專利名稱：使用包括圖形用戶接口的電器的遠(yuǎn)程顯示和自動檢測的能量使用監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控能量使用的領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及通過電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的單個點(diǎn)來例如在家或小型辦公室中對該網(wǎng)絡(luò)中的電氣設(shè)備的詳細(xì)能量使用進(jìn)行監(jiān)控。
背景技術(shù)：
能量研究部門僅僅通過讓消費(fèi)者知道他們正在使用多少能量以及與其能量使用相關(guān)聯(lián)的成本，顯示出多達(dá)15%的能量使用減少。在混合汽車市場中顯示出類似的結(jié)果。 混合動力汽車駕駛員可以通過使用提供給駕駛員的與其使用有關(guān)的反饋，來增加其每英里汽油消耗量并且減少其能量使用。能量消費(fèi)者也已經(jīng)知道其能量使用對環(huán)境的影響，這通常被表示為“碳足跡”。因此，對于能量用戶而言，能量使用的減少轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)和生態(tài)益處。 但是，為了做出關(guān)于如何最佳地減少使用的選擇，能量用戶需要與設(shè)備和包括其能量使用的使用模式有關(guān)的相關(guān)能量使用信息。用于減少家和辦公室的能量使用的當(dāng)前的解決方案包括監(jiān)控單個電源點(diǎn)處的多個電氣設(shè)備的總積聚功率消耗、監(jiān)控在一個或多個墻壁插座電源點(diǎn)的功率消耗、通過設(shè)備的定時的程序化控制來控制各個設(shè)備的狀態(tài)、以及通過觀測到一個或多個電氣設(shè)備開啟但是未使用來手動地控制設(shè)備以及關(guān)閉設(shè)備。累積功率監(jiān)控在現(xiàn)有技術(shù)中找到的最簡單且最廣泛的累積功率使用監(jiān)控系統(tǒng)是經(jīng)由位于消費(fèi)者的電源點(diǎn)處、位于主配電網(wǎng)的分叉附近的功率表來監(jiān)控消費(fèi)者的總使用量的功率設(shè)施。 功率表對所使用的總功率進(jìn)行累積，該表實(shí)際上在諸如一月等的每一固定的時段讀取一次，并且針對消費(fèi)者在該記賬時段內(nèi)使用的功率來給消費(fèi)者記賬。設(shè)施具有被層疊的記賬費(fèi)率，其中，在達(dá)到某一使用閾值以后，針對每一千瓦時(KWH)以更高的費(fèi)率收費(fèi)。一些費(fèi)率表基于最高要求時間的使用來針對每一 KWH以更高的費(fèi)率收費(fèi)。設(shè)施賬單通常將根據(jù)費(fèi)率表來統(tǒng)計分析總功率使用，以向消費(fèi)者顯示以每個費(fèi)率表對多少功率收費(fèi)。通過該信息， 消費(fèi)者具有可用于做出節(jié)能決策的幾個事實(shí)。更新的累積監(jiān)控系統(tǒng)可以包括電表下游的消費(fèi)者功率表。消費(fèi)者功率表通常被安裝在電表下游的消費(fèi)者的主斷路器處或附近。消費(fèi)者的功率表讀取消費(fèi)者正在以特定的增量使用的總功率量，并且在顯示器上顯示該值。表的信息可以被發(fā)送到個人計算機(jī)，在該個人計算機(jī)處，可以處理功率表的讀數(shù)。這種設(shè)備的一個實(shí)施例是由英國倫敦的DIY KYOTO 制造的“WATTS0N”。也是由DIY KYOTO制造的相應(yīng)的產(chǎn)品“HOLMES”處理從WATTS0N接收的信息，以向消費(fèi)者提供對與當(dāng)天的時間有關(guān)的總功耗的更細(xì)微的觀察。然而，這仍然僅向消費(fèi)者提供了對所使用的總功率以及在記賬時段內(nèi)總功率使用在時間上是如何分布的觀察。監(jiān)控每個電源插座處的功率使用監(jiān)控功率使用的另一種方法是監(jiān)控配電系統(tǒng)中的每個電源插座處的使用。在一些示例性的產(chǎn)品中，電氣設(shè)備插入電源插座監(jiān)控器中，該電源插座監(jiān)控器相應(yīng)地插入墻壁的電源插座中。電源插座監(jiān)控器可以包括用于顯示所使用的總KWH、該使用的成本以及在插座處有效的當(dāng)前的電壓、安培數(shù)、瓦特、Hz和伏安的LCD顯示器。示例性的產(chǎn)品是由P3國際組織制造的“Kill A Watt ”。該設(shè)備使用戶能夠經(jīng)由IXD顯示器來監(jiān)控特定的墻壁插座處的功率使用，但是數(shù)據(jù)未被存儲以用于恢復(fù)和分析。由Extech制造的“能量記錄器和功率使用分析器”進(jìn)一步包括用于數(shù)據(jù)記錄的存儲器，其中，使用數(shù)據(jù)可以被存儲并且稍后通過能量記錄器中的板上存儲器被轉(zhuǎn)移到個人計算機(jī)。如果能量用戶具有一個以上的Extech 記錄器，則由每個記錄器獲取的功率使用信息未被累積。在數(shù)據(jù)可以被分析以前，功率使用數(shù)據(jù)的收集需要手動恢復(fù)每個墻壁插座功率監(jiān)控器中的存儲卡并且使用具有存儲讀取能力的計算設(shè)備從每個卡中恢復(fù)該信息。此外，使用數(shù)據(jù)僅與每個插座的設(shè)備數(shù)量一樣細(xì)微。 例如，如果在設(shè)備被插入到每個插座中的情況下，多插座電源板被插入到墻壁插座功率監(jiān)控器中，則每個設(shè)備的功率使用未被測量。此外，由于每個電源插座監(jiān)控器可能花費(fèi)$50. 00 或者更多，并且針對每個要監(jiān)控的電源插座需要一個這樣的設(shè)備，因此測量功率的成本可能變得不切實(shí)際地高。監(jiān)控裝置的較大的初始硬件成本、手動恢復(fù)和讀取每個插座監(jiān)控器的存儲卡的不便、以及基于減小的功率使用的不確定的節(jié)省(如果有的話)使得監(jiān)控每個電源插座處的功率使用成為減小能量使用的不切實(shí)際的解決方案。監(jiān)控每個斷路器處的使用監(jiān)控累積的功率使用的另一種方法是監(jiān)控每個斷路器處的使用，從而監(jiān)控每個電路處的功率使用。具有相關(guān)聯(lián)的iPhone .應(yīng)用的這種系統(tǒng)名為WattBot，其在CHI 2009 — 學(xué)生設(shè)計比賽申請中由Dane Peterson、Jay Steele和Joe Wilkerson描述。在其文章， WattBot :A Residential Electricity Monitoring and feedback System(民用電氣監(jiān)控和反饋系統(tǒng))，除了 WattBot測量由房屋的每個電路使用的功率而不是測量整個房屋的功率使用以外，作者描述了與上面所描述的DIY KYOTO的Wattson類似的系統(tǒng)。能量信息被顯示在iPhone 上。WattBot需要硬件來感測并監(jiān)控每個電路上使用的能量，并且除非電氣設(shè)備專用于房屋的斷路器上的單個電路，否則WattBot未給出單個電氣設(shè)備的詳細(xì)的使用信息。即使單個電路專用于單個設(shè)備，WattBot未通過電氣設(shè)備的每個狀態(tài)給出詳細(xì)的
7能量使用。手動監(jiān)控和控制電源的消費(fèi)者可以始終定期地步行穿過其家中或辦公室，對似乎已經(jīng)開始但是未使用的設(shè)備進(jìn)行記錄，并且關(guān)閉這些設(shè)備以減小功率使用。雖然該方法可以在無需相關(guān)聯(lián)的設(shè)備成本的情況下省錢，但是當(dāng)實(shí)際上被認(rèn)為適合于被關(guān)閉的設(shè)備或者不適當(dāng)?shù)匾暈橥Ｓ玫脑O(shè)備事實(shí)上正在消耗功率時，未獲得用于分析這些設(shè)備的數(shù)據(jù)。重要的是，很多現(xiàn)代化的電氣設(shè)備具有“待機(jī)”狀態(tài)，這在未給正在通電的設(shè)備提供可視外觀的情況下消耗功率。 因此，手動地監(jiān)控其設(shè)備的消費(fèi)者將不知道與看似停用但是實(shí)際上正在待機(jī)模式下消耗能量的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率使用的成本或效果。各個設(shè)備的程序化控制減小能量消耗的另一種方法是程序化地控制一個或多個設(shè)備，以確保當(dāng)預(yù)期不使用時這些設(shè)備被關(guān)閉。例如，用于程序化地控制電氣設(shè)備的系統(tǒng)可以安排諸如休息室中的照明燈等的某一設(shè)備在下午11點(diǎn)至上午6點(diǎn)之間關(guān)閉，這是因?yàn)轭A(yù)期在這些時間期間將不使用休息室。這種系統(tǒng)需要用于每個插座或功率控制的諸如調(diào)光器或開關(guān)等的控制電路和中央控制器以管理電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的編程。例如，由Smarthome 銷售的INSTEON Smartlabs設(shè)計產(chǎn)品可以包括INSTEON 網(wǎng)絡(luò)可控制設(shè)備例如，調(diào)光器、開關(guān)、恒溫器控制和使用諸如INSTEON 或XlO協(xié)議或其組合等的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的耦合到中央控制器的電器插座。這種系統(tǒng)具有程序化地控制電氣設(shè)備的操作的益處，但是其在沒有向用戶建議的任何確定的節(jié)省成本信息的情況下需要對硬件、安裝和相關(guān)聯(lián)的成本的實(shí)質(zhì)承諾，以做出與如何減小其功率使用有關(guān)的決定。用于減小家和辦公室的能量使用的當(dāng)前解決方案包括監(jiān)控單個電源點(diǎn)處的電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的總累計功率使用、監(jiān)控一個或多個墻壁插座的電源點(diǎn)處的功率使用、通過程序化控制來控制單個設(shè)備的狀態(tài)、以及手動地觀測一個或多個電氣設(shè)備啟用但是未使用以及關(guān)閉設(shè)備。監(jiān)控電源點(diǎn)處的功率使用未提供與由電氣設(shè)備消耗的功率有關(guān)的足夠的信息， 以確定與特定的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率利用。監(jiān)控電源插座處的功率使用的解決方案未對功率使用信息進(jìn)行累積以用于分析，也未僅通過手動的方式并且以較高的設(shè)備成本對該信息進(jìn)行累積。即使使用信息的自動累積是可用的，當(dāng)前的方式需要監(jiān)控設(shè)備的大量投資?，F(xiàn)有技術(shù)缺乏一種用于提供與家或辦公室中的單個電氣設(shè)備有關(guān)的詳細(xì)的能量使用信息的低成本且高效的方式。現(xiàn)有技術(shù)還缺乏一種用于累積與單個設(shè)備有關(guān)的詳細(xì)的能量使用信息以提供給能量用戶從而使能量用戶可以在其能量使用行為方面做出大量的改變以減小能量使用和能量使用的高效的方式。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種能量監(jiān)控設(shè)備，該能量監(jiān)控設(shè)備在無需家中或辦公室中的額外的硬件或用導(dǎo)線給任何電氣設(shè)備的接通電源的情況下，從單個中央位置處提供了對家中或辦公室中的每個電氣設(shè)備的能量使用的低成本且實(shí)時的監(jiān)控。在超密集的實(shí)現(xiàn)中，能量監(jiān)控設(shè)備可以包括單個集成電路或芯片，其被編程以具有下面所描述的特征。能量監(jiān)控設(shè)備被安裝在設(shè)施能量計的下游、斷路器面板的上游、安裝在家中或辦公室中的電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的上游，并且不需要到電氣設(shè)備的任何額外的連接。在可替換的實(shí)施方式中，能量監(jiān)控設(shè)備被安裝在斷路器面板中的開槽中，其中斷路器面板具有與典型的斷路器單元相同的規(guī)格。能量監(jiān)控設(shè)備能夠自動地檢測負(fù)載何時開啟或關(guān)閉，并且可以識別哪一個負(fù)載被打開或關(guān)閉。負(fù)載是通過對安裝在設(shè)備的電氣網(wǎng)絡(luò)中的每個電氣設(shè)備的每個狀態(tài)的負(fù)載特征(load signature)進(jìn)行檢測來識別的。電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的每個電氣設(shè)備能夠通過其負(fù)載特征和狀態(tài)被識別?？梢栽讷@知階段獲得電氣設(shè)備的狀態(tài)和每個狀態(tài)的負(fù)載特征?？梢允褂檬謩硬襟E來自動化或執(zhí)行獲知階段。為了有助于手動的獲知階段，能量監(jiān)控設(shè)備的用戶能夠使用與家中或小型辦公室中的電氣設(shè)備的位置和特性有關(guān)的信息來填充數(shù)據(jù)存儲器。該專用信息能夠被存儲在專用數(shù)據(jù)庫中，該專用數(shù)據(jù)庫包括電氣設(shè)備、家或小型辦公室的房間以及電氣設(shè)備的可能狀態(tài)的列表。能夠通過在諸如智能電話、蜂窩電話、個人數(shù)字助理或包括用戶顯示器和用戶輸入接口的其它便攜式設(shè)備等便攜式電子設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序來促進(jìn)填充專用信息的數(shù)據(jù)存儲器的過程。能夠經(jīng)由能量監(jiān)控設(shè)備上的通信連接器或者經(jīng)由有線的或無線的網(wǎng)絡(luò)連接來將專用數(shù)據(jù)庫下載到能量監(jiān)控設(shè)備。用戶預(yù)先識別的設(shè)備和狀態(tài)越多，手動獲知階段將越容易。在特定的能量監(jiān)控設(shè)備被安裝的情況下，專用數(shù)據(jù)庫和專用信息是指由特定的能量監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生的信息、與人、設(shè)備、結(jié)構(gòu)或者這些中的任意一項的屬性有關(guān)的信息。專用信息的實(shí)施例包括能量監(jiān)控設(shè)備被安裝于其中的家或辦公室結(jié)構(gòu)中的用戶的姓名、安裝在該結(jié)構(gòu)中的具體設(shè)備、結(jié)構(gòu)中的房間、當(dāng)用戶不希望共享使用信息時由該用戶產(chǎn)生的用戶信息、用戶的用電賬單等。“公用數(shù)據(jù)庫”和“公用信息”是指被產(chǎn)生以供公共事業(yè)的信息、公眾可獲得的信息或者由公眾產(chǎn)生的信息。公用信息的實(shí)施例包括為公共事業(yè)或公眾取用所創(chuàng)建的設(shè)備的負(fù)載特征和狀態(tài)、用戶已經(jīng)選擇共享的、將是由公共事業(yè)部門或公共事業(yè)委員會公布的專用費(fèi)率表的公用使用信息、停電通知和來自公共事業(yè)部門的其它廣播信息。術(shù)語“公用數(shù)據(jù)庫”和“專用數(shù)據(jù)庫”都是指一般地包含在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)、在本文中公開的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及其等價物，不限于任何特定的數(shù)據(jù)格式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明白的是，可以使用不限制于所描述的那些方法的方法來利用對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行控制、存儲和存取的各種方法。數(shù)據(jù)庫和表格僅僅是可以在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中高效地使用的很多方法中的一種方法。 在手動獲知階段中，能量監(jiān)控設(shè)備促使用戶改變專用數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備中的一個設(shè)備的狀態(tài)。然后，用戶改變狀態(tài)，并且向能量監(jiān)控設(shè)備通知該狀態(tài)已經(jīng)被改變，或者允許能量監(jiān)控設(shè)備檢測該改變。負(fù)載特征被計算并且呈現(xiàn)給用戶以編輯和/或接受?？商鎿Q地， 用戶能夠跳過對設(shè)備的單個狀態(tài)的負(fù)載特征的檢測，或者跳過對設(shè)備的所有狀態(tài)的負(fù)載特征的檢測。如果用戶接受負(fù)載特征數(shù)據(jù)，則負(fù)載特征和相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)被存儲在負(fù)載特征表中。負(fù)載特征表能夠在能量監(jiān)控設(shè)備內(nèi)被維持在專用于該目的的存儲器或者通用存儲器中。在自動化的獲知過程中，能量監(jiān)控設(shè)備針對一個或多個電源參數(shù)的改變對電源進(jìn)行監(jiān)控，以用信號通知家中或者辦公室中的電氣設(shè)備已經(jīng)改變了狀態(tài)。然后，能量監(jiān)控設(shè)備通過改變的數(shù)據(jù)來計算負(fù)載特征，或者根據(jù)需要獲得額外的采樣，并且計算負(fù)載特征。下一步是通過將電器的特征與來自負(fù)載特征的專用數(shù)據(jù)庫和公用數(shù)據(jù)庫的設(shè)備列表進(jìn)行比較，來識別電器的特征。負(fù)載特征的公用數(shù)據(jù)庫包括大量可能的電器的特征以及該電器的狀態(tài)的負(fù)載特征。負(fù)載特征的公用數(shù)據(jù)庫不限于特定的家或小型辦公室的負(fù)載特征。在已經(jīng)識別了特征并且已經(jīng)識別了相應(yīng)的電器和狀態(tài)以后，該結(jié)果被呈現(xiàn)給用戶以進(jìn)行編輯和接受，或者該系統(tǒng)暫停并且接受數(shù)據(jù)。
通過識別每個電氣設(shè)備的負(fù)載特征和狀態(tài)，能量監(jiān)控設(shè)備能夠提供在家中或小型辦公室中消耗能量的每個電氣設(shè)備的詳細(xì)的能量使用。每個電氣設(shè)備的詳細(xì)的能量使用信息可以被顯示在能量監(jiān)控設(shè)備、諸如智能電話(即，iPhone 、Droid 、Blackberry
)、平板PC、PDA或遠(yuǎn)程膝上型計算機(jī)等的遠(yuǎn)程顯示設(shè)備或者本地個人計算機(jī)上。通?？梢酝ㄟ^任何有線或無線設(shè)備來顯示詳細(xì)的能量使用信息。詳細(xì)的能量使用信息可以包括功耗、能量、電流、功率因數(shù)、THD、頻譜內(nèi)容和有益于用戶的其它相關(guān)的參數(shù)。能夠通過當(dāng)日時間、經(jīng)過的時間、周、月和季來跟蹤能量使用信息以進(jìn)行比較?？梢杂嬎悴@示能量使用， 從而以美元每小時來顯示當(dāng)前的消耗率以及在一段時間內(nèi)的累積成本。能量監(jiān)控設(shè)備可以根據(jù)由能量監(jiān)控器跟蹤的能量使用歷史來提供每周、每月、每季度、每季或每年的能量消耗的預(yù)測。詳細(xì)的能量使用信息還可以包括與具有待機(jī)操作模式的電氣設(shè)備有關(guān)的具體信息以及與諸如夜晚或者當(dāng)用戶一直在度假中時的關(guān)閉時間的能量消耗有關(guān)的信息。詳細(xì)的能量使用信息還可以包括向終端用戶建議例如如何減少其每月的電費(fèi)賬單。這可以包括添加設(shè)備以改進(jìn)功率因數(shù)、替換舊的或效率低的電器、或者可替換地建議如何校正當(dāng)日的能量使用安排以更有利地使用費(fèi)率表或者提出可替換的費(fèi)率表。詳細(xì)的能量使用信息還能夠用于優(yōu)化諸如電冰箱的溫度設(shè)置等的各種電器的設(shè)置。建議信息還可以包括來自發(fā)電站的通知，例如，來自發(fā)電站的緊急警告、提議或激勵、費(fèi)率表改變的通知或者用戶的賬戶到期或者過期的通知。能夠監(jiān)控設(shè)備還能夠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量并且通知弱功率因數(shù)、弱總諧波失真、 表現(xiàn)較差或有噪的電網(wǎng)、以及改進(jìn)或校正這些低效率的方式。公開了一種能量監(jiān)控設(shè)備，該能量監(jiān)控設(shè)備被耦合到電源，例如，電網(wǎng)的電源，其具有耦合到能量監(jiān)控設(shè)備下游的電源的電氣設(shè)備，其中該電氣設(shè)備具有多個狀態(tài)。在一方面，能量監(jiān)控設(shè)備被編程以通過在要監(jiān)控的電氣設(shè)備上游處獲得的電源參數(shù)的連續(xù)采樣的改變來識別耦合到電源的電氣設(shè)備和該電氣設(shè)備的狀態(tài)。被編程的能量監(jiān)控設(shè)備包括以下各項中的至少一項選擇的且互聯(lián)的分立部件、微處理器、專用集成電路(ASIC)、被編程的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)以及包括模數(shù)混合模式的一個或多個被配置且互聯(lián)的集成電路。能量監(jiān)控設(shè)備能夠小至單個集成芯片集、被編程以與iPhone 相互作用或者與運(yùn)行用戶接口應(yīng)用程序的類似的消費(fèi)者電氣設(shè)備相互作用。電源參數(shù)被定義為電源的一個或多個測量參數(shù)和可以通過測量參數(shù)得到的計算參數(shù)的值。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，電源參數(shù)包括相電壓、相電流、中性線電壓、中性線電流、視在功率、有功功率、無功功率、能量、消耗能
量所經(jīng)過的時間、功率因數(shù)比例、coscp、電流的總諧波失真、電壓、有功功率、無功功率、考慮到有限數(shù)量的諧波(例如，多達(dá)第15階諧波)的總諧波失真的近似、電流的頻譜內(nèi)容、電壓、有功功率、無功功率和基波有功功率、頻率、周期、過壓/欠壓狀況、建立全功率的時間或設(shè)置時間、突入電流、電壓驟降、和事件周期數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和諸如時間、日期、溫度和濕度等的其它與電無關(guān)的數(shù)據(jù)。電壓值和電流值可以是瞬時采樣值的集合、被存儲為一維表格或者被計算為通過對采樣值的一維表格進(jìn)行平均或積分所計算的RMS值。還可以通過具有“η”個點(diǎn)的固定移動窗來得到RMS值，并且因此RMS值例如可以在諸如1秒等初始設(shè)置時間之后每毫秒可用。下面示出了針對單相的2線配置的記錄的和/或計算的數(shù)據(jù)的示例性表格
權(quán)利要求
1.一種能量監(jiān)控設(shè)備，該能量監(jiān)控設(shè)備被編程為通過在要被監(jiān)控的電氣設(shè)備的上游的點(diǎn)處獲得的電源的連續(xù)采樣的改變，來識別耦合到所述電源的所述電氣設(shè)備的存在以及所述電氣設(shè)備的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所編程的設(shè)備包括以下各項中的至少一項選擇的且互聯(lián)的分立部件、微處理器、專用集成電路(ASIC)、復(fù)合型集成電路、片上系統(tǒng)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、以及一個或多個配置的且互聯(lián)的集成電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述電氣設(shè)備的所述狀態(tài)是以下各項中的一項開啟、關(guān)閉、待機(jī)、通電、掉電、全功率的百分比以及指定的狀態(tài)序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，還包括顯示設(shè)備、用戶輸入設(shè)備和用戶接口軟件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備和所述用戶輸入設(shè)備以及所述用戶接口軟件被實(shí)現(xiàn)在消費(fèi)者電子設(shè)備上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述消費(fèi)者電子設(shè)備是由以下各項構(gòu)成的組中的一項dPhone、蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理、便攜式計算機(jī)和臺式計算機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，識別所述電氣設(shè)備和所述狀態(tài)包括根據(jù)所述電源的連續(xù)采樣的改變，來計算所述電氣設(shè)備的負(fù)載特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，與所述電氣設(shè)備和所述狀態(tài)對應(yīng)的所述負(fù)載特征包括以下各項中的一個或多個相電壓、相電流、中性線電壓、中性線電流、視在功率、coscp、有功能量、無功能量、頻率、周期、過壓/欠壓狀況、功率因數(shù)的百分比、RMS電流、瞬時電流、RMS電壓、瞬時電壓、電流諧波THD百分比、電壓諧波THD百分比、電流波形的頻譜內(nèi)容、電壓波形的頻譜內(nèi)容、有功功率波形的頻譜內(nèi)容、無功功率波形的頻譜內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的百分比、時間、日期、溫度和濕度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所計算的負(fù)載特征與所述電氣設(shè)備及其狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并且被存儲在存儲器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，識別所述電氣設(shè)備和所述狀態(tài)包括 在存儲器中查詢所述負(fù)載特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述存儲器包括多個預(yù)存儲的負(fù)載特征。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，還包括經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)被通信地耦合到遠(yuǎn)程設(shè)備的通信模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，能量監(jiān)控信息被發(fā)送到所述能量監(jiān)控設(shè)備的顯示模塊和遠(yuǎn)程設(shè)備中的至少一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述能量監(jiān)控信息包括以下各項中的一項電氣設(shè)備信息、功率使用信息、電氣網(wǎng)絡(luò)信息、用戶建議和發(fā)電站信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，電氣設(shè)備信息包括以下各項中的一項所述多個電氣設(shè)備中的一電氣設(shè)備的標(biāo)識符、所述電氣設(shè)備的狀態(tài)、所述設(shè)備的負(fù)載特征數(shù)據(jù)、以及與所述設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率利用。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述功率使用信息包括以下各項中的至少一項累積的功率消耗信息、能量、電流、功率因數(shù)、和總諧波失真(THD)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述電氣網(wǎng)絡(luò)信息包括以下各項中的一項弱功率因數(shù)、弱THD、有噪電網(wǎng)和電路性能。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述用戶建議包括向用戶通知的以下各項中的一項當(dāng)前的日賬單、周賬單或月賬單、如何減少所述賬單、按電氣設(shè)備分類的賬單信息、如何改善功率因數(shù)、消耗了多少待機(jī)功率、何時替換舊的或低效的電器、在一天的何時安排設(shè)備使用來降低賬單、對公用電力的中斷的檢測和建議、以及基于過去的使用模式的關(guān)于將來的能量使用的預(yù)測。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量監(jiān)控設(shè)備，還包括恒溫器模塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的能量監(jiān)控設(shè)備，其中，所述恒溫器模塊被耦合到由以下各項構(gòu)成的組中的一個加熱器、空調(diào)器和HVAC系統(tǒng)。
21.一種識別耦合到電源的電氣設(shè)備以及所述電氣設(shè)備的狀態(tài)的方法，該方法包括接收第一多個電源參數(shù)；接收第二多個電源參數(shù)；在所述第一多個電源參數(shù)與所述第二多個電源參數(shù)之間檢測至少一個電源參數(shù)的改變；根據(jù)所述第一多個電源參數(shù)和所述第二多個電源參數(shù)來計算所述電氣設(shè)備的負(fù)載特征；以及在存儲器中查詢所述電氣設(shè)備的所述負(fù)載特征，其中，存儲在所述存儲器中的負(fù)載特征與電氣設(shè)備標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)，所述電氣設(shè)備的狀態(tài)與所述負(fù)載特征相關(guān)聯(lián)，從而識別耦合到電源的電氣設(shè)備和所述電氣設(shè)備的狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，檢測至少一個電源參數(shù)的改變包括檢測以下各項中的一項的改變有功功率、無功功率、視在功率和RMS電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在檢測到所述至少一個電源參數(shù)的改變之后并且在計算所述電氣設(shè)備和所述狀態(tài)的所述負(fù)載特征之前，接收額外的電源參數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，測量多個電源參數(shù)包括測量以下各項中的一項相電壓、相電流、中性線電壓、中性線電流、視在功率、coscp、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/欠壓狀況、溫度和濕度。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，電氣設(shè)備的所述狀態(tài)是以下各項中的一項開啟、關(guān)閉、待機(jī)、通電、掉電、全功率的百分比以及指定的狀態(tài)序列。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述負(fù)載特征包括以下各項中的一項相電壓、相電流、中性線電壓、中性線電流、視在功率、coscp、有功功率、有功能量、無功功率、無功能量、頻率、周期、過壓/欠壓狀況、功率因數(shù)的百分比、RMS電流、瞬時電流、RMS電壓、瞬時電壓、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、電流波形的頻譜內(nèi)容、電壓波形的頻譜內(nèi)容、有功功率波形的頻譜內(nèi)容、無功功率波形的頻譜內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的百分比、時間、日期、溫度和濕度。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，計算所述電氣設(shè)備和所述狀態(tài)的所述負(fù)載特征包括以下步驟計算作為所述第一電源參數(shù)中的所述有功功率與所述第二電源參數(shù)中的所述有功功率之間的差別的有功功率P;計算作為所述第一電源參數(shù)中的所述無功功率與所述第二電源參數(shù)中的所述無功功率之間的差別的無功功率Q ；根據(jù)公式S = sqrt(P2+Q2)來計算視在功率S，其中，“sqrt”意味著“平方根”； 根據(jù)公式I = S/V來計算電流I，其中，V是所述電源的額定電壓； 根據(jù)公式THD_P = (P-P_FUND) /P_FUND來計算有功功率諧波THD、THD_P，其中，P是所述電源的有功功率，而P_FUND是基波有功功率(所有的諧波頻率被移除)；根據(jù)公式THD_Q = (Q-Q_FUND) /Q_FUND來計算無功功率諧波THD、THD_Q，其中，P是所述電源的有功功率，而P_FUND是基波有功功率(所有的諧波頻率被移除)；以及根據(jù)公式PF = S/P來計算功率因數(shù)PF。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括向顯示設(shè)備和遠(yuǎn)程設(shè)備中的一個發(fā)送能量監(jiān)控信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，能量監(jiān)控信息包括以下各項中的一項電氣設(shè)備信息、功率使用信息、電氣網(wǎng)絡(luò)信息、用戶建議和發(fā)電站信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，電氣設(shè)備信息包括以下各項中的一項所述多個電氣設(shè)備中的一電氣設(shè)備的標(biāo)識符、所述電氣設(shè)備的狀態(tài)、所述設(shè)備的負(fù)載特征數(shù)據(jù)、以及與所述設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率利用。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述功率使用信息包括以下各項中的至少一項累積的功率消耗信息、能量、電流、功率因數(shù)和總諧波失真(THD)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述電氣網(wǎng)絡(luò)信息包括以下各項中的一項弱功率因數(shù)、弱THD、有噪電網(wǎng)和電路性能。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，用戶建議包括向用戶通知的以下各項中的一項當(dāng)前的日賬單、周賬單或月賬單、如何減少所述賬單、按電氣設(shè)備分類的賬單信息、如何改善功率因數(shù)、消耗了多少待機(jī)功率、何時替換舊的或低效的電器、基于過去的功率使用對將來的用電賬單的預(yù)測、在一天的何時安排設(shè)備使用來降低賬單、以及對公用電力的中斷的檢測和建議。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述發(fā)電站信息包括以下各項中的一項費(fèi)率表改變、計劃的停電、即將來臨的功率切斷、賬單到期、關(guān)于如何減少用電賬單成本的建議、 激勵提供、用電賬單、和估計的預(yù)測用電賬單。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，通過在消費(fèi)者電氣設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用來將能量監(jiān)控信息呈現(xiàn)給用戶，所述消費(fèi)者電氣設(shè)備來自由以下各項構(gòu)成的組中的一項iPhone、 蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理、便攜式計算機(jī)和臺式計算機(jī)。
36.一種創(chuàng)建具有多個狀態(tài)的多個電氣設(shè)備的負(fù)載特征的數(shù)據(jù)庫的方法，該方法包括選擇在第一狀態(tài)下的電氣設(shè)備； 測量第一多個電源參數(shù)； 將所選擇的電氣設(shè)備的狀態(tài)改變?yōu)榈诙顟B(tài)； 測量第二多個電源參數(shù)； 計算負(fù)載特征；以及存儲包括所述負(fù)載特征、所述第二狀態(tài)和所選擇的設(shè)備的標(biāo)識符的數(shù)據(jù)庫記錄， 從而創(chuàng)建所述具有多個狀態(tài)的多個電氣設(shè)備的負(fù)載特征的數(shù)據(jù)庫。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述第一狀態(tài)是關(guān)閉，而所述第二狀態(tài)是開啟ο
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括以下步驟在計算出所述負(fù)載特征以后，在數(shù)據(jù)庫中查詢所述負(fù)載特征以確定最接近的匹配的電氣設(shè)備和狀態(tài)；向用戶呈現(xiàn)所述最接近的匹配的電氣設(shè)備和狀態(tài)供確認(rèn)所述電氣設(shè)備和狀態(tài)；以及如果用戶改變所述電氣設(shè)備或狀態(tài)，則接受用戶對還包括所述負(fù)載特征的數(shù)據(jù)庫記錄中的所述電氣設(shè)備和狀態(tài)中的至少一個的改變。
全文摘要
公開了用于識別電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的電氣設(shè)備及其狀態(tài)的設(shè)備和方法。能量監(jiān)控設(shè)備被編程為通過電源的連續(xù)測量中的改變，來識別耦合到電源的電氣設(shè)備以及該電氣設(shè)備的狀態(tài)。公開了用于確定電氣設(shè)備的負(fù)載特征及其狀態(tài)的算法。所存儲的針對狀態(tài)的負(fù)載特征表被用于識別設(shè)備和狀態(tài)。能量監(jiān)控信息被收集并在顯示器、遠(yuǎn)程顯示器上呈現(xiàn)給用戶，或者通過網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送到遠(yuǎn)程設(shè)備，例如，個人計算機(jī)、個人數(shù)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G05B11/01GK102349030SQ201080011032
公開日2012年2月8日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者帕特里克·A·拉達(dá), 約翰·H·馬尼亞斯科 申請人:吉尼瓦潔凈技術(shù)公司