相關(guān)申請的交叉引用

本申請涉及下述共同未決申請。于2014年12月30日提交的(代理人案卷號ebl-001)標(biāo)題為“energymeteringsystemwithself-poweredsensors”的共同未決的美國申請第14/586,710號以及于2014年12月30日提交的(代理人案卷號ebl-003)的標(biāo)題為“energymeteringsystemandmethodforitscalibration”的共同未決的美國申請第14/586,740號公開了在本文中公開的具有創(chuàng)造性的能量計(jì)量系統(tǒng)的其他方面。特別地，申請ebl-001提供了關(guān)于傳感器系統(tǒng)的傳感器的供電的詳細(xì)信息。申請ebl-003提供了關(guān)于能量計(jì)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)和操作的詳情。上述共同未決申請通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及一種用于將配電盤的電氣負(fù)載可視化的能量計(jì)量系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于使用便攜裝置基于每個(gè)電路將配電盤的電氣負(fù)載可視化的可視化系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于將電氣負(fù)載可視化的方法、裝置和智能電話應(yīng)用，并且特別地涉及一種用于使用要布置在至少一個(gè)斷路器的殼體表面上的便攜裝置和傳感器裝置基于每個(gè)電路將配電盤的電氣負(fù)載可視化的方法和智能電話應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在常規(guī)的能量分配網(wǎng)絡(luò)中，場所的能量消耗通常在中心供應(yīng)點(diǎn)處測量，中心供應(yīng)點(diǎn)例如在能量供應(yīng)商的供電線與給定場所(例如單個(gè)建筑物或者建筑物的特定部分如公寓等)的第一配電盤之間。以這種方式，可以測量在該特定場所處消耗的所有電能，而不管給定場所的電力分配系統(tǒng)如何。

常規(guī)的能量計(jì)量裝置本地地記錄電能的總體使用。這種能量計(jì)量系統(tǒng)需要由能量消費(fèi)者、能量供應(yīng)商或服務(wù)公司定期讀取。最近，幾個(gè)國家引進(jìn)了所謂的智能計(jì)量裝置。在智能計(jì)量系統(tǒng)中，智能計(jì)量裝置將在特定場所處消耗的能量的量傳送回公用事業(yè)提供商，例如能量供應(yīng)商或者服務(wù)公司。在某些情況下，僅根據(jù)請求來報(bào)告消耗的能量的量，例如以用于制定公用事業(yè)賬單。其他智能能量計(jì)量系統(tǒng)允許對能量消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行更有規(guī)律的反饋，例如每天或每小時(shí)。

定期向公用事業(yè)提供商報(bào)告能量消耗使得能夠?qū)嵤┬碌氖召M(fèi)策略。例如，如果能量消費(fèi)者在高需求時(shí)避免過度的能量消耗，并且相反地，將其能量消耗轉(zhuǎn)移到諸如夜間等的低需求時(shí)段，則能量供應(yīng)商可以通過更低的價(jià)格來回報(bào)能量消費(fèi)者。

雖然這樣的系統(tǒng)在宏觀層面上是有用的，但是在許多情況下，在單個(gè)點(diǎn)處測量相對大的場所的能量消耗的能量計(jì)量系統(tǒng)對于詳細(xì)分析單個(gè)用戶的能量消耗而言是不夠的。例如，用戶可以檢測到其在一天的特定時(shí)間處使用高于平均量的能量，但是可能無法檢測在房屋或公寓里的何處消耗了該能量。

為了克服這個(gè)問題，開發(fā)了允許測量特定裝置的電氣負(fù)載的裝置。這樣的裝置可以被固定地安裝在能量分配網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)點(diǎn)處，或者可以被設(shè)置為中間裝置而被插入在壁式插座與被檢查的裝置之間。雖然這些裝置在識別導(dǎo)致特別高的電氣負(fù)載的電氣裝置時(shí)是有用的，但是其安裝和使用相對復(fù)雜，導(dǎo)致安裝成本高或者使用被限制。此外，這些裝置不能夠獲得對場所的整體電氣設(shè)備的概覽。

在這個(gè)背景下，本發(fā)明的挑戰(zhàn)在于描述能量計(jì)量系統(tǒng)及其操作的相關(guān)方法，該系統(tǒng)和方法允許能量消費(fèi)者或者電工獲得對特定場所處的電能消耗的更詳細(xì)的評估。優(yōu)選地，該能量計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)該易于部署和操作，并且提供對場所處的電氣負(fù)載的直觀概覽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開了一種用于將配電盤的電氣負(fù)載可視化的可視化系統(tǒng)。該可視化系統(tǒng)包括傳感器裝置，用于感測由配電盤的對應(yīng)的斷路器保護(hù)的多個(gè)電路的電氣負(fù)載并且用于提供相對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)。該可視化系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和便攜裝置，用于聚和并且存儲傳感器裝置的傳感器數(shù)據(jù)。該便攜裝置包括圖像捕獲單元和顯示屏，并且該便攜裝置被配置成：從圖像捕獲單元獲取配電盤的至少一部分的活動(dòng)圖像，識別活動(dòng)圖像內(nèi)的各個(gè)斷路器，至少從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得所識別的斷路器的負(fù)載信息，以及將所獲得的負(fù)載信息以結(jié)構(gòu)化的方式顯示在便攜裝置的顯示屏上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種要布置在至少一個(gè)斷路器的殼體的表面上的傳感器裝置。該傳感器裝置包括：至少一個(gè)傳感器電路，用于感測由至少一個(gè)斷路器保護(hù)的至少一個(gè)電路的電氣負(fù)載；以及發(fā)光裝置，被配置成至少發(fā)送包括編碼信息的照明序列。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，公開了一種用于使用便攜裝置將電氣設(shè)備的電氣負(fù)載可視化的方法。該方法包括：由便攜裝置捕獲電氣設(shè)備的至少一部分的活動(dòng)圖像；以及由便攜裝置識別所捕獲的活動(dòng)圖像內(nèi)的至少一個(gè)傳感器裝置。該方法還包括：由至少一個(gè)傳感器裝置感測與至少一個(gè)傳感器裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電路的電氣負(fù)載；以及由便攜裝置獲得與感測到的至少一個(gè)電路的電氣負(fù)載相對應(yīng)的負(fù)載信息。由便攜裝置將所獲得的負(fù)載信息以結(jié)構(gòu)化的方式顯示在便攜裝置的顯示屏上。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，公開了一種智能電話應(yīng)用，所述智能電話應(yīng)用存儲在非易失性存儲器裝置中，用于將電氣設(shè)備的電氣負(fù)載可視化。該智能電話應(yīng)用當(dāng)在智能電話的至少一個(gè)處理器上被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行下述步驟。該智能電話應(yīng)用捕獲電氣設(shè)備的至少一部分的活動(dòng)圖像，并且識別所捕獲的活動(dòng)圖像內(nèi)的至少一個(gè)傳感器裝置。獲得和與至少一個(gè)所識別的傳感器裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)電路的電氣負(fù)載相對應(yīng)的負(fù)載信息。生成包括所獲得的負(fù)載信息的結(jié)構(gòu)化視圖以用于顯示在智能電話的顯示屏上。

所描述的系統(tǒng)，方法和智能電話應(yīng)用能夠更深入地分析特定場所的電氣負(fù)載。特別地，通過基于每個(gè)電路來獲得負(fù)載數(shù)據(jù)并且將配電盤的活動(dòng)圖像與所獲得的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，可以生成對連接到配電盤的電氣負(fù)載的圖形表示，這易于用戶理解。此外，所描述的傳感器裝置能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器系統(tǒng)與便攜裝置之間的直接通信，從而允許容易地識別各個(gè)傳感器以及將負(fù)載數(shù)據(jù)從傳感器裝置傳送到便攜裝置。所描述的系統(tǒng)即使對于消費(fèi)者而言也易于進(jìn)行設(shè)置和操作。

附圖說明

將參照附圖來描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于不同實(shí)施方式的相同元件。附圖包括：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的能量計(jì)量系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有相對應(yīng)的傳感器裝置的一組斷路器；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的傳感器條；以及

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于顯示配電盤的熱圖的便攜裝置。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的能量計(jì)量系統(tǒng)100的示意圖。能量計(jì)量系統(tǒng)100包括三個(gè)固定安裝的子系統(tǒng)，即傳感器子系統(tǒng)110、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140和數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170。在其他實(shí)施方式中，這些子系統(tǒng)中的若干個(gè)子系統(tǒng)可以被省略、組合或者劃分成進(jìn)一步的子系統(tǒng)。此外，能量計(jì)量系統(tǒng)100包括云服務(wù)192和便攜裝置196。

根據(jù)所描述的實(shí)施方式，傳感器子系統(tǒng)110被直接裝配在常規(guī)的配電盤112上或封閉的保險(xiǎn)絲盒中。在圖1所示的實(shí)施方式中，配電盤112包括兩行豎直布置的斷路器114。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，斷路器114可以被水平布置或者按照不同數(shù)目的行和列來布置。每個(gè)斷路器114在配電盤112內(nèi)連接到供電線路，并且與特定場所(例如公寓或房屋)的若干個(gè)電路中的一個(gè)電路連接。例如，第一斷路器114可以連接到向臥室的壁式插座提供電能的第一電路。第二斷路器114可以連接到向廚房的壁式插座提供電能的第二電路。第三斷路器114可以直接連接到特定的大功率電器，例如烤箱、加熱器或空調(diào)系統(tǒng)。

為了獲得每個(gè)單獨(dú)電路的負(fù)載信息，在所描述的實(shí)施方式中，傳感器120被裝配到斷路器114中的每個(gè)斷路器上。每個(gè)傳感器120被配置成感測相應(yīng)斷路器114的區(qū)域中的磁場的強(qiáng)度，例如由斷路器114的保護(hù)線圈或者其他內(nèi)部部件發(fā)出的磁場的強(qiáng)度。特別地，可以采用被配置成用于確定磁場或磁通量在三個(gè)不同空間方向上的分量的單芯片同步三軸數(shù)字磁力計(jì)。在paulbertrand的申請us2013/0229173a1中已知這樣的傳感器，上述申請的內(nèi)容通過引用并入本文，因此這里不再詳細(xì)描述。

為了易于安裝，可以將若干個(gè)傳感器120進(jìn)行組合以形成傳感器條形式的傳感器裝置，如下文參照圖3詳述的。優(yōu)選地，傳感器條中的各個(gè)傳感器120可以根據(jù)斷路器114的標(biāo)準(zhǔn)化間隔來進(jìn)行間隔。為了適應(yīng)斷路器114的間隔的變化，可以使用柔性條來連接各個(gè)傳感器120?？商娲?，如圖2所示的，可以使用單獨(dú)的傳感器裝置。傳感器的行還可以包括虛擬傳感器，即具有與上述傳感器120兼容的電連接和物理尺寸的裝置。這樣的虛擬傳感器可以被設(shè)置在不存在斷路器114處，在傳感器120之間。此外，在配電盤112上安裝了雙重?cái)嗦菲骰虼?lián)的斷路器的情況下，傳感器裝置的單個(gè)殼體可以包括兩個(gè)或更多個(gè)傳感器120。

在所描述的實(shí)施方式中，每個(gè)傳感器裝置具有用于操作傳感器120的相關(guān)聯(lián)的微控制器和/或其他電路。這可以包括相對于外部時(shí)鐘信號強(qiáng)制執(zhí)行對每個(gè)測量的適當(dāng)定時(shí)，以及控制用作狀態(tài)顯示器的發(fā)光元件，如下面更加詳細(xì)描述的那樣。微控制器還可以執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，例如將模擬測量結(jié)果數(shù)字化并且拒絕明顯不正確的測量。在采用具有一個(gè)傳感器120的傳感器條或傳感器殼體的情況下，單個(gè)微控制器可以由多個(gè)傳感器120共享。

在所描述的實(shí)施方式中，每個(gè)傳感器120包括發(fā)光二極管(led)形式的狀態(tài)指示器。led可以由微控制器控制以指示傳感器120的操作狀態(tài)。根據(jù)要指示的狀態(tài)的數(shù)目，可以使用單色led或多色led。如下所述，還可以在能量計(jì)量系統(tǒng)100的初始配置期間使用led。此外，led可以用于更高級的應(yīng)用，如下面更詳細(xì)地描述的那樣。

在一個(gè)實(shí)施方式中，傳感器裝置借助于傳感器裝置的殼體背面上的粘合劑條或粘合劑層附接到各個(gè)斷路器114。可以采用其他附接手段，例如，可以采用被配置成夾在斷路器114的標(biāo)準(zhǔn)化殼體上的彈性夾子，或者被設(shè)置在包括傳感器電子裝置以及用于設(shè)置單個(gè)標(biāo)記或標(biāo)簽信息的區(qū)域的斷路器114上的框架。這種機(jī)械附接手段確保了傳感器120在斷路器114的頂部上的特定位置(例如對應(yīng)于磁場的發(fā)射熱點(diǎn))處的一致放置。傳感器120在明確限定的位置處的準(zhǔn)確設(shè)置改進(jìn)了由不同傳感器120獲得的測量值的可比性。

單個(gè)傳感器120通過圖1中不可見的內(nèi)部總線系統(tǒng)連接。總線系統(tǒng)可以是并行總線系統(tǒng)，該并行總線系統(tǒng)具有連接到傳感器120的行中的每個(gè)傳感器的多個(gè)并行總線線路?？商娲兀偩€系統(tǒng)還可以被配置成菊花鏈，即將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器120轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)傳感器120。在所描述的實(shí)施方式中，總線系統(tǒng)結(jié)合了兩種架構(gòu)。特別地，總線的包括電源線、數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線的第一部分并聯(lián)連接到所有的傳感器120。其中，這允許對傳感器子系統(tǒng)110的所有傳感器120的操作進(jìn)行同步?？偩€的第二部分包括用于以菊花鏈配置來連接傳感器的行中的所有傳感器120的地址線，允許按順序?qū)鞲衅?20中的每個(gè)傳感器順序地尋址。

在每行傳感器120的一端處，連接電纜122和124連接到該列的第一傳感器120。在所描繪的實(shí)施方式中，連接電纜122和124連接到接線盒126。如以上針對傳感器120所詳述的那樣，接線盒126優(yōu)選地借助于膠帶、粘合劑層或磁性固定裝置裝配到配電盤112，使得可以在不打開配電盤112的情況下裝配接線盒126，并且不需要專門的工具。在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一行傳感器120中的最后一個(gè)傳感器120可以直接連接到另一行傳感器120中的第一傳感器120，使得所有傳感器120形成單鏈的傳感器120。

傳感器子系統(tǒng)110可以包括在圖1中不可見的其他部件。例如，傳感器子系統(tǒng)110可以包括如檢測配電盤附近的人的存在的運(yùn)動(dòng)檢測器，或者檢測用于封閉配電盤112的保險(xiǎn)絲盒的覆蓋門的打開狀態(tài)的前門傳感器。在配電盤112處執(zhí)行維護(hù)的情況下(這可能導(dǎo)致不正確的測量結(jié)果)，能量計(jì)量系統(tǒng)100可以使用這樣的附加傳感器數(shù)據(jù)來中斷負(fù)載測量?？商娲?，如在共同未決申請ebl-003中描述的，來自這種傳感器的數(shù)據(jù)也可以用于觸發(fā)對能量計(jì)量系統(tǒng)100的重新校準(zhǔn)。可以使用重新校準(zhǔn)來使能量計(jì)量系統(tǒng)100適于改變的配置或其他外部影響，例如不同的背景磁場。此外，可以針對不同的操作環(huán)境(例如具有打開或封閉的保險(xiǎn)絲盒)來存儲不同組的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在這種情況下，可以使用來自門傳感器的數(shù)據(jù)來相應(yīng)地切換校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組以改進(jìn)測量結(jié)果。此外，能量計(jì)量系統(tǒng)100可以向用戶或管理員生成通知以突出顯示門已被打開或保持打開。

包括傳感器120、連接電纜122和124以及接線盒126的傳感器子系統(tǒng)110借助于饋電電纜130連接到數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140。特別地，饋電電纜130在一端處插入接線盒126并且在另一端處插入本地?cái)?shù)據(jù)聚合裝置142。

在所描述的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)聚合裝置142被集成到具有插頭連接器的ac適配器型殼體中，插頭連接器用于將數(shù)據(jù)聚合裝置142插入到常規(guī)的壁式插座144中。將數(shù)據(jù)聚合裝置142插入壁式插座144中使得數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140和所連接的傳感器子系統(tǒng)110上電。此外，將數(shù)據(jù)聚合裝置142插入壁式插座144還使得數(shù)據(jù)聚合裝置142連接到從配電盤112分支出的電路。如在共同未決申請ebl-003中更詳細(xì)地描述的，這又允許發(fā)生對能量計(jì)量系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)。

盡管在圖1中未示出，但是數(shù)據(jù)聚合裝置可以包括用于將其他傳感器連接到能量計(jì)量系統(tǒng)100的另外的接口。例如，數(shù)據(jù)聚合裝置142可以包括用于從諸如燃?xì)獗怼⑺砘驘岜淼鹊钠渌檬聵I(yè)或家用自動(dòng)化傳感器采集數(shù)據(jù)的插頭連接器或無線接口。該數(shù)據(jù)還可以與電力負(fù)載信息一起被記錄，以能夠?qū)υ搱鏊M(jìn)行組合的計(jì)量和計(jì)費(fèi)。

在圖1的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140被布置在配電盤112附近，例如在同一個(gè)房間內(nèi)，但是在配電盤112或周圍的保險(xiǎn)絲盒本身外側(cè)。相對照而言，數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170被布置在不同的位置處。例如，配電盤112、傳感器子系統(tǒng)110和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140可以被安裝在地下室、車庫或者建筑物中的難以到達(dá)的其他地方。相對照而言，數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170可以被安裝在該建筑物內(nèi)的走廊、辦公室或客廳中。在其他實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140和/或數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170可以被集成在配電盤112中。

為了在數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140和數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170之間建立數(shù)據(jù)鏈路，數(shù)據(jù)聚合裝置142包括無線傳輸系統(tǒng)146，如根據(jù)ieee標(biāo)準(zhǔn)系列802.11的wi-fi鏈路。在圖1的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)170包括具有相對應(yīng)的無線傳輸系統(tǒng)174的遠(yuǎn)程終端172?？商娲?，數(shù)據(jù)聚合裝置142和遠(yuǎn)程終端172也可以借助于直接電纜或者另一合適的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來連接。特別是在數(shù)據(jù)聚合裝置142被集成到配電盤112中的情況下，可以使用電力線通信來避免來自保險(xiǎn)絲盒內(nèi)的無線數(shù)據(jù)通信的問題。此外，數(shù)據(jù)聚合裝置142、終端172和/或用于數(shù)據(jù)處理的其他部分可以連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))以用于數(shù)據(jù)交換。

在所描述的實(shí)施方式中，使用背板176將遠(yuǎn)程終端172裝配到墻壁上，背板176還通過無線電力傳輸向終端172提供電能。可替代地，終端172可以包括內(nèi)置的電源，或者可以借助于電纜連接到外部電源。借助于供電電纜180從連接到背板176的ac/dc適配器178來提供電能。ac/dc適配器178可以被插入到要安裝終端172的位置處的任何插座中。

在所描述的實(shí)施方式中，終端172執(zhí)行能量計(jì)量系統(tǒng)100的大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理。特別地，終端172接收由傳感器120提供的關(guān)于各個(gè)斷路器114的區(qū)域中的磁場強(qiáng)度的傳感器數(shù)據(jù)以及由數(shù)據(jù)聚合裝置142確定的參考電流和參考電壓。在共同未決申請ebl-003中更詳細(xì)地描述了終端172對接收到的數(shù)據(jù)的處理。在可替代的實(shí)施方式中，部分或全部處理由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其他部分執(zhí)行，例如由傳感器子系統(tǒng)11或者數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)140來執(zhí)行。此外，一些或全部處理也可以由外部實(shí)體通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行，例如由公用事業(yè)提供商提供的云服務(wù)來執(zhí)行。

在參照圖1描述的實(shí)施方式中，由終端172獲得的負(fù)載信息也被轉(zhuǎn)發(fā)給布置在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)190(特別是因特網(wǎng))中的云服務(wù)192。為此，終端172借助于諸如例如調(diào)制解調(diào)器、路由器或無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入裝置等的網(wǎng)絡(luò)部件182連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)190?？商娲兀瑪?shù)據(jù)聚合裝置142可以將負(fù)載信息直接轉(zhuǎn)發(fā)給云服務(wù)。在這種情況下，終端可以從云服務(wù)192而不是從數(shù)據(jù)聚合裝置下載負(fù)載數(shù)據(jù)。可以由諸如電力提供商或者外部服務(wù)公司等的公用事業(yè)提供商提供的云服務(wù)192包括用于存儲電氣負(fù)載信息的數(shù)據(jù)庫194。在所描述的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)庫194包括具有兼容的能量計(jì)量系統(tǒng)100的所有耗電設(shè)備的當(dāng)前負(fù)載信息和歷史負(fù)載信息。此外，數(shù)據(jù)庫194還可以存儲另外的負(fù)載信息，例如由常規(guī)智能計(jì)量裝置報(bào)告的負(fù)載信息。

為了將配電盤112的每個(gè)斷路器114的當(dāng)前負(fù)載可視化，系統(tǒng)的用戶，例如能量消費(fèi)者、電氣技術(shù)人員或者場所管理員可以使用便攜裝置196將由數(shù)據(jù)聚合裝置142、終端172或者由云服務(wù)192計(jì)算出的負(fù)載數(shù)據(jù)可視化。

在所描述的實(shí)施方式中，便攜裝置196是具有內(nèi)置相機(jī)以及高分辨率顯示器的常規(guī)智能電話。此外，便攜裝置196具有能夠使用一個(gè)或若干個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接到本地?cái)?shù)據(jù)聚合裝置142、終端172和/或云服務(wù)192的一個(gè)或更多個(gè)無線數(shù)據(jù)通信接口。如稍后更加詳細(xì)描述的那樣，便攜裝置196可以識別配電盤112的各個(gè)斷路器114，并且將配電盤112的活動(dòng)圖像與所獲得的負(fù)載信息進(jìn)行疊加。

圖2示出了一組四個(gè)斷路器114。例如，該組斷路器組114可以被布置在根據(jù)圖1的配電盤112中。從圖2中可以看出，每個(gè)斷路器114被布置在單獨(dú)的殼體210中。殼體210具有前表面212。斷路器的操作元件214，例如用于斷開或連接相應(yīng)電路或者重置斷路器114的開關(guān)，被布置在前表面212處。與前表面212相對，在殼體210上形成有凹口216，凹口216用于將斷路器114放置在相應(yīng)的配電軌或類似的安裝結(jié)構(gòu)上。此外，每個(gè)斷路器114包括用于將斷路器114連接到相對應(yīng)的電路的另一個(gè)端子。斷路器114的連接端子被布置在殼體210的后側(cè)，因此在圖2中不可見。

如圖2所示，包括傳感器電路的傳感器裝置220可以被放置在斷路器114中的每個(gè)斷路器的前表面212上。每個(gè)傳感器裝置220具有優(yōu)選地不大于斷路器114的前表面212的基面。在所描述的實(shí)施方式中，傳感器裝置220的要放置在斷路器114上的一側(cè)裝備有用于將其安裝在前表面212上的粘性膜。

狀態(tài)指示器224被集成到每個(gè)傳感器裝置220的前表面222中，狀態(tài)指示器224被布置在每個(gè)傳感器裝置220的內(nèi)側(cè)上的一個(gè)或若干個(gè)發(fā)光裝置照亮。在圖2所示的實(shí)施方式中，狀態(tài)指示器224也用作傳感器裝置的設(shè)計(jì)元件。內(nèi)部發(fā)光裝置可以由傳感器裝置220的微處理器或者數(shù)據(jù)聚合裝置142以下面進(jìn)一步描述的方式點(diǎn)亮。

可替代地或者除此之外，諸如條形碼或矩陣碼等的機(jī)器可讀標(biāo)簽可以被放置在傳感器裝置220的前表面222上。這樣的條形碼可以由便攜裝置196掃描，并且可以例如包含傳感器120或者所安裝的系統(tǒng)的標(biāo)識符或者類型。

在圖2所示的實(shí)施方式的另一變型中，機(jī)器可讀標(biāo)識符被放置在斷路器114附近，例如兩行斷路器114之間。機(jī)器可讀代碼可以包括描述針對該部分的傳感器數(shù)據(jù)信息的訪問的代碼。為了識別附接到相對應(yīng)的斷路器114的各個(gè)傳感器120的數(shù)目和位置，能量計(jì)量系統(tǒng)100可以按如下文詳細(xì)描述的那樣順序地點(diǎn)亮每個(gè)傳感器120的狀態(tài)指示器224。

圖3示出了傳感器裝置的可替代實(shí)施方式。與圖2所示的各個(gè)傳感器裝置220相對照而言，圖3示出了傳感器條300形式的傳感器裝置，傳感器條300包括三個(gè)傳感器120。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，可以集成更多或更少的傳感器120以形成傳感器條。傳感器120中的每個(gè)傳感器被集成到單獨(dú)的傳感器殼體302、304和306中。傳感器殼體302和304通過第一柔性帶310連接。傳感器殼體304和306通過第二柔性帶312連接。借助于柔性帶310和312，即使在存在通常的公差的情況下，也可以將傳感器120中的每一個(gè)傳感器裝配在相鄰斷路器114的前表面212上。

第一插頭連接器314被布置在第一傳感器殼體302處，以用于將傳感器條300與數(shù)據(jù)聚集裝置142連接。特別地，第一插頭連接器314可以連接到連接電纜122或124，以用于連接具有接線盒126的傳感器條300。此外，第二插頭連接器316被布置在第三傳感器120的第二傳感器殼體306處。第二插頭連接器316優(yōu)選地被配置成接納另一個(gè)傳感器條的第一插頭連接器314，使得任何數(shù)目的傳感器條300可以被級聯(lián)。

識別符號318被布置在第一傳感器殼體302的前表面322上。在所示實(shí)施方式中，識別符號318包括淺色背景上的相對粗的深色箭頭，以指示第一傳感器的位置120以及附接在第一傳感器120的下游的另外的傳感器120的方向。選擇該識別符號318，使得可以通過由便攜裝置196的處理器執(zhí)行的圖像分析算法相對容易地檢測該標(biāo)識符。以這種方式，通過識別一個(gè)或更多個(gè)識別符號318，便攜裝置196可以確定在捕獲的配電盤112的活動(dòng)圖像內(nèi)的傳感器裝置220的數(shù)目和位置。由于傳感器120與相對應(yīng)的斷路器114相關(guān)聯(lián)，因此以這種方式，便攜裝置也可以確定相對應(yīng)的斷路器114的位置，以及由此可以確定電路的位置。

此外，發(fā)光裝置324被布置在第二傳感器殼體302、304和306中的每個(gè)傳感器殼體的前表面322上。在所示實(shí)施方式中，發(fā)光裝置324是可以由傳感器條300的微處理器控制的相對亮的常規(guī)led裝置，以用于發(fā)射照明序列，例如一種或若干種顏色的脈沖序列。

第三傳感器殼體306的前表面322包括裝飾元件326。在所描述的實(shí)施方式中，裝飾元件326被用作制造的傳感器條300的商標(biāo)。然而，在另一個(gè)實(shí)施方式中，裝飾元件326還可以被用作標(biāo)記傳感器條300的端部的另外的識別符號。

如上，傳感器裝置220或300中的每一個(gè)傳感器裝置可以包括用于控制相應(yīng)的發(fā)光裝置的微控制器。借助于微控制器，可以生成預(yù)定的照明序列。照明序列可以由微控制器本地地確定，或者可以由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其他部分提供，例如由數(shù)據(jù)聚合裝置142、終端172、云服務(wù)192或者便攜裝置196提供。照明序列可以相對簡單，例如，恒定的綠光指示傳感器裝置220的操作以及恒定的紅光或者不發(fā)光指示傳感器裝置不可操作。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，使用更復(fù)雜的照明序列將傳感器裝置220或300的編碼信息發(fā)送到便攜裝置196。在仍然相對簡單的第一實(shí)施方式中，由每個(gè)傳感器裝置220發(fā)射的照明序列用于支持對由便攜裝置196捕獲的活動(dòng)圖像中的相應(yīng)傳感器120的識別。例如，通過對耦接到相同總線系統(tǒng)的傳感器120的枚舉確定的單個(gè)傳感器裝置220或傳感器條300的序列號可以由發(fā)光裝置324的編碼閃光序列指示。例如，發(fā)光裝置324的操作頻率可以根據(jù)傳感器裝置220的行內(nèi)的傳感器裝置220的順序來選擇。可替代地，可以使用尾隨有編碼地址的例如使用脈沖編碼調(diào)制的公共前置碼將編碼地址發(fā)送到便攜裝置196。編碼地址可以包括數(shù)據(jù)聚合裝置的唯一地址，其后尾隨有連接到數(shù)據(jù)聚合裝置142的特定傳感器120的序列號。相對照而言，便攜裝置196可以具體地對傳感器120的行中的單個(gè)傳感器進(jìn)行尋址，以激活其發(fā)光裝置。通過順序枚舉和激活所有傳感器120，便攜裝置196可以由此識別所捕獲的活動(dòng)圖像中的每個(gè)傳感器120。

此外，在相同或不同的實(shí)施方式中，在第二操作模式下，傳感器裝置220或300的照明序列可用于將與感測到的電氣負(fù)載相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)從傳感器裝置220發(fā)送到便攜裝置196。例如，仍然可以使用脈沖編碼調(diào)制將斷路器114的相對負(fù)載發(fā)送到便攜裝置196。例如，占空比為10％的脈沖代碼可以指示斷路器114負(fù)載了最大容量的10％。相對照而言，占空比為100％的脈沖代碼可以指示斷路器114在最大負(fù)載的100％下操作。不是使用連續(xù)范圍的相對負(fù)載值，而是替代地可以使用若干個(gè)離散的負(fù)載水平，例如，1至10。注意下述事實(shí)：由發(fā)光序列指示的最大負(fù)載可能與斷路器114的標(biāo)稱最大負(fù)載不同。例如，額定最大電流為16a的斷路器經(jīng)?？梢砸愿哂谧畲箢~定值10％的恒定電流操作而不觸發(fā)斷路器。因此，照明序列的編碼范圍可以延伸超過斷路器114的標(biāo)稱范圍。在要將多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)或具有高精度或更新頻率的數(shù)據(jù)項(xiàng)發(fā)送到便攜裝置196的情況下，除了脈沖編碼，還可以使用其他編碼技術(shù)(例如對發(fā)光序列的幅度調(diào)制和/或顏色調(diào)制)來增加傳輸帶寬。

在將負(fù)載信息從傳感器裝置220或300直接發(fā)送到便攜裝置196的情況下，便攜裝置196與能量計(jì)量系統(tǒng)100的其他部件之間的單獨(dú)的數(shù)據(jù)連接可能不是必需的。

圖4示出了常規(guī)智能電話400形式的便攜電子裝置196。因此，智能電話400具有布置在其前側(cè)上的顯示屏410以及在圖4中不可見的布置在其相對背側(cè)上的高分辨率相機(jī)。

智能電話400可以使用相機(jī)捕獲配電盤112的活動(dòng)圖像?？梢允褂弥悄茈娫?00的軟件，特別是與能量計(jì)量系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用，將所述的活動(dòng)圖像顯示在顯示屏410上?；谟蓚鞲衅餮b置220或傳感器條300的發(fā)光裝置發(fā)出的識別符號和/或照明序列，在智能電話400上運(yùn)行的軟件檢測布置在活動(dòng)圖像內(nèi)的斷路器114的每個(gè)傳感器120的位置。在另一實(shí)施方式中，即使在不存在識別符號和/或發(fā)光裝置的情況下，也可以由其他圖像分析算法檢測斷路器114和/或傳感器120的位置。

以任一方式，智能電話400獲得由檢測到的相對應(yīng)斷路器114保護(hù)的每個(gè)電路的當(dāng)前負(fù)載信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，如上文詳述的，借助于來自傳感器裝置220或傳感器條300的對應(yīng)的照明序列，負(fù)載信息可以被直接傳送?？商娲兀梢詮脑品?wù)192的數(shù)據(jù)庫194查詢負(fù)載信息，或從數(shù)據(jù)聚合裝置142或終端172直接接收負(fù)載信息。

在智能電話應(yīng)用的第一視圖中，負(fù)載數(shù)據(jù)可以被顯示在相對應(yīng)的斷路器114附近，例如作為代表相關(guān)聯(lián)的電路的電流或功率的數(shù)字值、條形圖或者彩色圖標(biāo)。

在要顯示斷路器的相對負(fù)載的情況下，便攜裝置196還可以獲得每個(gè)斷路器114的最大額定值。最大額定值可以對應(yīng)于默認(rèn)額定值(例如16a)，或者可以由智能電話機(jī)400的用戶提供?？商娲兀邮盏碾姎庳?fù)載信息還可以包括斷路器114或傳感器120中的每個(gè)的最大額定值和/或其他元數(shù)據(jù)。此外，最大額定值可以基于所識別的斷路器114的相應(yīng)標(biāo)記的光學(xué)字符識別來檢測?；谟蓚鞲衅?20中的每一個(gè)傳感器檢測到的電氣負(fù)載與相對應(yīng)的斷路器114的最大負(fù)載的比較，智能電話應(yīng)用可以生成配電盤112的所謂熱圖，該熱圖指示每個(gè)斷路器114的操作有多接近其最大額定值。

在圖4的圖示中，使用三種不同類型的負(fù)載的相對簡單的表示被用于向用戶給出配電盤112的電氣負(fù)載的快速概覽。特別地，不同的顏色代碼412、414和416用于未負(fù)載、正常負(fù)載和過度負(fù)載的電路。特別地，綠色代碼412指示沒有電流或者非常低的電流，黃色代碼414指示低于最大額定值的電流，紅色代碼416指示接近于或者高于最大額定值的電路。該表示代表配電面板112的所謂“熱圖”或者“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”。

借助于圖4所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視圖，可以一目了然地識別一個(gè)或若干個(gè)電路的潛在的危險(xiǎn)的過度使用。例如，在經(jīng)常更換的電氣設(shè)備，例如包括相對大量電器(例如燈)的零售單元的裝飾設(shè)備中，可能會發(fā)生對一個(gè)或若干個(gè)電路的過度使用。使用所描述的系統(tǒng)容易檢測到這種情況并且因此避免這種情況，而不需要技術(shù)人員。

此外，在生成的視圖中也可以包括各個(gè)電路的其他數(shù)據(jù)項(xiàng)或者多個(gè)電路的公共數(shù)據(jù)項(xiàng)。例如，每個(gè)電路的功率因數(shù)可以由數(shù)據(jù)聚合裝置142或終端172確定，并且被顯示在每個(gè)斷路器114的旁邊。此外，可以顯示提供給分配面板112的ac電壓的參考電壓、有功功率或無功功率或者頻率。在多相供電網(wǎng)絡(luò)的情況下，也可以通過查詢能量計(jì)量系統(tǒng)100的其他部分來顯示每個(gè)相位的參考電壓和相對相位角。

除了當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)之外，智能電話400的同一個(gè)或者另一個(gè)應(yīng)用還可以用于基于所識別的斷路器114、傳感器120的位置和相對應(yīng)的負(fù)載信息來生成、存儲和顯示配電系統(tǒng)的其他視圖。例如，便攜裝置196可以創(chuàng)建并存儲配電盤112的技術(shù)圖，以及相對應(yīng)電路和/或傳感器120的斷路器布局和枚舉，以用于記錄給定位置處的電氣設(shè)備。另一個(gè)示例是從系統(tǒng)100取回每個(gè)斷路器114的使用并且在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中將其將可視化。例如，智能電話機(jī)400的顯示器410可以不僅顯示每個(gè)斷路器114的電氣特性，而且還可以顯示關(guān)于各個(gè)斷路器114的使用和區(qū)域覆蓋的信息。

此外，智能電話應(yīng)用可以將關(guān)于傳感器120的特殊布置的數(shù)據(jù)或者類似的配置數(shù)據(jù)提供回?cái)?shù)據(jù)聚合裝置142、終端172或云服務(wù)192。這樣的數(shù)據(jù)可能對于建立或校準(zhǔn)能量計(jì)量系統(tǒng)100特別有用。另外的配置數(shù)據(jù)，例如連接到電路的特定裝置的名稱等，還可以由使用智能電話應(yīng)用的用戶輸入。

此外，雖然已經(jīng)針對附接到配電盤的各個(gè)斷路器114的傳感器詳細(xì)說明了智能電話應(yīng)用的使用，但是所描述的概念也可以在其他背景下使用。特別地，該應(yīng)用可以用于識別各個(gè)傳感器以檢測電氣設(shè)備的其他部分(例如智能計(jì)量裝置、單獨(dú)監(jiān)測的電力消費(fèi)者、智能開關(guān)等)的電流或負(fù)載。在這種情況下，智能電話應(yīng)用可以基于如上的條形碼或照明序列來識別傳感器裝置，并且在其顯示器上提供針對電氣設(shè)備的相應(yīng)部分的更多信息。例如，智能電話應(yīng)用可以將單個(gè)傳感器的捕獲圖像疊加在消費(fèi)負(fù)載(例如照明燈具)的電源線上，使得用戶可以通過僅拍攝單個(gè)傳感器來利用智能電話檢查消費(fèi)負(fù)載消耗了多少電力。

如以上詳細(xì)描述的那樣，即使對于消費(fèi)者，所描述的能量計(jì)量系統(tǒng)100的各種部件也特別易于安裝。特別地，不需要為了執(zhí)行安裝而打開配電盤112或者斷開能量分配系統(tǒng)的任何電線。這消除了電擊的危險(xiǎn)以及對專業(yè)或認(rèn)證技術(shù)人員的要求。

例如，如上面參照圖1詳細(xì)描述的那樣，用于監(jiān)測從相應(yīng)的斷路器114分支出去的電路的各個(gè)傳感器120可以借助于雙面膠帶或者魔術(shù)貼(velcro)緊固件簡單地附接到斷路器114的前部。此外，數(shù)據(jù)聚合裝置142和終端172可以簡單地插入壁式插座144中。連同從相對應(yīng)的軟件庫下載的智能電話應(yīng)用，能量計(jì)量系統(tǒng)100就可以使用了。

正如共同未決申請ebl-003中詳細(xì)描述的那樣，數(shù)據(jù)處理，即校準(zhǔn)以及將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電氣負(fù)載信息，可以由數(shù)據(jù)聚合裝置142或終端172執(zhí)行。此外，數(shù)據(jù)處理還可以例如經(jīng)由云服務(wù)192由外部服務(wù)例如公用計(jì)量公司提供。在本實(shí)施方式中，聚合裝置142或終端172可以被配置成將由傳感器120獲得的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)190，特別是因特網(wǎng)。

在傳感器數(shù)據(jù)通過諸如因特網(wǎng)等的公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送的情況下，數(shù)據(jù)加密可以由數(shù)據(jù)聚合裝置142、終端172、網(wǎng)絡(luò)部件182或者便攜裝置196來施加。當(dāng)然，為了增加安全性，數(shù)據(jù)加密也可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)聚合裝置142、終端172和便攜裝置196之間的通信，特別是在數(shù)據(jù)聚合裝置142與終端172之間是無線連接的情況下。

上述能量計(jì)量系統(tǒng)100允許實(shí)現(xiàn)許多新穎的應(yīng)用，例如對特定場所、子單元、用戶、電路或電子裝置的功耗的細(xì)粒度分析。

例如，可以分析建筑物或公寓的不同房間中的能量消耗。此外，可以通過注意到異常時(shí)間或異常位置處的高功耗來自動(dòng)檢測可疑活動(dòng)。另一個(gè)應(yīng)用是基于電力消耗來間接檢測建筑物的特定部分中存在或不存在人。

此外，基于特定場所的負(fù)載信息與其他場所的負(fù)載信息或平均值的比較，可以為消費(fèi)者提供建議，以減少消費(fèi)者自己的能量消耗，從而有助于減少溫室氣體的產(chǎn)生。類似地，用戶還可以例如借助于終端172或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來提供關(guān)于個(gè)人預(yù)算的信息。在這種情況下，能量計(jì)量系統(tǒng)100可以在超過預(yù)設(shè)功率預(yù)算之前吸引用戶對高能量消耗的注意，從而使消費(fèi)者能夠降低其能量使用以保持在商定的預(yù)算范圍內(nèi)。此外，供應(yīng)商可以基于特定消費(fèi)者的歷史記錄和潛在的進(jìn)一步信息(例如天氣或溫度數(shù)據(jù))來預(yù)測該消費(fèi)者的電力需求。

此外，可以用高分辨率例如每分鐘、每秒甚至更頻繁例如以100hz或更高的頻率按照時(shí)間來監(jiān)測能量的使用。通過按照時(shí)間來監(jiān)測電路特定的負(fù)載信息，可以通過注意相關(guān)聯(lián)的電氣負(fù)載突然或緩慢地下降或上升來檢測異常事件例如故障或電器磨損?？梢砸陨踔粮叩牟蓸宇l率，例如幾khz，來執(zhí)行對各個(gè)電氣裝置的接通特性的諧波分析，從而即使在連接到同一電路時(shí)也能識別各個(gè)裝置。這樣的分析可以基于對所獲得的電流的傅里葉變換。

雖然已經(jīng)針對各種當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式描述了能量計(jì)量系統(tǒng)100，但是注意到這樣的事實(shí)：在不脫離本文中公開的發(fā)明構(gòu)思的情況下，可以以多種方式改變所描述的系統(tǒng)。特別地，可以使用專用便攜裝置來監(jiān)測或記錄配電盤112的負(fù)載狀態(tài)，而不是使用運(yùn)行應(yīng)用軟件的常規(guī)智能電話。

附圖標(biāo)記列表

100能量計(jì)量系統(tǒng)

110傳感器子系統(tǒng)

112配電盤

114斷路器

120傳感器

122連接電纜

124連接電纜

126接線盒

130饋電電纜

140數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

142數(shù)據(jù)聚合裝置

144壁式插座

146無線傳輸系統(tǒng)

170數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

172遠(yuǎn)程終端

174無線傳輸系統(tǒng)

176背板

178ad/dc適配器

180電源線

182網(wǎng)絡(luò)部件

190數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

192云服務(wù)

194數(shù)據(jù)庫

196便攜電子裝置

210(斷路器的)殼體

212(斷路器的)前表面

214操作元件

216凹口

220傳感器裝置

222(傳感器裝置的)前表面

224狀態(tài)指示器

300傳感器條

302、304、306(傳感器的)殼體

310、312柔性條

314第一插頭連接器

316第二插頭連接器

318識別符號

322前表面

324發(fā)光裝置

326裝飾元件

400智能電話

410顯示屏

412、414、416顏色代碼