīng)用編程接口(API)在一個(gè)實(shí)施例中，可以提供一個(gè)API和程序庫組，使第三方軟件能與在這里所說明的本發(fā)明接口。這個(gè)接口的元可以包括什么時(shí)侯發(fā)生一定事件(引出口被接通、斷開或改變功率)的通知以及使第三方能接通或斷開0MD。在不同的實(shí)施例中，API可以體現(xiàn)為在寄宿厚客戶機(jī)的同一個(gè)PC上運(yùn)行的軟件， 或者用通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)公布用于控制設(shè)備的接口體現(xiàn)。例如，第三方可以利用這個(gè)API來設(shè)計(jì)在周末早晨臥室燈接通時(shí)接通的咖啡壺或者跟蹤什么時(shí)侯保姆斷開孩子臥室內(nèi)的燈的軟件。表說明除了如所指出的之外，在客戶機(jī)(系統(tǒng)控制器50)和中央服務(wù)機(jī)(數(shù)據(jù)庫78)雙方將給出以下這些表。這些表可以實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫內(nèi)的表、存儲(chǔ)在盤上的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)在RAM或類似的適當(dāng)存儲(chǔ)裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。實(shí)體關(guān)系7例示了按照一個(gè)實(shí)施例由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的表的實(shí)體關(guān)系圖。在這個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫將處于第三標(biāo)準(zhǔn)形式，以設(shè)備表作為主關(guān)系表。一些其他的表給出每個(gè)設(shè)備的附加信息。設(shè)備功率特征表圖8為按照一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備功率特征表800的欄目說明。設(shè)備功率特征表800描述在住宅環(huán)境內(nèi)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)的多個(gè)設(shè)備。設(shè)備表的欄目包括連接欄目802，描述與設(shè)備類型(例如，照明燈泡)和類別(例如，冷卻、照明等)的連接；設(shè)備功率特征欄目804-814， 描述每個(gè)設(shè)備的獨(dú)特的基于波形的標(biāo)識特征，包括η個(gè)不同的參數(shù)(和容差)。這η個(gè)參數(shù)表示對可以用來標(biāo)識不同設(shè)備的參數(shù)的“最佳推測”。類似的信息將被本地存儲(chǔ)在用戶的計(jì)算機(jī)上，它將含有為用戶所擁有的設(shè)備專用的信息。使用情況表圖9為按照一個(gè)實(shí)施例的使用情況表900的欄目說明。使用情況表存儲(chǔ)特定用戶的特定設(shè)備的特定使用情況。按照一個(gè)實(shí)施例，使用情況表的欄目包括指向設(shè)備(欄目 902)和用戶(904)的外鍵碼、開始時(shí)間欄目906、停止時(shí)間欄目908和第三個(gè)功率吸取欄目 910。例如，如果一個(gè)設(shè)備從8:00PM到8:01PM吸取100瓦，于是表的第一行就具有登記項(xiàng) 8:00PM、8:01PM 禾口 100W，而第二行將具有登記項(xiàng) 8 01PM、8 05PM 禾口 40W。用戶表圖10為按照一個(gè)實(shí)施例的用戶表1000的欄目說明。用戶表按用戶可以主要按匿名ID(標(biāo)識)存儲(chǔ)信息，用戶表的欄目包括至少名稱欄目1002和匿名ID 1004。名稱欄目 1002是OMD的用戶的自報(bào)名稱。匿名ID 1004將由中央數(shù)據(jù)庫指配，為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識這個(gè)家庭。 取決于用戶的優(yōu)先選擇，可以不將匿名ID與任何標(biāo)識信息相關(guān)聯(lián)。在有些實(shí)施例中，還可以包括其他標(biāo)識標(biāo)志，諸如地址1006、電子郵件1008和電話1010?？蛻魴C(jī)上的用戶表將只有一行，或者最多每個(gè)家庭成員一行。因此，信息可以以與表不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。GUI 界面圖11例示了所設(shè)想的用來顯示各種與電消耗和器具使用情況關(guān)聯(lián)的參數(shù)的示范性⑶I界面。在這個(gè)實(shí)施例中，有一些標(biāo)記1102，用戶可以根據(jù)他們的興趣在這些標(biāo)記之間來回切換。有些標(biāo)記設(shè)計(jì)成示出和處理通過OMD 12收集到的數(shù)據(jù)(例如“綜述”、“我的家”)，而其他一些標(biāo)記提供有關(guān)主題的內(nèi)容和鏈接(例如“你的器具的提示”、“了解環(huán)境”)。在圖11所示的“綜述”標(biāo)記中，第一表1104示出了用戶怎樣可以用⑶I來對站點(diǎn)周圍的OMD 12可以通斷的器具的通斷狀態(tài)進(jìn)行編程。此外，從所編程的通斷狀態(tài)得到的可能節(jié)能情況根據(jù)OMD 12所收集的數(shù)據(jù)歷史予以預(yù)測，因此用戶可以按他的愛好優(yōu)化通斷選擇。在這個(gè)實(shí)施例中，器具按消耗者站點(diǎn)房間分組，以便于調(diào)度，但是按用戶選擇，其他組織方法也是可行的。第二概要顯示板1106指示消耗者站點(diǎn)在一段一定時(shí)間內(nèi)已達(dá)到的總節(jié)電情況， 并附有激勵(lì)性的有關(guān)這種節(jié)電努力對環(huán)境的影響程度的珍聞。此外，還有一個(gè)小的時(shí)間序列略圖，示出了在這個(gè)消耗者站點(diǎn)用電情況的總趨勢，以提醒用戶他們的節(jié)電情況是基于實(shí)際收集的數(shù)據(jù)。最后，第三顯示板1108示出了與消耗者站點(diǎn)有關(guān)的社區(qū)層次的更新，因此OMD用戶可以保持社區(qū)節(jié)電努力和性能的最新情況。所設(shè)想的與本發(fā)明配合使用的另一個(gè)GUI (未示出)將允許用戶請求涉及能量消耗各個(gè)方面的粒度信息，例如，器具使用情況趨勢、在不同時(shí)間刻度的電使用情況的直接比較、交叉對照的數(shù)據(jù)和對事態(tài)“怎么辦”的答復(fù)。這信息可以通過GUI上的另一個(gè)標(biāo)記例如 “我的家”標(biāo)記接入。所設(shè)想的供本發(fā)明使用的其他⑶I包括
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·可定制的為用戶更新他的最需要的信息的概要表·與所關(guān)心的其他站點(diǎn)(例如社會(huì)聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境教育或器具提示)的鏈接·定期更新的新聞和時(shí)事隱私考虎應(yīng)注意的是，對于執(zhí)行過程流程700來說，從不要求將個(gè)人化數(shù)據(jù)傳送給集中式數(shù)據(jù)庫。然而，過程流程確實(shí)需要來自集中式數(shù)據(jù)庫的(a)設(shè)備功率特征和(b)器具說明 /定義。這兩個(gè)參數(shù)是作為隨時(shí)間從自愿提供個(gè)人使用數(shù)據(jù)的用戶或公司(器具制造商/ 經(jīng)銷商)源所收集的集中數(shù)據(jù)的平均值得出的。在所附權(quán)利要求書中，任何表示為執(zhí)行所指定的功能的裝置的單元意為包括執(zhí)行這個(gè)功能的任何方式，例如包括a)執(zhí)行這個(gè)功能的電路元件的組合或b)任何形式的與適當(dāng)執(zhí)行電路組合以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的軟件(因此包括固件、微碼之類)。如由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明在于各個(gè)所描述的裝置所提供的功能以這些權(quán)項(xiàng)所要求的方式組合在一起。因此認(rèn)為，可以提供這些功能的任何裝置與在這里所示出的裝置等效。
權(quán)利要求
1.一種用于收集用來確定至少一個(gè)能量消耗概況的波形數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(I)系統(tǒng)控制器；以及(II)多個(gè)并置的多端口監(jiān)測設(shè)備，其中每個(gè)所述多端口監(jiān)測設(shè)備包括a)通信連接裝置，用于與系統(tǒng)控制器通信；b)電連接裝置，用于在被插入至少雙端口電引出口時(shí)與所述至少雙端口電引出口電連接，其中，每個(gè)所述多端口監(jiān)測設(shè)備被配置成a)在單個(gè)電器連接到所述多端口監(jiān)測設(shè)備的單個(gè)端口的情況下，獨(dú)立地從所述至少雙端口電引出口的所述單個(gè)端口測量波形數(shù)據(jù)；b)在至少兩個(gè)電器同時(shí)連接到所述多端口監(jiān)測設(shè)備的至少兩個(gè)端口的情況下，獨(dú)立地從所述至少雙端口電引出口的多個(gè)端口測量波形數(shù)據(jù)；以及c)將所測量的波形數(shù)據(jù)無線發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述波形數(shù)據(jù)包括所述至少一個(gè)電器所消耗的電能的至少一個(gè)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述波形數(shù)據(jù)是從包括電流波形、電壓波形、電流和電壓波形、功率波形的組中選擇的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器被配置成存儲(chǔ)、組織和分析所收集的波形數(shù)據(jù)，以確定至少一個(gè)能量消耗概況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器被配置成將通信信號發(fā)送給所述多個(gè)并置的多端口監(jiān)測設(shè)備中的特定多端口監(jiān)測設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器被配置成向所述多個(gè)并置的多端口監(jiān)測設(shè)備中的特定多端口監(jiān)測設(shè)備請求傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，每個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備被指配唯一的地址，以使系統(tǒng)控制器能單獨(dú)地識別與系統(tǒng)控制器交互作用的特定多端口監(jiān)測設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)物理上被配置成按房間和/或樓層操作，其中每個(gè)房間或樓層包括與電引出口電連接的至少一個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備被配置成周期性地或按需要將所收集的波形數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備被配置成暫時(shí)存儲(chǔ)所述波形數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括與系統(tǒng)控制器連接的接口，被配置成接收來自所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備的帶時(shí)間標(biāo)記的安全包消息，并將來自所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)包傳輸按它們被接收的次序排隊(duì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備通過無線通信協(xié)議與系統(tǒng)控制器通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多端口監(jiān)測設(shè)備與所述至少雙端口電引出口的占地面積基本上一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多端口監(jiān)測設(shè)備被配置為電源板。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述能量消耗概況被按用戶、按器具或按位置確定。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器還被配置成按用戶、按器具或按位置計(jì)算能量消耗的費(fèi)用。
17.一種多端口監(jiān)測設(shè)備，被配置成與多端口電引出口電連接，所述設(shè)備包括第一波形采樣器電路，被配置成對第一負(fù)載上的電流、電壓和功率波形中至少一個(gè)進(jìn)行采樣，該第一負(fù)載通過所述多端口監(jiān)測設(shè)備與所述多端口電引出口的第一端口電連接；至少第二波形采樣器電路，被配置成對第二負(fù)載上的電流、電壓和功率波形中至少一個(gè)進(jìn)行采樣，該第二負(fù)載通過所述多端口監(jiān)測設(shè)備與所述多端口電引出口的第二端口電連接；與所述第一和至少第二波形采樣器電路連接的切換裝置，所述切換裝置用于多路復(fù)用來自所述第一和至少第二波形采樣器電路的第一和第二波形數(shù)據(jù)流；以及與切換裝置通信連接的控制和通信電路，用來接收經(jīng)多路復(fù)用的第一和第二波形數(shù)據(jù)流，并將所述第一和第二波形數(shù)據(jù)流傳送給遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，其中，所述切換裝置是多路復(fù)用器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，其中，所述波形采樣器電路包括與電引出口的插座連接的開關(guān)，用來在負(fù)載連接到電引出口時(shí)將所述多端口監(jiān)測設(shè)備切換到接通狀態(tài)；電流傳感器，用來感測負(fù)載所吸取的電流；以及電壓傳感器，用來感測負(fù)載所吸取的電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，還包括定時(shí)電路，用來設(shè)置波形采樣的頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，還包括信號處理模塊。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，其中，所述控制和通信電路包括 無線通信模塊，被配置成與系統(tǒng)控制器的接口擴(kuò)展器端口通信連接； 存儲(chǔ)器；以及微控制器，被配置成(a)對在該微控制器的輸入端處接收的多路復(fù)用信號執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(b)應(yīng)用濾波器來改善所輸出的數(shù)字化多路復(fù)用信號；(c)與存儲(chǔ)器連接以讀/寫波形；以及(d)與無線通信模塊連接以管理數(shù)據(jù)通信。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的多端口監(jiān)測設(shè)備，其中，所述微控制器還被配置成a)與LED驅(qū)動(dòng)器連接；b)執(zhí)行與器具檢測有關(guān)的計(jì)算；以及c)管理包括下列的OMD控制任務(wù)按照系統(tǒng)控制器所維護(hù)的調(diào)度程序，“接通/斷開”給負(fù)載的電， 管理與LED顯示、波形采樣和/或多路復(fù)用電路有關(guān)的用戶選項(xiàng)，以及校準(zhǔn)內(nèi)部電路。
24.一種收集多個(gè)負(fù)載的波形數(shù)據(jù)以確定至少一個(gè)能量消耗概況的方法，所述方法包括下列步驟將多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備配置成獨(dú)立地實(shí)時(shí)測量相應(yīng)的多個(gè)負(fù)載所產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)，其中每個(gè)所述多端口監(jiān)測設(shè)備被配置成同時(shí)測量至少兩個(gè)負(fù)載所產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)；將波形數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器；以及在系統(tǒng)控制器處分析波形數(shù)據(jù)，以確定至少一個(gè)能量消耗概況。
25.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，其中，所述波形數(shù)據(jù)包括所述至少一個(gè)電器所消耗的電能的至少一個(gè)特性。
26.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，其中，所測量的波形數(shù)據(jù)被從所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備中的每個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備無線傳送給系統(tǒng)控制器。
27.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，其中，所測量的波形數(shù)據(jù)被從所述多個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備中的每個(gè)多端口監(jiān)測設(shè)備通過有線連接傳送給系統(tǒng)控制器。
28.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，還包括在將所測量的波形數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)控制器的步驟之前存儲(chǔ)所測量的波形數(shù)據(jù)的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀的方法，其中，所述存儲(chǔ)所測量的波形數(shù)據(jù)的步驟還包括以壓縮格式存儲(chǔ)所測量的波形數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的方法，其中，所述在系統(tǒng)控制器處分析測量數(shù)據(jù)以確定至少一個(gè)能量消耗概況的步驟還包括根據(jù)所測量的波形數(shù)據(jù)計(jì)算功率消耗參數(shù)值以得到功率消耗fe息。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，還包括將功率消耗參數(shù)值分發(fā)給用戶的措施。
32.根據(jù)權(quán)利要求M的方法，其中，所述將每個(gè)負(fù)載產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)控制器的步驟還包括在系統(tǒng)控制器接口處將來自每個(gè)OMD的帶時(shí)間標(biāo)記的安全包消息發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使消耗者能智能地管理他們的能量消耗的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，用多個(gè)多端口引出口監(jiān)測設(shè)備收集可能在住宅或商業(yè)環(huán)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多個(gè)器具的波形數(shù)據(jù)。對所收集的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以得到按器具和/或按引出口和/或按用戶指示功率消耗的功率消耗概況。
文檔編號G01R22/06GK102292618SQ200980144213
公開日2011年12月21日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者J·D·伊夫斯, 島田純, 芝多明 申請人:生態(tài)思索股份有限公司