相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年9月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/046,037以及2014年11月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/085,080的權(quán)益。美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/046,037和62/085,080通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。

本公開(kāi)總體上涉及感測(cè)電子設(shè)備，并且更具體地涉及檢測(cè)電子設(shè)備的操作狀態(tài)。

背景技術(shù)：

許多用于檢測(cè)和分類電器用途的當(dāng)前方法采用分布式模型，其中，每個(gè)電氣設(shè)備具有專用傳感器，所述專用傳感器尋找設(shè)備的狀態(tài)變化(例如，設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉)。設(shè)備級(jí)感測(cè)通常要求耗時(shí)且昂貴的安裝和維護(hù)。在麥克風(fēng)、加速計(jì)和視頻相機(jī)貫穿結(jié)構(gòu)放置以檢測(cè)電器活動(dòng)的情況中，還已經(jīng)使用了間接感測(cè)技術(shù)。這種技術(shù)通常要求高成本的安裝和維護(hù)并且還可能引起居家場(chǎng)所方面的隱私問(wèn)題。用于基于由電設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾從單個(gè)感測(cè)點(diǎn)感測(cè)電子設(shè)備的存在的技術(shù)通?？梢詸z測(cè)電設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

為了幫助進(jìn)一步描述實(shí)施例，提供以下附圖，在附圖中：

圖1展示了具有換向器的電動(dòng)機(jī)在第一旋轉(zhuǎn)方向上的示意圖；

圖2展示了圖1的具有圖1的換向器的電動(dòng)機(jī)在第二旋轉(zhuǎn)方向上的示意圖；

圖3展示了當(dāng)具有電動(dòng)機(jī)的攪拌器以不同的速度操作時(shí)波動(dòng)的emi的時(shí)間-頻率表示；

圖4展示了當(dāng)真空吸塵器在家里的地毯和硬地板上使用時(shí)波動(dòng)的emi的時(shí)間-頻率表示；

圖5展示了開(kāi)關(guān)式電源(smps)的框圖；

圖6展示了其中央處理單元(cpu)以空閑、中等或高負(fù)載操作的膝上計(jì)算機(jī)的時(shí)變emi的時(shí)間-頻率表示；

圖7展示了當(dāng)tv從一個(gè)頻道切換至另一個(gè)頻道時(shí)其emi信號(hào)的時(shí)間-頻率表示；

圖8展示了具有兩個(gè)模式的吹風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，一個(gè)模式用于生成熱風(fēng)(即，熱模式)，并且另一個(gè)模式用于生成冷風(fēng)(即，冷模式)；

圖9展示了當(dāng)吹風(fēng)機(jī)從冷模式切換至熱模式時(shí)，時(shí)變emi的時(shí)間-頻率表示；

圖10展示了根據(jù)第一實(shí)施例的示例性電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的圖示；

圖11展示了根據(jù)第一實(shí)施例的包括圖10的電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備的示例性系統(tǒng)的框圖；

圖12展示了根據(jù)第一實(shí)施例的圖11的數(shù)據(jù)采集接收器的部分電路圖；

圖13展示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的針對(duì)操作狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程的處理流水線；

圖14展示了用于檢測(cè)電氣事件的圖形，所述圖形包括繪制fft向量之和的歸一化幅度的示例性圖形(頂部)以及顯示所述頂部圖形的第一導(dǎo)數(shù)的示例性圖形(底部)；

圖15展示了針對(duì)tv的瞬態(tài)、掃描樣式emi的時(shí)間-頻率表示，顯示了在115khz與145khz之間的瞬態(tài)emi；

圖16展示了堆疊式洗衣機(jī)的電流負(fù)載在完整高負(fù)載洗滌周期中的圖形；

圖17展示了洗碗機(jī)的電流負(fù)載在完整洗滌周期中的圖形；

圖18展示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的一種方法的流程圖；

圖19展示了適于實(shí)現(xiàn)圖10至圖11的計(jì)算單元的至少一部分的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；以及

圖20展示了包括在圖19的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)箱內(nèi)部的電路板中的元件的示例的代表性框圖。

為了說(shuō)明的簡(jiǎn)明性和清楚性，附圖展示了總體構(gòu)造方式，并且眾所周知的特征和技術(shù)的描述和細(xì)節(jié)可以省略以避免不必要地模糊本公開(kāi)。此外，沒(méi)必要按比例繪制附圖中的元素。例如，在附圖中一些元素的尺寸可能相對(duì)其他元素被夸大，以便有助于提高對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例的理解。不同附圖中的相同參考號(hào)指示相同的元素。

說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等(如果有的話)被用于區(qū)分相似元素而不一定用于描述特定順序或時(shí)間順序。應(yīng)當(dāng)理解，如此使用的這些術(shù)語(yǔ)在合適的情況下是可以互換的，這樣使得此處描述的實(shí)施例例如能夠按照除了此處所展示的或另外描述的那些順序以外的順序來(lái)操作。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及其任何變化形式旨在覆蓋非排他性的包括，從而使得包括一系列元素的程序、方法、系統(tǒng)、物件、設(shè)備、或裝置不必限制于那些元素，而是可以包括未清楚地列出或這樣的程序、方法、系統(tǒng)、項(xiàng)目、設(shè)備、或裝置固有的其他元素。

說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)“左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”、“在頂部”、“在底部”等(如果有的話)用于描述性目的，并不一定用于描述固定不變的相對(duì)位置。應(yīng)理解到如此使用的術(shù)語(yǔ)在合適的情況下是可互換的，從而使得在此描述的裝置、方法、和/或物品制造的實(shí)施例，例如能夠按照除了此處所展示的或以其他方式描述的那些順序以外的順序操作。

術(shù)語(yǔ)“耦合(couple、coupled、couples、coupling)”等應(yīng)被廣泛理解并指代機(jī)械地和/或以其他方式將兩個(gè)或更多個(gè)元件連接起來(lái)。兩個(gè)或更多個(gè)電元件可以電耦合在一起，但不可以機(jī)械地或以其他方式耦合在一起。耦合可以是持續(xù)任何時(shí)間長(zhǎng)度，例如永久或半永久或僅片刻。“電耦合”等應(yīng)被廣泛地理解并且包括所有類型的電耦合。在詞語(yǔ)“耦合”等等附近缺少詞語(yǔ)“可移除地”、“可移除的”等等不意味著所討論的耦合等等是或不是可移除的。

如本文所定義的，兩個(gè)或更多個(gè)元件是“整體的”，如果它們由相同的塊材料組成。如本文所定義的，兩個(gè)或更多個(gè)元件是“非整體的”，如果各自是由不同的塊材料組成。

如本文所定義的，在一些實(shí)施例中，“近似地”可以意味著在所設(shè)定值的±10％范圍內(nèi)。在其他實(shí)施例中，“近似地”可以意味著在所設(shè)定值的±5％范圍內(nèi)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，“近似地”可以意味著在所設(shè)定值的±3％范圍內(nèi)。在另外的其他實(shí)施例中，“近似地”可以意味著在所設(shè)定值的±1％范圍內(nèi)。

實(shí)施方案的示例說(shuō)明

各實(shí)施例包括一種裝置，所述裝置包括被配置成用于耦合至電氣插座的感測(cè)設(shè)備。所述感測(cè)設(shè)備可以包括數(shù)據(jù)采集接收器，所述數(shù)據(jù)采集接收器被配置成用于當(dāng)所述感測(cè)設(shè)備耦合至所述電氣插座時(shí)經(jīng)由所述電氣插座接收電氣噪聲。所述電氣插座可以電耦合至電力基礎(chǔ)設(shè)施。一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以耦合至所述電力基礎(chǔ)設(shè)施并且可以生成所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的所述電氣噪聲的至少一部分。所述數(shù)據(jù)采集接收器可以被配置成用于將所述電氣噪聲轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。所述裝置還可以包括被配置成用于在計(jì)算單元的處理器上運(yùn)行的處理模塊。所述感測(cè)設(shè)備可以與所述通信單元進(jìn)行通信。所述處理模塊可以進(jìn)一步被配置成用于至少部分地使用所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)。當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備處于通電狀態(tài)時(shí)，所述電氣設(shè)備的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)可以各自是所述電氣設(shè)備的不同用戶驅(qū)動(dòng)的操作狀態(tài)。

多個(gè)實(shí)施例包括一種方法，所述方法包括：在耦合至電氣插座的感測(cè)設(shè)備處，經(jīng)由所述電氣插座采集電氣噪聲。所述電氣插座可以耦合至電力基礎(chǔ)設(shè)施。一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以耦合至所述電力基礎(chǔ)設(shè)施并且可以生成所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的所述電氣噪聲的至少一部分。所述方法還可以包括：在所述感測(cè)設(shè)備處，將所述電氣噪聲轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。所述方法另外可以包括：將所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)從所述感測(cè)設(shè)備傳輸至計(jì)算單元。所述方法進(jìn)一步可以包括：在所述計(jì)算單元的處理模塊處，至少部分地使用所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)。當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備處于通電狀態(tài)時(shí)，所述電氣設(shè)備的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)可以各自是所述電氣設(shè)備的不同用戶驅(qū)動(dòng)的操作狀態(tài)。

電力線上的電力會(huì)包括電氣噪聲。電氣耦合到電力基礎(chǔ)設(shè)施的電氣設(shè)備的操作會(huì)引起在電力基礎(chǔ)設(shè)施上出現(xiàn)的電氣噪聲。這種類型的電氣噪聲被稱為電磁干擾(emi)。emi可以分成兩種類型：瞬態(tài)噪聲和連續(xù)噪聲。在一些實(shí)施例中，當(dāng)電氣設(shè)備開(kāi)啟時(shí)出現(xiàn)的連續(xù)的或瞬態(tài)的電氣噪聲與幾個(gè)交流電氣周期后的電氣噪聲的形狀是不相同的(例如，在美國(guó)交流電氣周期是一秒的1/60)。例如，緊湊型熒光燈泡(cfl)的電氣噪聲對(duì)于幾個(gè)交流電氣周期而言具有同一個(gè)形狀，而當(dāng)該cfl升溫并且在cfl升溫后，電氣噪聲的形狀變化至第二種形狀。在另一個(gè)示例中，dc(直流)電動(dòng)機(jī)具有連續(xù)噪聲，但是dc電動(dòng)機(jī)的連續(xù)噪聲僅僅能夠持續(xù)數(shù)微秒但是當(dāng)dc電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可以重復(fù)每個(gè)交流電氣周期。

瞬態(tài)噪聲以短持續(xù)時(shí)間為特征，可以在持續(xù)時(shí)間內(nèi)(通常10納秒至幾毫秒)觀察瞬態(tài)噪聲。另一方面，只要電氣設(shè)備運(yùn)行，就可以觀察到連續(xù)噪聲(即，基本上連續(xù)的噪聲)。在許多實(shí)施例中，如在本文中使用的，“連續(xù)噪聲”可以指重復(fù)的、連續(xù)的、不中斷的、或反復(fù)的噪聲。在同一個(gè)或不同的實(shí)施例中，如果噪聲的圖案在每個(gè)交流電周期重復(fù)(或如果當(dāng)電氣設(shè)備是在運(yùn)行中時(shí)不間斷地對(duì)電氣噪聲信號(hào)進(jìn)行觀察)，噪聲可以是連續(xù)的。如果噪聲中發(fā)生了一個(gè)交流電周期中斷，則噪聲仍然可以被認(rèn)為是連續(xù)的噪聲。

在若干示例中，可以在大于一個(gè)交流電氣周期的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電力線上標(biāo)識(shí)連續(xù)電氣噪聲。在另一個(gè)示例中，可以在小于一個(gè)交流電周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)識(shí)別連續(xù)的電氣噪聲但是電氣信號(hào)在三個(gè)或更多個(gè)交流電氣周期中重復(fù)。在另一個(gè)示例中，連續(xù)電氣噪聲可以是在大于大約10毫秒的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電力線上可標(biāo)識(shí)的電氣信號(hào)。在另一個(gè)示例中，連續(xù)電氣噪聲可以是在大于大約50毫秒的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電力線上可標(biāo)識(shí)的電氣信號(hào)。在又其他示例中，連續(xù)電氣噪聲可以是在大于大約1秒的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電力線上可標(biāo)識(shí)的電氣信號(hào)。在又進(jìn)一步的示例中，連續(xù)電氣噪聲可以是在大于大約10秒的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電力線上可標(biāo)識(shí)的電氣信號(hào)。

瞬態(tài)噪聲和連續(xù)噪聲都可以集中在一個(gè)狹窄的頻帶之內(nèi)或擴(kuò)展到一個(gè)更寬的帶寬之上(例如，寬帶噪聲)。cfl是一個(gè)生成連續(xù)噪聲的電氣設(shè)備的示例，由于其同電力線基礎(chǔ)設(shè)施電氣耦合，連續(xù)噪聲在電力線上傳導(dǎo)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)在所述結(jié)構(gòu)的斷路器面板上并聯(lián)互連，所以傳導(dǎo)的emi貫穿結(jié)構(gòu)的電線基礎(chǔ)設(shè)施從給定的電氣設(shè)備廣泛地傳播。

電力和電器使用信息經(jīng)?？梢越沂炯依锏娜祟惢顒?dòng)的性質(zhì)。例如，感測(cè)真空吸塵器、微波爐和廚房電器的使用可以洞悉人的當(dāng)前活動(dòng)。感測(cè)技術(shù)可以是基于電器使用可以由其在環(huán)境的現(xiàn)有電力基礎(chǔ)設(shè)施中的顯示感測(cè)的想法，而不是將傳感器放置在每個(gè)電器上。感測(cè)emi的其他方法通常僅檢測(cè)電器的開(kāi)啟狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)，這允許檢測(cè)什么電器被使用，而不是電器被如何使用。

在多個(gè)實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以用于從結(jié)構(gòu)(如，房子)中的單個(gè)感測(cè)點(diǎn)推斷電子設(shè)備的操作狀態(tài)。當(dāng)電子設(shè)備操作時(shí)，所述電子設(shè)備基于其操作狀態(tài)(例如，在地毯vs.硬地板上真空吸塵)生成時(shí)變的電磁干擾(emi)。此emi噪聲耦合至電源線并且可以從附接于結(jié)構(gòu)(例如，房子)中的壁式插座的單個(gè)感測(cè)硬件檢測(cè)到。在多個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備電路的域知識(shí)可以用于半監(jiān)督模型訓(xùn)練以避免冗長(zhǎng)的貼標(biāo)簽過(guò)程。

在物理世界中感測(cè)、建模和推斷人類活動(dòng)的能力仍為普適計(jì)算中的重要挑戰(zhàn)?；A(chǔ)設(shè)施調(diào)解感測(cè)(ims)已被提出作為一種用于人類活動(dòng)的低沉并且不突兀感測(cè)的方法。ims是基于以下想法：人類活動(dòng)(例如，真空吸塵、使用微波爐或調(diào)酒)可以由其在環(huán)境的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施(例如，家用水、電氣、和hvac基礎(chǔ)設(shè)施)中的表現(xiàn)來(lái)感測(cè)，由此減小在環(huán)境中各處安裝傳感器的需求。ims的示例是使用單個(gè)插入式傳感器通過(guò)鑒別電源線上的瞬態(tài)電氣噪聲簽名來(lái)檢測(cè)電激活或去激活事件的能力。利用家中的現(xiàn)代電氣設(shè)備產(chǎn)生的emi來(lái)改進(jìn)這種技術(shù)。從單個(gè)感測(cè)點(diǎn)，可以通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備的頻域emi簽名進(jìn)行訓(xùn)練來(lái)推斷那些設(shè)備的存在。這些技術(shù)通常僅可以檢測(cè)電氣設(shè)備的開(kāi)啟狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)。

連續(xù)的時(shí)變emi可以提供關(guān)于設(shè)備如何被使用以及設(shè)備可能處于什么狀態(tài)的附加信息，提供更多用于活動(dòng)識(shí)別和能量解聚的粒度信息。在多個(gè)實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以不同于高斯擬合和監(jiān)督學(xué)習(xí)，并且代替地可以利用設(shè)備電路領(lǐng)域知識(shí)以用于半監(jiān)督學(xué)習(xí)，減少訓(xùn)練分類器的努力。在許多實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)單個(gè)感測(cè)點(diǎn)來(lái)檢測(cè)電氣設(shè)備的操作狀態(tài)，所述單個(gè)感測(cè)點(diǎn)可以安裝在結(jié)構(gòu)(例如，房子)中的任何位置。本文描述的系統(tǒng)和方法可以利用電氣噪聲來(lái)評(píng)估電器的操作狀態(tài)。電氣設(shè)備當(dāng)它們操作時(shí)可以產(chǎn)生emi。當(dāng)電氣設(shè)備在不同的狀態(tài)(例如，高cpu負(fù)載vs.低cpu負(fù)載)或在變化的條件下操作時(shí)，由電氣設(shè)備生成的emi基于相應(yīng)的用戶驅(qū)動(dòng)的操作狀態(tài)有區(qū)別地波動(dòng)。在許多實(shí)施例中，可以基于時(shí)變emi標(biāo)識(shí)電器設(shè)備的各種不同的操作狀態(tài)。電氣設(shè)備的電路模型和半監(jiān)督聚類領(lǐng)域知識(shí)可以用于狀態(tài)估計(jì)，這可以避免對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗長(zhǎng)的貼標(biāo)簽過(guò)程的需求。這種使用先前領(lǐng)域知識(shí)來(lái)進(jìn)行模型訓(xùn)練可以顯著地減小訓(xùn)練努力，因?yàn)槠洳灰蟠罅抠N有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。在許多實(shí)施例中，不像聚焦于靜態(tài)連續(xù)emi(如，用于電氣激活或去激活事件監(jiān)測(cè)的基于靜態(tài)smps的emi)的技術(shù)，由機(jī)械切換(例如，真空吸塵器)、電氣切換(例如，膝上計(jì)算機(jī))以及組合(例如，吹風(fēng)機(jī))電路誘發(fā)的時(shí)變emi可以用于檢測(cè)電氣設(shè)備的操作狀態(tài)。

檢測(cè)和標(biāo)識(shí)電子電器的操作狀態(tài)對(duì)于各種應(yīng)用而言可以是有益的。例如，這些細(xì)粒度電氣特性相比現(xiàn)有技術(shù)中使用的聚焦于用于電氣激活或去激活事件檢測(cè)的靜態(tài)連續(xù)emi的靜態(tài)特征可以提供更豐富的特征集，并且可被采用以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的能量解聚。此外，電氣特性的狀態(tài)變化可以指示人類行為并且可以用于活動(dòng)推斷檢測(cè)。例如，居住在家里的兩個(gè)人可能非常不同地使用吹風(fēng)機(jī)。通過(guò)檢測(cè)其對(duì)應(yīng)使用圖案的操作狀態(tài)，本文描述的系統(tǒng)和方法可以標(biāo)識(shí)分配于不同個(gè)體的能量使用。此外，本文描述的系統(tǒng)和方法通過(guò)觀察已知狀態(tài)的變化或檢測(cè)新的、異常的操作狀態(tài)的存在還可以用于機(jī)器故障發(fā)現(xiàn)。檢測(cè)狀態(tài)可以是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的重要步驟。

時(shí)變emi的類型

采用連續(xù)噪聲形式的各種類型的emi可以由電器基于其操作和內(nèi)部電子器件而產(chǎn)生。各種類型的時(shí)變emi可以由電器基于電器的內(nèi)部操作狀態(tài)變化或基于電器的不同物理用途而生成。

a.基于電動(dòng)機(jī)的電器的emi

各種家用電器使用電動(dòng)機(jī)，如，真空吸塵器、攪拌器和食物混合器。換向器電動(dòng)機(jī)是能量高效的，因?yàn)槠湟韵鄬?duì)低功耗產(chǎn)生高旋轉(zhuǎn)速度。然而，由于刷子與換向器之間的機(jī)械切換機(jī)制，其通常生成強(qiáng)烈的emi。圖1展示了具有換向器130的電動(dòng)機(jī)100在第一旋轉(zhuǎn)方向上的示意圖。圖2展示了具有換向器130的電動(dòng)機(jī)100在第二旋轉(zhuǎn)方向上的示意圖。電動(dòng)機(jī)100可以是三槽、兩極有刷電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)100可以包括具有三個(gè)換向器槽131、132和133的換向器130。電動(dòng)機(jī)100還可以包括三個(gè)電磁體121、122和123，每個(gè)電磁體可以是可被制成具有兩個(gè)極(例如，北和南)的鐵條，所述兩個(gè)極可以基于鐵條周圍的電流被開(kāi)啟或關(guān)閉，或者被切換。兩個(gè)刷子111(正電流極性)和112(負(fù)電流極性)可以用于經(jīng)由換向器槽(例如，131-133)為電路提供電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)100操作時(shí)，來(lái)自換向器槽(例如，131-133)由刷子(例如，111、112)提供的電流可以在電磁體(121-123)中感應(yīng)磁場(chǎng)。在圖1中，電磁體123不形成任何磁場(chǎng)，因?yàn)闆](méi)有電流流經(jīng)它。電動(dòng)機(jī)100可以包括兩個(gè)位于各側(cè)的兩個(gè)永磁體110和113以生成旋轉(zhuǎn)力。在圖1中，電磁體121被永磁體110吸引，而電磁體122被永磁體110排斥，從而生成順時(shí)針力用于換向器130。在換向器槽131-133與刷子111和112之間關(guān)閉聯(lián)系或建立聯(lián)系導(dǎo)致導(dǎo)電電磁體(121-123)的電極切換，迫使換向器130始終順時(shí)針地旋轉(zhuǎn)。例如，如圖2中所示，電磁體121不形成任何磁場(chǎng)，因?yàn)闆](méi)有電流流經(jīng)它。電磁體122被永磁體113吸引而電磁體123被永磁體113排斥，使得換向器130始終順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并當(dāng)換向器槽(例如，131-133)在刷子(例如，111-112)之間關(guān)閉和建立聯(lián)系時(shí)生成emi。高效率電動(dòng)機(jī)通常具有更多的換向器槽(如21-25換向器槽)以及附加的刷子，其可以產(chǎn)生更強(qiáng)的扭矩。

1.由于機(jī)械切換而導(dǎo)致的換向emi

電動(dòng)機(jī)emi由機(jī)械切換現(xiàn)象引起。隨著電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，在換向器(例如，130)與刷子(例如，111、112)之間關(guān)閉聯(lián)系和建立聯(lián)系的動(dòng)作以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速率乘以換向器槽數(shù)量產(chǎn)生周期性電流尖峰。也就是說(shuō)，emi出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的諧波處。例如，具有21個(gè)槽且旋轉(zhuǎn)速率為460rps(每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù))的電動(dòng)機(jī)以21*460＝9660fiz(赫茲)產(chǎn)生電流尖峰，這顯示其自己為具有相同頻率的emi。這種類型的emi(稱為換向emi)主要通過(guò)電源線網(wǎng)絡(luò)上的傳導(dǎo)進(jìn)行傳播，并且還產(chǎn)生少量的輻射發(fā)射。當(dāng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，要花費(fèi)1到2秒來(lái)達(dá)到指定的操作速度。此加速時(shí)段看起來(lái)為“斜升”emi，如圖3和圖4所示，以下所述。此外，在刷子-換向器端子之間存在電阻。這些阻抗影響電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，引起基頻附近相對(duì)較弱的emi。在許多實(shí)施例中，這些emi可以被檢測(cè)并且被利用作為估計(jì)電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的特征。

2.在不同旋轉(zhuǎn)速度處的時(shí)變emi

換向emi出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的諧波處。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以不同的速度操作時(shí)，emi進(jìn)而出現(xiàn)在不同的頻率處。圖3展示了當(dāng)具有電動(dòng)機(jī)(其可以類似于電動(dòng)機(jī)100(圖1-2))的攪拌器(確切地，cuisinartpowerblend600)以不同的速度操作時(shí)，波動(dòng)的emi的時(shí)間-頻率表示300。在攪拌器在約4秒的時(shí)間處(第一時(shí)段)開(kāi)啟后，在圖3中約5s到10s的時(shí)間處，攪拌器以相對(duì)較低的速度(速度2)運(yùn)行，產(chǎn)生大致6khz(千赫茲)的emi。當(dāng)其切換至較高速度(速度4)時(shí)，在第二時(shí)段，在圖3的約10s至15s的時(shí)間處，emi頻率隨著電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度增加，在攪拌器于約16s的時(shí)間處關(guān)閉之前斜升至7.1khz。

3.響應(yīng)于物理使用的時(shí)變emi

觀察到，當(dāng)攪拌器電動(dòng)機(jī)以較高的速度脫水時(shí)，攪拌器容器內(nèi)的水猛地?cái)噭?dòng)，致使氣袋和液體與刀片隨機(jī)地碰撞。這種不均勻的空氣/液體電阻會(huì)引起攪拌器速度波動(dòng)，因此導(dǎo)致不規(guī)則波動(dòng)的emi，如在圖3的速度4線段中可見(jiàn)。時(shí)變emi圖案還可以在真空吸塵器用于不同表面上時(shí)被觀察到。圖4展示了當(dāng)真空吸塵器(確切地，bissel6584)在家里的地毯和硬地板上使用時(shí)波動(dòng)的emi的時(shí)間-頻率表示400。在真空吸塵器中，電動(dòng)機(jī)脫水以將空氣從機(jī)器中排出，使塵土收集容器暫時(shí)真空。為了平衡壓力，吸塵器外部的空氣流入容器中并且然后從電動(dòng)機(jī)通風(fēng)孔釋放出來(lái)。此空氣循環(huán)將塵土吸入機(jī)器中并將空氣從機(jī)器中釋放出來(lái)。當(dāng)在地毯上使用時(shí)，由于地毯干擾的空氣流，電動(dòng)機(jī)以較低的、不均勻的速度旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的減少和干擾產(chǎn)生以相對(duì)較低頻率波動(dòng)的emi，如在圖4中約5s至15s時(shí)間處所示，這發(fā)生在約4s至5s時(shí)間處的斜升時(shí)段之后。如圖4中所示，真空吸塵器閑置在地毯上時(shí)(在約5s至9s時(shí)間處)產(chǎn)生的emi可以不同于真空吸塵器在地毯上工作時(shí)(在約9s至15s時(shí)間處)產(chǎn)生的emi。一旦真空吸塵器移至硬地板，進(jìn)氣口就變得很大程度不受阻礙，以更高的頻率產(chǎn)生靜態(tài)emi，如在圖4中約16s至21s時(shí)間處所示。

b.基于smps的電器的emi

smps(開(kāi)關(guān)式電源)由于其小尺寸和高效率已經(jīng)廣泛地用于現(xiàn)代電子電器。不像傳統(tǒng)的線性電源，smps通過(guò)在完全開(kāi)啟、完全關(guān)閉和低功耗之間切換電源來(lái)對(duì)電源進(jìn)行管理。因?yàn)殡娫匆愿吖牟僮鲀H持續(xù)非常短的時(shí)期，這使功率浪費(fèi)最小化。圖5展示了smps500的框圖。smps可以取交流輸入501，并產(chǎn)生直流輸出506。smps500可以包括輸入整流器502、開(kāi)關(guān)503、變壓器504、輸出整流器505、比較器507和脈沖寬度調(diào)制(pwm)振蕩器508。在許多實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)503可以包括傳輸晶體管，所述傳輸晶體管基于pwm振蕩器508控制切換頻率。為了減小電源的尺寸，smps500可以從幾十到幾百千赫茲操作。這種切換動(dòng)作固有地生成smps500在不同模式之間切換的頻率(被稱為切換頻率)附近的很強(qiáng)的emi。在許多實(shí)施例中，由smps(例如，500)產(chǎn)生的時(shí)變emi可被分析以發(fā)現(xiàn)基于smps的電器(如膝上計(jì)算機(jī)和電視機(jī)(tv))的操作狀態(tài)。

1.在不同cpu負(fù)載處的時(shí)變emi

在smps(例如，500)中，輸出電壓調(diào)整是通過(guò)調(diào)整開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)與關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)之比而完成的。如圖5中所示，通過(guò)比較器507將直流輸出506與參考電壓進(jìn)行比較以調(diào)整pwm振蕩器508的切換頻率。具有變化負(fù)載的電子電器(如，膝上計(jì)算機(jī))可引起在其切換頻率附近的emi波動(dòng)。圖6展示了膝上計(jì)算機(jī)(確切地，宏碁aspire5736z)的時(shí)變emi的時(shí)間-頻率表示700，其中，其中央處理單元(cpu)以空閑(時(shí)間-頻率表示610中所示)、中等(時(shí)間-頻率表示620中所示)、和高負(fù)載(時(shí)間-頻率表示630中所示)操作。當(dāng)cpu以高負(fù)載(如，90-100％)運(yùn)行時(shí)，下降輸出電壓致使振蕩器以更高的頻率操作以便汲取更多的能量，產(chǎn)生更高頻率和幅度的emi，如時(shí)間-頻率表示630中所示。在其他兩種模式——空閑和中等負(fù)載中，存在相對(duì)較弱但仍可辨別的emi，如時(shí)間-頻率表示610和620中所示。信號(hào)圖案在不同膝上計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)(pc)上是可區(qū)分的，這可以歸因于功率調(diào)節(jié)電路的制造商差異。在許多實(shí)施例中，不同計(jì)算機(jī)之間的這些獨(dú)特的指紋可以用于制造商標(biāo)識(shí)或異常檢測(cè)，如，檢測(cè)可以指示即將發(fā)生的設(shè)備故障(如，顯示卡故障)的大功率汲取。

2.由瞬態(tài)動(dòng)作引起的時(shí)變emi

另一種類型的時(shí)變emi是由如切換tv頻道的瞬態(tài)動(dòng)作引起的。圖7展示了當(dāng)tv(確切地，夏普42英寸tv)從一個(gè)頻道切換至另一個(gè)頻道時(shí)其emi信號(hào)的時(shí)間-頻率表示700。如圖7中所示，在約11s至13s時(shí)間處，短脈沖干擾、或emi的突然變化在執(zhí)行所述頻道變化動(dòng)作時(shí)被檢測(cè)到。tv調(diào)諧器電路和操作的進(jìn)一步調(diào)查揭露：當(dāng)tv切換至新頻道時(shí)，tv調(diào)諧器重置中心頻率，這使得振蕩器以不同的頻率操作一段較短的時(shí)期。tv產(chǎn)生與所顯示的屏幕內(nèi)容相關(guān)的變化的emi信號(hào)。來(lái)自頻道切換的emi變化不同于作為屏幕內(nèi)容的結(jié)果的emi變化。由于其較大的瞬變性質(zhì)，在許多實(shí)施例中，其可以被穩(wěn)健地檢測(cè)和提取。

c.具有較大阻性負(fù)載的電器的emi

某些電器(如吹風(fēng)機(jī)和暖風(fēng)機(jī))不僅采用電動(dòng)機(jī)，而且采用大電阻部件以生成熱空氣流。當(dāng)設(shè)備在不同模式(例如，冷模式vs.暖模式vs.熱模式)中運(yùn)行時(shí)，阻性負(fù)載的變化影響電動(dòng)機(jī)操作并產(chǎn)生可辨別的emi圖案用于狀態(tài)估計(jì)。同樣具有影響電動(dòng)機(jī)操作的其他部件(如，扭矩螺絲刀)的其他電器也可以顯示這種可辨別的emi圖案。

圖8展示了具有兩個(gè)模式的吹風(fēng)機(jī)800的簡(jiǎn)化示意圖，一個(gè)模式用于生成熱風(fēng)(即，熱模式)，并且另一個(gè)模式用于生成冷風(fēng)(即，冷模式)。吹風(fēng)機(jī)800可以包括整流器802，所述整流器可以將ac源801整流為dc電流。吹風(fēng)機(jī)可以包括開(kāi)關(guān)803，所述開(kāi)關(guān)可以切換至針對(duì)冷模式的第一位置804，或者針對(duì)熱模式的第二位置805。當(dāng)吹風(fēng)機(jī)800在冷模式下操作時(shí)，其中，開(kāi)關(guān)803通過(guò)在端子1和2處進(jìn)行接觸而處于第一位置804，僅小阻性負(fù)載807(rs)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇808被驅(qū)動(dòng)。例如，小阻性負(fù)載807(rs)可以是10瓦特(w)功率額定電阻器。當(dāng)開(kāi)關(guān)803通過(guò)在端子2和3處進(jìn)行接觸切換至熱模式時(shí)，較大的阻性負(fù)載806(rl)與較小的阻性負(fù)載807(rs)并聯(lián)，這增加了電路的總電流負(fù)載并且改變了風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度。例如，小阻性負(fù)載806(rl)可以是300w功率額定電阻器。這些性能變化在對(duì)應(yīng)操作狀態(tài)處引起不同的emi圖案。

圖9展示了當(dāng)吹風(fēng)機(jī)從冷模式切換至熱模式時(shí)，時(shí)變emi的時(shí)間-頻率表示900。如圖9中所示，在吹風(fēng)機(jī)800于約3s時(shí)間處開(kāi)啟后，吹風(fēng)機(jī)800在約3s至8s的時(shí)間處在冷模式下操作，產(chǎn)生第一emi圖案，并且然后在約8s至13s時(shí)間處在熱模式下操作，產(chǎn)生不同的第二emi圖案，其后，吹風(fēng)機(jī)800在約13s的時(shí)間處關(guān)閉。

電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備

在附圖中向前轉(zhuǎn)，圖10展示了根據(jù)第一實(shí)施例的示例性電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的圖示。圖11展示了根據(jù)第一實(shí)施例的包括電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的示例性系統(tǒng)1100的框圖。在一些實(shí)施例中，電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000可以被配置成用于檢測(cè)系統(tǒng)1100中的一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備1190(圖11)的電氣操作狀態(tài)。電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000還可以被配置成用于檢測(cè)具有系統(tǒng)1100的結(jié)構(gòu)的電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050中的電氣設(shè)備1190(圖11)的一個(gè)或多個(gè)電氣操作狀態(tài)。在許多示例中，電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000可以感測(cè)到由電氣設(shè)備1190置于電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050上的連續(xù)噪聲(如，時(shí)變emi)，以檢測(cè)電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050上的電氣設(shè)備1190的電氣操作狀態(tài)。系統(tǒng)1100和電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000僅是示例性的并且不限于本文呈現(xiàn)的實(shí)施例。電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000可以被用于未在本文具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。

在一些示例中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備1190在不同的電氣狀態(tài)下操作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備1190生成時(shí)變emi，從而使得當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備1190變化為不同的操作狀態(tài)時(shí)由所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備1190生成的所述一個(gè)或多個(gè)emi圖案變化為不同的emi圖案。在許多實(shí)施例中，針對(duì)電氣設(shè)備1190中的不同電氣設(shè)備，電氣信號(hào)可以主要在例如5千赫茲至250千赫茲范圍內(nèi)，但是也可以在更高或更低的頻率范圍和/或更寬或更窄的頻率范圍處。

在一些實(shí)施例中，每種操作狀態(tài)可以是與特定的電子設(shè)備(例如，電器)可以在其中操作的模式不同的模式。例如，洗衣機(jī)可以在洗滌、漂洗和脫水周期中操作，并且可以被分類為具有三個(gè)操作狀態(tài)。作為另一個(gè)示例，洗衣機(jī)可以具有附加的操作狀態(tài)，如，兩個(gè)不同的洗滌周期、三個(gè)不同的漂洗周期、以及一個(gè)脫水周期。操作狀態(tài)的數(shù)量可以取決于解釋狀態(tài)的粒度，可以取決于預(yù)期應(yīng)用，和/或可以取決于應(yīng)用的能力。在許多實(shí)施例中，操作狀態(tài)可以是用戶可選擇的和/或可以被激活或去激活作為用戶與電器直接交互的結(jié)果。例如，在某些洗衣機(jī)中，子漂洗周期可以不被認(rèn)為是有差異的，除非它們是用戶可選擇的。在許多實(shí)施例中，操作狀態(tài)如果可以選擇性地由用戶啟用或禁用，則它們可以被認(rèn)為是有區(qū)別的操作狀態(tài)。針對(duì)某些電器，有區(qū)別的操作狀態(tài)可以存在作為用戶與電器直接交互的結(jié)果。例如，用戶可以與計(jì)算機(jī)交互以改變計(jì)算機(jī)的處理器在低、中和高之間所產(chǎn)生的負(fù)載。在一些實(shí)施例中，電器的操作狀態(tài)數(shù)量可以是離散的。在許多實(shí)施例中，電器的操作狀態(tài)數(shù)量可以等于或小于20、15、12、10、9、8、7、6、5、4、3或2。

在多個(gè)實(shí)施例中，電器操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000可以包括被配置成用于耦合到電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050(即，結(jié)構(gòu)中的電力線)的至少一個(gè)電氣插座1051(圖10)的至少一個(gè)感測(cè)單元1010，和/或至少一個(gè)計(jì)算單元1020。在一些實(shí)施例中，電器操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000不包括電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050、電氣插座1051、或電氣設(shè)備1190。在不同的實(shí)施例中，電器操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000還不包括計(jì)算單元1020。在一些示例中，電氣檢測(cè)設(shè)備1000可以包括處理模塊1122(圖11)，但不包括計(jì)算單元1020。

如圖11中所示，在若干實(shí)施例中，感測(cè)單元1010可以包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集接收器1111、控制器1115、通信設(shè)備1116和/或電源1117。在多個(gè)實(shí)施例中，電源1117可以被配置成用于將電力提供給數(shù)據(jù)采集接收器1111、控制器1115和/或通信設(shè)備1116。在多個(gè)實(shí)施例中，通信設(shè)備1116可以包括發(fā)射器(如，無(wú)線或有線發(fā)射器)，并且可以被配置成用于將信息發(fā)送至計(jì)算單元1020。在多個(gè)實(shí)施例中，控制器1115可以控制感測(cè)單元1010內(nèi)的數(shù)據(jù)處理和/或數(shù)據(jù)流，和/或感測(cè)單元1010的操作。

在許多實(shí)施例中，計(jì)算單元1020可以包括通信設(shè)備1121、處理模塊1122和存儲(chǔ)模塊1130。在若干實(shí)施例中，通信設(shè)備1121可以包括接收器，并且可以被配置成用于接收來(lái)自感測(cè)單元1010的信息。

并不在限制意義上被采取，使用電器操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的簡(jiǎn)單示例涉及電氣設(shè)備1190在電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050上生成一個(gè)或多個(gè)高頻電氣信號(hào)(例如，emi)。感測(cè)單元1010可以在電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050上檢測(cè)高頻電氣信號(hào)(例如，連續(xù)的噪聲和/或時(shí)變emi)并產(chǎn)生包括關(guān)于高頻電氣信號(hào)的信息的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。感測(cè)單元1010可以使用有線和/或無(wú)線通信方法將數(shù)據(jù)信號(hào)傳達(dá)至計(jì)算單元1020。計(jì)算單元1020可以至少部分地使用數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)電氣設(shè)備1190的電氣操作狀態(tài)。

在許多實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集接收器1111可以被配置成用于接收和處理來(lái)自電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050的一個(gè)或多個(gè)電氣信號(hào)。電氣信號(hào)可以包括高頻分量(例如，emi)。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)采集接收器1111可以被配置成用于接收具有高頻分量的電氣信號(hào)，并將電氣信號(hào)并且具體地所述高頻分量轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。

圖12展示了根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集接收器1111的部分電路圖。參照?qǐng)D11和圖12，在各實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集接收器1111可以包括被配置成用于耦合至電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050的電氣插座1051(圖10)的至少一個(gè)電氣接口1112、一個(gè)或多個(gè)濾波器電路1113以及至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊1114。在各實(shí)施例中，電氣接口1112可以包括兩個(gè)接腳或三個(gè)接腳的電力連接器。

在一些實(shí)施例中，濾波器電路1113可以電氣耦合至電氣接口1112并且被配置成用于過(guò)濾掉來(lái)自電力基礎(chǔ)設(shè)施的傳入電氣信號(hào)的多個(gè)部分。例如，濾波器電路可以被配置成用于使高頻電氣噪聲通過(guò)。在許多實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集接收器1111可以過(guò)濾掉ac線路頻率(在美國(guó)60hz)，這樣使得轉(zhuǎn)換器模塊1114沒(méi)有被強(qiáng)60hz頻率分量超載。在相同或不同的示例中，濾波器電路1113可以包括高通濾波器。在一些實(shí)施例中，所述高通濾波器可以具有從5khz到30mhz(兆赫茲)基本上平坦的頻率響應(yīng)。所述高通濾波器的3db(分貝)轉(zhuǎn)角可以在5.3khz處，其可以足夠低以采集足夠低rps電動(dòng)機(jī)emi。

在某些實(shí)施例中，濾波器電路1113可以包括電容器1261和1262、以及電阻器1263、1264和1265。電容器1261和1262可以是0.1uf(微法拉)電容器(450v(伏特)聚酯電容器)。電阻器1263可以是300歐姆(ω)、1w額定電阻器。電阻器1264可以是75ω、1w額定電阻器。電阻器1265可以是100ω、1w額定電阻器。

在多個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器模塊1114可以電耦合至濾波器電路1113并且可以被配置成用于從濾波器電路1113接收經(jīng)濾波的信號(hào)。在若干實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器模塊1114可以被配置成用于將一個(gè)或多個(gè)經(jīng)濾波的信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)可以包括與所述一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)的高頻分量相關(guān)的信息。在一些示例中，轉(zhuǎn)換器模塊1114可以包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)。在一些示例中，adc可以以預(yù)定的速率(例如，500khz)對(duì)經(jīng)濾波的電氣信號(hào)進(jìn)行采樣。在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)換器模塊1114可以包括usrp(通用軟件無(wú)線電外設(shè))n210，所述usrpn210可以充當(dāng)以500khz采樣的adc。

在一些實(shí)施例中，通信設(shè)備1116可以包括無(wú)線發(fā)射器，和/或通信設(shè)備1121可以包括無(wú)線接收器。在一些示例中，可以使用wi-fi(無(wú)線保真)、ieee(電氣電子工程師協(xié)會(huì))802.11無(wú)線協(xié)議或藍(lán)牙3.0+hs(高速)無(wú)線協(xié)議來(lái)傳輸電信號(hào)。在進(jìn)一步的示例中，這些信號(hào)可以通過(guò)zigbee(802.15.4)、z波或?qū)Ｓ袩o(wú)線標(biāo)準(zhǔn)來(lái)傳輸。在其他示例中，通信設(shè)備116可以使用蜂窩連接或有線連接(例如，使用電線)來(lái)傳輸電信號(hào)。例如，可以使用usb(統(tǒng)一串行總線)、以太網(wǎng)或另一種有線通信協(xié)議來(lái)傳輸電信號(hào)。

如圖11中所示，在各實(shí)施例中，處理模塊1122可以包括軟件并且可以包括預(yù)處理模塊1123、事件檢測(cè)模塊1124、幀提取模塊1125、特征提取模塊1126、聚類模塊1127、映射模塊1128和/或通信模塊1129，如以下進(jìn)一步詳細(xì)所述。在許多實(shí)施例中，計(jì)算單元1020和/或處理模塊1122可以被配置成用于至少部分地使用一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)(例如，關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)電氣信號(hào)的高頻分量的信息)來(lái)標(biāo)識(shí)電氣設(shè)備1190的電氣狀態(tài)。

在多個(gè)實(shí)施例中，通信模塊1129可以用于將信息傳達(dá)至電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的一個(gè)或多個(gè)用戶并且從其接收信息。例如，在學(xué)習(xí)序列期間，用戶可以使用通信模塊1129來(lái)輸入信息。此外，當(dāng)電氣設(shè)備(例如，1190)出于操作狀態(tài)時(shí)，通信模塊1129可以通知用戶。在一些實(shí)施例中，通信模塊1129可以使用圖19的監(jiān)控器1908、鍵盤(pán)1904、和/或鼠標(biāo)1910，以下所述。

在若干實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊1130可以存儲(chǔ)由處理模塊1122使用的信息和數(shù)據(jù)。在一些示例中，存儲(chǔ)模塊1130可以包括usb端口1915(圖19)中的usb設(shè)備、cd-rom和/或dvd驅(qū)動(dòng)1916(圖19)中的cd-rom或dvd、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器1914(圖19)、或存儲(chǔ)器2008(圖20)。

在多個(gè)實(shí)施例中，處理模塊1122可以被配置成用于在計(jì)算單元1020的處理器上運(yùn)行(例如，圖20的中央處理單元(cpu)2010)。如本文所用，“計(jì)算單元”可以是指單個(gè)計(jì)算機(jī)、單個(gè)服務(wù)器、或在一個(gè)或多個(gè)位置處的計(jì)算機(jī)和/或服務(wù)器的集群或集合。在一個(gè)示例中，計(jì)算單元1020可以包括在圖19和20中所展示的計(jì)算機(jī)。在一些示例中，計(jì)算單元1020可以至少部分地對(duì)于用戶而言是本地的。在其他示例中，所述用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)計(jì)算單元1020。

在一些示例中，計(jì)算單元1020可以是第一服務(wù)器。第一服務(wù)器可以是電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的用戶的家用計(jì)算機(jī)，或建筑物的所有者自身?yè)碛械幕蚩刂频挠?jì)算機(jī)，電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000安裝在所述建筑物中。在其他示例中，第一服務(wù)器可以是位于所述結(jié)構(gòu)中的另一個(gè)電氣設(shè)備(具有處理器)(例如，家庭控制或自動(dòng)化系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng))。第一服務(wù)器可以包括通信設(shè)備1121、存儲(chǔ)模塊1130、和/或處理模塊1122的第一部分。一個(gè)或多個(gè)第二服務(wù)器(例如，電氣操作狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備1000的制造商或分銷商所擁有或控制的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器、公共事業(yè)公司、或安全監(jiān)控公司)可以包括這些模塊的第二可能重疊的部分。在這些示例中，計(jì)算單元1020可以包括第一服務(wù)器與所述一個(gè)或多個(gè)第二服務(wù)器的組合。

數(shù)據(jù)處理

在附圖中向前轉(zhuǎn)，圖13展示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的針對(duì)操作狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程的處理流水線1300。處理流水線1300僅是示例性的，并且處理流水線的實(shí)施例不限于本文呈現(xiàn)的實(shí)施例。處理流水線可以被用于未在本文具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。在一些實(shí)施例中，可以用所呈現(xiàn)的順序執(zhí)行處理流水線1300的步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。在其他實(shí)施例中，可以用任何合適的順序執(zhí)行處理流水線1300的步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。在又其他實(shí)施例中，可以組合或跳過(guò)處理流水線1300的一個(gè)或多個(gè)步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。

a.數(shù)據(jù)采集

參照?qǐng)D13，在一些實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以從數(shù)據(jù)采集框1320處開(kāi)始。在許多實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集框1320可以由數(shù)據(jù)采集接收器1111(圖11)執(zhí)行。在若干實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集框1320可以涉及從電力基礎(chǔ)設(shè)施1050接收電力信號(hào)作為輸入(圖10-11)，所述電力信號(hào)可以主要是可以包括高頻emi的120vac電力信號(hào)1310。在許多實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集接收器1111(圖11)可以過(guò)濾掉低頻信號(hào)(如，低于5.3khz的那些信號(hào))，其可以強(qiáng)烈地拒絕60hz及其諧波，避免對(duì)感測(cè)硬件的可能損害，并且其可以足夠低以采集低rps電動(dòng)機(jī)emi。經(jīng)濾波的信號(hào)可以被饋送至usrp(通用軟件無(wú)線電外設(shè))n210，所述usrpn210充當(dāng)在轉(zhuǎn)換器模塊1114(圖11)處以500khz采樣的adc。在其他實(shí)施例中，基于由不同類型的電器產(chǎn)生的不同的emi圖案，采樣速率可以更高。此外，轉(zhuǎn)換器模塊1114(圖11)可以對(duì)這些時(shí)域數(shù)據(jù)計(jì)算快速傅里葉變換(fft)，產(chǎn)生具有30.52hz倉(cāng)的16384點(diǎn)fft向量。倉(cāng)大小的這個(gè)分辨率可以允許觀察不同操作狀態(tài)中較小的emi波動(dòng)。在若干實(shí)施例中，fft向量然后可以在處理模塊1122(圖11)中從通信設(shè)備1116(圖11)流傳輸至處理流水線，以用于狀態(tài)檢測(cè)和分類。圖13包括在執(zhí)行數(shù)據(jù)采集框1320之后輸出的記錄數(shù)據(jù)的示例性時(shí)間-頻率表示1321。

b.預(yù)處理

在許多實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以在預(yù)處理框1330處繼續(xù)，其可以包括噪聲和基準(zhǔn)去除。在若干實(shí)施例中，預(yù)處理框1330可以由預(yù)處理模塊1123(圖11)執(zhí)行。在許多實(shí)施例中，預(yù)處理框1330可以包括從記錄數(shù)據(jù)中去除基準(zhǔn)信號(hào)。為了去除基準(zhǔn)信號(hào)，例如，可以對(duì)在每個(gè)記錄數(shù)據(jù)文件中的前100個(gè)fft向量求平均以確定基準(zhǔn)向量。在其他實(shí)施例中，用于求平均的fft向量的數(shù)量可以低至50或高至350。在多個(gè)實(shí)施例中，用于求平均的fft向量的數(shù)量可以在100與150之間。這個(gè)基準(zhǔn)向量可以從剩余的fft向量中減去而被減去。所產(chǎn)生的不同的向量可以是由稍后驅(qū)動(dòng)的電子設(shè)備產(chǎn)生的emi。可以執(zhí)行下一次濾波以去除從感測(cè)硬件(例如，感測(cè)單元1010(圖10-11))和電力基礎(chǔ)設(shè)施1050(圖10-11)中產(chǎn)生的噪聲。具體地，可以應(yīng)用窗大小為10的中值濾波器以去除稀疏噪聲。為了進(jìn)一步平滑數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行具有正則化參數(shù)20的tvd(全變分去噪)。tvd是在不同的背景下設(shè)計(jì)的，以從具有高全變分的圖像中去除噪聲，同時(shí)保存重要的細(xì)節(jié)，如角和邊緣。因?yàn)閑mi信號(hào)固有地具有過(guò)度的、稀疏的噪聲，所以tvd可以在不損害大多數(shù)信號(hào)特性的情況下高效地去除噪聲。圖13包括在執(zhí)行預(yù)處理框1330之后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的示例性時(shí)間-頻率表示1331。

c.事件檢測(cè)

在若干實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以在事件檢測(cè)框1340處繼續(xù)。在若干實(shí)施例中，事件檢測(cè)框1340可以由事件檢測(cè)模塊1124(圖11)執(zhí)行。在許多實(shí)施例中，事件檢測(cè)框1340可以包括截?cái)嘤涗洈?shù)據(jù)以提取事件分段。在若干實(shí)施例中，可以對(duì)fft向量求總和。圖14展示了用于檢測(cè)電氣事件的圖形1400，所述圖形包括繪制fft向量之和的歸一化幅度的示例性圖形1410以及顯示圖形1410的第一導(dǎo)數(shù)的示例性圖形1420?？梢岳L制隨時(shí)間變化的總幅度波動(dòng)，如圖形1410中所示。此曲線中任何顯著的變化可以指示可能的電氣事件，可以使用基于閾值的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行分段。圖14演示了這個(gè)事件檢測(cè)過(guò)程。圖形1410示出了emi數(shù)據(jù)的歸一化幅度，其中，分別地，上升沿和下降沿分別對(duì)應(yīng)于電氣事件的開(kāi)始和結(jié)束。出于本申請(qǐng)的目的，電氣事件可以是電氣設(shè)備(例如，電氣設(shè)備1190之一(圖11))處于同一操作狀態(tài)的時(shí)段。為了標(biāo)識(shí)電氣事件，可以確定圖形1410的第一導(dǎo)數(shù)，如圖形1420中所示?？梢詫㈤撝蹬c圖形1420中的第一導(dǎo)數(shù)進(jìn)行比較以確定事件的開(kāi)始和結(jié)束。例如，可以使用經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)的閾值0.0025，如圖形1420中所示(被示出為虛線的閾值線)，以確定電氣事件的開(kāi)始和結(jié)束，如圖形1420中在閾值線與第1導(dǎo)數(shù)曲線相交處所示，指示所述事件在約7s處開(kāi)始并且在約19s處結(jié)束。閾值0.0025可以能夠穩(wěn)健地檢測(cè)電氣事件，同時(shí)引入最少的誤報(bào)警或不引入誤警報(bào)。

在提取事件分段之后，事件檢測(cè)框1340可以包括將fft向量進(jìn)一步截?cái)喑商囟ǖ母采w電子設(shè)備的所有操作狀態(tài)的頻率范圍。這個(gè)第二截?cái)噙^(guò)程可以有利地促進(jìn)特征提取。因?yàn)樘卣骺梢詮奶囟ǖ念l譜內(nèi)提取，所以截?cái)嗟膄ft向量可以更精確地表示信號(hào)特性。為了檢索新設(shè)備的目標(biāo)頻率范圍，可以手動(dòng)地開(kāi)啟或關(guān)閉設(shè)備的每個(gè)操作狀態(tài)。

圖13包括在執(zhí)行事件檢測(cè)框1340之后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的示例性時(shí)間-頻率表示1341。如時(shí)間-頻率表示1341中所示，事件檢測(cè)框1340可以檢測(cè)第一事件1342(e1)和第二事件1343(e2)。第一事件1342(e1)可以表示第一電子設(shè)備處于第一操作狀態(tài)中，并且第二事件1343(e2)可以表示第一電子設(shè)備處于第二操作狀態(tài)中。例如，第一電子設(shè)備可以是攪拌器，并且第一操作狀態(tài)可以是以速度2操作攪拌器，并且第二操作狀態(tài)可以是以速度4操作攪拌器。

d.幀提取

在多個(gè)實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以在幀提取框1350處繼續(xù)。在若干實(shí)施例中，幀提取框1350可以由幀提取模塊1125(圖11)執(zhí)行。在許多實(shí)施例中，幀提取框1350可以包括通過(guò)使用1s的滑動(dòng)窗(其中0.5s在每個(gè)隨后的幀之間重疊)將在事件檢測(cè)框1340中生成的截?cái)嗍录侄芜M(jìn)一步聚塊成更小的單元(指示為幀)。圖13包括在執(zhí)行幀提取框1350之后檢測(cè)到的第二事件1343(e2)的示例性時(shí)間-頻率表示1351，示出1秒幀1352(從第二事件1343(e2)提取的幀)。emi示出了在同一操作狀態(tài)內(nèi)穩(wěn)定的信號(hào)特性。由1秒幀提供的短期分析用于確認(rèn)emi特性在同一操作狀態(tài)內(nèi)的穩(wěn)定性，并且如果emi在同一操作狀態(tài)中劇烈地波動(dòng)則允許對(duì)變化進(jìn)行分析。

e.特征提取

在各實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以在特征提取框1360處繼續(xù)。在若干實(shí)施例中，特征提取框1360可以由特征提取模塊1126(圖11)執(zhí)行。在許多實(shí)施例，特征提取框1360可以包括基于不同時(shí)變emi的簽名從幀提取框1350中提取的每個(gè)幀中提取聚合特征。在多個(gè)實(shí)施例中，前六個(gè)特征可以包括幀的峰值emi的平均幅度、最大幅度、最小幅度、平均頻率、最大頻率和最小頻率。這些特征可以描述基礎(chǔ)emi的特性。針對(duì)基于電動(dòng)機(jī)的設(shè)備，由于摩擦和電阻引起的不均勻的旋轉(zhuǎn)，通常存在多個(gè)峰值emi。為了對(duì)其進(jìn)行采集，第七個(gè)特征可以包括兩個(gè)顯著emi峰值之間的頻率間隙。某個(gè)emi具有不同的總幅度變化，如，處于不同cpu負(fù)載下的膝上計(jì)算機(jī)或處于不同溫度模式下的吹風(fēng)機(jī)。為了對(duì)其進(jìn)行采集，第八個(gè)特征可以包括幀的平均幅度(能量)。在許多實(shí)施例中，特征提取框1360可以針對(duì)每個(gè)幀提取8元組特征向量。其他實(shí)施例可以包括這八個(gè)特征和/或附加特征中的一部分。圖13包括從時(shí)間-頻率表示1362中提取特征1363的展示1361，其可以與幀1352(幀1)(在執(zhí)行幀提取框1350之后提取的幀)完全相同。

f.聚類

在各實(shí)施例中，處理流水線1300的流程可以在聚類框1370處繼續(xù)。在若干實(shí)施例中，聚類框1370可以由聚類模塊1127(圖11)執(zhí)行。在許多實(shí)施例中，聚類框1370可以包括操作狀態(tài)的分類。在許多實(shí)施例中，可以使用期望最大化(em)聚類算法，這可以有利地允許適應(yīng)不均勻的聚類大小。結(jié)構(gòu)的居住者可以在日常生活中不均勻地使用處于不同操作狀態(tài)中的每個(gè)電氣設(shè)備，因此，在與不同操作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的聚類尺寸中可能存在顯著的變化。有益地，em通常勝過(guò)對(duì)聚類大小更敏感的其他類似的算法，如，k均值聚類。em有利地允許聚類重疊。如果電器具有兩個(gè)類似的操作狀態(tài)，如，在2模式食物混合器中類似的旋轉(zhuǎn)速度，則對(duì)應(yīng)的聚類通常將在特征空間中重疊。

進(jìn)一步地，em要求聚類數(shù)量作為唯一的輸入?yún)?shù)。電器的操作狀態(tài)數(shù)量從用戶視角通?？梢詮钠渫庥^(如，攪拌器上的六個(gè)按鈕)、其物理使用模式(如，在不同表面上進(jìn)行真空吸塵)、或其電路模型而被感知到。當(dāng)使用新設(shè)備時(shí)，可以采用此人為觀察作為現(xiàn)有知識(shí)來(lái)訓(xùn)練模型，這可以有利地消除在校準(zhǔn)期間對(duì)每個(gè)單獨(dú)的狀態(tài)貼標(biāo)簽的需求?？梢岳么祟I(lǐng)域知識(shí)來(lái)為em分類器確定輸入?yún)?shù)，即，聚類數(shù)量。

聚類框1370的輸出在圖13中被示出為結(jié)果1380。在許多實(shí)施例中，em可以是半監(jiān)督學(xué)習(xí)，因此輸出可以是無(wú)標(biāo)簽的聚類，其中每個(gè)聚類表示未知的操作狀態(tài)。圖13包括三個(gè)聚類的示例性聚類分析1371(在聚類分析1371中示出為圓形、三角形和方形)。在一些實(shí)施例中，聚類框1370可以包括將無(wú)標(biāo)簽的聚類映射至操作狀態(tài)，這可以由映射模塊1128(圖11)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，將無(wú)標(biāo)簽的聚類映射至操作狀態(tài)可以至少部分地基于一個(gè)或多個(gè)特征向量。例如，如果一個(gè)或多個(gè)特征向量指示第一聚類相比第二聚類總體上具有更高的頻率，則第一聚類相比第二聚類可以具有更高的電器操作速度。在一些實(shí)施例中，可以在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中執(zhí)行貼標(biāo)簽，并且可以基于分類器在具有給定標(biāo)簽的聚類內(nèi)的百分比來(lái)確定聚類的操作狀態(tài)，如以下更詳細(xì)描述的。在一些實(shí)施例中，映射可以包括使用附加類型的數(shù)據(jù)來(lái)標(biāo)識(shí)操作狀態(tài)，如：來(lái)自監(jiān)管機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)；包含關(guān)于以前觀測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)；來(lái)自電氣設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)；和/或來(lái)自關(guān)于一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備的標(biāo)識(shí)和/或其操作狀態(tài)的用戶的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，可以在單獨(dú)的電器上執(zhí)行em聚類以單獨(dú)地訓(xùn)練其模型。在一些實(shí)施例中，可以使用scikit學(xué)習(xí)封裝、python機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)em聚類。在其他實(shí)施例中，可以使用其他實(shí)現(xiàn)方式。

評(píng)估和分析

a.評(píng)估設(shè)計(jì)

為了評(píng)估本文描述的技術(shù)，在實(shí)際家庭環(huán)境中執(zhí)行評(píng)估。這個(gè)常駐房子是具有兩個(gè)居住者(一男一女)的三層1100平方英寸的城市屋。為了探索信號(hào)的時(shí)間穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)收集過(guò)程是跨兩個(gè)月執(zhí)行的，包括在工作日和周末兩者不同時(shí)間(早上、下午和晚上)處的多個(gè)會(huì)話。在每個(gè)會(huì)話過(guò)程中，一個(gè)居住者被要求將設(shè)備開(kāi)啟為特定的操作狀態(tài)持續(xù)隨機(jī)的一段時(shí)間(5s-10s)并且然后將其關(guān)閉。當(dāng)一個(gè)居住者正執(zhí)行所請(qǐng)求的動(dòng)作時(shí)，另一個(gè)居住者保持執(zhí)行他的或她的日常事務(wù)，如，做飯、使用計(jì)算機(jī)或看tv。每個(gè)電器事件是被手動(dòng)貼標(biāo)簽的。注意的是，這些標(biāo)簽僅用于評(píng)估，不用于模型訓(xùn)練。貫穿所述評(píng)估，總共收集580個(gè)電氣事件。

為了收集數(shù)據(jù)，使用感測(cè)硬件(確切地，電源線接口和usrpn210)以及參與者房子中的膝上計(jì)算機(jī)。膝上計(jì)算機(jī)是用于記錄emi數(shù)據(jù)和跟隨的處理流水線的本地服務(wù)器。針對(duì)每種類型的時(shí)變emi，選擇四到六個(gè)不同的電器?？偣?，在所述評(píng)估中評(píng)估十六個(gè)電子設(shè)備。表i以下示出了這些設(shè)備的清單?；谥把菔镜膃mi信號(hào)跨不同家庭的穩(wěn)定性，在這個(gè)評(píng)估中的發(fā)現(xiàn)結(jié)果可以應(yīng)用于其他房子。

b.定義不同的操作狀態(tài)

相同類型的不同電器通常具有最小的操作狀態(tài)差異。例如，一個(gè)攪拌器可以具有6個(gè)速度模型，而另一個(gè)攪拌器可以具有7個(gè)速度模型。在這個(gè)評(píng)估中，針對(duì)設(shè)備，使用在相同類別內(nèi)的相同狀態(tài)數(shù)量，以得到用于在它們之間進(jìn)行比較的基準(zhǔn)，如以下表i的“操作狀態(tài)”字段中所示。

1.基于電動(dòng)機(jī)的設(shè)備的操作狀態(tài)

針對(duì)真空吸塵器，基于在其上使用它的表面(即，在地毯或硬地板上)定義兩個(gè)狀態(tài)。大多數(shù)真空吸塵器具有軟管，所示軟管可與機(jī)器分離并單獨(dú)地使用。“使用軟管”在此被定義為第三狀態(tài)。真空吸塵器之一(確切地，eureka1432a)并未配備軟管，因此僅在兩個(gè)定義的表面上對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。針對(duì)其他基于電動(dòng)機(jī)的電器(如，攪拌器和食物混合器)，由其操作速度定義狀態(tài)。

2.基于smps的設(shè)備的操作狀態(tài)

針對(duì)膝上計(jì)算機(jī)，基于cpu負(fù)載定義三個(gè)不同的狀態(tài)。在空閑模式中，所有應(yīng)用都被關(guān)閉并且cpu負(fù)載保持為低于10％使用。在中等負(fù)載中，運(yùn)行測(cè)試腳本使得周期性地計(jì)算特定的數(shù)學(xué)等式并且同時(shí)打開(kāi)多個(gè)網(wǎng)頁(yè)和youtube視頻，維持cpu負(fù)載在30％與60％之間。為了模擬高負(fù)載，運(yùn)行被稱為silverbench1的線上基準(zhǔn)，所述基準(zhǔn)強(qiáng)制cpu使用在90％以上。針對(duì)tv，操作狀態(tài)被定義為切換頻道的動(dòng)作。

3.混合模式設(shè)備的操作狀態(tài)

吹風(fēng)機(jī)的狀態(tài)由冷、暖和熱操作溫度定義。一些現(xiàn)代吹風(fēng)機(jī)具有與不同風(fēng)扇速度組合的各種溫度模式。由于速度因素在基于電動(dòng)機(jī)的電器(例如，真空吸塵器、攪拌器和食物混合器)中已被評(píng)估，所以在這個(gè)分類中，評(píng)估的焦點(diǎn)是溫度變化，即，較大的阻性負(fù)載是如何影響時(shí)變emi的。

c.系統(tǒng)性能和分析

如以上所解釋的，聚類框1370的輸出時(shí)無(wú)標(biāo)簽聚類，其中每個(gè)聚類表示未知的操作狀態(tài)。出于分析目的，基于多數(shù)表決使用在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中注釋的標(biāo)簽將每個(gè)預(yù)測(cè)聚類(即，如由em聚類預(yù)測(cè)的)分配于其實(shí)際類別(即，其實(shí)際操作狀態(tài))。合并具有相同表決結(jié)果的聚類。表i以下示出了單獨(dú)的電器的分類結(jié)果。

表1

總之，所述評(píng)估跨16個(gè)電器導(dǎo)致93.8％的平均準(zhǔn)確率。所有真空吸塵器上報(bào)高分類準(zhǔn)確度。使用軟管的第3狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)為經(jīng)訓(xùn)練的em模型中高度可辨別的聚類。在評(píng)估中，參與者被要求使用軟管來(lái)清除墻壁的角落。與在地毯上使用的機(jī)器相比，軟管在表面上方不均勻地移動(dòng)并導(dǎo)致不規(guī)則的emi波動(dòng)。此外，軟管的分離影響由于氣壓變化通過(guò)容器的氣流。這兩個(gè)因素致使時(shí)變emi區(qū)別于地毯和硬地板上的其他兩個(gè)使用模式，因此產(chǎn)生高分類準(zhǔn)確度。

類似地，幾乎所有膝上計(jì)算機(jī)/pc和tv上報(bào)較高的準(zhǔn)確度。東芝portege13英寸膝上計(jì)算機(jī)上報(bào)稍微較低的92.1％的準(zhǔn)確度。這個(gè)型號(hào)相比其他計(jì)算機(jī)產(chǎn)生較弱的emi，因此其在不同cpu負(fù)載之間引起較少可辨別的emi。確切地，在“空閑”模式與“中等負(fù)載”模式之間出現(xiàn)混淆，其召回率為81.7％。夏普42英寸tv的emi對(duì)被顯示且產(chǎn)生某些劇烈波動(dòng)emi的內(nèi)容而言是敏感的。在這種情況下，通過(guò)頻道切換生成的emi變得不可識(shí)別并由此將事件檢測(cè)速率稍微降級(jí)為90％的命中率。為了進(jìn)一步探索系統(tǒng)穩(wěn)健性，在沒(méi)有任何頻道切換動(dòng)作的情況下，從兩個(gè)tv記錄40分鐘的emi數(shù)據(jù)。僅檢測(cè)到兩個(gè)假警報(bào)，示出算法針對(duì)這種波動(dòng)的穩(wěn)健性。

攪拌器和食物混合器示出相對(duì)低的準(zhǔn)確度84％-89.9％。hamilton食物混合器在速度模式2與3之間混淆，它們以低準(zhǔn)確度合并為同一類別，其召回率為54.7％。類似地，cuisinart攪拌器在速度模式3與4之間混淆，其召回率為64.4％，而oster攪拌器在速度模式1(召回率為76.5％)、2(召回率為65.9％)與3之間混淆。這些混淆由操作狀態(tài)之間的類似特性引起。數(shù)據(jù)檢查揭示混淆狀態(tài)的頻率和幅度相當(dāng)類似。在預(yù)處理框1330(圖13)中濾波之后，狀態(tài)之間的這些最小差異被平滑掉并且變得難以區(qū)分，暗示基本上所述設(shè)備部具有如其聲稱那樣多可辨別的操作速度。

最后，存在較高的81.5％-100％的吹風(fēng)機(jī)準(zhǔn)確度變化。針對(duì)具有相對(duì)較低準(zhǔn)確度(81.5％和81.8％)的兩個(gè)吹風(fēng)機(jī)，混淆發(fā)生在“冷”模式與“暖”模式之間。在這兩個(gè)模式中觀察到類似的emi圖案，其可用于推斷，在暖模式中，這些設(shè)備中的并行阻性負(fù)載較小。也就是說(shuō)，它不會(huì)引起相比于冷模式中的總電流負(fù)載變化的可辨別的總電流負(fù)載變化，產(chǎn)生類似的emi圖案。如較早描述的，吹風(fēng)機(jī)之間的電路設(shè)計(jì)差異歸因于不同的制造商。

混淆

a.能量解聚

如本文所描述的，當(dāng)設(shè)備以不同的操作狀態(tài)操作時(shí)，存在不同的信號(hào)特性。針對(duì)相同類型的設(shè)備，其emi圖案中也存在最小的差異。例如，在osterlisted564a攪拌器中，在其基頻與第1諧波之間觀察到較強(qiáng)的emi，但是在其他攪拌器或食物混合器中未觀察到類似的圖案。gibsongsn-760吹風(fēng)機(jī)當(dāng)以冷模式操作時(shí)產(chǎn)生切換類型的emi而不是產(chǎn)生連續(xù)的emi。類似地，在vizio32英寸tv中，當(dāng)切換至新的頻道時(shí)，所述tv產(chǎn)生在115khz與145khz之間的瞬態(tài)掃描類型emi。圖15展示了針對(duì)vizio32"tv的瞬態(tài)、掃描樣式emi的時(shí)間-頻率表示1500，顯示了在115khz與145khz之間的瞬態(tài)emi。這種瞬態(tài)信號(hào)在頻譜中遠(yuǎn)離其基頻并且在其他tv上不被發(fā)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，設(shè)備之間的這些小而顯著的差異可以提供粒度信息以用于制造商標(biāo)識(shí)和能量解聚。針對(duì)相同類型的設(shè)備，其生成的emi圖案通常在類似的頻率范圍處重疊(例如，基于電動(dòng)機(jī)的設(shè)備在20khz以下)。可以采用時(shí)變emi中的這些細(xì)微差別來(lái)區(qū)分這些設(shè)備。

b.活動(dòng)識(shí)別

在多個(gè)實(shí)施例中，理解細(xì)粒電數(shù)據(jù)對(duì)于活動(dòng)推斷確定而言可以是有益的。例如，使用吹風(fēng)機(jī)的不同行為(例如，冷vs.熱)可以暗示房子內(nèi)的不同居住者。在不同區(qū)域(例如，地毯vs.硬地板)中使用真空吸塵器的持續(xù)時(shí)間可以用來(lái)推斷家庭中的活躍區(qū)域。此外，攪拌器的波動(dòng)emi可以歸因于處理的食物類型。例如，“碎冰”動(dòng)作在這個(gè)過(guò)程中示出了時(shí)變emi。此外，切換tv頻道的動(dòng)作可以強(qiáng)烈地指示“觀看tv”活動(dòng)。居住者與tv之間的這種交互可能難以通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器來(lái)捕捉，因?yàn)閭鞲衅魇录灰欢ㄖ苯优c實(shí)際活動(dòng)相關(guān)。相反，其可以由其他可能的活動(dòng)激活，如“閱讀”、“使用計(jì)算機(jī)”、或?qū)櫸锝?jīng)過(guò)。檢測(cè)操作狀態(tài)因此可以有利地支持全部家庭活動(dòng)識(shí)別。

c.組合其他的感測(cè)方法

一些家用電器，如舊式洗衣機(jī)或冰箱不產(chǎn)生可觀察到的emi信號(hào)。在一些實(shí)施例中，這些設(shè)備的開(kāi)啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)可以從其電流或消耗數(shù)據(jù)中提取。電流檢測(cè)設(shè)備可以用于確定電器的電流使用。圖16展示了堆疊式洗衣機(jī)的電流負(fù)載在完整高負(fù)載洗滌周期中的圖形1600。確切地，所使用的堆疊式洗衣機(jī)是通用電氣wsm-2420。電流消耗示出了不同操作狀態(tài)中可辨別的信號(hào)模式。類似變化的電流消耗還可以在洗碗機(jī)上觀察到。例如，圖17展示了洗碗機(jī)的電流負(fù)載在完整洗滌周期中的圖形1700。確切地，所使用的洗碗機(jī)是惠爾普du810swp。利用時(shí)變emi和解聚電流/功率數(shù)據(jù)兩者可以進(jìn)一步支持全部家庭活動(dòng)感測(cè)。如較早描述的，來(lái)自總消耗中的解聚電流或功率使用可以依賴于其信號(hào)中的階躍變化。在許多實(shí)施例中，進(jìn)一步的信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以用于檢測(cè)歸因于不同操作狀態(tài)的這些階躍變化。

d.檢測(cè)機(jī)器故障

在一些實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法通過(guò)觀察已知狀態(tài)的變化或新的、異常的操作狀態(tài)的存在，可以用于機(jī)器故障檢測(cè)。例如，攪拌器可以示出由其電動(dòng)機(jī)故障引起的異常emi(例如，當(dāng)以相對(duì)較高的速度運(yùn)行時(shí)觀察在較低頻率處的emi)。作為另一個(gè)示例，具有高幅度emi處于其空閑模式下的計(jì)算機(jī)可以歸因于硬件故障(例如，有故障的顯卡)。作為又另一個(gè)示例，具有頻率下降的emi的真空吸塵器可以對(duì)應(yīng)于插式通風(fēng)孔過(guò)濾器或甚至電動(dòng)機(jī)故障。

e.優(yōu)點(diǎn)

在許多實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以用于檢測(cè)電子電器的操作狀態(tài)。在若干實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法當(dāng)其在不同的操作狀態(tài)下操作時(shí)，可以利用由電子電器產(chǎn)生的時(shí)變emi信號(hào)。在若干實(shí)施例中，這個(gè)emi耦合到電源線上并且可以使用安裝在房子的任何地方的單個(gè)感測(cè)硬件被采集。本文描述的系統(tǒng)和方法可以使用半監(jiān)督學(xué)習(xí)來(lái)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，這可以開(kāi)發(fā)設(shè)備的領(lǐng)域知識(shí)來(lái)訓(xùn)練分類器并且可以避免對(duì)人工標(biāo)簽數(shù)據(jù)的需要。在各實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以在真實(shí)的家庭環(huán)境中提供穩(wěn)健的狀態(tài)估計(jì)。本文描述的系統(tǒng)和方法可以提供低沉本、單點(diǎn)感測(cè)方法以發(fā)現(xiàn)電氣事件的細(xì)粒特征從而支持如智能家居環(huán)境中的應(yīng)用，如，能量解聚、機(jī)器故障檢測(cè)或活動(dòng)推斷。

在若干實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以提供新穎的低沉本技術(shù)，以用于使用來(lái)自單個(gè)感測(cè)點(diǎn)的時(shí)變emi來(lái)感測(cè)電子設(shè)備的操作狀態(tài)。在各實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以提供一種算法，所述算法可以利用領(lǐng)域知識(shí)并且可以使用半監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)消除對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的需求，這可以顯著地減小訓(xùn)練努力。在一些實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法可以檢測(cè)細(xì)粒電氣特性，其可以提供電氣事件的豐富特征集并且可以支持各種應(yīng)用，如，家庭內(nèi)活動(dòng)推斷、能量解聚和設(shè)備故障檢測(cè)。

在附圖中向前轉(zhuǎn)，圖18展示了根據(jù)實(shí)施例的針對(duì)方法1800的流程圖。在一些實(shí)施例中，方法1800可以是一種檢測(cè)電氣設(shè)備的操作狀態(tài)的方法。方法1800僅是示例性的并不限于本文所展示的實(shí)施例。方法1800可以被用于未在本文具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。在一些實(shí)施例中，可以用所呈現(xiàn)的順序執(zhí)行方法1800的步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。在其他實(shí)施例中，可以用任何合適的順序執(zhí)行方法1800的步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。在又其他實(shí)施例中，可以組合或跳過(guò)方法1800的一個(gè)或多個(gè)步驟、過(guò)程、和/或活動(dòng)。

參照?qǐng)D18，在一些實(shí)施例中，方法1800可以包括框1801：在耦合至電氣插座的感測(cè)設(shè)備處，經(jīng)由所述電氣插座采集電氣噪聲。所述感測(cè)設(shè)備可以與感測(cè)設(shè)備1010(圖10-11)相似或完全相同。所述電氣插座可以與電氣插座1051(圖10)相似或完全相同。在若干實(shí)施例中，所述電氣插座可以耦合至電力基礎(chǔ)設(shè)施。電力基礎(chǔ)設(shè)施可以與電力線基礎(chǔ)設(shè)施1050(圖10-11)相似或完全相同。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以耦合至所述電力基礎(chǔ)設(shè)施并且可以生成所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的所述電氣噪聲的至少一部分。所述電氣設(shè)備可以與電氣設(shè)備1190(圖11)相似或完全相同。

在多個(gè)實(shí)施例中，方法1800還可以包括框1802：在所述感測(cè)設(shè)備處，將所述電氣噪聲轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以與由上述轉(zhuǎn)換器模塊1114(圖11)計(jì)算的fft向量相似或完全相同。在其他實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以是電氣噪聲的另一種合適的表示。例如，在一些實(shí)施例中，將電氣噪聲轉(zhuǎn)換成第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以與數(shù)據(jù)采集框1320(圖13)的至少部分相似或完全相同，如上所述。在許多實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集接收器1111(圖11)可以至少部分地執(zhí)行框1802：將電氣噪聲轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)，如上所述。

在一些實(shí)施例中，所述感測(cè)設(shè)備可以包括數(shù)據(jù)采集接收器，所述數(shù)據(jù)采集接收器包括被配置成用于使在約5.3千赫茲以上的所述電氣噪聲通過(guò)的濾波器。所述數(shù)據(jù)采集接收器可以與數(shù)據(jù)采集接收器1111(圖11)相似或完全相同。

在多個(gè)實(shí)施例中，方法1800另外可以包括框1803：將所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)從所述感測(cè)設(shè)備傳輸至計(jì)算單元。所述計(jì)算單元可以與計(jì)算單元1020(圖10-11)相似或完全相同。在一些實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以如通過(guò)感測(cè)設(shè)備1010(圖10-11)的通信設(shè)備1116(圖11)被傳輸至計(jì)算單元1020(圖10-11)的通信設(shè)備1121(圖11)。

在若干實(shí)施例中，方法1800進(jìn)一步可以包括框1804：在所述計(jì)算單元的處理模塊處，至少部分地使用所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)。所述處理模塊可以與處理模塊1112(圖11)相似或完全相同。在許多實(shí)施例中，可以使用處理模塊1112(圖11)的各模塊來(lái)檢測(cè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)，如，預(yù)處理模塊1123、事件檢測(cè)模塊1124、幀提取模塊1125、特征提取模塊1126、聚類模塊1127、映射模塊1128和/或通信模塊1129。在各實(shí)施例中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備處于通電狀態(tài)時(shí)，所述電氣設(shè)備的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)可以各自是所述電氣設(shè)備的不同用戶驅(qū)動(dòng)的操作狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，框1804可以包括從電氣設(shè)備的至少兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)當(dāng)中標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的操作狀態(tài)。

在許多實(shí)施例中，電氣噪聲可以包括在與所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的第一操作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的第一時(shí)間段期間在所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的第一可標(biāo)識(shí)電氣噪聲；以及在與所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的第二操作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的第二時(shí)間段期間在所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的第二可標(biāo)識(shí)電氣噪聲。例如，在所述第一時(shí)間段期間的第一可標(biāo)識(shí)電氣噪聲可以對(duì)應(yīng)于第一操作狀態(tài)(如攪拌器的第一速度)，并且在所述第二時(shí)間段期間的第二可標(biāo)識(shí)電氣噪聲可以對(duì)應(yīng)于第二操作狀態(tài)(如攪拌器在不同時(shí)間處的第二速度)。在一些實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)可以包括：將所述第一可標(biāo)識(shí)電氣噪聲與所述第二可標(biāo)識(shí)電氣噪聲中區(qū)分開(kāi)來(lái)以便標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)。在許多實(shí)施例中，所述第一時(shí)間段位至少1秒和/或所述第二時(shí)間段位至少1秒。

在若干實(shí)施例中，所述第一可標(biāo)識(shí)電氣噪聲和所述第二可標(biāo)識(shí)電氣噪聲可以各自包括在所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上的基本上連續(xù)的電氣噪聲。在各實(shí)施例中，所述基本上連續(xù)的電氣噪聲可以包括：(a)在大于一個(gè)交流電周期的第一時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上可標(biāo)識(shí)的第一電氣噪聲，或者(b)在小于一個(gè)交流電周期的第二時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在所述電力基礎(chǔ)設(shè)施上可標(biāo)識(shí)的第二電氣噪聲，但是所述第二電氣噪聲在三個(gè)或更多個(gè)交流電周期中重復(fù)。

在許多實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)各自被配置成用于手動(dòng)切換至兩個(gè)或更多個(gè)不同轉(zhuǎn)速的基于電動(dòng)機(jī)的電器。在多個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)基于電動(dòng)機(jī)的電器的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述兩個(gè)或更多個(gè)不同轉(zhuǎn)速中的一個(gè)不同轉(zhuǎn)速。在若干實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)基于電動(dòng)機(jī)的電器可以包括攪拌器或食物混合器中的至少一者。

在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以包括基于電動(dòng)機(jī)的真空吸塵器。在若干實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的第一操作狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于使所述基于電動(dòng)機(jī)的真空吸塵器閑置在地毯上。在多個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的第二操作狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于使所述基于電動(dòng)機(jī)的真空吸塵器在地毯上移動(dòng)。在各實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的第三操作狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于在硬地板上使用所述基于電動(dòng)機(jī)的真空吸塵器。

在若干實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)各自包括振蕩器且各自被配置成用于以至少兩個(gè)或更多個(gè)不同切換頻率操作的基于smps的電器。在一些實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于所述兩個(gè)或更多個(gè)不同切換頻率中的一個(gè)不同切換頻率。

在各實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)基于smps的電器可以包括包含中央處理單元的計(jì)算機(jī)。在多個(gè)實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)不同切換頻率中的每個(gè)切換頻率對(duì)應(yīng)于所述中央處理單元的不同負(fù)載。

在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)基于smps的電器可以包括電視機(jī)。在許多實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)不同切換頻率中的第一頻率可以對(duì)應(yīng)于在所述電視機(jī)上顯示電視頻道。所述兩個(gè)或更多個(gè)不同切換頻率中的第二頻率對(duì)應(yīng)于所述電視機(jī)的瞬態(tài)頻道變化操作。

在多個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)各自包括兩個(gè)或更多個(gè)不同切換阻性負(fù)載的電器。在許多實(shí)施例中，所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于所述兩個(gè)或更多個(gè)不同切換阻性負(fù)載中的一個(gè)不同切換阻性負(fù)載。在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)電器可以包括吹風(fēng)機(jī)或暖風(fēng)機(jī)中的至少一者。

在多個(gè)實(shí)施例中，至少部分地使用所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)的框1804可以包括在所述處理模塊處從所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)的提取幀中的每個(gè)幀中提取特征的框1805。在許多實(shí)施例中，所提取的幀可以與幀1352(圖13中的幀)相似或完全相同。在多個(gè)實(shí)施例中，所提取的幀可以使用幀提取模塊1125(圖11)被提取，如在幀提取框1350(圖13)中所述。在各實(shí)施例中，所述特征可以與特征1363(圖13)相似或完全相同。在一些實(shí)施例中，所述特征可以使用特征提取模塊1126(圖11)被提取，如在特征提取框1360(圖13)中所述。在一些實(shí)施例中，所述特征可以包括：所述提取幀中的每個(gè)幀的峰值電磁干擾的平均幅度、最大幅度或最小幅度中的至少一者；所述提取幀中的每個(gè)幀的所述峰值電磁干擾的平均頻率、最大頻率或最小頻率中的至少一者；以及所述提取幀中的每個(gè)幀的兩個(gè)主導(dǎo)電磁干擾峰值之間的頻率間隙或所述提取幀的每個(gè)幀的總體平均幅度中的至少一者。在各實(shí)施例中，所述特征可以包括：所述提取幀中的每個(gè)幀的所述峰值電磁干擾的所述平均幅度、所述最大幅度和所述最小幅度；所述提取幀中的每個(gè)幀的所述峰值電磁干擾的所述平均頻率、所述最大頻率和所述最小頻率；所述提取幀中的每個(gè)幀的所述兩個(gè)主導(dǎo)電磁干擾峰值之間的所述頻率間隙；以及所述提取幀中的每個(gè)幀的所述總體平均幅度。

在若干實(shí)施例中，至少部分地使用所述一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)中的每個(gè)操作狀態(tài)的框1804可以包括在所述處理模塊處基于從所述提取幀中的每個(gè)幀中提取的所述特征使用期望最大化聚類算法來(lái)將所述電氣噪聲分類為所述一個(gè)或多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)電氣設(shè)備的所述兩個(gè)或更多個(gè)操作狀態(tài)的框1806。在許多實(shí)施例中，所述期望最大化聚類算法可以使用聚類模塊1127(圖11)來(lái)執(zhí)行，如在特征聚類框1370(圖13)中所述。

在附圖中向前轉(zhuǎn)，圖19展示了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900，其全部或其一部分可以適合于實(shí)現(xiàn)計(jì)算單元1020(圖10-11)的至少一部分、和/或處理流水線1300(圖13)的技術(shù)的至少一部分和/或方法1800(圖18)的實(shí)施例。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900包括一個(gè)機(jī)箱1902，該機(jī)箱包含一個(gè)或多個(gè)電路板(未示出)、usb(通用串行總線)端口1912、緊湊磁盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(cd-rom)和/或數(shù)字視頻磁盤(pán)(dvd)驅(qū)動(dòng)1916、以及硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)1914。在圖20中示出了包括在機(jī)箱1902里面的電路板上的這些元件的代表性框圖。圖20中的中央處理單元(cpu)2010耦合到圖20中的系統(tǒng)總線2014上。在各實(shí)施例中，cpu2010的架構(gòu)可以符合多種商業(yè)分配架構(gòu)族中的任何一種。

繼續(xù)圖20，系統(tǒng)總線2014還耦合至包括只讀存儲(chǔ)器(rom)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)兩者的存儲(chǔ)器2008上。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元2008的非易失性部分或rom可以編碼有適合于在系統(tǒng)重啟之后將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)恢復(fù)到功能狀態(tài)的啟動(dòng)代碼序列。此外，存儲(chǔ)器2008可以包括如基本輸入-輸出系統(tǒng)(bios)的微代碼。在一些示例中，本文公開(kāi)的各實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元可以包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元2008、配備usb的電子設(shè)備(如，耦合至通用串行總線(usb)端口1912的外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元(未示出))(圖19至圖20)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器1914(圖19至圖20)、和/或cd-rom或dvd驅(qū)動(dòng)器1916(圖19至圖20)。在相同的或不同的示例中，本文公開(kāi)的不同實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元可以包括操作系統(tǒng)，所述操作系統(tǒng)可以是一種對(duì)計(jì)算機(jī)和/或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件資源進(jìn)行管理的軟件程序。所述操作系統(tǒng)可以執(zhí)行基本任務(wù)，如，例如，控制和分配存儲(chǔ)器、對(duì)指令的處理區(qū)分優(yōu)先次序、控制輸入和輸出設(shè)備、促進(jìn)聯(lián)網(wǎng)和管理文件。常見(jiàn)的操作系統(tǒng)的示例可以包括windows操作系統(tǒng)(os)、os、os以及os。

如本文所使用的，“處理器”和/或“處理模塊”指的是任何類型的計(jì)算電路，如但不限于微處理器、微控制器、控制器、復(fù)雜指令集計(jì)算(cisc)微處理器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(risc)微處理器、超長(zhǎng)指令字(vliw)微處理器、圖形處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、或任何其他類型的處理器或能夠執(zhí)行所期望的功能的處理電路。在一些示例中，本文公開(kāi)的各實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)處理器可以包括cpu2010。

在圖20描繪的實(shí)施例中，各種i/o設(shè)備(如硬盤(pán)控制器2004、圖形適配器2024、視頻控制器2002、鍵盤(pán)適配器2026、鼠標(biāo)適配器2006、網(wǎng)絡(luò)適配器2020、及其他i/o設(shè)備2022)可以耦合到系統(tǒng)總線2014上。鍵盤(pán)適配器2026和鼠標(biāo)適配器2006分別耦合到計(jì)算機(jī)1900(圖19)的鍵盤(pán)604(圖19和圖20)和鼠標(biāo)1910(圖19和圖20)上。當(dāng)圖形適配器2024和視頻控制器2002被指示為圖20中的明顯單元時(shí)，視頻控制器2002可以整合到圖形適配器2024中或在其他實(shí)施例中相反。視頻控制器2002適用于刷新監(jiān)控器1906(圖19和圖20)以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)的屏幕1908(圖19)上顯示圖像。磁盤(pán)控制器2004可以控制硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)1914(圖19和圖20)、usb端口1912(圖19和圖20)、以及cd-rom或dvd驅(qū)動(dòng)1916(圖19和圖20)。在其他實(shí)施例中，不同的單元可以用來(lái)單獨(dú)地控制這些設(shè)備中的每一個(gè)設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)適配器2020可以包括和/或被實(shí)現(xiàn)為wnic(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口控制器)卡(未示出)，所述卡插入或耦合到在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)中的擴(kuò)展端口(未示出)上。在其他實(shí)施例中，所述wnic卡可以是一種內(nèi)置到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)中的無(wú)線網(wǎng)卡。通過(guò)將無(wú)線通信能力集成到主板芯片組(未示出)中、或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)專門(mén)的無(wú)線通信芯片(未示出)實(shí)施、通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)或usb端口1912(圖19)的pci(外圍部件互連)或pci快速總線連接，可以將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器嵌入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)中。在其他實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)適配器2020可以包括和/或被實(shí)現(xiàn)為有線網(wǎng)絡(luò)接口控制器卡(未示出)。

雖然計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)的許多其他部件未示出，但此類部件及其互連對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是熟知的。相應(yīng)地，關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900(圖19)的結(jié)構(gòu)和組成和機(jī)箱1902(圖19)內(nèi)部的電路板的進(jìn)一步細(xì)節(jié)不需要在此描述。

當(dāng)圖19中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900運(yùn)行時(shí)，存儲(chǔ)在usb端口1912的usb驅(qū)動(dòng)上的、存儲(chǔ)在cd-rom和/或cd-rom中的dvd和/或dvd驅(qū)動(dòng)1916上的、存儲(chǔ)在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器1914上的、或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器2008(圖20)中的程序指令由cpu2010(圖20)執(zhí)行。存儲(chǔ)在這些設(shè)備上的程序指令的一部分可以適用于實(shí)施本文公開(kāi)的技術(shù)的全部或至少一部分。在各實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以用一個(gè)或多個(gè)模塊、應(yīng)用和/或數(shù)據(jù)庫(kù)(如本文所述的那些)被重新編程，以將通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成特殊用途計(jì)算機(jī)。

盡管圖19中將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900展示為臺(tái)式計(jì)算機(jī)，但可以存在以下示例：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以采取一種不同的形狀因數(shù)同時(shí)仍然具有與針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900描述的那些相似的功能元件。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以包括單個(gè)計(jì)算機(jī)、單個(gè)服務(wù)器、或者計(jì)算機(jī)或服務(wù)器集群或集合、或者一群計(jì)算機(jī)或服務(wù)器。典型地，當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900的需求超過(guò)單個(gè)服務(wù)器或計(jì)算機(jī)的合理能力時(shí)，可以使用服務(wù)器集群或集合。在某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以包括便攜式計(jì)算機(jī)，如膝上型計(jì)算機(jī)。在某些其他實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以包括移動(dòng)設(shè)備，如智能電話。在某些附加實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1900可以包括嵌入式系統(tǒng)。

盡管已經(jīng)參考具體的實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但是應(yīng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種改變。因此，本發(fā)明的實(shí)施例的公開(kāi)旨在說(shuō)明而非旨在限制本發(fā)明的范圍。本文的意圖是本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅限于所附權(quán)利要求所要求的內(nèi)容。例如，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，將容易明顯的是可以修改圖1至圖20的任何元素，并且這些實(shí)施例中的某些實(shí)施例的上述討論不一定代表所有可能的實(shí)施例的完整描述。例如，圖13和圖18的一個(gè)或多個(gè)步驟、過(guò)程或活動(dòng)可以包括不同的步驟、過(guò)程和/或活動(dòng)，并且可以由許多不同的模塊以許多不同的順序執(zhí)行，和/或圖13和圖18的一個(gè)或多個(gè)步驟、過(guò)程或活動(dòng)可以包括圖13和圖18的另一個(gè)不同的一個(gè)或多個(gè)步驟、過(guò)程或活動(dòng)。

一個(gè)或多個(gè)要求保護(hù)的元素的替代形成重構(gòu)而不是修復(fù)。另外，益處、其他優(yōu)點(diǎn)以及問(wèn)題的解決方案已經(jīng)針對(duì)具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，不能認(rèn)為可以引起任何益處、優(yōu)點(diǎn)、或解決方案發(fā)生或變得更明顯的益處、優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題解決方案以及任何元素或多個(gè)元素是任何或全部權(quán)利要求的關(guān)鍵的、要求的、或必要的特征或元素，除非在此類權(quán)利要求中陳述了此類益處、優(yōu)點(diǎn)、解決方案或元素。

此外，如果實(shí)施例和/或限制：(1)并未在權(quán)利要求中明確地要求；以及(2)在等同原則下，它們是權(quán)利要求中所表述的元素和/或限制的等效物或潛在等效物，那么本文所公開(kāi)的實(shí)施例與限制并非是在貢獻(xiàn)原則下貢獻(xiàn)于大眾的。