專利名稱：輔助計量電器的功耗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該公開涉及能量管理，并且更特別地涉及電氣設(shè)備控制方法和電能消耗系統(tǒng)。該公開在例如洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、干燥機(jī)、HVAC系統(tǒng)等電器的能量管理中具有特別應(yīng)用。
背景技術(shù)：
許多共用事業(yè)當(dāng)前由于日益増加的消費(fèi)者電カ需求而經(jīng)受發(fā)電容量的短缺。當(dāng)前公用事業(yè)一般收取統(tǒng)ー費(fèi)率，但由于日益増加的燃料價格成本和在一天中的某些部分的高能量使用，公用事業(yè)必須購買更多的能量以在峰值需求期間供應(yīng)客戶。如果可以降低峰值需求，那么可以實(shí)現(xiàn)潛在的巨大成本節(jié)省并且減小公用事業(yè)必須適應(yīng)的峰值負(fù)載。為了減少高峰值功率需求，許多公用事業(yè)已經(jīng)設(shè)立使用時間(TOU)計量和費(fèi)率，其包括在峰值時間期間能量使用的較高費(fèi)率和在非峰值時間期間能量使用的較低費(fèi)率。結(jié)果，對消費(fèi)者提 供在非峰值時間而不是峰值時間使用電カ并且每時每刻減少電器的總能量消耗的動力。目前，為了利用在非峰值時間期間的電力的較低成本，用戶必須在非峰值時間期間人工使功率消耗設(shè)備運(yùn)行。然而，消費(fèi)者可能不是一直在家中來在非峰值時段期間使這些設(shè)備運(yùn)行。另外，可能要求消費(fèi)者人工跟蹤當(dāng)前時間來確定什么時段是非峰值和峰值。因此，存在提供可以在非峰值時段期間自動使功率消耗設(shè)備運(yùn)行以便減少消費(fèi)者的電費(fèi)并且還減少在峰值時段期間對發(fā)電站的負(fù)載的系統(tǒng)的需要。電器的能量成本向消費(fèi)者的主動和實(shí)時通信將實(shí)現(xiàn)使電器的功率消耗功能運(yùn)行的知情選擇。為了更好地通知用戶關(guān)于能量成本和使用，需要從家庭區(qū)域網(wǎng)(HAN)內(nèi)的所有設(shè)備得到關(guān)于每個設(shè)備正在實(shí)時消耗的功率量的特定輸入。該公開提供獲取如本文公開的供用戶共享的該數(shù)據(jù)的方式。

發(fā)明內(nèi)容
更具體地，該公開提供一種系統(tǒng)，其可以確定設(shè)備的功耗，而不對該系統(tǒng)增加例如在支持需求響應(yīng)(DR)的電器、家庭能量管理系統(tǒng)(HEM)和/或可編程通信恒溫器(PCT)中已經(jīng)存在的硬件以外的任何附加硬件。例如，HVAC系統(tǒng)具有可變的功耗，其取決于許多關(guān)鍵可變參數(shù)，如室內(nèi)溫度、室外溫度、過濾器的清潔度、単元的制冷劑容量、循環(huán)開始后的逝去時間、冷凝器的清潔度、低&高側(cè)風(fēng)扇的扇速、電壓等。由于HEM和可能地PCT可確定室內(nèi)溫度、室外溫度、循環(huán)時間，以及單元正實(shí)時消耗的瓦持，因而將系統(tǒng)配置成建立功耗對室內(nèi)&室外溫度的動態(tài)表格。通過形成“基準(zhǔn)矩陣”，人們可以連續(xù)比較任何給定日子的讀數(shù)，知道室內(nèi)和室外的溫度來診斷HVAC系統(tǒng)，并且在功耗相對于歷史矩陣“不一致”的情況下提供用于補(bǔ)救的通知和/或建議。同樣，系統(tǒng)將能夠通過將等同天氣狀況的HVAC或加熱運(yùn)行時間與歷史存儲數(shù)據(jù)比較來提供關(guān)于房屋相對熱漏失的狀況的通知。系統(tǒng)還可配置成與附近地區(qū)相似房屋“交換意見”，例如來提供對節(jié)能技巧的見解，例如増加隔熱、更好的窗戶等。系統(tǒng)可耦合于可以使用戶能夠輸入關(guān)于房屋大小、年齡、窗戶構(gòu)造等基本數(shù)據(jù)的用戶顯示器設(shè)備和/或接ロ。電器特定成本信息通過該系統(tǒng)對于用戶將是可獲得的。不是像“在制冷月份將恒溫器上升2度節(jié)約5%的平均值”的一般陳述，該系統(tǒng)可以給出關(guān)于歷史成本的準(zhǔn)確信息，并且可以基于對HEM或PCT曲線圖的建議改變來預(yù)測節(jié)省。


圖I是能量管理系統(tǒng)的示意圖示；圖2是本公開的一方面的圖表；圖3是本公開的一方面的圖表；圖4是本公開的一方面的圖表；圖5是本公開的一方面的圖表； 圖6是本公開的一方面的圖表；圖7是本公開的一方面的圖表；并且圖8是圖示用具有不同部件的多個能量消耗設(shè)備實(shí)現(xiàn)能量管理系統(tǒng)的示例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式需求響應(yīng)(DR)電器配置成響應(yīng)來自公用事業(yè)的入局信號(例如用于甩負(fù)載事件)，和/或用于修改電器的運(yùn)行的用戶輸入(例如用于能量節(jié)省)。與DR電器耦合的家庭能量管理器(HEM)提供關(guān)于電器的性能的反饋給用戶。例如，用戶可能夠監(jiān)測和/或修改電器的響應(yīng)，以及得到功耗的實(shí)時反饋。不是依賴電流換能器、查找表和/或分流器來確定特別電器的功耗，在一個實(shí)施例中個體電器的功耗可通過系統(tǒng)地循環(huán)電器和它們的部件同時讀取功率計量表的智能通信系統(tǒng)來繪制成曲線圖。圖I圖示運(yùn)行成監(jiān)測和修改多個功率消耗電器和/或其他設(shè)備的運(yùn)行的能量管理系統(tǒng)100 (如家庭管理系統(tǒng))的示意圖。例如，可以監(jiān)測家中電器的功耗并且可以選擇性地修改電器的運(yùn)行來管理功耗以便于甩負(fù)載、節(jié)約能量，以及對消費(fèi)者和公用事業(yè)提供商的其他潛在的利益。該系統(tǒng)100包括控制器102，其運(yùn)行成與該系統(tǒng)中的電器和其他設(shè)備并且與公用事業(yè)提供商通信。例如，該控制器102可以是用干與智能電網(wǎng)和智能電器一起使用的家庭能量管理器(HEM)，這些智能電器配置成接收和響應(yīng)由用戶或公用事業(yè)管理方提供的命令。圖I中，多個電器或其他能量消耗設(shè)備由設(shè)備104、108和110說明性表示。設(shè)備104通過通信鏈路106耦合于控制器102。鏈路106是雙向通信鏈路，其可以是耦合控制器102與該設(shè)備104的任何手段。例如，鏈路106可以是無線通信鏈路(例如zigbee通信格式、RF、PLC、wifi，或任何其他在其之間傳送的通信協(xié)議)。鏈路106可以是任何可操作成將通信信號引導(dǎo)到設(shè)備104和從設(shè)備104引導(dǎo)的有線鏈路或電纜(如物理硬連線、光纖等)。設(shè)備104、108和110可以是家中的任何功率消耗或功率控制設(shè)備，例如，電器、恒溫器、泳池泵、負(fù)載開關(guān)、燈、熱水器等。電器可以是HVAC、冷凍機(jī)、洗碗機(jī)、干燥機(jī)或任何配置成在可由功率計量表檢測的功率水平運(yùn)行的電器中的ー個或多個。圖I中，設(shè)備108和設(shè)備110分別通過通信鏈路112和114耦合于控制器102以用于采用與設(shè)備104相似的方式傳送指令信息。雖然在圖I中示出了三個設(shè)備，任何數(shù)量的設(shè)備可耦合于控制器102。
相應(yīng)設(shè)備可每個都包括配置成在每個設(shè)備(其在其中可具有各種部件)內(nèi)進(jìn)行各種功能的部件。例如，如圖I中圖示的，設(shè)備104可包括部件a、b和C，設(shè)備108可包括部件a和b，設(shè)備110可包括部件a、b和C。然而，可考慮其中具有不同數(shù)量的各種部件的任何數(shù)量的設(shè)備。雖然對相應(yīng)設(shè)備相似地標(biāo)記部件a、b和C，每個設(shè)備的部件可不同。例如，設(shè)備104可是冷凍機(jī)，并且設(shè)備104的部件a可是冷凍機(jī)壓縮機(jī)，部件b可是蒸發(fā)器風(fēng)扇，并且部件c可是除霜加熱器，而設(shè)備108可是HVAC単元，并且設(shè)備108的部件a可是風(fēng)扇并且部件b可是壓縮機(jī)。部件的其他例子包括智能冷凍機(jī)中的蔬菜環(huán)境控制，或防露加熱器，或本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到的如與設(shè)備內(nèi)的其他部件分開消耗功率的設(shè)備的任何部件。此外，系統(tǒng)100的相應(yīng)設(shè)備104、108和110可以每個包括微控制器，其用于使每個設(shè)備能夠響應(yīng)來自該設(shè)備所包括的各種部件的命令或者提供命令給該設(shè)備所包括的各種部件。設(shè)備的該微控制器可以配置成接收命令指令供處理，例如修改設(shè)備的運(yùn)行，例如給個體部件加電，或使個體部件功率降至各種功耗水平來實(shí)現(xiàn)ー個或多個運(yùn)行模式的命令等。控制器102配置成傳送和/或接收信號，并且包括存儲器126，其用于存儲接收或傳送的指令。例如，控制器102通過鏈路106、112和114分別耦合于系統(tǒng)100的設(shè)備104、108和110，并且通過鏈路132耦合于功率計量表118。所提到的鏈路可以是通信鏈路，并且并不限于任何特別類型的通信格式。功率計量表118可以包括其中具有微控制器的智能功率計量表，該微控制器用于提供和處理指令。例如，該計量表可傳輸信息給用戶以用于那邊的負(fù)載的維護(hù)、修改，或者用于讀取家庭或其他具有電器的包圍空間的功耗。用戶可以是任何用戶，如家庭中功率消耗器、公用事業(yè)公司的計量表讀取器等。能量管理系統(tǒng)還可包括用戶顯示器設(shè)備(未示出)，其可分別耦合于每個個體電器，或耦合于整個系統(tǒng)100，其配置接收的數(shù)據(jù)并且向用戶呈現(xiàn)關(guān)于節(jié)能，省錢的技巧，維護(hù)技巧等信息。另外，該用戶顯示器可以是GUI顯示器或另外使用戶能夠輸入指示控制器修改系統(tǒng)中的設(shè)備/電器的運(yùn)行的修改信息的顯示器。通過這樣的設(shè)置，用戶可以選擇參與或不參與各種能量節(jié)約計劃。 通過鏈路106、112或114的通信134(如雙向通信，或單向通信)可以包括指令(如可編程指令或軟件代碼)，其配置成在相應(yīng)電器內(nèi)觸發(fā)事件以用于監(jiān)測或控制其中的功耗。例如，除從例如設(shè)備104等相應(yīng)設(shè)備中接收信息(例如設(shè)備是否開啟、部分開啟或關(guān)閉)タト，通信134可以運(yùn)行來命令電器104開啟或關(guān)閉。另外，控制器102可通過通信132從與功耗有關(guān)的功率計量表118中接收信息?？刂破?02可配置成通過通信鏈路發(fā)送通信134到電器，以便命令電器微處理器120、122和/或124關(guān)閉、開啟和/或部分關(guān)閉和開啟設(shè)備同時控制器從功率計量表118接收功耗信息并且將這樣的信息存儲進(jìn)入存儲器126。因?yàn)榭刂破?02配置成命令任何特別設(shè)備開啟以及關(guān)閉，并且根據(jù)設(shè)備中部件的數(shù)量命令至變化的程度，因此可以通過當(dāng)由相應(yīng)電器的微控制器120、122和/或124響應(yīng)來自控制器的信號而命令設(shè)備開啟時接收功耗讀數(shù)，并且然后當(dāng)由電器的微控制器120、122和/或124響應(yīng)來自控制器102的通信信號134而命令設(shè)備關(guān)閉時再一次接收功耗讀數(shù)而確定功率差。這些讀數(shù)可以是當(dāng)由控制器在特定時間請求時在功率計量表的實(shí)時實(shí)際功率讀數(shù)。
存儲器126其中可以包括動態(tài)表格，其具有動態(tài)變量。該動態(tài)表格可以配置成基于從該計量表接收到的和存儲器中更新的信息確定設(shè)備或電器功耗曲線圖。用于確定該功耗曲線圖的這些動態(tài)變量可以包括實(shí)時功耗讀數(shù)，以及下列參數(shù)中的ー個或多個室內(nèi)溫度、室外溫度、運(yùn)行循環(huán)開始后的逝去時間、一天的時間。如HVAC系統(tǒng)等ー些設(shè)備或電器可以具有根據(jù)不同環(huán)境或運(yùn)行條件可變的功耗。如室內(nèi)溫度、室外溫度、過濾器的清潔度、単元的制冷劑容量、循環(huán)開始后的逝去時間、冷凝器的清潔度、低&高側(cè)風(fēng)扇的扇速、電壓等指示這樣的條件的參數(shù)可通過合適的傳感器測量并且在存儲器126的動態(tài) 表格136中存儲以及動態(tài)更新。因?yàn)榭刂破?02 (如HEM和/或耦合于其的PCT)可以配置成采樣室內(nèi)溫度、室外溫度、循環(huán)時間，以及單元正實(shí)時消耗的瓦特，控制器可以配置系統(tǒng)來建立如功耗對室內(nèi)&室外溫度的表格。通過形成“基準(zhǔn)矩陣”，用戶可以連續(xù)比較任何給定天的讀數(shù)，知道室內(nèi)和室外的溫度來診斷HVAC系統(tǒng)，并在功耗相對于歷史矩陣“不一致”的情況下提供用于補(bǔ)救的警報和/或建議。同樣，系統(tǒng)100可以配置成通過與歷史存儲數(shù)據(jù)比較等同天氣狀況的HVAC或加熱運(yùn)行時間，提供關(guān)于房屋相對熱漏失的狀況的通知。另ー實(shí)施例，可配置系統(tǒng)與特定附近地區(qū)的相似房屋“交換意見”來提供對節(jié)能技巧的見解，如増加隔熱、更好的窗戶等，其中用戶將輸入關(guān)于房屋大小、房齡、窗戶構(gòu)造等的ー些基本數(shù)據(jù)。例如，公用事業(yè)供應(yīng)商可以集合某個區(qū)域內(nèi)的家庭數(shù)據(jù)，以便確定個體家庭的能耗的統(tǒng)計分析。例如家庭能量管理系統(tǒng)首先與個體家庭的HVAC単元通信，并且獲得關(guān)于單元效率的功耗數(shù)據(jù)。之后該數(shù)據(jù)傳送到公用事業(yè)供應(yīng)商，其過濾信息以用于與相似房屋的比較。能耗的統(tǒng)計比較進(jìn)而發(fā)送到個體家庭的家庭能量系統(tǒng)，以便消費(fèi)者接收到關(guān)于與他們附近區(qū)域的其他相似家庭比較他們的家庭能耗對于省錢如何可以更有效的技巧或數(shù)據(jù)。例如，附近區(qū)域中相似家庭的家庭HVAC単元的能耗的平均值可以由公用事業(yè)供應(yīng)商公布給消費(fèi)者。通過該系統(tǒng)，電器特定成本信息對于用戶將是可獲得的。不是像“在制冷月份將恒溫器上升2度節(jié)約5%的平均值”的一般陳述，該系統(tǒng)可以給出關(guān)于歷史成本的準(zhǔn)確信息，并且可以基于對HEM或PCT曲線圖的建議改變來預(yù)測節(jié)省。當(dāng)在家庭電器網(wǎng)絡(luò)(HAN)內(nèi)采用如PCT(可編程通信恒溫器)等設(shè)備并且人們試圖了解例如HVAC等電器功耗時，可以由HEM系統(tǒng)地命令(或?qū)⑺约洪_啟/關(guān)閉)該設(shè)備(HVAC或其他)“開啟”或“關(guān)閉”同時從計量表獲得功耗數(shù)據(jù)來達(dá)到該設(shè)備的總消耗。在本公開的ー個方面，與功率計量表(如功率/能量測量設(shè)備118)的通信可以由該設(shè)備或HEM實(shí)行。HEM可以提前知道什么時候?qū)⒅甘净蛎頗VAC開啟。例如，HEM可以參考之前兩個循環(huán)，并且評估達(dá)到下個循環(huán)的估計開始時間的這些循環(huán)之間的“總關(guān)閉時間”。這將通過增加“總關(guān)閉時間”到上個循環(huán)的結(jié)尾時間以估計下個循環(huán)的開始來完成。備選地，恒溫器可以鏈接到HEM，或者可能內(nèi)建到HEM中并且可以通過估計房間的上升時間提供下個循環(huán)的未來開始的估計。這將通過查看之前的循環(huán)以建立HVAC的關(guān)閉循環(huán)期間溫度對時間的曲線來完成。通過曲線擬合該數(shù)據(jù)，HEM可以估計下個循環(huán)的開始時間。一個實(shí)施例中，HEM可以在能量消耗設(shè)備循環(huán)開啟之前取得基準(zhǔn)功率計量表讀數(shù)，然后傳送命令來記錄在該循環(huán)開始后(如開始之后大約30秒)的功率水平讀數(shù)。這可允許有足夠的時間供由于初始壓カ下拉引起的任何極端功率尖峰發(fā)生。然而，當(dāng)系統(tǒng)壓カ進(jìn)ー步穩(wěn)定并且周圍溫度更緊密地接近設(shè)定點(diǎn)時，単元(如壓縮機(jī))的部件的瓦特抽取在運(yùn)行循環(huán)期間可以指數(shù)地連續(xù)下降，這意味著HVAC系統(tǒng)上更少的負(fù)載。所以，功率計量表的單個讀數(shù)不必須提供期望的準(zhǔn)確度。為了獲得HVAC系統(tǒng)的功耗的更準(zhǔn)確測量，可以用測量的一些規(guī)定頻率獲得來自計量表的功耗數(shù)據(jù)，并且可以處理該所得數(shù)據(jù)來獲得HVAC的平均功率抽取的更好近似值。本公開提供算法的幾個實(shí)施例，其可以用于處理數(shù)據(jù)來近似HVAC系統(tǒng)的平均功率抽取。這些算法可以進(jìn)一歩包括當(dāng)確定曲線圖時識別超過標(biāo)準(zhǔn)偏差極限的異常值，并且提取這些點(diǎn)。
在一個實(shí)施例中，可以通過建立基于包括室內(nèi)溫度、室外溫度、運(yùn)行循環(huán)開始后的時間段、一天中的時間、睛天對陰天量、之前的循環(huán)長度和/或?qū)崟r功耗的參數(shù)并且作為時間的函數(shù)的能量消耗設(shè)備的第一和第二功率水平的平均值的任一側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和移動平均值的圖表來確定或識別異常值。圖2圖示用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能量消耗設(shè)備和/或多個能量消耗設(shè)備(如電器/HVAC単元等)中的能量消耗設(shè)備的特別部件的能量/功率消耗曲線圖的實(shí)施例。例如，能量管理系統(tǒng)可以查找在給定時幀中消耗的變量功率(如兩個或多個功耗水平的功耗差)，然后當(dāng)在該時幀中經(jīng)歷指定的目標(biāo)變化時(即功率已經(jīng)達(dá)到某個目標(biāo)漸近條件或斜率)停留在該功率。例如，可通過按瓦特的功率水平的差別對時間間隔來確定斜率1，斜率2，斜率3和/或斜率4。然后與指定的目標(biāo)改變或斜率(如斜率4) 一致的功率水平可以指派為平均功率。然后該功率可以記錄和/或報告為設(shè)備和/或設(shè)備的部件的平均功耗，以便近乎近似積分的平均功耗。為了確定將最好地近似“真實(shí)平均值”的“目標(biāo)斜率”，系統(tǒng)將應(yīng)用在下文下一段描述的方案來確定瓦特-時間曲線的真實(shí)平均值。然后已知該“真實(shí)平均”功率，系統(tǒng)可以計算出瓦特-時間曲線在具有對應(yīng)于該真實(shí)平均功率的值的曲線點(diǎn)處的斜率，并且用該斜率作為隨后的平均功率測量的“目標(biāo)斜率”。該過程相似于參照圖4的實(shí)施例描述的獲取近似時間來“讀取”與“真實(shí)平均”功率一致的瓦持。圖3圖示用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能量消耗設(shè)備和/或多個能量消耗設(shè)備中的能量消耗設(shè)備的特別部件的能量/功率消耗曲線圖的另ー個實(shí)施例。HEM系統(tǒng)可以確定之前循環(huán)(如第一或初始循環(huán))的長度并且假定當(dāng)前循環(huán)(如第二循環(huán))將是相似的，然后使用估計的終點(diǎn)(可基于溫度對時間的緩變率或者基于之前功率開啟循環(huán)的持續(xù)時間來確定)，獲得在循環(huán)內(nèi)的多個特定時間點(diǎn)的功耗數(shù)據(jù)點(diǎn)，如進(jìn)入當(dāng)前循環(huán)30秒、當(dāng)前循環(huán)的中間點(diǎn)(基于之前循環(huán)長度)和在中間點(diǎn)之后的時間點(diǎn)，如循環(huán)完成之前30秒。然后系統(tǒng)可以將這三個瓦特讀數(shù)平均來達(dá)到循環(huán)的平均功耗?？梢詫γ總€隨后的循環(huán)重復(fù)該過程來建立平均功耗的運(yùn)行、動態(tài)圖。另外，可以對獲取的相同三個點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合來獲取瓦特對時間的方程。然后，人們將在時幀上將曲線積分，并且除以逝去時間來獲得“真實(shí)平均”功率。通過知道如上文描述的確定的“真實(shí)平均”功率，系統(tǒng)可以記錄“真實(shí)平均”功率發(fā)生的確切時間。在圖4的例子中，“真實(shí)平均”功率通過上文描述的技術(shù)中的ー個確定為20. 6瓦特，其發(fā)生在時間軸上的I. 2處。然后，系統(tǒng)將計算“真實(shí)平均”發(fā)生的時間(1.2)對循環(huán)的中點(diǎn)時間(I. 5)的比率。在圖4中，該比率將是I. 2/1. 5 = 80%。然后，在隨后的循環(huán)中，系統(tǒng)將簡單地獲取在與計劃中點(diǎn)時間的80 % —致的時間的瞬時功耗來獲得“真實(shí)平均”的準(zhǔn)確近似值。這通過僅需要ー個在特定時間的功率水平測量而簡化了獲得“真實(shí)平均”的近似值的過程。
圖5圖示用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能量消耗設(shè)備和/或多個能量消耗設(shè)備中的能量消耗設(shè)備的特別部件的能量/功率消耗曲線圖的另ー個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)就在關(guān)閉循環(huán)的之前和之后獲得計量表的讀數(shù)來獲得設(shè)備的功耗。例如，可以對指數(shù)延遲確定乘數(shù)，其可以給出真實(shí)平均值的代表性估計(例如，乘數(shù)*循環(huán)結(jié)束時的功率)。與上述情形相似，該算法在循環(huán)結(jié)束時取得功率水平(因?yàn)榇颂幩阶罘€(wěn)定并且達(dá)到最低斜率)然后將該功率與由上文關(guān)于圖4描述的方法獲得的真實(shí)平均值相關(guān)。在該情況下，計算真實(shí)平均值與結(jié)尾功耗的比率。該比率將大于1，因?yàn)檎鎸?shí)平均值將大于結(jié)尾功耗。然后，可以在循環(huán)的結(jié)尾讀取功耗，并且乘以乘數(shù)來估計平均功率。這使得更容易獲取平均功耗。當(dāng)然，該過程假定隨后的循環(huán)與借以計算比率或乘數(shù)的循環(huán)形狀相似。人們將希望用某指定的頻率重新校準(zhǔn)該比率來考慮曲線形狀中的改變。曲線形狀將受該公開中較早概述的變量中的所有的影響。可能需要大約每周進(jìn)行重新校準(zhǔn)，其也應(yīng)用于之前計算時間的比率來讀取平均功率的實(shí)施例。圖6圖示用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能量消耗設(shè)備和/或多個能量消耗設(shè)備中的能量消耗設(shè)備的特別部件的能量/功率消耗曲線圖的另ー個實(shí)施例。使用循環(huán)中早期測量的數(shù) 據(jù)點(diǎn)，系統(tǒng)可以曲線擬合指數(shù)曲線，然后對除以逝去時間的曲線下的面積進(jìn)行積分來確定該時幀的平均積分功耗。例如，系統(tǒng)可以快速連續(xù)(比方說進(jìn)入運(yùn)行循環(huán)的30、60以及90秒)從功率計量表獲取功耗數(shù)據(jù)兩次或更多次，然后曲線擬合這些點(diǎn)來獲取對時間的功率曲線。然后系統(tǒng)將對該“功耗對時間曲線”下的面積進(jìn)行積分，估計循環(huán)長度或采用之前的循環(huán)長度作為指導(dǎo)。如在較早的情形中，系統(tǒng)將積分能量(瓦持-小吋)除以循環(huán)長度來獲得在該時幀期間的平均功耗。圖7圖示可應(yīng)用于用于確定家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能量消耗設(shè)備和/或多個能量消耗設(shè)備中的能量消耗設(shè)備的特別部件的能量/功率消耗曲線圖的上文說明性實(shí)施例的改進(jìn)?？紤]到家庭中其他設(shè)備在讀取電器功率水平時是開啟的，期望ー種方式來從我們從本文指出的算法對每個電器得到的平均功率扣除家庭的“基準(zhǔn)功耗”。例如，如果家庭具有許多電源、路由器、充電器、夜光燈等，其是一直開啟的，這些負(fù)載對計量表讀取的功率具有添加性。因此，期望很好地讀取一致的基本負(fù)載。例如，能量管理系統(tǒng)可以在將可能存在非常小的外部負(fù)載的時間開始(如上午2點(diǎn))每“X”分鐘開始讀取功率計量表。然后它可以在接下來幾個小時期間再次讀取計量表重復(fù)幾次來建立基準(zhǔn)負(fù)載。然后，知道HVAC何時將循環(huán)開啟，單元或系統(tǒng)可以如上文描述的那樣開始讀取負(fù)載，并且與前面在上午2點(diǎn)期間獲得的基準(zhǔn)相比來得到功耗變量或差別。換句話說，人們?nèi)缓罂梢詫奈覀儚谋疚闹赋龅乃惴ǐ@取的平均功率扣除基準(zhǔn)。同樣地，該公開的其他地方描述的動態(tài)圖表可以用于挑選出其他異?，F(xiàn)象，憑此可以注意到使數(shù)據(jù)混亂的雜散功率消耗設(shè)備，該該數(shù)據(jù)點(diǎn)可以排除在任何計算之外。在包含其他電力“用戶”，如加濕器、電熱絲加熱器(加熱泵)、干燥器等的HVAC系統(tǒng)中，也可以執(zhí)行在開啟/關(guān)閉循環(huán)期間從計量表中獲得功耗數(shù)據(jù)以提取這兩個狀態(tài)之間的功耗變量的相似系統(tǒng)。用于實(shí)現(xiàn)圖I的能量管理系統(tǒng)的例示方法200在圖8中圖示。盡管該方法200在下文圖示和描述為一系列動作或事件，將意識到這樣的動作或事件的圖示順序不采用限制性的意義解釋。例如一些動作可采用不同的順序和/或與除了本文圖示和/或描述的那些以外的其他動作或事件同時發(fā)生。另外，并不要求所有圖示的動作來實(shí)現(xiàn)本文的描述的ー個或多個方面或?qū)嵤├?。此外，本文描繪的動作中的一個或多個可在一個或多個單獨(dú)的行動和/或階段進(jìn)行。方法200監(jiān)測家庭網(wǎng)絡(luò)中能量消耗設(shè)備的功耗，其中如圖I的設(shè)備104、108和110的設(shè)備可每個具有多個能量消耗部件。網(wǎng)絡(luò)包括能量管理系統(tǒng)和用于測量由設(shè)備消耗的總功率的功率/能量測量設(shè)備(如功率計量表)。該方法可以通過圖I的控制器如102執(zhí)行，其具有用于存儲指令來執(zhí)行該方法的存儲器。參照圖8和1，該方法在202初始化。在204，通過控制器102 (如無線RF命令，和/或任何其他通信鏈路)發(fā)送通信命令到設(shè)備104、108和110的一個或多個設(shè)備控制器如120,122 和 124。例如為了獲得設(shè)備104的功耗信息，在206發(fā)送的第一通信命令命令設(shè)備控制器120向設(shè)備104加電到第一運(yùn)行模式。第二不同的通信命令，命令設(shè)備104的設(shè)備控制器 120加電到第二不同運(yùn)行模式。該第一和第二運(yùn)行模式可以包括能量消耗設(shè)備的至少ー個部件加電，同時維持設(shè)備的至少ー個不同部件關(guān)閉。在一實(shí)施例中，該第一運(yùn)行模式可以包括與該第二運(yùn)行模式不同的功耗。例如，該第一運(yùn)行模式可以包括比該第二不同運(yùn)行模式更大/更小的功耗水平。該第一運(yùn)行模式可是壓縮機(jī)和蒸發(fā)器風(fēng)扇都開啟模式，而該第二運(yùn)行模式可是壓縮機(jī)關(guān)閉而蒸發(fā)器風(fēng)扇開啟的模式。在208可以在設(shè)備的第一運(yùn)行模式期間記錄第一功率水平，并且可以在第二不同運(yùn)行模式期間記錄設(shè)備的第二功率水平。例如，系統(tǒng)的控制器可以記錄來自可無線地耦合于控制器的功率計量表的功耗數(shù)據(jù)。在210可以基于關(guān)于可在測量設(shè)備或計量表影響功耗的變量記錄的第一和第二功率水平確定消耗曲線圖(如功率/能量消耗曲線圖)。在212方法結(jié)束。一個實(shí)施例中，變量可以包括室內(nèi)溫度、室外溫度、設(shè)備的運(yùn)行循環(huán)開始后的逝去時間、開啟/關(guān)閉循環(huán)長度和/或?qū)崟r功耗。一個實(shí)施例中，第一運(yùn)行模式可以包括其中所有部件加電的設(shè)備的完全供電，并且第二運(yùn)行模式可以包括設(shè)備的最小功耗，其中除主控制板(如設(shè)備外部或內(nèi)部或設(shè)備外殼的控制接ロ)之外設(shè)備所有部件電源關(guān)閉。一個實(shí)施例中，設(shè)備控制器通過設(shè)備控制器的處理器使特定ー個部件加電，并且通過無線射頻傳輸從功率/能量測量設(shè)備中獲得第一和第二功率水平。一個實(shí)施例中，能量消耗設(shè)備可以包括需求響應(yīng)電器，其配置成通過響應(yīng)來自設(shè)備控制器的通信命令管理功耗，并且其中多個能量消耗設(shè)備包括HVAC、冷凍機(jī)，洗碗機(jī)，干燥機(jī)以及任何其他配置成在由功率/能量測量設(shè)備檢測的功率水平運(yùn)行的功率消耗設(shè)備。
一個實(shí)施例中，該方法可以進(jìn)一歩包括通過控制器提供反饋信息給用戶顯示器設(shè)備，其包括功耗以及由控制器基于存儲在存儲器動態(tài)表格中的數(shù)據(jù)變量計算的成本節(jié)約選項(xiàng)。一個實(shí)施例中，該方法進(jìn)ー步包括存儲動態(tài)表格的數(shù)據(jù)變量，其包括接收的第一功率水平以及接收的第二功率水平的平均值，同時識別和提取超出標(biāo)準(zhǔn)偏差極限或預(yù)定閾值的異常值，其中這些異常值通過動態(tài)圖表確定。一個實(shí)施例中，建立圖表包括存儲第一和第二功耗水平的平均值和循環(huán)速率連同作為時間的函數(shù)并基于包括覆蓋家庭網(wǎng)絡(luò)的陰影量、一天的時間、室內(nèi)溫度、室外溫度和影響家庭網(wǎng)絡(luò)的瞬時天氣狀況的參數(shù)的平均值的任一側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。本公開已經(jīng)參考實(shí)施例描述。明顯地，當(dāng)閱讀并且理解前面的詳細(xì)說明時修改和改動將被其他人想到。規(guī)定本公開解釋為包括所有這樣的修改和改動。部件列表
權(quán)利要求
1.ー種用于監(jiān)測家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)至少ー個具有多個部件(a，b，C)的能量消耗設(shè)備(104)的功耗的方法(200)，所述網(wǎng)絡(luò)包括用于測量由所述網(wǎng)絡(luò)消耗的總功率的功率計量表(118)，和通信鏈接到所述功率計量表(118)和所述至少一個設(shè)備(104)的控制器(102)，所述控制器(102)包括至少ー個用于存儲數(shù)據(jù)以及用于存儲可執(zhí)行指令的存儲器(126)，所述方法包括 發(fā)送(204)來自所述控制器(102)的通信命令到所述家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的能量消耗設(shè)備的設(shè)備控制器； 通過發(fā)送的所述通信命令，命令(206)所述能量消耗設(shè)備的所述設(shè)備控制器以使所述能量消耗設(shè)備采用第一運(yùn)行模式以及第ニ不同的運(yùn)行模式運(yùn)行； 記錄(208)在所述第一運(yùn)行模式期間所述功率計量表的第一功率水平并且記錄所述第二運(yùn)行模式期間所述功率計量表的第二功率水平； 基于對所述能量消耗設(shè)備(104)記錄的所述第一和第二功率水平以及多個影響所述能量消耗設(shè)備的功耗的其他感測的參數(shù)，確定消耗曲線圖(210)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中確定消耗曲線圖(210)的所述步驟包括通過建立作為時間的函數(shù)并基于包括室內(nèi)溫度、室外溫度、運(yùn)行循環(huán)開始后的時間段、一天中的時間、之前的循環(huán)長度和/或?qū)崟r功耗中的至少ー個的參數(shù)的所述能量消耗設(shè)備的第一和第二功率水平的平均值的任一側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和移動平均值的圖表，并且識別超過所述標(biāo)準(zhǔn)偏差極限的異常值以及提取這些點(diǎn)來考慮異常值。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一運(yùn)行模式包括所述能量消耗設(shè)備(104)的至少ー個部件(a)加電，同時維持所述能量消耗設(shè)備(104)的至少ー個不同的部件(b)關(guān)閉，或者所述能量消耗設(shè)備的至少ー個部件(a)關(guān)閉，同時維持所述能量消耗設(shè)備(104)的至少ー個不同的部件(b)開啟，其中所述存儲器(126)包括具有動態(tài)變量的動態(tài)表格(136)并配置成基于從所述功率/能量測量設(shè)備(118)接收并且在所述存儲器(126)中更新的信息確定設(shè)備的消耗曲線圖(210)。
4.ー種用于監(jiān)測家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個能量消耗設(shè)備(104、108、110)中特定一個能量消耗設(shè)備的功耗的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括能量管理系統(tǒng)(100)，其包括具有存儲所述方法的可執(zhí)行指令的至少ー個存儲器的控制器，以及用于測量由所述設(shè)備消耗的總功率的功率/能量測量設(shè)備，通過所述控制器執(zhí)行的所述方法包括 通過所述控制器(102)發(fā)送(204)第一通信命令到所述家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的設(shè)備控制器(120)； 通過發(fā)送的所述第一通信命令，命令(206)所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的所述設(shè)備控制器與所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)中的多個部件中的特定一個部件(a)通信以加電，同時維持所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的不同部件(b，c)不加電，或者通過發(fā)送的所述第一通信命令，命令所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的所述設(shè)備控制器(102)與所述特定一個部件(a)通信以關(guān)閉，同時維持所述特定一個能量消耗設(shè)備的不同部件(b，c)加電; 在所述存儲器中記錄(208)功率/能量測量設(shè)備的第一功率水平； 通過所述控制器(102)發(fā)送第二不同的通信命令到所述家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所述特定ー個能量消耗設(shè)備(104)的所述設(shè)備控制器(120)；通過發(fā)送的所述第二不同通信命令，命令(206)所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的所述設(shè)備控制器(120)與所述特定一個部件(a)通信以關(guān)閉，同時維持所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的不同部件(b，c)不加電，或者通過發(fā)送的所述第二不同通信命令，命令所述特定一個能量消耗設(shè)備(104)的所述設(shè)備控制器與所述特定一個部件(a)通信以加電，同時維持所述特定一個能量消耗設(shè)備的不同部件加電； 記錄(208)所述功率/能量測量設(shè)備(104)的第二功率水平； 確定所述能量消耗設(shè)備(104)的包括對所述能量消耗設(shè)備記錄的所述第一和第二功率水平的功耗曲線圖(210)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)ー步包括通過所述控制器(102)提供反饋信息給用戶顯示器設(shè)備，其包括功耗和由所述控制器(102)基于存儲在所述存儲器的動態(tài)表格(136)中的數(shù)據(jù)變量計算的成本節(jié)約選項(xiàng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)ー步包括存儲所述動態(tài)表格(136)的所述數(shù)據(jù)變量，其包括接收的第一功率水平和接收的第二功率水平的平均值，同時識別和提取超出標(biāo)準(zhǔn)偏差極限或預(yù)定閾值的異常值，其中所述異常值通過動態(tài)表格確定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)ー步包括建立圖表，其包括存儲第一和第二功耗水平的平均值和循環(huán)速率連同作為時間的函數(shù)并基于包括覆蓋所述家庭網(wǎng)絡(luò)的陰影量、一天的時間、室內(nèi)溫度、室外溫度和影響所述家庭網(wǎng)絡(luò)的瞬時天氣狀況的參數(shù)的平均值的任ー側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中確定所述功耗曲線圖(210)包括確定預(yù)定時間間隔內(nèi)的功耗水平的差別，并且選擇當(dāng)在所述預(yù)定時間間隔內(nèi)發(fā)生指定的最小改變時的功耗水平以供存儲為平均功耗水平。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中確定所述功耗曲線圖包括 確定記錄所述第一功率水平和所述第二功率水平之間的時間間隔作為第一循環(huán)； 記錄在第二循環(huán)的時間間隔的開始期之后的第一時間處的第三功率水平； 記錄所述第二循環(huán)的中點(diǎn)時間處的第四功率水平； 記錄所述第二循環(huán)的中點(diǎn)時間之后的一段時間處的第五功率水平；以及 平均所述第三功率水平、第四功率水平以及第五功率水平來確定平均功耗水平。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中確定功耗曲線圖包括 確定記錄所述第一功率水平和所述第二功率水平之間的時間間隔作為第一循環(huán)； 使用在第二循環(huán)的時間間隔的開始期之后的第三功率水平、在所述第二循環(huán)的中點(diǎn)時間記錄的第四功率水平，和所述中點(diǎn)時間后的時間的第五功率水平對指數(shù)曲線進(jìn)行曲線擬合，并對除以逝去時間的所述曲線下的面積積分作為平均積分負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及輔助計量電器的功耗。提供一種系統(tǒng)(100)和方法(200)，用于實(shí)時監(jiān)測多個能量消耗設(shè)備(104、108、110)中的特定能量消耗設(shè)備(104)以及其特定部件的功耗。能量管理系統(tǒng)(100)可以使家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備的部件能夠加電到不同的運(yùn)行模式，以便確定不同功耗水平。該系統(tǒng)(100)可以挑選出異?，F(xiàn)象并從形成的功耗曲線圖(210)中將它們提取出來。
文檔編號G01R21/00GK102854379SQ20111022792
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者J·K·貝索爾, T·D·沃爾興頓, M·F·芬奇, L·B·斯派塞, J·D·德拉克, H·科布雷 申請人:通用電氣公司