EA037313B1 - Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage - Google Patents

Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage Download PDF

Info

Publication number
EA037313B1
EA037313B1 EA201991072A EA201991072A EA037313B1 EA 037313 B1 EA037313 B1 EA 037313B1 EA 201991072 A EA201991072 A EA 201991072A EA 201991072 A EA201991072 A EA 201991072A EA 037313 B1 EA037313 B1 EA 037313B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
electrical
noise
event
devices
signals
Prior art date
Application number
EA201991072A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201991072A1 (en
Inventor
Шветак Н. Патель
Мэттью С. Рейнолдс
Сидхант Гупта
Картик Йоджисуаран
Original Assignee
Белкин Интернэшнл, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белкин Интернэшнл, Инк. filed Critical Белкин Интернэшнл, Инк.
Publication of EA201991072A1 publication Critical patent/EA201991072A1/en
Publication of EA037313B1 publication Critical patent/EA037313B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Abstract

Some embodiments can concern an apparatus configured to detect an electrical state of one or more electrical devices. The one or more electrical devices are coupled to an electrical power infrastructure and generate one or more high-frequency electrical signals on the electrical power infrastructure. The apparatus can include: (a) a processing module configured to run on a processor of a computational unit; and (b) a sensing device configured to be coupled to an electrical outlet. The sensing device can have: (a) a data acquisition receiver configured to receive the one or more high-frequency electrical signals via the electrical outlet and convert the one or more high-frequency electrical signals into one or more first data signals when the sensing device is coupled to the electrical outlet. The electrical outlet can be electrically coupled to the electrical power infrastructure. The sensing device is in communication with the computational unit. The processing module is further configured to identify the electrical state of the one or more electrical devices at least in part using the one or more first data signals. The high-frequency electrical signals comprise electrical signals in the 10 kHz to 3 MHz range. Other embodiments are disclosed.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related claims

Настоящая заявка является частичным продолжением и заявляет приоритет заявки США № 12/283869, поданной 16 сентября 2008 г., которая заявляет приоритет предварительной заявки США №. 60/973188, поданной 18 сентября 2007 г. Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки США № 61/328122, поданной 26 апреля 2010 г., и предварительной заявки США № 61/426472, поданной 22 декабря 2010 г. Заявка США № 12/283869, предварительная заявка США № 60/973188, предварительная заявка США № 61/328122 и предварительная заявка США № 61/426472 включены в настоящую заявку посредством ссылки.This application is a partial continuation and claims the priority of US Application No. 12/283869, filed September 16, 2008, which claims the priority of US Provisional Application No. 60/973188, filed September 18, 2007. This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 61/328122, filed April 26, 2010, and U.S. Provisional Application No. 61/426472, filed December 22, 2010. U.S. Application No. 12/283869 US Provisional Application No. 60/973188, US Provisional Application No. 61/328122 and US Provisional Application No. 61/426472 are incorporated herein by reference.

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Настоящее изобретение относится в целом к электрическим устройствам, и в частности к устройствам регистрации электрического события и способам регистрации и классификации потребления электроэнергии.The present invention relates generally to electrical devices, and in particular to electrical event recording devices and methods for recording and classifying electricity consumption.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Многие современные подходы к регистрации и классификации активности электроприборов используют распределенную модель, в которой каждое электрическое устройство содержит специальный датчик, который следит за изменениями состояния устройства (например, включением и выключением устройства). Определение уровня устройства концептуально не вызывает затруднений, но требует много времени и дорогостоящей установки и обслуживания. Также были использованы методы непрямого определения, при которых микрофоны, акселерометры и видеокамеры устанавливают по всему зданию для определения активности электроприборов. Такие методы являются эффективными, но требуют дорогостоящей установки и обслуживания и могут также поставить под угрозу конфиденциальность при домашней установке. Например, один метод регистрации электрического события включает непрямое прослушивание активности переключателей и моторов с помощью микрофонов, распределенных по жилой площади.Many modern approaches to recording and classifying the activity of electrical appliances use a distributed model, in which each electrical device contains a special sensor that monitors changes in the state of the device (for example, turning the device on and off). Determining the device level is conceptually straightforward, but time-consuming and costly to install and maintain. Indirect detection methods have also been used, in which microphones, accelerometers and video cameras are installed throughout the building to determine the activity of electrical appliances. Such methods are effective, but require expensive installation and maintenance, and can also compromise the privacy of a home installation. For example, one method of recording an electrical event involves listening indirectly to switch and motor activity using microphones distributed throughout the living area.

Таким образом, имеет место необходимость или потенциальная возможность для получения пользы от аппаратуры или способа, которые могут предоставить подробную информацию об электрическом состоянии электрических устройств в доме или в ином здании, но которые также не требуют относительно дорогого развертывания и профессиональной установки.Thus, there is a need or a potential opportunity to benefit from an apparatus or method that can provide detailed information about the electrical status of electrical devices in a home or other building, but which also does not require relatively expensive deployment and professional installation.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Некоторые варианты осуществления могут относиться к аппаратуре, предназначенной для регистрации электрического состояния одного или нескольких электрических устройств. Одно или несколько электрических устройств подключены к сети электропитания и производят высокочастотный электрический шум в сети электропитания. Аппаратура может содержать (a) модуль обработки, предназначенный для работы на процессоре вычислительного блока; и (b) датчик, предназначенный для соединения с электрической розеткой. Датчик может содержать (a) приемник для сбора данных, предназначенный для получения высокочастотного электрического шума через электрическую розетку и преобразования высокочастотного электрического шума в один или несколько первых сигналов данных, если датчик соединен с электрической розеткой. Электрическая розетка может быть электрически соединена с сетью электропитания. Модуль обработки также предназначен для идентификации электрического состояния одного или нескольких электрических устройств, по меньшей мере, частично используя один или несколько первых сигналов данных. Датчик связан с вычислительным блоком. Высокочастотный электрический шум предусматривает электрический шум в диапазоне частот от 10 кГц до 3 МГц.Some embodiments may relate to apparatus for recording the electrical state of one or more electrical devices. One or more electrical devices are connected to the mains supply and generate high frequency electrical noise on the mains supply. The hardware may comprise (a) a processing module designed to operate on a processor of the computing unit; and (b) a sensor for connecting to an electrical outlet. The sensor may include (a) a data acquisition receiver for receiving high frequency electrical noise through an electrical outlet and converting the high frequency electrical noise into one or more first data signals when the sensor is connected to an electrical outlet. The electrical outlet can be electrically connected to the mains supply. The processing module is also designed to identify the electrical state of one or more electrical devices, at least in part using one or more of the first data signals. The sensor is connected to the computing unit. High frequency electrical noise refers to electrical noise in the frequency range 10 kHz to 3 MHz.

Другие варианты осуществления относятся к способу регистрации и классификации потребления электроэнергии одним или несколькими электрическими устройствами. Одно или несколько электрических устройств присоединены к линии электропитания. Способ может включать захват двух или более электрических сигналов в линии электропитания, два или более электрических сигнала содержат по существу непрерывный электрический шум; регистрацию возникновения одного или нескольких электрических событий в линии электропитания, используя, по меньшей мере, по существу частично непрерывный электрический шум двух или более электрических сигналов; и ассоциирование одного или нескольких электрических событий с изменением электрического состояния по меньшей мере одного устройства из одного или нескольких электрических устройств. По существу непрерывный электрический шум двух или более электрических сигналов включает электрические сигналы, которые могут быть идентифицированы в линии электропитания по продолжительности примерно более 1 с.Other embodiments relate to a method for recording and classifying electricity consumption by one or more electrical devices. One or more electrical devices are connected to the power line. The method can include capturing two or more electrical signals on a power line, the two or more electrical signals comprising substantially continuous electrical noise; recording the occurrence of one or more electrical events on the power line using at least a substantially continuous electrical noise of two or more electrical signals; and associating one or more electrical events with a change in the electrical state of at least one of the one or more electrical devices. The substantially continuous electrical noise of two or more electrical signals includes electrical signals that can be identified on the power line over a duration of more than about 1 second.

Кроме того, другие варианты осуществления относятся к устройству регистрации электрического события, предназначенному для регистрации двух или более электрических событий в линии сети электропитания здания. Устройство регистрации электрического события может содержать (a) приемный модуль, предназначенный для получения и обработки одного или нескольких электрических сигналов, где один или несколько электрических сигналов содержат высокочастотную составляющую, при этом приемный модуль содержит (1) электрический интерфейс, предназначенный для связи с линией сети электропитания; (2) один или несколько фильтрующих контуров, соединенных с электрическим интерфейсом и предназначенных для передачи одной или нескольких частей одного или нескольких электрических сигналов; (3) модуль преобразователя, соединенный с выходом одного или нескольких фильтIn addition, other embodiments relate to an electrical event recording device for recording two or more electrical events on a building power line. An electrical event recording device may comprise (a) a receiving module for receiving and processing one or more electrical signals, where one or more electrical signals contain a high-frequency component, and the receiving module contains (1) an electrical interface for communication with a network line power supply; (2) one or more filter circuits connected to an electrical interface and designed to transmit one or more parts of one or more electrical signals; (3) converter module connected to the output of one or more filters

- 1 037313 рующих контуров и предназначенный для преобразования одного или нескольких электрических сигналов в один или несколько сигналов данных; при этом один или несколько сигналов данных содержат информацию о высокочастотной составляющей одного или нескольких электрических сигналов; (b) модуль обработки, предназначенный для работы на процессоре, при этом модуль обработки содержит (1) модуль регистрации события, предназначенный для использования информации о высокочастотной составляющей одного или нескольких электрических сигналов для определения возникновения двух или более электрических событий; (2) модуль классификации, предназначенный для классификации двух или более электрических событий; (3) подготовительный модуль, предназначенный для корреляции первого типа события с первым событием из двух или более электрических событий и для корреляции второго типа события со вторым событием из одного или нескольких электрических событий. Два или более электрических событий содержат включение одного или нескольких электрических устройств, соединенных с линией сети электропитания здания, и включение одного или нескольких электрических устройств, соединенных с линией сети электропитания здания. Высокочастотная составляющая одного или нескольких электрических сигналов содержит электрические сигналы с частотой более 10 кГц.- 1 037313 control circuits and designed to convert one or more electrical signals into one or more data signals; wherein one or more data signals contain information about the high frequency component of one or more electrical signals; (b) a processing module for operating on a processor, the processing module comprising (1) an event registration module for using information about the high frequency component of one or more electrical signals to determine the occurrence of two or more electrical events; (2) a classification module designed to classify two or more electrical events; (3) a preparatory module for correlating the first type of event with the first event of two or more electrical events and for correlating the second type of event with the second event of one or more electrical events. Two or more electrical events include the activation of one or more electrical devices connected to the building power line and the activation of one or more electrical devices connected to the building power line. The high-frequency component of one or more electrical signals contains electrical signals with a frequency of more than 10 kHz.

Перечень фигур чертежей и иных материаловList of figures of drawings and other materials

Для облегчения дальнейшего описания вариантов осуществления приведены следующие графические материалы, на которых на фиг. 1 изображен пример общей схемы типового устройства регистрации электрического события в соответствии с первым вариантом осуществления;To facilitate further description of the embodiments, the following drawings are provided, in which FIG. 1 is an example of a general diagram of a typical electrical event recording device according to the first embodiment;

на фиг. 2 изображена блок-схема устройства регистрации электрического события, изображенного на фиг. 1, в соответствии с первым вариантом осуществления;in fig. 2 is a block diagram of the electrical event recording device shown in FIG. 1 in accordance with the first embodiment;

на фиг. 3 изображена типовая каскадной диаграммы диапазона частот, показывающей включение и выключение электрических устройств в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 3 is an exemplary frequency band cascade diagram showing turning on and off electrical devices in accordance with an embodiment;

на фиг. 4 изображена неполная схема соединения типового приемника для сбора данных устройства регистрации электрического события, изображенного на фиг. 1, в соответствии с первым вариантом осуществления;in fig. 4 is an incomplete connection diagram of a typical data acquisition receiver of the electrical event recorder shown in FIG. 1 in accordance with the first embodiment;

на фиг. 5 изображена общая схема типового устройства регистрации электрического события в соответствии со вторым вариантом осуществления;in fig. 5 is a general diagram of a typical electrical event recording device according to a second embodiment;

на фиг. 6 изображена блок-схема датчика устройства регистрации электрического события, изображенного на фиг. 5, в соответствии со вторым вариантом осуществления;in fig. 6 is a block diagram of a sensor of the electrical event recording device shown in FIG. 5 in accordance with a second embodiment;

на фиг. 7 изображена блок-схема типового варианта осуществления способа предоставления устройства регистрации электрического события в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 7 is a flowchart of an exemplary embodiment of a method for providing an electrical event recording device in accordance with an embodiment;

на фиг. 8 изображена блок-схема типового варианта осуществления способа регистрации и классификации потребления электроэнергии одним или несколькими электрическими устройствами, подключенными к сети электропитания, в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 8 is a block diagram of an exemplary embodiment of a method for recording and classifying electricity consumption by one or more electrical devices connected to a power supply network, in accordance with an embodiment;

на фиг. 9 изображена блок-схема типового действия по использованию первых электрических сигналов для подготовки модуля обработки с целью корреляции первых сигналов данных с изменением электрического состояния конкретного электрического устройства в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 9 is a flowchart of an exemplary operation of using first electrical signals to prepare a processing unit for correlating first data signals with a change in electrical state of a particular electrical device in accordance with an embodiment;

на фиг. 10 изображен график типовой сигнатуры флуктуационного шума в здании в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 10 is a plot of a typical fluctuation noise signature in a building in accordance with an embodiment;

на фиг. 11 изображен график типовой сигнатуры шума нового устройства в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 11 is a graph of a typical noise signature of a new device in accordance with an embodiment;

на фиг. 12 изображен график типовой сигнатуры шума нового электрического устройства после удаления флуктуационного шума в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 12 is a graph of a typical noise signature of a new electrical device after removal of fluctuation noise in accordance with an embodiment;

на фиг. 13 изображена таблица демографических данных для зданий, использованных для типовой установки типового устройства регистрации электрического события в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 13 is a demographic table of buildings used for a typical installation of a typical electrical event recorder in accordance with an embodiment;

на фиг. 14 изображена таблица, показывающая производительность типовой системы регистрации электрического события во время типовой установки, в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 14 is a table showing the performance of a typical electrical event recording system during a typical installation, in accordance with an embodiment;

на фиг. 15 изображена таблица матрицы неточностей, показывающая производительность типовой системы регистрации электрического события во время типовой установки в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 15 is a confusion matrix table showing the performance of a typical electrical event recording system during a typical installation in accordance with an embodiment;

на фиг. 16 изображена другая таблица, суммирующая классификационные показатели точности при использовании минимального набора подготовительных данных типовой системы регистрации электрического события во время типовой развертки в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 16 depicts another table summarizing the classification accuracy metrics using the minimum set of preparatory data of a typical system for recording an electrical event during a typical sweep in accordance with an embodiment;

на фиг. 17 изображена таблица производительности типовой системы регистрации события при классификации четырех электрических устройств, примененных в различных зданиях, используя 10кратную проверку классификации, в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 17 is a table showing the performance of a typical event recording system in classifying four electrical devices applied in various buildings using a 10-fold classification check, in accordance with an embodiment;

на фиг. 18 изображен график, показывающий временную стабильность или изменение сигнатур в течение времени для четырех случайно выбранных электрических устройств путем визуализации векторов признаков в пространстве признаков в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 18 is a graph showing temporal stability or signature variation over time for four randomly selected electrical devices by visualizing feature vectors in feature space in accordance with an embodiment;

- 2 037313 на фиг. 19 изображен график спектра, наблюдаемого системой регистрации электрического события, показывающий спектр шума, создаваемого четырьмя CFL (компактными флуоресцентными лампами) одного и того же типа, в соответствии с вариантом осуществления;- 2 037313 in Fig. 19 is a graph of a spectrum observed by an electrical event recording system showing the spectrum of noise generated by four CFLs (compact fluorescent lamps) of the same type, in accordance with an embodiment;

на фиг. 20 изображен график спектра части данных из теста электрического устройства, которое было подключено к двум разным настенным розеткам в здании, в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 20 is a plot of the spectrum of a portion of data from a test of an electrical device that was connected to two different wall outlets in a building, in accordance with an embodiment;

на фиг. 21 изображен график сигнала электромагнитных помех, созданных диммером на разных его уровнях, в соответствии с вариантом осуществления;in fig. 21 is a graph of an EMI signal generated by a dimmer at different levels in accordance with an embodiment;

на фиг. 22 изображен график, показывающий короткий всплеск электромагнитных помех, который производят CFL при первом включении;in fig. 22 is a graph showing the short burst of electromagnetic interference that CFLs produce when first turned on;

на фиг. 23 изображен компьютер, который является подходящим для реализации варианта осуществления вычислительного блока, изображенного на фиг. 1;in fig. 23 depicts a computer that is suitable for implementing the embodiment of the computing unit shown in FIG. one;

на фиг. 24 изображена характерная блок-диаграмма примера элементов, включенных в монтажные схемы внутри корпуса вычислительного блока, изображенного на фиг. 23.in fig. 24 is a representative block diagram of an example of elements included in wiring diagrams within the casing of the computing unit of FIG. 23.

Для простоты и ясности иллюстрации на фигурах изображен общий вид конструкции, а описания и детали хорошо известных признаков и методов могут быть опущены во избежание нежелательного затруднения понимания изобретения. Кроме того, элементы на фигурах изображены не обязательно в масштабе. Например, размеры некоторых элементов на фигурах могут быть увеличены по сравнению с другими элементами для лучшего понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Одни и те же номера позиций на разных фигурах соответствуют одним и тем же элементам.For simplicity and clarity of illustration, the figures depict a general view of the structure, and descriptions and details of well-known features and techniques may be omitted to avoid unnecessarily obscuring the invention. In addition, elements in the figures are not necessarily drawn to scale. For example, the dimensions of some of the elements in the figures may be exaggerated relative to other elements for a better understanding of embodiments of the present invention. The same reference numbers in different figures correspond to the same elements.

Термины первый, второй, третий, четвертый и тому подобные в описании и в формуле изобретения, если таковые имеются, используются для различения подобных элементов и не являются обязательными для описания конкретного последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, таких как варианты осуществления, описанные в настоящей заявке, например могут применяться в последовательностях, отличных от изображенных или иным образом описанных в настоящей заявке. Кроме того, термины содержать и иметь и любые их вариации предназначены для обозначения неисключительного включения, такого как процесс, способ, система, предмет, устройство или аппаратура, которые составляют список элементов, не обязательно ограничивающийся этими элементами, но может содержать другие элементы, которые не указаны в прямой форме или не являются присущими такому процессу, способу, системе, предмету, устройству или аппаратуре.The terms first, second, third, fourth, and the like in the description and in the claims, if any, are used to distinguish between similar elements and are not required to describe a particular sequential or chronological order. It should be understood that the terms used in this manner are interchangeable under appropriate circumstances, such as the embodiments described herein, for example, may be used in sequences other than those depicted or otherwise described herein. In addition, the terms contain and have, and any variations thereof, are intended to denote a non-exclusive inclusion, such as a process, method, system, object, device, or apparatus that constitutes a list of items, not necessarily limited to these items, but may contain other items that are not are indicated in a direct form or are not inherent in such a process, method, system, object, device or apparatus.

Термины слева, справа, спереди, сзади, сверху, снизу, над, под и тому подобные в описании и в формуле изобретения, если таковые имеются, используются в описательных целях и необязательно для описания постоянного взаимоположения. Следует понимать, что термины, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, таких как варианты осуществления изобретения, описанные в настоящей заявке, например, могут применяться в других ориентациях, отличных от изображенных или иным образом описанных в настоящей заявке.The terms left, right, front, back, top, bottom, above, below, and the like in the description and in the claims, if any, are used for descriptive purposes and not necessarily to describe a permanent relationship. It should be understood that the terms used in this manner are interchangeable under appropriate circumstances, such as the embodiments of the invention described herein, for example, may be used in orientations other than those depicted or otherwise described herein.

Термины соединение, соединенный, соединения, соединяющий и тому подобные должны пониматься в широком смысле и относиться к соединению двух или нескольких элементов или сигналов электрически, механически и/или другим способом. Два или более электрических элемента могут быть соединены электрически, но не соединены механически или другим способом, два или более механических элемента могут быть соединены механически, но не соединены электрически или другим способом, два или более электрических элемента могут быть соединены механически, но не соединены электрически или другим способом. Соединение может быть любым по времени, например постоянным, полупостоянным или мгновенным.The terms connection, connected, connection, connecting and the like should be understood in a broad sense and refer to the connection of two or more elements or signals electrically, mechanically and / or in another way. Two or more electrical elements may be electrically connected, but not mechanically or otherwise connected, two or more mechanical elements may be mechanically connected, but not electrically or otherwise connected, two or more electrical elements may be mechanically connected, but not electrically connected or in another way. The connection can be any time, for example, permanent, semi-permanent, or instantaneous.

Электрическое соединение и тому подобные должны пониматься в широком смысле и содержать соединение при наличии любого электрического сигнала, будь то сигнал мощности, сигнал данных и/или другие типы или комбинации электрических сигналов. Механическое соединение и тому подобные должны пониматься в широком смысле и включать механическое соединение любых типов.Electrical connection and the like are to be understood broadly and include a connection in the presence of any electrical signal, be it a power signal, a data signal, and / or other types or combinations of electrical signals. Mechanical connection and the like are to be understood broadly to include any type of mechanical connection.

Отсутствие слова съемно, съемный и тому подобных рядом со словом соединенный и тому подобными не означает, что рассматриваемое соединение и т.д. является или не является съемным.The absence of the word removable, removable and the like next to the word connected and the like does not mean that the connection in question, etc. is or is not removable.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Электроэнергия в линии электропитания может содержать электрический шум. Электрический шум, присутствующий в линии электропитания, может быть вызван работой электрического устройства, которое электрически соединено с линией электропитания. Данный тип электрического шума называется кондуктивной электромагнитной помехой (EMI). EMI могут быть делиться на два типа: кратковременный шум и непрерывный шум. В некоторых вариантах осуществления непрерывный или кратковременный электрический шум, который возникает при включении электрического устройства, не имеет той же формы электрического шума после нескольких электрических циклов переменного тока (например, один электрический цикл переменного тока составляет 1/60 с в США). Например, электрический шум компактной флуоресцентной лампочки (CFL) имеет одну форму в течение нескольких электрических циклов переменного тока до тех пор, пока CFL разогревается, и затем форма электрических шумов переходит вElectricity in the power line may contain electrical noise. Electrical noise present on the power line can be caused by the operation of an electrical device that is electrically connected to the power line. This type of electrical noise is called conducted electromagnetic interference (EMI). EMI can be divided into two types: transient noise and continuous noise. In some embodiments, continuous or transient electrical noise that occurs when an electrical device is turned on does not have the same form of electrical noise after several AC electrical cycles (eg, one AC electrical cycle is 1/60 s in the United States). For example, the electrical noise of a compact fluorescent light bulb (CFL) has one shape for several AC electrical cycles until the CFL heats up and then the shape of the electrical noise changes to

- 3 037313 другую форму после разогрева CFL. В другом примере электродвигатели постоянного тока характеризуются непрерывным шумом, но непрерывный шум электродвигателя постоянного тока может продолжаться только в течение микросекунд, но может повторяться каждый электрический цикл переменного тока до тех пор, пока электродвигатель постоянного тока работает. Описанное ниже устройство регистрации электрического события может регистрировать все эти типы электрического шума.- 3 037313 different shape after CFL warming up. In another example, DC motors are characterized by continuous noise, but the continuous noise of the DC motor can only last for microseconds, but can repeat every AC electric cycle as long as the DC motor is running. The electrical event recorder described below can record all of these types of electrical noise.

Кратковременный шум характеризируется малой продолжительностью, в течение которой он может наблюдаться, как правило, от десятков наносекунд до нескольких миллисекунд. С другой стороны, непрерывный шум (т.е. по существу непрерывный шум) может наблюдаться так долго, пока электрическое устройство работает. Во многих вариантах осуществления непрерывный шум, как использовано в настоящей заявке, может означать повторяющийся, постоянный, непрерываемый или многократно повторяющийся шум. В этом же или других вариантах осуществления шум может быть непрерывным, если спектр шума повторяется каждый цикл переменного тока или сигнал электрического шума наблюдается без прекращения до тех пор, пока электрическое устройство работает. Шум может все еще считаться непрерывным шумом, если разрыв цикла переменного тока происходит во время шума.Short-term noise is characterized by a short duration, during which it can be observed, as a rule, from tens of nanoseconds to several milliseconds. On the other hand, continuous noise (i.e., substantially continuous noise) can be observed as long as the electrical device is in operation. In many embodiments, continuous noise, as used herein, can mean repetitive, constant, uninterrupted, or repetitive noise. In the same or other embodiments, the noise can be continuous if the noise spectrum repeats every AC cycle or an electrical noise signal is observed without interruption as long as the electrical device is in operation. Noise can still be considered continuous noise if AC cycle break occurs during noise.

Во многих примерах непрерывный электрический шум может быть распознаваемым в линии электропитания на протяжении большего отрезка времени, чем электрический цикл переменного тока. В другом примере непрерывный электрический шум может быть распознаваемым на протяжении меньшего отрезка времени, чем один цикл переменного тока, но электрические сигналы повторяются в трех или более электрических циклах переменного тока. В другом примере непрерывный электрический шум может являться электрическими сигналами, которые являются распознаваемыми в линии электропитания на протяжении большего отрезка времени, чем приблизительно 10 мс. В другом примере непрерывный электрический шум может являться электрическими сигналами, которые являются распознаваемыми в линии электропитания на протяжении большего отрезка времени, чем приблизительно 50 мс. В других примерах непрерывный электрический шум может являться электрическими сигналами, которые являются распознаваемыми в линии электропитания на протяжении большего отрезка времени, чем приблизительно 1 с. В еще одних дополнительных примерах непрерывный электрический шум может являться электрическими сигналами, которые являются распознаваемыми в линии электропитания на протяжении большего отрезка времени, чем приблизительно 10 с.In many examples, continuous electrical noise can be sensed on a power line for a longer period of time than an alternating current electrical cycle. In another example, continuous electrical noise may be detectable for less time than one AC cycle, but electrical signals are repeated in three or more AC electrical cycles. In another example, continuous electrical noise can be electrical signals that are recognizable on the power line for more than about 10 ms. In another example, continuous electrical noise can be electrical signals that are recognizable on the power line for more than about 50 ms. In other examples, continuous electrical noise may be electrical signals that are recognizable on the power line for more than about 1 second. In still further examples, continuous electrical noise can be electrical signals that are recognizable on the power line for more than about 10 seconds.

Как кратковременный, так и непрерывный шумы также могут быть сосредоточены в узком диапазоне частот или распределены в широком диапазоне частот (т.е. являться широкополосным шумом). CFL является примером электрического устройства, генерирующего непрерывный шум, который проводится по линии электропитания вследствие его электрического соединения с линией сети электропитания. Поскольку электрическая распределительная система здания подключена параллельно к электрическому щитку здания, то кондуктивная EMI широко распространяется от заданного электрического устройства по всей линии сети электропитания здания.Both short-term and continuous noise can also be concentrated in a narrow frequency range or spread over a wide frequency range (ie, be broadband noise). CFL is an example of an electrical device that generates continuous noise that is conducted through the power line due to its electrical connection to the power line. Since the building's electrical distribution system is connected in parallel to the building's electrical panel, conductive EMI is widely distributed from a given electrical device throughout the building's power supply line.

Непрерывный шум обычно является присущим работающему электрическому устройству и внутренней электронике. Такие устройства как шлифовальный станок создают электрический шум, синхронный с частотой сети переменного тока (60 Гц в США) и его гармониками (120 Гц, 180 Гц и т.д.) в связи с непрерывным замыканием и размыканием электрического контакта втулками двигателя такого типа электрического устройства.Continuous noise is usually inherent in a working electrical device and internal electronics. Devices such as a grinding machine create electrical noise that is synchronous with the AC mains frequency (60 Hz in the US) and its harmonics (120 Hz, 180 Hz, etc.) due to the continuous closing and opening of the electrical contact by the motor bushings of this type of electrical devices.

Импульсный источник питания (SMPS) является источником электропитания, который содержит импульсный стабилизатор для обеспечения выходного напряжения, требуемого электрическими устройствами, использующими SMPS. Функцией SMPS является обеспечение стабилизированного выходного напряжения, обычно отличного по уровню от выходного напряжения, полученного от сети электропитания. Электрические устройства, использующие SMPS, становятся все более распространенными вследствие их более высокой эффективности, меньшего размера и меньшей цены по сравнению с традиционными источниками питания. Кроме того, производители все чаще используют SMPS в своей продукции для выполнения минимальных требований энергосбережения (например, программы Energy Star Министерства энергетики США). Например, большинство персональных компьютеров, а также флуоресцентных ламп в настоящее время используют SMPS. Более десяти лет назад большинство потребительских электронных устройств не были SMPS вследствие слаборазвитого состояния технологии производства SMPS и отсутствия дешевых однокристальных SMPS.A switching power supply (SMPS) is a power supply that contains a switching regulator to provide the output voltage required by electrical devices using SMPS. The function of the SMPS is to provide a stabilized output voltage, usually different in level from the output voltage obtained from the mains supply. Electrical devices using SMPS are becoming more common due to their higher efficiency, smaller size and lower cost compared to traditional power supplies. In addition, manufacturers are increasingly using SMPS in their products to meet minimum energy efficiency requirements (for example, the Energy Star Program of the US Department of Energy). For example, most personal computers as well as fluorescent lamps currently use SMPS. More than a decade ago, most consumer electronics devices were not SMPS due to the underdeveloped state of SMPS manufacturing technology and the lack of cheap single-chip SMPSs.

Современные электрические устройства на базе SMPS генерируют шум, который синхронизирован с их внутренним генератором электропитания. Кроме того, в отличие от традиционных линейных регуляторов мощности SMPS не рассеивает избыточную мощность в виде тепла, но вместо этого сохраняет энергию с помощью катушки индуктивности и передает эту сохраненную энергию из линии электропитания на нагрузку по мере необходимости и, таким образом, затрачивает намного меньше энергии, чем традиционные источники электропитания. Ключевым моментом меньшего размера и эффективности SMPS является использование мощного транзистора для передачи сохраненной электроэнергии на высокой частоте, также известной в качестве частоты переключения. Частота переключения обычно намного выше частоты сети переменного тока 60 Гц (в США), так как при более высокой частоте требуются катушки индуктивности или преобразователи меньшего размера. Типичный SMPS работает на частотах отModern SMPS-based electrical devices generate noise that is synchronized with their internal power supply. In addition, unlike traditional linear power regulators, the SMPS does not dissipate excess power in the form of heat, but instead stores energy with an inductor and transfers that stored energy from the power line to the load as needed and thus wastes much less energy. than traditional power supplies. The key to the smaller and more efficient SMPS is the use of a powerful transistor to transfer the stored electrical energy at a high frequency, also known as the switching frequency. The switching frequency is usually much higher than the 60 Hz AC mains frequency (in the US) because the higher frequency requires smaller inductors or converters. A typical SMPS operates at frequencies from

- 4 037313 десятков до сотен килогерц (кГц). Схема переключения может быть отрегулирована для выполнения требований электропитания электрического устройства, которое оснащается SMPS. Например, источник- 4037313 tens to hundreds of kilohertz (kHz). The switching circuit can be adjusted to meet the power requirements of the electrical device that is equipped with the SMPS. For example the source

CFL оснащен SMPS для генерации высокого напряжения, необходимого для CFL. Переключающее действие, которое является краеугольным камнем принципа действия SMPS, генерирует большее количество EMI, сосредоточенных на частоте переключения.The CFL is equipped with an SMPS to generate the high voltage required by the CFL. The switching action, which is the cornerstone of the SMPS principle, generates more EMI focused on the switching frequency.

Кроме того, большинство современных потребительских электронных приборов развиваются в направлении использования программного коммутатора вместо механического переключателя. В отличие от механического переключателя, программный коммутатор использует программно-управляемую кнопку переключения, которая электронным образом передает электроэнергию электрическому устройству. В данном типе переключателя непрямая активация электрического устройства с помощью программно-управляемого электронного переключателя уменьшает кратковременный шум, генерируемый в момент активации. Установлено, что несколько устройств, таких как ЖК-мониторы (жидкокристаллические мониторы) и DVD-проигрыватели, которые используют программный коммутатор, не генерируют заметный кратковременный шум. Программно-управляемые устройства, такие как ЖК-мониторы и DVD-проигрыватели, почти всегда сделаны на основе SMPS и, таким образом, устройство 100 регистрации электрического события (фиг. 1) может зарегистрировать изменение их состояния электропитания, контролируя производимые электрическими устройствами EMI.In addition, most modern consumer electronic devices are moving towards using a program switch instead of a mechanical switch. Unlike a mechanical switch, a program switch uses a software-controlled toggle button that electronically transfers electrical power to an electrical device. In this type of switch, the indirect activation of an electrical device using a software-controlled electronic switch reduces the transient noise generated at the moment of activation. It has been found that several devices, such as LCD monitors (liquid crystal monitors) and DVD players, that use a softswitch do not generate noticeable intermittent noise. Software-controlled devices such as LCD monitors and DVD players are almost always SMPS-based and thus the electrical event recorder 100 (FIG. 1) can register changes in their power state by monitoring the electrical EMI devices produced.

Как и современные электронные устройства на основе SMPS, диммеры также производят непрерывный шум вследствие переключения по меньшей мере одного внутреннего двустороннего тиристорного переключателя. Этот непрерывный шум может быть использован для регистрации и идентификации нагрузок от управляемой диммером лампы накаливания. В отличие от узкополосного шума, производимого SMPS, диммер производит широкополосный шум в диапазоне сотен килогерц, который может быть смоделирован в виде распределения Гаусса, имеющего большое отклонение.Like modern electronic devices based on SMPS, dimmers also generate continuous noise due to the switching of at least one internal two-way thyristor switch. This continuous noise can be used to register and identify loads from a dimmer controlled incandescent lamp. In contrast to the narrowband noise produced by the SMPS, the dimmer produces broadband noise in the hundreds of kilohertz range, which can be modeled as a large deviation Gaussian distribution.

Кроме того, в Соединенных Штатах Федеральная комиссия связи (FCC) установила правила (например, раздел 47 Свода федеральных правил, часть 15/18: Потребительские ограничения на излучение) для любого электрического устройства, соединяемого с линией сети энергопитания, которые определяют максимальное количество EMI, которые электрическое устройство может передавать обратно в линию сети электропитания. Ограничение FCC и в настоящее время составляет 66 дБмкВ (количество децибел относительно одного микровольта) для частотного диапазона от 150 до 500 кГц, что составляет около -40 дБм (количество децибел относительно одного милливатта) при нагрузке в 50 Ом.In addition, in the United States, the Federal Communications Commission (FCC) has established regulations (for example, Title 47 CFR Part 15/18: Consumer Exposure Limits) for any electrical device connected to a utility power line that specifies the maximum amount of EMI. which the electrical device can transfer back to the power line. The FCC limit is still 66 dBμV (decibels per microvolt) for a frequency range of 150 to 500 kHz, which is about -40 dBm (decibels per milliwatt) into a 50 ohm load.

Теперь обратимся к графическим материалам. На фиг. 1 изображена общая схема типового устройства 100 регистрации электрического события в соответствии с первым вариантом осуществления. На фиг. 2 изображена блок-схема типовой системы 200, содержащей устройство 100 регистрации электрического события, в соответствии с первым вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления устройство 100 регистрации электрического события может быть настроено на регистрацию электрического состояния одного или нескольких электрических устройств 290 (фиг. 2) в системе 200. Устройство 100 регистрации электрического события может быть также настроено на регистрацию одного или нескольких электрических событий в линии сети электропитания 150 здания в системе 200. Во многих примерах устройство 100 регистрации электрического события может использовать непрерывный шум в линии сети электропитания 150 вследствие электрических устройств 290 для регистрации электрического состояния электрических устройств 290 или для регистрации электрических событий в линии сети 150 электропитания. Система 200 и устройство 100 регистрации электрического события являются всего лишь типовыми и не ограничиваются вариантами осуществления, представленными в настоящей заявке. Устройство 100 регистрации электрического события может быть использовано во многих различных вариантах осуществления или примерах, не показанных или не изображенных особо в настоящей заявке.Now let's turn to graphic materials. FIG. 1 is a general diagram of an exemplary electrical event recording apparatus 100 in accordance with the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram of an exemplary system 200 including an electrical event recording apparatus 100 in accordance with a first embodiment. In some embodiments, electrical event recorder 100 may be configured to register the electrical state of one or more electrical devices 290 (FIG. 2) in system 200. Electrical event recorder 100 may also be configured to register one or more electrical events on a network line power 150 to a building in system 200. In many examples, electrical event recorder 100 may utilize continuous noise on power line 150 due to electrical devices 290 to record the electrical state of electrical devices 290 or to record electrical events on power line 150. The system 200 and the electrical event recorder 100 are exemplary only and not limited to the embodiments presented herein. Electrical event recorder 100 may be used in many different embodiments or examples not shown or depicted specifically in this application.

В некоторых примерах электрическое устройство 290 генерирует один или несколько высокочастотных электрических сигналов. В различных вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы (например, электрические сигналы в диапазоне частот от 10 кГц до нескольких мегагерц) могут генерироваться одним или несколькими SMPS или другими электрическими компонентами (например, внутренними двусторонними тиристорными переключателями или внутренними генераторами (отличными от SMPS)) электрических устройств 290. В этих же самых или в других вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы могут быть циклостационарными по отношению к электрическому циклу переменного тока сети 150 электропитания. Высокочастотные электрические сигналы могут быть циклостационарными сигналами в широком понимании. В некоторых примерах высокочастотные электрические сигналы могут проявлять циклостационарность во второй, третьей или четвертой составляющей статистики рангов.In some examples, electrical device 290 generates one or more high frequency electrical signals. In various embodiments, high frequency electrical signals (for example, electrical signals in the frequency range from 10 kHz to several megahertz) can be generated by one or more SMPS or other electrical components (for example, internal bi-directional thyristor switches or internal generators (other than SMPS)) of electrical devices 290. In these same or other embodiments, the high frequency electrical signals may be cyclic with respect to the AC electrical cycle of the power supply network 150. High frequency electrical signals can be cyclostationary signals in a broad sense. In some examples, high frequency electrical signals may exhibit cyclostationarity in the second, third, or fourth component of the rank statistics.

Во многих вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы являются электрическими сигналами в диапазоне частот от 10 кГц до 3 МГц. В других вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы являются высокочастотными электромагнитными помехами в диапазоне частот от приблизительно 10 кГц до приблизительно 1 МГц. В других вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы являются высокочастотными электромагнитными помехами в диапа- 5 037313 зоне частот от приблизительно 30 до приблизительно 300 кГц.In many embodiments, the high frequency electrical signals are electrical signals in the frequency range from 10 kHz to 3 MHz. In other embodiments, the high frequency electrical signals are high frequency electromagnetic interference in the frequency range from about 10 kHz to about 1 MHz. In other embodiments, the high frequency electrical signals are high frequency electromagnetic interference in the 5,037313 frequency range of about 30 kHz to about 300 kHz.

В тех же или других вариантах осуществления высокочастотные электрические сигналы являются электрическими сигналами с частотой свыше приблизительно 10 кГц. В некоторых вариантах осуществления устройство 100 регистрации электрического события может быть достаточно чувствительным для захвата непрерывного шума от -100 до -10 дБм в частотном диапазоне приблизительно от 10 кГц до приблизительно 3 МГц, или точнее от приблизительно 10 кГц до приблизительно 1 МГц.In the same or other embodiments, the high frequency electrical signals are electrical signals with a frequency greater than about 10 kHz. In some embodiments, the electrical event recorder 100 may be sensitive enough to capture continuous noise of -100 to -10 dBm over a frequency range of about 10 kHz to about 3 MHz, or more specifically about 10 kHz to about 1 MHz.

В некоторых примерах одно или несколько электрических событий, зарегистрированных устройством 100 регистрации электрического события, могут содержать актуацию и деактуацию (т.е. включение и выключение) электрических устройств 290, соединенных с линией сети 150 электропитания. Одно или несколько электрических событий могут также являться событиями, в которых количество электроэнергии, переданное источником электропитания электрического устройства другому электрическому устройству (например, поворот регулятора диммера), варьируется или ограничивается. Как использовано в настоящей заявке, каждое из электрических устройств 290 может иметь одно из трех состояний электропитания: (a) состояние включенного питания; (b) состояние ожидания; (c) состояние полностью выключенного питания. Состояние включенного питания предусматривает все состояния электропитания, когда электрическое устройство включено и потребление электроэнергии электрическим устройством превышает номинальное (т.е. оно не находится в состоянии ожидания или состоянии полностью выключенного питания).In some examples, one or more electrical events recorded by the electrical event recorder 100 may comprise actuating and deactivating (i.e., turning on and off) electrical devices 290 connected to the power line 150. One or more electrical events may also be events in which the amount of electrical power supplied by a power supply of an electrical device to another electrical device (eg, turning a dimmer knob) is varied or limited. As used herein, each of the electrical devices 290 can have one of three power states: (a) a power on state; (b) a waiting state; (c) a completely power-off state. The power-on state includes all power states when the electrical device is turned on and the electrical device's power consumption exceeds the rated power (i.e., it is not in a standby or completely powered-off state).

Состояние ожидания является электрическим состоянием, когда электрическое устройство номинально выключено, но все еще потребляет электроэнергию для обеспечения одной или нескольких функций электрических устройств. Т.е. электрические устройства в состоянии ожидания номинально выключены, но все еще потребляют электроэнергию для обеспечения одной или нескольких стандартных, продолжительных или постоянных функций. Например, после того как пользователь выключает видеомагнитофон (VCR) или устройство записи цифрового видео (DVR), VCR и DVR могут продолжать потреблять электроэнергию из линии сети 150 электропитания для подсветки одного или нескольких дисплеев на устройстве (например, часов или одного или нескольких LED (светодиодов)) и/или выполнения одной или нескольких внутренних функций. В этом случае, несмотря на то, что пользователь думает, что VCR или DVR выключены, VCR или DVR находятся фактически в режиме ожидания. В другом примере, после того как пользователь выключил электрическое устройство, электрическое устройство может продолжить потреблять электроэнергию для зарядки внутренней батареи и, таким образом, находиться в состояние ожидания.A standby state is an electrical state where an electrical device is nominally off but still consuming power to provide one or more of the electrical device's functions. Those. Standby electrical devices are nominally off, but still consume power to provide one or more standard, continuous, or permanent functions. For example, after a user turns off a video recorder (VCR) or digital video recorder (DVR), the VCR and DVR may continue to draw power from the power line 150 to illuminate one or more displays on the device (such as a clock or one or more LEDs ( LEDs)) and / or performing one or more internal functions. In this case, although the user thinks the VCR or DVR is off, the VCR or DVR is actually in standby mode. In another example, after the user has turned off the electrical device, the electrical device can continue to consume power to charge the internal battery and thus be in a standby state.

Состояние полностью выключенного питания является состоянием, когда электрическое устройство не потребляет никакой электроэнергии (т.е. в действительности потребление электроэнергии нулевое) из линии сети 150 электропитания. В случае VCR или DVR, которые потребляют электроэнергию даже после того, как пользователь выключил электрическое устройство, VCR или DVR могут быть переведены в полностью выключенное состояние путем отключения электрического устройства от линии сети 150 электропитания или подключения VCR или DVR к электрическому переключателю, который полностью прекращает потребление электроэнергии VCR или DVD.The power off state is a state where the electrical device does not consume any power (i.e., there is actually zero power consumption) from the power line 150. In the case of a VCR or DVR that draws power even after the user has turned off the electrical device, the VCR or DVR can be put into a completely off state by disconnecting the electrical device from the mains 150 power line or connecting the VCR or DVR to an electrical switch that completely stops power consumption of VCR or DVD.

Как использовано в настоящей заявке, включение и подобные фразы относятся к переводу электрического устройства в состояние включенного питания либо из состояния полностью выключенного питания, либо из состояния ожидания. Точно так же, как использовано в настоящей заявке, выключение и подобные фразы относятся к переводу электрического устройства из состояния включенного питания либо в состояние полностью выключенного питания либо в состояние ожидания. Кроме того, состояние выключенного питания и подобные фразы относятся либо к состоянию полностью выключенного питания, либо к состоянию ожидания. Кроме того, состояние включенного питания и подобные фразы относятся к состоянию включенного питания.As used in this application, power-on and similar phrases refer to putting an electrical device into a powered-on state, either from a fully powered-off state or from a standby state. Just as used in this application, shutdown and similar phrases refer to the transfer of an electrical device from a power-on state, to a completely power-off state, or to a standby state. In addition, the power off state and similar phrases refer to either a completely power off state or a standby state. In addition, the power-on state and similar phrases refer to the power-on state.

В некоторых примерах, которые будут обсуждаться ниже в отношении диммеров и телевизоров, устройство 100 регистрации электрического события может также регистрировать промежуточные состояния электрических устройств 290. Т.е. устройство 100 регистрации электрического события может регистрировать различные состояния включенного питания электрических устройств 290.In some examples, which will be discussed below in relation to dimmers and televisions, the electrical event recorder 100 may also register intermediate states of electrical devices 290. electrical event recorder 100 may record various power-on states of electrical devices 290.

На фиг. 3 изображена типовая каскадная диаграмма 300 диапазона частот, показывающая включенные и выключенные электрические устройства в соответствии с вариантом осуществления. Как изображено на фиг. 3, если типовое электрическое устройство включено, наблюдается сигнатура узкополосного непрерывного шума, которая является непрерывной во время работы устройства. Кроме того, на фиг. 3 можно увидеть, что шум имеет наибольшую интенсивность в центре шума (например, на частоте переключения SMPS электрических устройств) и далее распространяется на нижние и верхние частоты с затуханием интенсивности. Затухание интенсивности может быть приблизительно смоделировано с помощью функции Гаусса, математическое ожидание которой расположено на частоте переключения. Данное распределение может быть связано с допустимостью ошибок компонентов, которые составляют ядро цепи переключения, а также характеристиками нагрузки источника электропитания. Если бы все электрические устройства и их компоненты являлись идеальными, то единственный пик узкополосного сигнала на частоте переключения был бы виден на фиг. 3. Допустимость ошибок компонентов SMPS такжеFIG. 3 is an exemplary frequency band waterfall diagram 300 showing on and off electrical devices in accordance with an embodiment. As shown in FIG. 3, if a typical electrical device is turned on, a narrowband continuous noise signature is observed that is continuous during operation of the device. In addition, in FIG. 3 it can be seen that the noise has the greatest intensity in the center of the noise (for example, at the switching frequency of the SMPS of electrical devices) and then propagates to the lower and upper frequencies with attenuation of the intensity. Intensity decay can be roughly modeled using a Gaussian function whose mathematical expectation is located at the switching frequency. This allocation can be related to the error tolerance of the components that make up the core of the switching circuit, as well as the load characteristics of the power supply. If all electrical devices and their components were ideal, then a single narrowband signal peak at the switching frequency would be visible in FIG. 3. The error tolerance of SMPS components is also

- 6 037313 может допускать разницу между иными идентичными устройствами, такими как различные блоки одной модели CFL. Наконец, линия электропитания сама по себе может выполнять функцию передачи (т.е. изменять индуктивность между источником собираемой информации и электрическим устройством) и может вносить дополнительные различия во множество подобных электрических устройств.- 6 037313 may differ between other identical devices, such as different blocks of the same CFL model. Finally, the power line itself can perform a transmission function (i.e., change the inductance between the source of information being collected and the electrical device) and can add further differences to a variety of such electrical devices.

Возвращаясь к фиг. 1-2, устройство 100 регистрации электрического события может содержать (a) по меньшей мере один датчик 110, предназначенный для соединения по меньшей мере с одной электрической розеткой 151 линии сети 150 электропитания (т.е. линии электропитания в здании); и (b) по меньшей мере один вычислительный блок 120. В некоторых вариантах осуществления устройство 100 регистрации электрического события не содержит линию сети 150 электропитания, электрическую розетку 151 или электрические устройства 290. В различных вариантах осуществления устройство 100 регистрации электрического события также не содержит вычислительный блок 120. В некоторых примерах устройство 100 регистрации электрического события содержит модуль 222 обработки (фиг. 2), но не содержит вычислительный блок 120.Returning to FIG. 1-2, the electrical event recording device 100 may comprise (a) at least one sensor 110 for connecting to at least one electrical outlet 151 of a power line 150 (i.e., a power line in a building); and (b) at least one computing unit 120. In some embodiments, the electrical event recorder 100 does not include a power line 150, an electrical outlet 151, or electrical devices 290. In various embodiments, the electrical event recorder 100 also does not include a computing unit 120. In some examples, electrical event recorder 100 includes a processing unit 222 (FIG. 2), but does not include a computing unit 120.

Датчик 110 может содержать (a) по меньшей мере один приемный модуль или приемник 211 для сбора данных; (b) контроллер 215; (c) устройство 216 связи с передатчиком; (d) источник 217 питания, предназначенный для обеспечения электроэнергией приемника 211 для сбора данных, контроллера 215 и устройства 216 связи. Вычислительный блок 120 может содержать (a) устройство 221 связи с приемником; (b) модуль 222 обработки; (c) модуль 230 хранения данных.The sensor 110 may comprise (a) at least one receiving module or receiver 211 for collecting data; (b) controller 215; (c) a transmitter communication device 216; (d) a power supply 217 for providing electrical power to the data acquisition receiver 211, the controller 215, and the communication device 216. Computing unit 120 may comprise (a) receiver communication device 221; (b) a processing unit 222; (c) a data storage unit 230.

Не расценивая следующее как ограничение, простой пример использования устройства 100 регистрации электрического события содержит электрические устройства 290 (фиг. 2), генерирующие один или несколько высокочастотных электрических сигналов (например, EMI) в линии сети 150 электропитания. Датчик 110 может выявлять высокочастотные электрические сигналы (например, непрерывный шум) в линии сети 150 электропитания и создавать один или несколько сигналов данных, которые содержат информацию о высокочастотных электрических сигналах. Датчик 110 может передавать сигналы данных вычислительному блоку 120, используя проводной и/или беспроводной способ связи. Вычислительный блок 120 может идентифицировать электрическое состояние электрических устройств 290, по меньшей мере, частично используя сигналы данных.Without considering the following as limiting, a simple example of using the electrical event recorder 100 comprises electrical devices 290 (FIG. 2) generating one or more high frequency electrical signals (eg, EMI) on a power line 150. The sensor 110 can detect high frequency electrical signals (eg, continuous noise) on the power line 150 and generate one or more data signals that contain information about the high frequency electrical signals. Sensor 110 may transmit data signals to computing unit 120 using wired and / or wireless communications. Computing unit 120 can identify the electrical state of electrical devices 290 using data signals at least in part.

Приемник 211 для сбора данных может быть предназначен для приема и обработки одного или нескольких электрических сигналов из линии сети 150 электропитания. Электрические сигналы могут содержать высокочастотные составляющие (например, EMI). Т.е. приемник 211 для сбора данных может быть предназначен для приема электрических сигналов с высокочастотными составляющими и преобразования электрических сигналов, и в частности высокочастотной составляющей, в один или несколько сигналов данных.The data acquisition receiver 211 may be configured to receive and process one or more electrical signals from the power line 150. Electrical signals can contain high frequency components (eg EMI). Those. the data acquisition receiver 211 may be configured to receive electrical signals with high frequency components and convert the electrical signals, and in particular a high frequency component, into one or more data signals.

На фиг. 4 изображена неполная принципиальная схема типового приемника 211 для сбора данных в соответствии с первым вариантом осуществления. Согласно фиг. 2 и 4 в различных вариантах осуществления приемник 211 для сбора данных может содержать (a) по меньшей мере один электрический интерфейс 212, предназначенный для соединения с электрической розеткой 151 (фиг. 1) линии сети 150 электропитания; (b) один или несколько фильтрующих контуров 213; (c) по меньшей мере один модуль 214 преобразователя. В различных вариантах осуществления электрический интерфейс 212 может содержать двухштыревой или трехштыревой разъем электропитания.FIG. 4 is an incomplete schematic diagram of a typical data acquisition receiver 211 in accordance with the first embodiment. As shown in FIG. 2 and 4, in various embodiments, the data acquisition receiver 211 may comprise (a) at least one electrical interface 212 for connecting to an electrical outlet 151 (FIG. 1) of a power line 150; (b) one or more filter circuits 213; (c) at least one converter module 214. In various embodiments, electrical interface 212 may include a two-pin or three-pin power connector.

В некоторых примерах фильтрующие контуры 213 могут быть электрически соединены с электрическим интерфейсом 212 и предназначены для фильтрации частей входящих электрических сигналов из сети электропитания. Фильтрующие контуры могут быть предназначены для передачи высокочастотного электрического шума. Например, приемник 211 для сбора данных может фильтровать частоту сети переменного тока (60 Гц в США) таким образом, что модуль 214 преобразователя не перегружается опорной частотной составляющей в 60 Гц. В этих же или других примерах фильтрующие контуры 213 могут содержать высокочастотный фильтр. В некоторых вариантах осуществления высокочастотный фильтр может иметь по существу плоскую частотную характеристику в диапазоне частот от 50 кГц до 30 МГц. Излом характеристики высокочастотного фильтра при 3 дБ может наблюдаться на частоте 36,7 кГц. Излом при 3 дБ дает достаточно широкую полосу для наблюдения полного диапазона EMI и другого высокочастотного непрерывного шума в электрических сигналах. В некоторых примерах фильтрующие контуры 213 может также содержать аттенюатор на 10 дБ, так что постоянная нагрузка в 50 Ом представлена на входе приемника 211 для сбора данных независимо от частоты сигнала или состояния линии переменного тока. Кроме того, в некоторых примерах в целях безопасности и обеспечения изоляции от напряжения линии могут использоваться высоковольтные конденсаторы. В этих же или других примерах может использоваться полярность, изображенная на фиг. 4. Т.е. в одном варианте осуществления линия и нулевые линии не должны соединяться обратным образом и изолирующие конденсаторы с целью безопасности должны являться полиэфирными пленочными конденсаторами переменного тока.In some examples, filter circuits 213 may be electrically connected to electrical interface 212 and are designed to filter portions of incoming electrical signals from the mains supply. The filter circuits can be designed to transmit high frequency electrical noise. For example, the data acquisition receiver 211 can filter the AC mains frequency (60 Hz in the US) such that the converter module 214 is not overloaded by the 60 Hz frequency reference. In the same or other examples, the filter circuits 213 may comprise a high-pass filter. In some embodiments, the high-pass filter may have a substantially flat frequency response in the 50 kHz to 30 MHz frequency range. A 3 dB kink in the high-pass filter can be observed at 36.7 kHz. A 3 dB kink gives a wide enough bandwidth to observe the full range of EMI and other high frequency continuous noise in electrical signals. In some examples, the filter circuits 213 may also include a 10 dB attenuator such that a constant 50 ohm load is present at the input of the receiver 211 for data acquisition regardless of signal frequency or AC line condition. In addition, high voltage capacitors may be used in some examples for safety and line voltage isolation. The same or other examples may use the polarity shown in FIG. 4. Ie in one embodiment, the line and zero lines should not be reversed and the isolation capacitors should be AC polyester film capacitors for safety reasons.

В некоторых примерах фильтрующий контур может содержать конденсаторы 461, 462 и резисторы 463, 464, 465. Конденсаторы 461 и 462 могут являться конденсаторами с емкостью 0,1 мкФ (полиэфирными конденсаторами на 450 В). Резисторы 463 и 465 могут являться резисторами с сопротивлением 100 Ом и мощностью в 1 Вт. Резистор 464 может являться резистором с сопротивлением 75 Ом и мощностьюIn some examples, the filter circuit may include capacitors 461, 462 and resistors 463, 464, 465. Capacitors 461 and 462 may be 0.1 μF (450 volt polyester) capacitors. Resistors 463 and 465 may be 100 ohm 1 watt resistors. Resistor 464 may be a 75 ohm resistor with a power

- 7 037313 в 1 Вт.- 7 037313 in 1 W.

Модуль 214 преобразователя может быть электрически соединен с фильтрующими контурами 213 и настроен на прием отфильтрованного сигнала от фильтрующих контуров 213. Модуль 214 преобразователя может быть настроен на преобразование одного или нескольких отфильтрованных сигналов в один или несколько сигналов данных. Один или несколько сигналов данных могут содержать информацию о высокочастотной составляющей одного или нескольких электрических сигналов. В некоторых примерах модуль 214 преобразователя может содержать аналого-цифровой преобразователь. В некоторых примерах аналого-цифровой преобразователь может дискретизировать отфильтрованный электрический сигнал с заданной частотой (например, 1 МГц). В одном примере модуль 214 преобразователя может содержать USRP (универсальную периферию программного радио).Converter module 214 may be electrically connected to filter circuits 213 and configured to receive the filtered signal from filter circuits 213. Converter module 214 may be configured to convert one or more filtered signals to one or more data signals. One or more data signals may contain information about the high frequency component of one or more electrical signals. In some examples, the converter module 214 may include an analog-to-digital converter. In some examples, the analog-to-digital converter may sample the filtered electrical signal at a specified frequency (eg, 1 MHz). In one example, the converter module 214 may comprise a USRP (Universal Software Radio Peripheral).

В некоторых примерах устройство 216 связи может содержать беспроводной передатчик и устройство 221 связи может являться беспроводным передатчиком. В некоторых примерах электрические сигналы могут передаваться с использованием технологии WI-FI (беспроводного обмена данными), беспроводного протокола 802.11 IEEE (Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) или беспроводного протокола Bluetooth 3.0+HS (высокая скорость). В дополнительных примерах эти сигналы могут передаваться через Zigbee (802.15.4), Z-Wave или специальный беспроводной стандарт. В других примерах устройство 216 связи может передавать электрические сигналы, используя сотовую связь или проводное соединение (например, используя провод).In some examples, communications apparatus 216 may comprise a wireless transmitter and communications apparatus 221 may be a wireless transmitter. In some examples, electrical signals may be transmitted using WI-FI (wireless communication), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 wireless protocol, or Bluetooth 3.0 + HS (high speed) wireless protocol. In additional examples, these signals can be transmitted over Zigbee (802.15.4), Z-Wave, or a custom wireless standard. In other examples, communications device 216 may transmit electrical signals using cellular communications or a wired connection (eg, using a wire).

В Северной Америке и во многих других частях мира обычно используется трехфазное электропитание в сети электропитания большинства зданий. В некоторых зданиях сильный шумовой сигнал может быть обнаружен в фазах линии сети 150 электропитания. Тем не менее, для некоторых частей некоторых зданий, которые не находятся на противоположной фазе от электрической розетки 151, к которой подключен электрический интерфейс 212, может быть сложно выявить электрические события. В некоторых примерах эта проблема может быть решена путем установки датчика 110 на каждой фазе (т.е. установки двух датчиков для здания, использующего трехфазное электропитание) или установки датчика 110 в доступной розетке на 240 В, если присутствуют обе фазы (например, в электрическом разъеме для сушилки). Установка двух датчиков 110 позволит устройству 100 регистрации электрического события захватывать события в обеих фазах, но также повысит вероятность появления сигнатур подобного вида для двух подобных устройств. Тем не менее, проблема появления сигнатур подобного вида может быть решена, если знать какой из двух датчиков 110 зарегистрировал событие.In North America and many other parts of the world, three-phase power is commonly used in most buildings. In some buildings, a strong noise signal may be detected in the phases of the power line 150. However, for some parts of some buildings that are not in phase with the electrical outlet 151 to which the electrical interface 212 is connected, it can be difficult to detect electrical events. In some examples, this problem can be solved by installing a sensor 110 on each phase (i.e. installing two sensors for a building using a three-phase power supply) or installing the sensor 110 in an available 240 V outlet if both phases are present (for example, in an electrical dryer connector). Installing two sensors 110 will allow the electrical event recorder 100 to capture events in both phases, but will also increase the likelihood of similar signatures occurring for two similar devices. However, this kind of signature problem can be solved by knowing which of the two sensors 110 has registered the event.

В некоторых примерах модуль 222 обработки может содержать программное обеспечение и может содержать (a) подготовительный модуль 223, предназначенный для корреляции одного или нескольких электрических событий с одним или несколькими электрическими событиями разного типа; (b) модуль 224 регистрации события, предназначенный для определения возникновения одного или нескольких электрических событий, по меньшей мере, частично используя сигналы данных; (c) модуль 226 классификации, предназначенный для классификации типа одного или нескольких электрических событий; (d) модуль 225 связи, предназначенный для связи с пользователем.In some examples, processing module 222 may include software and may comprise (a) a prep module 223 for correlating one or more electrical events with one or more electrical events of different types; (b) an event registration module 224 for detecting the occurrence of one or more electrical events using data signals at least in part; (c) a classification module 226 for classifying the type of one or more electrical events; (d) a communication module 225 for communicating with a user.

Вычислительный блок 120 или модуль 222 обработки могут быть предназначены для идентификации электрического состояния электрических устройств 290, по меньшей мере, частично используя один или несколько первых сигналов данных (например, информацию о высокочастотной составляющей одного или нескольких электрических сигналов). В разных вариантах осуществления вычислительный блок 120 и/или модуль 222 обработки могут быть предназначены для измерения количества электроэнергии, потребляемого одним или несколькими электрическими устройствами, по меньшей мере, частично используя один или несколько сигналов данных от устройства связи 216. Например, модуль 222 обработки может быть предназначен для идентификации при включении или выключении первого из одного или нескольких электрических устройств 290, по меньшей мере, частично используя сигналы данных от устройства 216 связи.Computing unit 120 or processing unit 222 may be configured to identify the electrical state of electrical devices 290 using at least in part one or more first data signals (eg, information about the high frequency component of one or more electrical signals). In various embodiments, computing unit 120 and / or processing unit 222 may be configured to measure the amount of electricity consumed by one or more electrical devices, at least in part using one or more data signals from communication device 216. For example, processing unit 222 may be designed to identify when the first of the one or more electrical devices 290 is turned on or off, at least in part using data signals from the communication device 216.

Как будет подробнее описано ниже, в некоторых примерах кроме сигналов данных, полученных от датчика 110, модуль 222 обработки может использовать следующие типы данных для идентификации электрического состояния электрических устройств 290: (a) данные из базы данных от органа управления; (b) данные из одной или нескольких баз данных, которые содержат данные о ранее наблюдаемых сигналах данных; (c) данные от одного или нескольких марок электрических устройств; и/или (d) данные от пользователя, касающиеся идентификации одного или нескольких электрических устройств.As will be described in more detail below, in some examples, in addition to data signals received from sensor 110, processing unit 222 may use the following types of data to identify the electrical state of electrical devices 290: (a) data from a database from a control; (b) data from one or more databases that contain data about previously observed data signals; (c) data from one or more brands of electrical devices; and / or (d) data from the user regarding the identification of one or more electrical devices.

Как будет подробнее описано ниже, модуль 224 регистрации события предназначен для определения возникновения одного или нескольких электрических событий, по меньшей мере, частично используя сигналы данных от устройства 216 связи. Модуль 226 классификации может быть предназначен для определения конкретного электрического события в линии сети 150 электропитания. Модуль 226 классификации может быть предназначен для корреляции электрических событий в линии сети 150 электропитания с изменениями в состоянии электропитания конкретных электрических устройств.As will be described in more detail below, the event registration module 224 is designed to determine the occurrence of one or more electrical events, at least in part using data signals from the communication device 216. Classification module 226 may be configured to identify a specific electrical event on a line of power supply network 150. Classification module 226 may be configured to correlate electrical events on power line 150 with changes in power state of specific electrical devices.

Подготовительный модуль 223 может быть предназначен для корреляции конкретных электрических сигналов в линии сети 150 электропитания с конкретными электрическими событиями. Например, подготовительный модуль 223 может быть предназначен для определения соответствия конкретногоThe preparatory module 223 may be configured to correlate specific electrical signals on the power line 150 with specific electrical events. For example, preparatory module 223 can be designed to determine the suitability of a particular

- 8 037313 электрического события в линии сети 150 электропитания включению или выключению конкретного электрического устройства (например, флуоресцентной лампы, компьютера или стиральной машины).- 8 037313 electrical event on the line of the power supply network 150 turning on or off a specific electrical device (eg, a fluorescent lamp, computer, or washing machine).

В некоторых примерах подготовительный модуль 223 может быть предназначен для выполнения подготовительной или калибровочной последовательности для корреляции электрических событий, выявленных приемником 211 для сбора данных, с конкретными электрическими событиями. После выполнения калибровочной последовательности подготовительный модуль 223 может передать подготовительные корреляционные данные на модуль 226 классификации таким образом, что модуль 226 классификации может осуществлять корреляцию электрических событий, выявленных приемником 211 для сбора данных, с конкретным изменением состояния конкретного электрического устройства. Типовые подготовительные или калибровочные последовательности описаны в отношении действия 835 способа 800, изображенного на фиг. 8.In some examples, preparation module 223 may be configured to perform a preparation or calibration sequence for correlating electrical events detected by data acquisition receiver 211 with specific electrical events. After performing the calibration sequence, the preparatory module 223 can transmit the preparatory correlation data to the classification module 226 such that the classification module 226 can correlate electrical events detected by the data acquisition receiver 211 with a specific change in the state of a particular electrical device. Typical prep or calibration sequences are described in relation to the operation 835 of method 800 depicted in FIG. eight.

Модуль 225 связи может использоваться для передачи и получения информации от одного или нескольких устройств 100 регистрации электрического события. Например, пользователь может использовать модуль 225 связи для ввода информации во время выполнения подготовительной или калибровочной последовательности. Кроме того, модуль 225 связи может информировать пользователя о возникновении электрического события. В некоторых вариантах осуществления модуль 225 связи может использовать монитор 2306, клавиатуру 2304 и/или мышь 2310, которые изображены на фиг. 23.The communication module 225 can be used to transmit and receive information from one or more electrical event recording devices 100. For example, the user can use the communication module 225 to enter information during the execution of the preparation or calibration sequence. In addition, the communication module 225 can inform the user of the occurrence of an electrical event. In some embodiments, communications module 225 may utilize monitor 2306, keyboard 2304, and / or mouse 2310, as depicted in FIG. 23.

Модуль 230 хранения данных может хранить информацию и данные, используемые подготовительным модулем 223, модулем 224 регистрации события, модулем 225 связи и модулем 226 классификации. В некоторых примерах модуль 230 хранения данных может содержать USB-устройство, подключенное через USB порт 2312 (фиг. 23), CD-ROM привод или DVD в CD-ROM приводе и/или DVD привод 2316 (фиг. 23), жесткий диск 2314 (фиг. 23) или память 2408 (фиг. 24).The data storage module 230 may store information and data used by the preparatory module 223, the event logging module 224, the communication module 225, and the classification module 226. In some examples, storage module 230 may include a USB device connected via USB port 2312 (FIG. 23), CD-ROM drive or DVD in CD-ROM drive and / or DVD drive 2316 (FIG. 23), hard disk 2314 (Fig. 23) or memory 2408 (Fig. 24).

Модуль 222 обработки может быть предназначен для работы на процессоре (например, Центральном процессоре (CPU) 2410, как изображено на фиг. 24) вычислительного блока 120. Вычислительный блок, как использовано в настоящей заявке, может означать единственный компьютер, единственный сервер, группу или ряд компьютеров и/или серверов, расположенных в одном или нескольких местах. В одном примере вычислительный блок 120 может содержать компьютер, изображенный на фиг. 23 и 24. В некоторых примерах вычислительный блок 120 может находиться, по меньшей мере, частично рядом с пользователем. В других примерах пользователи могут иметь доступ к вычислительному блоку 120 через Интернет или другие сети.Processing unit 222 may be configured to operate on a processor (e.g., Central Processing Unit (CPU) 2410, as depicted in FIG. 24) of computing unit 120. Computing unit, as used herein, may mean a single computer, a single server, a group, or a series of computers and / or servers located in one or more locations. In one example, computing unit 120 may comprise the computer of FIG. 23 and 24. In some examples, computing unit 120 may be located at least partially adjacent to the user. In other examples, users may access computing unit 120 over the Internet or other networks.

В некоторых примерах вычислительный блок 120 может являться первым сервером. Первый сервер может являться домашним компьютером пользователя устройства 100 регистрации электрического события или компьютером, принадлежащим владельцу здания или управляемым владельцем здания, в котором установлено устройство 100 регистрации электрического события. В других примерах первый сервер может являться другим электрическим устройством (с процессором), расположенным в здании (например, системы управления домом или автоматизированной системы управления, охранной системы, системы кондиционирования). Первый сервер может содержать первую часть устройства 221 связи, модуль 230 хранения данных, подготовительный модуль 223, модуль 224 регистрации события, модуль 225 связи и модуль 226 классификации. Один или несколько вторых серверов (например, компьютер или сервер, принадлежащий или управляемый производителем или дистрибьютором устройства 100 регистрации электрического события, коммунальным предприятием или компанией обеспечения безопасности) может содержать вторую, возможно дублирующую, часть этих модулей. В этих примерах вычислительный блок 120 может содержать комбинацию из первого сервера и одного или нескольких вторых серверов.In some examples, computing unit 120 may be the first server. The first server may be the home computer of the user of the electrical event recorder 100, or a computer owned or operated by the building owner in which the electrical event recorder 100 is installed. In other examples, the first server may be another electrical device (with a processor) located in the building (eg, home control or automated control system, security system, air conditioning system). The first server may include a first portion of a communication device 221, a storage module 230, a preparation module 223, an event registration module 224, a communication module 225, and a classification module 226. One or more second servers (eg, a computer or server owned or operated by the manufacturer or distributor of electrical event recorder 100, utility, or security company) may contain a second, possibly redundant, portion of these modules. In these examples, computing unit 120 may comprise a combination of a first server and one or more second servers.

На фиг. 5 изображена общая схема типового устройства 500 регистрации электрического события в соответствии со вторым вариантом осуществления. На фиг. 6 изображена блок-схема датчика 510 устройства 500 регистрации электрического события в соответствии со вторым вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления устройство 500 регистрации электрического события может быть предназначено для регистрации электрического состояния одного или нескольких электрических устройств 290 (фиг. 2) системы 501. Устройство 500 регистрации электрического события может также быть предназначено для регистрации одного или нескольких электрических событий в линии сети 150 электропитания (фиг. 1 и 5) системы 501. Во многих примерах устройство 500 регистрации электрического события может использовать непрерывный шум в линии сети 150 электропитания вследствие электрических устройств 290 (фиг. 2) для регистрации электрического состояния электрических устройств 290 или для регистрации электрических событий в линии сети 150 электропитания. Электрические события, зарегистрированные устройством 500 регистрации электрического события, могут содержать актуацию и деактуацию (т.е. включение и выключение) электрических устройств 290 (фиг. 2), соединенных с линией сети 150 электропитания. Один или несколько электрических событий могут также являться событиями, в которых количество электроэнергии, переданное источником электропитания электрического устройства другим электрическим устройствам (например, поворот регулятора диммера) варьируется или ограничивается. Система 501 и устройство 500 регистрации электрического события являются лишь типовыми и не ограничиваются представленными в настоящей заявке вариантами осуществления. Система 501FIG. 5 is a general diagram of an exemplary electrical event recording apparatus 500 in accordance with a second embodiment. FIG. 6 is a block diagram of a sensor 510 of an electrical event recording device 500 in accordance with a second embodiment. In some embodiments, electrical event recorder 500 may be configured to record the electrical state of one or more electrical devices 290 (FIG. 2) of system 501. Electrical event recorder 500 may also be configured to register one or more electrical events on a network line 150 1 and 5) of system 501. In many examples, electrical event recorder 500 may use continuous noise on power line 150 due to electrical devices 290 (FIG. 2) to record the electrical state of electrical devices 290 or to register electrical events in power supply network 150 lines. The electrical events recorded by the electrical event recorder 500 may comprise actuating and deactivating (ie, turning on and off) the electrical devices 290 (FIG. 2) connected to the power line 150. One or more electrical events may also be events in which the amount of electrical power supplied by the power supply of the electrical device to other electrical devices (eg, turning a dimmer knob) is varied or limited. The system 501 and the electrical event recorder 500 are exemplary only and are not limited to the embodiments presented herein. System 501

- 9 037313 и устройство 500 регистрации электрического события могут использоваться во многих различных вариантах осуществления или примерах, не изображенных или не описанных особо в настоящей заявке.9 037313 and the electrical event recorder 500 may be used in many different embodiments or examples not shown or described specifically in this application.

Согласно фиг. 5 и 6 устройство 500 регистрации электрического события может содержать (a) датчик 510; (b) концентратор 540, предназначенный для подключения к электрической розетке 151 линии сети 150 электропитания; (c) роутер 505, предназначенный для соединения концентратора 540 с вычислительным блоком 120; (d) вычислительный блок 120. В других примерах концентратор 540 может быть соединен с вычислительным блоком 120 без использования роутера 505, в этом случае устройство 500 регистрации электрического события и система 501 не содержат роутер 505.As shown in FIG. 5 and 6, electrical event recorder 500 may comprise (a) a sensor 510; (b) a hub 540 for connecting to an electrical outlet 151 of a power line 150; (c) a router 505 for connecting the hub 540 to the computing unit 120; (d) computing unit 120. In other examples, hub 540 may be connected to computing unit 120 without using router 505, in which case electrical event recorder 500 and system 501 do not include router 505.

В некоторых примерах датчик 510 соединен по меньшей мере с одним электрическим щитком 552 и коммунальным ваттметром 553. В других примерах датчик 510 может быть объединен с или являться частью по меньшей мере одного электрического щитка 552 или коммунального ваттметра 553. В одном варианте осуществления устройство 500 регистрации электрического события не содержит электрический щиток 552, коммунальный ваттметр 553, линию сети 150 электропитания, электрическую розетку 151 или электрические устройства 290. В другом варианте осуществления устройство 500 регистрации электрического события также не содержит вычислительный блок 120 или роутер 505. В некоторых примерах устройство 500 регистрации электрического события может содержать модуль 222 обработки, но не содержать вычислительный блок 120.In some examples, sensor 510 is coupled to at least one electrical box 552 and utility wattmeter 553. In other examples, sensor 510 may be integrated with or be part of at least one electrical box 552 or utility wattmeter 553. In one embodiment, recorder 500 electrical event does not include an electrical box 552, utility meter 553, utility line 150, electrical outlet 151, or electrical devices 290. In another embodiment, electrical event recorder 500 also does not include computing unit 120 or router 505. In some examples, recorder 500 electrical event may include a processing unit 222, but not a computing unit 120.

Не расценивая следующее как ограничение, простой пример использования устройства 500 регистрации электрического события содержит электрические устройства 290 (фиг. 2), генерирующие один или несколько высокочастотных электрических сигналов. Датчик 510 может регистрировать высокочастотные электрические сигналы в линии сети 150 электропитания и создавать один или несколько сигналов данных, которые содержат информацию о высокочастотных электрических сигналах. Датчик 510 может передавать сигналы данных концентратору 540, используя технологию передачи информации по электрическим сетям (PLC) через линию сети 150 электропитания. Концентратор 540 может передавать сигналы данных вычислительному блоку 120, используя проводной или беспроводной способ связи. Вычислительный блок 120 может идентифицировать электрическое состояние одного или нескольких электрических устройств, по меньшей мере, частично используя сигналы данных.Without considering the following as limiting, a simple example of using the electrical event recorder 500 comprises electrical devices 290 (FIG. 2) that generate one or more high frequency electrical signals. The sensor 510 can register high frequency electrical signals on the power line 150 and generate one or more data signals that contain information about the high frequency electrical signals. The sensor 510 can transmit data signals to the concentrator 540 using electrical grid communication (PLC) technology over the power grid 150 line. Hub 540 may transmit data signals to computing unit 120 using a wired or wireless communication method. Computing unit 120 can identify the electrical state of one or more electrical devices using data signals at least in part.

Согласно фиг. 5 и 6 датчик 510 может содержать (a) приемник 611 для сбора данных; (b) контроллер 615; (c) устройство 616 связи; (d) источник 617 питания. В некоторых примерах контроллер 615 и источник 617 питания могут быть подобными или такими же, как контроллер 215 и источник 217 питания соответственно на фиг. 2. Подобный датчику 110 (фиг. 1 и 2) датчик 510 может быть предназначен для регистрации непрерывного шума в линии сети 150 электропитания путем обработки одного или нескольких электрических сигналов в линии сети 150 электропитания. В некоторых вариантах осуществления датчик 510 может быть предназначен для получения электрических сигналов с высокочастотной составляющей и преобразования электрических сигналов, и в частности высокочастотной составляющей электрических сигналов, в один или несколько сигналов данных.As shown in FIG. 5 and 6, the sensor 510 may comprise (a) a receiver 611 for collecting data; (b) controller 615; (c) a communication device 616; (d) power supply 617. In some examples, controller 615 and power supply 617 may be the same or the same as controller 215 and power supply 217, respectively, in FIG. 2. Similar to sensor 110 (FIGS. 1 and 2), sensor 510 may be configured to detect continuous noise on the power line 150 by processing one or more electrical signals on the power line 150. In some embodiments, the sensor 510 may be configured to receive electrical signals with a high frequency component and convert the electrical signals, and in particular the high frequency component of electrical signals, into one or more data signals.

Приемник 611 для сбора данных может содержать (a) один или несколько трансформаторов 628 и 629 тока; (b) один или несколько фильтрующих контуров 613; (c) по меньшей мере один модуль 614 преобразователя.The receiver 611 for data collection may include (a) one or more current transformers 628 and 629; (b) one or more filter circuits 613; (c) at least one converter module 614.

Трансформаторы 628 и 629 тока могут использоваться для измерения количества переменного тока, проходящего через проводник. Трансформаторы 628 и 629 тока могут производить слабый, легкоизмеримый сигнал, который пропорционален большей силе тока в проводнике. В частности, трансформаторы 628 и 629 тока измеряют количество тока, проходящего через два проводника, соединяющих электрический щиток 552 с коммунальным ваттметром 553, используя один трансформатор тока для каждой фазы переменного тока. Общее количество электроэнергии, потребляемое зданием, является суммарной электроэнергией, передаваемой каждой фазой переменного тока.Current transformers 628 and 629 can be used to measure the amount of AC current passing through a conductor. Current transformers 628 and 629 can produce a weak, easily measurable signal that is proportional to the greater amperage in the conductor. In particular, current transformers 628 and 629 measure the amount of current passing through two conductors connecting electrical panel 552 to utility wattmeter 553 using one current transformer for each AC phase. The total electricity consumed by a building is the total electricity transmitted by each AC phase.

В других примерах трансформаторы 628 и 629 тока не являются трансформаторами тока. Трансформаторы 628 и 629 тока могут являться любыми устройствами, которые могут измерять величину тока, такими как датчики Холла, пояса Роговского, трансформаторы тока или шунтирующие резисторы. Например, трансформаторы 628 и 629 тока могут являться шунтирующими резисторами. Т.е. переменный ток может проходить через малое сопротивление, и приемник 611 для сбора данных может измерять низкое напряжение на резисторе с малым сопротивлением. Данное измеренное низкое напряжение пропорционально количеству тока, проходящего через два проводника, соединяющих электрический щиток 552 с коммунальным ваттметром 553.In other examples, current transformers 628 and 629 are not current transformers. Current transformers 628 and 629 can be any device that can measure current, such as Hall sensors, Rogowski coils, current transformers, or shunt resistors. For example, current transformers 628 and 629 may be shunt resistors. Those. the AC current can flow through a low resistance, and the data acquisition receiver 611 can measure a low voltage across the low resistance resistor. This measured low voltage is proportional to the amount of current flowing through the two conductors connecting the 552 electrical box to the 553 utility wattmeter.

В некоторых примерах фильтрующие контуры 613 предназначены для фильтрации частей входящих электрических сигналов из линии сети электропитания. Например, фильтрующие контуры 613 могут фильтровать основную частоту линии переменного тока (60 Гц в США), так что модуль 614 преобразователя не перегружается опорной частотной составляющей в 60 Гц. В этих же или других примерах фильтрующие контуры 613 могут содержать высокочастотный фильтр. В некоторых вариантах фильтрующие контуры 613 могут быть подобными или такими же самыми, как фильтрующие контуры 213, изображенные на фиг. 2.In some examples, filter circuits 613 are designed to filter portions of incoming electrical signals from the mains power line. For example, filter loops 613 may filter the fundamental frequency of the AC line (60 Hz in the US) so that the converter module 614 is not overloaded by the 60 Hz frequency reference. In the same or other examples, the filter circuits 613 may include a high-pass filter. In some embodiments, the filter circuits 613 may be the same or the same as the filter circuits 213 depicted in FIG. 2.

Модуль 614 преобразователя может быть электрически соединен с фильтрующими контурами 613 иThe converter module 614 can be electrically connected to the filter circuits 613 and

- 10 037313 может быть предназначен для приема отфильтрованного сигнала от фильтрующих контуров 613. Модуль 614 преобразователя может быть предназначен для преобразования одного или нескольких отфильтрованных сигналов в один или несколько сигналов данных. Сигналы данных могут содержать информацию о высокочастотной составляющей электрических сигналов. В некоторых примерах модуль 614 преобразователя может содержать: (a) аналого-цифровой преобразователь 619; (b) процессор 618 цифровой обработки сигналов.10 037313 may be configured to receive a filtered signal from filter circuits 613. Converter module 614 may be configured to convert one or more filtered signals into one or more data signals. The data signals can contain information about the high frequency component of the electrical signals. In some examples, the converter module 614 may comprise: (a) an analog-to-digital converter 619; (b) a digital signal processor 618.

В различных вариантах осуществления устройство 616 связи может содержать PLC передатчик. PLC передатчик может являться передатчиком для передачи данных через проводник, используемый для передачи электроэнергии (например, линию сети 150 электропитания). Устройство 616 связи может быть электрически соединено с линией сети 150 электропитания и может быть предназначено для передачи сигналов данных на концентратор 540 через линию сети 150 электропитания. В этих же или других примерах PLC передача между устройством 616 связи и концентратором 540 может быть двунаправленной. В других примерах устройство 616 связи может быть подобным или идентичным устройству 216 связи и может передавать сигнал данных непосредственно на роутер 505 и/или вычислительный блок 120.In various embodiments, communications device 616 may comprise a PLC transmitter. The PLC transmitter can be a transmitter for transmitting data through a conductor used to transmit electrical power (eg, power line 150). The communication device 616 may be electrically coupled to the line of the power supply network 150 and may be configured to transmit data signals to the hub 540 via the line of the power supply network 150. In the same or other PLC examples, communication between communications device 616 and hub 540 may be bidirectional. In other examples, communications device 616 may be similar or identical to communications device 216 and may transmit a data signal directly to router 505 and / or computing unit 120.

Концентратор 540 может содержать (a) электрический интерфейс 641, предназначенный для соединения с электрической розеткой 151 (фиг. 5) линии сети 150 электропитания (фиг. 5); (b) устройство 643 связи.The hub 540 may comprise (a) an electrical interface 641 for connecting to an electrical outlet 151 (FIG. 5) of a power line 150 (FIG. 5); (b) communication device 643.

В различных вариантах осуществления электрический интерфейс 641 может содержать двухштыревой или трехштыревой разъем электропитания. В некоторых примерах электрический интерфейс 641 может также содержать PLC приемник. PLC приемник электрического интерфейса 212 может быть предназначен для приема сигналов данных от устройства 616 связи датчика 510 через линию сети 150 электропитания. В некоторых примерах электрический интерфейс 641 может также содержать PLC передатчик.In various embodiments, electrical interface 641 may include a two-pin or three-pin power connector. In some examples, electrical interface 641 may also include a PLC receiver. The PLC receiver of the electrical interface 212 may be configured to receive data signals from the communication device 616 of the sensor 510 via the power line 150. In some examples, electrical interface 641 may also include a PLC transmitter.

Устройство связи 643 может быть электрически соединено с электрическим интерфейсом 641 и принимать сигнал данных от электрического интерфейса 641. В некоторых вариантах осуществления устройство 643 связи может содержать беспроводной передатчик. Беспроводной передатчик может передавать сигналы данных на вычислительный блок 120 через роутер 505 (или непосредственно на вычислительный блок 120). В других примерах устройство 643 связи может быть соединено с роутером 505 и/или вычислительным блоком 120 с помощью провода и передавать сигналы данных через провод. В других примерах концентратор 540 может быть объединен с или являться частью вычислительного блока 120 или роутера 505.Communications device 643 may be electrically coupled to electrical interface 641 and receive a data signal from electrical interface 641. In some embodiments, communications device 643 may comprise a wireless transmitter. The wireless transmitter can transmit data signals to computing unit 120 via router 505 (or directly to computing unit 120). In other examples, communications device 643 may be wired to router 505 and / or computing unit 120 and transmit data signals over the wired. In other examples, hub 540 may be integrated with or part of computing unit 120 or router 505.

На фиг. 7 изображена блок-схема типового варианта осуществления способа 700 предоставления устройства регистрации электрического события в соответствии с вариантом осуществления. Способ 700 является лишь типовым и не ограничивается вариантами осуществления, представленными в настоящей заявке. Способ 700 может быть применен во многих различных вариантах осуществления или примерах, не изображенных или не описанных особо в настоящей заявке. В некоторых вариантах осуществления действия, операции и/или процессы способа 700 могут быть выполнены в соответствии с представленным порядком. В других вариантах осуществления действия, операции и/или процессы способа 700 могут быть выполнены в любом ином подходящем порядке. В других вариантах осуществления одно или несколько действий, операций и/или событий способа 700 могут быть объединены или пропущены.FIG. 7 is a flow diagram of an exemplary embodiment of a method 700 for providing an electrical event recording device in accordance with an embodiment. Method 700 is exemplary only and is not limited to the embodiments presented herein. The method 700 can be applied in many different embodiments or examples not shown or described specifically in this application. In some embodiments, the actions, operations, and / or processes of method 700 may be performed in accordance with the presented order. In other embodiments, the actions, operations, and / or processes of method 700 may be performed in any other suitable order. In other embodiments, one or more actions, operations, and / or events of method 700 may be combined or omitted.

Согласно фиг. 7 способ 700 включает действие 710 по предоставлению по меньшей мере одного приемника для сбора данных. В некоторых вариантах осуществления приемник для сбора данных может быть настроен на прием и обработку одного или нескольких электрических сигналов из линии сети электропитания и преобразование электрических сигналов в первые сигналы данных. Например, приемник для сбора данных может быть таким же или идентичным приемнику 211 для сбора данных, изображенному на фиг. 2, или приемнику 611 для сбора данных, изображенному на фиг. 6. В тех же или других примерах действие 710 может предусматривать предоставление второго приемника для сбора данных. В некоторых примерах первый приемник для сбора данных может быть соединен с первой фазой линии сети электропитания здания, а второй приемник для сбора данных может быть соединен со второй фазой линии сети электропитания здания.As shown in FIG. 7, method 700 includes an act 710 of providing at least one receiver for data collection. In some embodiments, the data acquisition receiver may be configured to receive and process one or more electrical signals from the power line and convert the electrical signals to first data signals. For example, the data acquisition receiver may be the same or identical to the data acquisition receiver 211 shown in FIG. 2, or the data acquisition receiver 611 shown in FIG. 6. In the same or other examples, act 710 may include providing a second receiver for data collection. In some examples, a first data acquisition receiver may be connected to a first phase of a building power line, and a second data acquisition receiver may be connected to a second phase of a building power line.

Способ 700, изображенный на фиг. 7, продолжается действием 715 по предоставлению устройства связи. В некоторых вариантах осуществления устройство связи может содержать передатчик и может быть предназначено для передачи первых сигналов данных. Например, устройство связи может быть подобным или идентичным устройству 216 связи, изображенному на фиг. 2, или устройству 616 связи, изображенному на фиг. 6.The method 700 depicted in FIG. 7 continues with act 715 to provide a communication device. In some embodiments, the communication device may comprise a transmitter and may be configured to transmit the first data signals. For example, the communication device may be similar or identical to the communication device 216 depicted in FIG. 2, or the communication device 616 shown in FIG. 6.

Далее способ 700, изображенный на фиг. 7, предусматривает действие 720 по предоставлению контроллера. Например, контроллер может быть подобным или идентичным контроллеру 215, изображенному на фиг. 2, или контроллеру 615, изображенному на фиг. 6.Next, the method 700 depicted in FIG. 7, provides for an act 720 to grant a controller. For example, the controller may be similar or identical to controller 215 shown in FIG. 2, or the controller 615 shown in FIG. 6.

Далее способ 700, изображенный на фиг. 7, включает действие 725 по электрическому соединению устройства связи, приемника для сбора данных и контроллера. Например, электрическое соединение устройства связи, приемника для сбора данных и контроллера может быть подобным или идентичным электрическому соединению устройства 216 связи, приемника 211 для сбора данных и контроллера 215, изображенных на фиг. 2, или электрическому соединению устройства 616 связи, приемника 611 для сбоNext, the method 700 depicted in FIG. 7 includes an act 725 of electrically connecting a communications device, a data acquisition receiver, and a controller. For example, the electrical connection of the communication device, data acquisition receiver, and controller may be similar or identical to the electrical connection of the communication device 216, data acquisition receiver 211, and controller 215 shown in FIG. 2, or electrical connection of communication device 616, receiver 611 for failure

- 11 037313 ра данных и контроллера 615, изображенных на фиг. 6.11 037313 data and controller 615 shown in FIG. 6.

Способ 700, изображенный на фиг. 7, продолжается действием 730 по предоставлению вычислительного блока. В некоторых вариантах осуществления вычислительный блок может быть предназначен для определения изменения в электрических состояниях одного или нескольких электрических устройств, используя первые сигналы данных. Например, вычислительный блок может быть подобным или идентичным вычислительному блоку 120, изображенному на фиг. 1 и/или 5.The method 700 depicted in FIG. 7 continues with action 730 to provide a computing unit. In some embodiments, the computing unit may be configured to determine a change in electrical states of one or more electrical devices using the first data signals. For example, the computing unit may be similar or identical to the computing unit 120 shown in FIG. 1 and / or 5.

В некоторых примерах действие 730 может предусматривать предоставление вычислительного блока, содержащего: (a) устройство связи, предназначенного для приема сигналов данных от устройства связи; (b) подготовительный модуль, предназначенный для корреляции одного или нескольких электрических событий с одним или несколькими различными типами электрических событий; (c) модуль регистрации события, предназначенный для определения возникновения электрического события (событий); (d) классификационный модуль, предназначенный для классификации типа электрического события (событий); и (e) модуль связи, предназначенный для связи с пользователем. Например, устройство связи, подготовительный модуль, модуль регистрации события, классификационный модуль и/или модуль связи могут быть подобными или идентичными устройству 221 связи, подготовительному модулю 223, модулю 224 регистрации события, классификационному модулю 226 и модулю 225 связи соответственно, изображенным на фиг. 2.In some examples, act 730 may include providing a computing unit comprising: (a) a communications device for receiving data signals from the communications device; (b) a preparatory module for correlating one or more electrical events with one or more different types of electrical events; (c) an event registration module for detecting the occurrence of electrical event (s); (d) a classification module for classifying the type of electrical event (s); and (e) a communication module for communicating with a user. For example, the communication device, preparatory module, event logging module, classification module, and / or communication module may be similar or identical to communication device 221, preparatory module 223, event logging module 224, classification module 226, and communication module 225, respectively, shown in FIG. 2.

На фиг. 8 изображена блок-схема варианта осуществления способа 800 регистрации и классификации потребления электроэнергии одним или несколькими электрическими устройствами, подключенными к сети электропитания, в соответствии с вариантом осуществления. Способ 800 является лишь типовым и не ограничивается вариантами осуществления, представленными в настоящей заявке. Способ 800 может быть применен во многих различных вариантах осуществления или примерах, не изображенных или не описанных особо в настоящей заявке. В некоторых вариантах осуществления действия операции и/или процессы способа 800 могут быть выполнены в соответствии с представленным порядком. В других вариантах осуществления действия операции и/или процессы способа 800 могут быть выполнены в любом ином подходящем порядке. В других вариантах осуществления одно или несколько действий, операций и/или событий в способе 800 могут быть объединены или пропущены.FIG. 8 is a flow diagram of an embodiment of a method 800 for recording and classifying electricity consumption by one or more electrical devices connected to a power supply network, in accordance with an embodiment. Method 800 is exemplary only and is not limited to the embodiments presented herein. Method 800 can be applied to many different embodiments or examples not shown or described specifically in this application. In some embodiments, the steps and / or processes of method 800 may be performed in the order presented. In other embodiments, the steps and / or processes of method 800 may be performed in any other suitable order. In other embodiments, one or more acts, operations, and / or events in method 800 may be combined or omitted.

Согласно фиг. 8 способ 800 содержит действие 810 по соединению приемника для сбора данных с линией сети электропитания. В некоторых примерах приемник для сбора данных может содержать электрический интерфейс. Электрический интерфейс может быть предназначен для соединения с линией сети электропитания. Например, электрический интерфейс может являться двухштыревой или трехштыревой электрической вилкой, и электрическая вилка может быть соединена с электрической настенной розеткой линии сети электропитания. В других примерах приемник для сбора данных может быть соединен с электрическим щитком и/или коммунальным ваттметром здания. В некоторых вариантах осуществления действие 810 может предусматривать соединение одного приемника для сбора данных с каждой фазой двухфазной линии сети электропитания. В некоторых примерах приемник для сбора данных и электрический интерфейс могут быть подобными или идентичными приемнику 211 для сбора данных и электрическому интерфейсу 212 соответственно, изображенным на фиг. 2. Приемник для сбора данных может также быть подобным или идентичными приемнику 611 для сбора данных, изображенному на фиг. 6.As shown in FIG. 8, method 800 comprises an act 810 of connecting a receiver to collect data to a utility power line. In some examples, the data acquisition receiver may include an electrical interface. The electrical interface can be designed to be connected to the mains power line. For example, the electrical interface may be a two-prong or three-pronged electrical plug, and the electrical plug may be connected to an electrical wall outlet on a power line. In other examples, the data acquisition receiver may be connected to an electrical panel and / or a building's utility wattmeter. In some embodiments, act 810 may include connecting a single data acquisition receiver to each phase of a two-phase power line. In some examples, the data acquisition receiver and electrical interface may be similar or identical to the data acquisition receiver 211 and electrical interface 212, respectively, shown in FIG. 2. The data acquisition receiver may also be similar or identical to the data acquisition receiver 611 shown in FIG. 6.

Способ 800, изображенный на фиг. 8, продолжается действием 815 по захвату одного или нескольких первых электрических сигналов из линии сети электропитания. В некоторых примерах захваченный электрический сигнал содержит электрический шум, а точнее непрерывный электрический шум с основной частотой. В различных примерах непрерывный электрический шум может содержать высокочастотную электромагнитную помеху (например, электрические сигналы в диапазоне частот от десяти до сотен килогерц). Во многих вариантах осуществления приемник для сбора данных может захватывать первые электрические сигналы.The method 800 depicted in FIG. 8 continues with act 815 to capture one or more of the first electrical signals from the power line. In some examples, the captured electrical signal contains electrical noise, more specifically continuous electrical noise at a fundamental frequency. In various examples, continuous electrical noise may include high frequency electromagnetic interference (eg, electrical signals in the frequency range of ten to hundreds of kilohertz). In many embodiments, the acquisition receiver can capture the first electrical signals.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 820 по преобразованию первых электрических сигналов в один или несколько первых сигналов данных. В некоторых примерах преобразование первых электрических сигналов может сначала предусматривать фильтрацию электрических сигналов, используя фильтрующие контуры, а затем преобразование отфильтрованных сигналов в цифровые сигналы, используя модуль преобразователя. В различных примерах высокочастотный фильтр может быть применен к первым электрическим сигналам для фильтрации, например, частоты переменного тока, гармоник частоты переменного тока и/или других частот. После этого отфильтрованные электрические сигналы могут быть преобразованы в первые сигналы данных путем подачи отфильтрованных электрических сигналов в модуль преобразователя (например, аналого-цифровой преобразователь), который, например, может производить дискретизацию отфильтрованных электрических сигналов с частотой 1 МГ ц. В некоторых примерах фильтрующие контуры и модуль преобразователя могут быть подобными или идентичными фильтрующим контурам 213 и модулю 214 преобразователя, изображенным на фиг. 2, и/или фильтрующим контурам 613 и модулю 614 преобразователя, изображенным на фиг. 6.Next, the method 800 depicted in FIG. 8, provides for an act 820 of converting the first electrical signals to one or more first data signals. In some examples, converting the first electrical signals may first include filtering the electrical signals using filter loops and then converting the filtered signals to digital signals using a converter module. In various examples, a high-pass filter can be applied to the first electrical signals to filter, for example, the AC frequency, harmonics of the AC frequency, and / or other frequencies. The filtered electrical signals can then be converted to first data signals by supplying the filtered electrical signals to a converter module (eg, an analog-to-digital converter) which, for example, can sample the filtered electrical signals at 1 MHz. In some examples, the filter circuits and converter module may be similar or identical to the filter circuits 213 and converter module 214 shown in FIG. 2 and / or filter circuits 613 and converter module 614 shown in FIG. 6.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 825 по передаче первых сигналов данных. В некоторых вариантах осуществления первые электрические сигналы могут быть переданы посредством передатчика. Например, передатчик может быть подобным или идентичным устройNext, the method 800 depicted in FIG. 8, provides for an act 825 to transmit the first data signals. In some embodiments, the implementation of the first electrical signals may be transmitted by the transmitter. For example, the transmitter can be similar or identical to the device

- 12 037313 ству 216 связи, изображенному на фиг. 2, или устройству 616 связи, изображенному на фиг. 6. В некоторых примерах передатчик может являться беспроводным передатчиком. В других примерах первые сигналы данных могут передаваться посредством проводной связи. В других примерах первые сигналы данных могут передаваться посредством комбинации проводной и беспроводной связи. Например, сигнал может быть передан от приемника для сбора данных на концентратор через линии электропитания и посредством беспроводной связи передан от концентратора на вычислительный блок.- 12 037313 communication line 216 shown in FIG. 2, or the communication device 616 shown in FIG. 6. In some examples, the transmitter may be a wireless transmitter. In other examples, the first data signals may be transmitted via a wired connection. In other examples, the first data signals may be transmitted via a combination of wired and wireless communications. For example, a signal can be transmitted from a data collection receiver to a hub via power lines and wirelessly transmitted from the hub to a computing unit.

Способ 800, изображенный на фиг. 8, продолжается действием 830 по приему первых сигналов данных. В некоторых вариантах осуществления первые электрические сигналы могут быть приняты приемником. Например, приемник может быть подобным или идентичным приемнику устройства 221 связи, изображенному на фиг. 2. В некоторых примерах приемник может являться беспроводным приемником. В других примерах первые сигналы данных могут быть приняты проводным приемником через провод или приняты посредством комбинации проводного и беспроводного приемников.The method 800 depicted in FIG. 8 continues at 830 to receive the first data signals. In some embodiments, the first electrical signals may be received by the receiver. For example, the receiver may be similar or identical to the receiver of communications apparatus 221 depicted in FIG. 2. In some examples, the receiver may be a wireless receiver. In other examples, the first data signals may be received by a wired receiver via a wire, or received by a combination of wired and wireless receivers.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 835 по использованию первых электрических сигналов для подготовки модуля обработки, работающего на вычислительном модуле, для корреляции первых сигналов данных с изменением в электрическом состоянии конкретного электрического устройства. На фиг. 9 изображена типовая блок-схема действия 835 по использованию первых электрических сигналов данных для подготовки модуля обработки для корреляции первых сигналов данных с изменением в электрическом состоянии конкретного электрического устройства в соответствии с вариантом осуществления.Next, the method 800 depicted in FIG. 8, provides for an act 835 of using the first electrical signals to prepare a processing module operating on the computing module to correlate the first data signals with a change in the electrical state of a particular electrical device. FIG. 9 is an exemplary flow diagram of an operation 835 of using first electrical data signals to prepare a processing unit for correlating the first data signals with a change in electrical state of a particular electrical device in accordance with an embodiment.

Первой операцией действия 835, изображенного на фиг. 9, является операция 911 по подготовке первых сигналов данных. В некоторых примерах первые сигналы данных помещают в буфер в виде 2048-точечных векторов и выполняют быстрые преобразования Фурье (FFT) первых сигналов данных для получения сигнала частотного диапазона. 2048 точек могут быть распределены равномерно по ширине спектра в 500 кГц, который дает разрешение в 244 Гц на элемент дискретизации при FFT. FFT вектор или частотный вектор вычисляется 244 раза/с. В других примерах могут использоваться другие размеры FFT элемента дискретизации и число точечных векторов. В некоторых вариантах осуществления подготовка первых сигналов данных производится модулем регистрации события. Например, модуль регистрации события может быть подобным или идентичным модулю 224 регистрации события, изображенному на фиг. 2.In a first step of step 835 in FIG. 9 is an operation 911 for preparing the first data signals. In some examples, the first data signals are buffered as 2048-point vectors and fast Fourier transforms (FFTs) are performed on the first data signals to obtain a frequency domain signal. 2048 points can be evenly spaced across a 500 kHz spectrum width, which gives a resolution of 244 Hz per bin in FFT. The FFT vector or frequency vector is calculated 244 times / s. In other examples, other FFT bin sizes and number of point vectors may be used. In some embodiments, the preparation of the first data signals is performed by the event registration module. For example, the event registration module may be similar or identical to the event registration module 224 shown in FIG. 2.

Следующей операцией действия 835, изображенного на фиг. 9, является операция 912 по регистрации возникновения одного или нескольких электрических событий в сети электропитания. Большинство устройств SMPS генерируют шумовые пики, которые на 8-60 дБ выше нижнего уровня флуктуационного шума первых сигналов данных. В большинстве зданий нижний уровень флуктуационного шума может варьироваться непредсказуемо в диапазоне от -90 до -70 дБм по всему спектру. Вследствие высокой нестабильности флуктуационного шума вектор входной частоты может быть усреднен по времени для получения стабильного уровня шума. В некоторых примерах может использоваться усредненное скользящее окно с предопределенным размером окна (например, двадцать пять). Использование слишком маленького размера окна может привести к увеличению количества ложноположительных срабатываний, в то время как большой размер окна может увеличить количество времени, требуемого системой для регистрации ближайших событий, происходящих одновременно в качестве отдельных событий.By the next step of step 835 shown in FIG. 9 is an operation 912 of registering the occurrence of one or more electrical events on the power supply network. Most SMPS devices generate noise peaks that are 8-60 dB above the low fluctuation noise level of the first data signals. In most buildings, the fluctuation noise floor can vary unpredictably from -90 to -70 dBm across the entire spectrum. Due to the high instability of the fluctuation noise, the input frequency vector can be averaged over time to obtain a stable noise level. In some examples, an average sliding window with a predefined window size (eg, twenty-five) may be used. Using a window size that is too small can lead to an increase in false positives, while a large window size can increase the amount of time it takes for the system to register nearby events occurring simultaneously as separate events.

В некоторых примерах модуль регистрации события может вычислять математическое ожидание заданного количества частотных векторов и сохранять его в качестве сигнатуры флуктуационного шума в модуле 230 хранения данных (фиг. 2). На фиг. 10 изображен график 1000 примера сигнатуры флуктуационного шума здания в соответствии с вариантом осуществления.In some examples, the event registration module may calculate the mathematical expectation of a given number of frequency vectors and store it as a fluctuation noise signature in the data storage unit 230 (FIG. 2). FIG. 10 is a graph 1000 of an example of a fluctuation noise signature of a building in accordance with an embodiment.

Затем новое окно рассчитывают через каждое предопределенное число частотных векторов и вычисляют вектор разницы с сигнатурой нового флуктуационного шума. Если электрическое устройство включено и новый шум в частотном диапазоне передается в линию сети электропитания, то вектор разницы отражает это изменение. Таким образом, данный вектор разницы допускает сегментацию события. На фиг. 11 изображен пример графика 1100 сигнатуры шума нового устройства в соответствии с вариантом осуществления. На фиг. 12 изображен пример графика 1200 сигнатуры шума нового электрического устройства после того, как флуктуационный шум был удален в соответствии с вариантом осуществления.Then a new window is calculated through each predetermined number of frequency vectors and a difference vector with the signature of the new fluctuation noise is calculated. If the electrical device is turned on and new noise in the frequency range is transmitted to the power line, the difference vector reflects this change. Thus, this vector of difference allows segmentation of the event. FIG. 11 depicts an example of a noise signature plot 1100 of a new device in accordance with an embodiment. FIG. 12 depicts an example of a noise signature plot 1200 of a new electrical device after fluctuation noise has been removed in accordance with an embodiment.

В различных вариантах осуществления модуль регистрации события может сканировать вектор разницы с целью нахождения любых значений свыше предопределенного порога. Модуль регистрации события может использовать глобальный порог, который устанавливается один раз и используется в разных зданиях. В некоторых примерах порог на 8 дБ выше флуктуационного шума может являться достаточным пороговым значением уровня мощности. Вследствие того, что векторы в окне усреднены, если окно только частично совпадает с событием, модуль регистрации события все еще может правильно его зарегистрировать, но вектор разницы отразит меньшую величину. Для уменьшения данной потенциальной проблемы, если событие зарегистрировано, вычисляется новый вектор разницы с использованием следующего цикла окна. После регистрации события вектор флуктуационного шума обновляется таким образом, чтобы отразить новый уровень шума сети электропитания.In various embodiments, the event registration module may scan the difference vector to find any values above a predetermined threshold. The event registration module can use a global threshold, which is set once and used in different buildings. In some examples, a threshold 8 dB above the fluctuation noise may be a sufficient threshold for the power level. Due to the fact that the vectors in the window are averaged, if the window only partially matches the event, the event registration module can still register it correctly, but the difference vector will reflect a smaller value. To mitigate this potential problem, if an event is logged, a new difference vector is computed using the next window cycle. After the event is registered, the fluctuation noise vector is updated to reflect the new noise level of the power supply network.

Во многих примерах модуль регистрации события может определять амплитудные или частотныеIn many examples, the event registration module can determine amplitude or frequency

- 13 037313 составляющие свыше порога, используя вектор разницы, и может использовать функцию Г аусса для извлечения математического ожидания, амплитуды и параметров дисперсии. Например, на фиг. 12 изображена типовая амплитуда (A), математическое ожидание (μ) и дисперсия (σ) электрического сигнала от вновь включенного устройства. Изменение амплитуды может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, было ли устройство включено или выключено. Сигнатуры шума являются обратными по отношению друг к другу при переходах в противоположное состояние (т.е. включение и выключение имеет обратные сигнатуры шума).- 13 037313 components above the threshold using the difference vector and can use the Gauss function to extract the mean, amplitude and variance parameters. For example, in FIG. 12 depicts a typical amplitude (A), mathematical expectation (μ) and variance (σ) of an electrical signal from a newly turned on device. The amplitude change can be positive or negative depending on whether the device has been turned on or off. The noise signatures are reversed with respect to each other on transitions to the opposite state (ie, on and off have opposite noise signatures).

Вектор признаков для потенциального события может быть создан модулем регистрации события с использованием параметров средней частоты, которая обычно соответствует глобальному максимуму частотной составляющей. Другие пики могут также быть представлены в виде гармоник. Во многих примерах модуль регистрации события может применять метод KNN (метод k- ближайших соседей) (k=1) с использованием евклидовой метрической системы и обратного взвешивания для создания вектора признаков.The feature vector for a potential event can be generated by the event registration module using the parameters of the center frequency, which usually corresponds to the global maximum of the frequency component. Other peaks can also be represented as harmonics. In many examples, the event registration module can apply the KNN (k-nearest neighbors) method (k = 1) using the Euclidean metric system and inverse weighting to generate a feature vector.

Далее действие 835, изображенное на фиг. 9, включает операцию 913 по ассоциированию конкретных электрических устройств с конкретными электрическими событиями. В некоторых примерах подготовительный модуль может выполнять подготовительный или калибровочный процесс с участием пользователя для создания данного ассоциирования.Next, action 835 shown in FIG. 9 includes an operation 913 to associate specific electrical devices with specific electrical events. In some examples, the prep module can perform a prep or calibration process with user input to create a given association.

Если система регистрации электрического события использует метод, основанный на использовании отпечатков пальцев для идентификации устройства, то ей может понадобиться подготовительный процесс для получения сведений о параметрах различных устройств здания. В некоторых примерах эта подготовка обычно осуществляется путем включения пользователем каждого устройства по меньшей мере один раз.If the electrical event recording system uses a fingerprint method to identify the device, then it may need a preparatory process to obtain information about the parameters of the various devices in the building. In some examples, this provisioning is typically accomplished by enabling each device by the user at least once.

В других примерах другим источником информации для базы данных сигнатур электрического шума может являться облачный источник информации. Может быть создана центральная база данных, которая может являться общей для всех устройств регистрации электрического события. Если пользователь отмечает новое устройство, то оно становится частью общего хранилища, позволяя при будущих запросах использовать информацию для идентификации нового электрического устройства. Например, пользователь может иметь доступ к онлайн базе данных сигнатур популярного потребительского электронного устройства, представленных другими пользователями, которые прошли через процесс калибровки.In other examples, another source of information for the electrical noise signature database may be a cloud information source. A central database can be created that can be shared by all electrical event recorders. If the user marks a new device, then it becomes part of the shared storage, allowing future requests to use the information to identify the new electrical device. For example, a user may have access to an online database of popular consumer electronic device signatures submitted by other users who have gone through the calibration process.

Кроме того, поскольку принятая EMI является моделированным сигналом, то возможно создание таких баз данных сигнатур без физического включения устройства или без физического доступа к нему. Это может быть реализовано путем получения информации из отчета соответствии устройства требованиям FCC (Федерального агентства по связи) Правительства США и из других технических спецификаций, которые содержат частоту и величину излучения в дБмкВ для пиков различного шума, который излучают конкретные электрические устройства.In addition, since the received EMI is a simulated signal, it is possible to create such signature databases without physically turning on the device or without physically accessing it. This can be accomplished by obtaining information from the United States Government's FCC (Federal Communications Agency) compliance report and other technical specifications, which contain the frequency and emission value in dBμV for various peaks of noise emitted by specific electrical devices.

Например, потребительские электронные устройства должны пройти определенную сертификацию, например FCC, которое гарантирует, что EMI, генерируемые ими, находятся в определенных допустимых пределах. Результатом сертификации является общедоступный документ, который описывает электрические спецификации и шумовые характеристики оборудования. Информация может быть получена из общедоступных документов, которые могут использоваться для создания базы данных, которая содержит расчетные резонансные частоты для различных устройств. Другие источники данной информации могут быть получены из спецификаций внутренних интегральных схем и генераторов, используемых в потребительских электронных устройствах.For example, consumer electronic devices must pass certain certifications, such as the FCC, to ensure that the EMI they generate are within certain acceptable limits. The result of the certification is a publicly available document that describes the electrical specifications and noise performance of equipment. Information can be obtained from publicly available documents that can be used to create a database that contains calculated resonant frequencies for various devices. Other sources of this information can be obtained from the specifications of the internal integrated circuits and oscillators used in consumer electronic devices.

Согласно фиг. 2 вычислительный блок 120 (фиг. 1) может хранить результаты процесса ассоциирования или калибровки в модуле 230 хранения данных (фиг. 2). Данная информация может быть в дальнейшем использована для ассоциирования одной или нескольких сигнатур шума с конкретными электрическими событиями.As shown in FIG. 2, computing unit 120 (FIG. 1) may store the results of the association or calibration process in data storage unit 230 (FIG. 2). This information can be further used to associate one or more noise signatures with specific electrical events.

В этих же или других примерах модуль 230 хранения данных может содержать базу данных сигнатур электрического шума электрических устройств. В некоторых примерах сигнатуры электрического шума электрических устройств могут быть предоставлены третьей стороной (например, производителем устройства 100 (фиг. 1) и/или 500 (фиг. 5)) регистрации электрического события.In the same or other examples, the storage unit 230 may comprise a database of electrical noise signatures of electrical devices. In some examples, electrical noise signatures of electrical devices may be provided by a third party (eg, the manufacturer of the device 100 (FIG. 1) and / or 500 (FIG. 5)) recording the electrical event.

В тех же или других вариантах осуществления процесс калибровки может содержать процесс маркировки, если пользователь устройства 100 регистрации электрического события помогает связать электрическое устройство с конкретным электрическим событием. В некоторых вариантах осуществления подготовительная последовательность учитывает участие пользователя устройства 100 регистрации электрического события, включающего и выключающего каждое из электрических устройств (или, по меньшей мере, включающего и выключающего электрические устройства, использующие SMPS в доме или другом здании) до тех пор, пока модуль 223 подготовки работает и записывает электрические события в линии сети 150 электропитания.In the same or other embodiments, the calibration process may include a marking process if the user of the electrical event recorder 100 helps associate the electrical device with a specific electrical event. In some embodiments, the preparatory sequence takes into account the participation of the user of the electrical event recorder 100 turning each of the electrical devices on and off (or at least turning on and off electrical devices using SMPS in a home or other building) until module 223 The preparation works and records electrical events on the power line 150.

Для идентификации электрических событий модуль 223 подготовки (или модуль 224 регистрации события) может применять шаговый детектор скользящего окна, который непрерывно ищет изменения величины сегментированных данных. Модуль 223 подготовки (или модуль 224 регистрации события)To identify electrical events, preparation module 223 (or event registration module 224) may employ a stepping sliding window detector that continuously searches for changes in the value of the segmented data. Preparation module 223 (or event registration module 224)

- 14 037313 может активировать шаговый детектор, если он встречает монотонно возрастающий или убывающий сигнал со скоростью изменения выше полученного или предопределенного порога.- 14 037313 can activate the step detector if it encounters a monotonically increasing or decreasing signal with a rate of change above the received or predetermined threshold.

В некоторых примерах полученный порог устанавливается на уровне произвольно большого значения и уменьшается малыми шагами. Для каждого шага модуль 223 подготовки (или модуль 224 регистрации события) может сегментировать случайный поднабор событий, которые возникают в изоляции. Если рассчитывается правильное количество событий, то порог принимается. Если нет, то порог уменьшается и процесс повторяется. Например, если поднабор содержит четыре события, то должно быть четыре шага увеличения и четыре шага уменьшения сегментации. Подготовительный модуль 223 (или модуль 224 регистрации события) может монотонно уменьшать порог обнаружения до тех пор, пока не появится данная картина. В этом случае полученный порог устанавливается с минимальным контролем или вмешательством человека. В других вариантах осуществления подготовительный модуль 223 может устанавливать пороговое значение, равное предопределенной величине (например, восемь дБ).In some examples, the resulting threshold is set at an arbitrarily large value and decreased in small steps. For each step, preparation module 223 (or event registration module 224) may segment a random subset of events that occur in isolation. If the correct number of events is calculated, then the threshold is accepted. If not, then the threshold is decreased and the process is repeated. For example, if a subset contains four events, then there must be four increments and four decrements. Preparatory module 223 (or event registration module 224) can monotonically decrease the detection threshold until a given picture appears. In this case, the resulting threshold is set with minimal control or human intervention. In other embodiments, preparatory module 223 may set the threshold to a predetermined value (eg, eight dB).

После подачи питания на каждое электрическое устройство пользователь может отметить каждое электрическое событие, зарегистрированное модулем 223 подготовки, используя модуль 225 связи. Например, если пользователь (1) включает или выключает телевизор; (2) включает или выключает в комнате каждую из четырех флуоресцентных ламп, то первые два электрических события, зарегистрированных устройством 100 регистрации события, могут быть отмечены как включение и выключение телевизора, а последующие восемь электрических событий могут быть отмечены как включение и выключение каждой лампочки. Подобным образом пользователь может включать и выключать все электрические устройства в доме или здании и производить подобную операцию маркировки.After energizing each electrical device, the user can mark each electrical event registered by the preparation unit 223 using the communication unit 225. For example, if the user (1) turns the TV on or off; (2) turns on or off each of the four fluorescent lamps in the room, the first two electrical events recorded by the event recorder 100 can be marked as turning the TV on and off, and the subsequent eight electrical events can be marked as turning on and off each light bulb. Likewise, the user can turn on and off all electrical devices in the house or building and perform a similar marking operation.

В других примерах устройство 225 связи может содержать часть, которая может работать на мобильном электрическом устройстве (например, iPhone® или iPad®, разработанные Apple Computers, Inc., Купертино, Калифорния), которое позволяет пользователю отмечать с помощью временных отметок время возникновения конкретного электрического события. В этих примерах пользователь может включать и выключать мобильное устройство электропитания на всех электрических устройствах в здании до тех пор, пока переносит электрическое устройство, использующее часть модуля 225 связи. Пользователь может использовать модуль 225 связи для отметки при возникновении электрического события. Например, в то время, когда подготовительный модуль 223 работает и записывает электрические события, пользователь может включить ноутбук и нажать кнопку на электрическом устройстве, вследствие чего электрическое устройство начнет записывать описание электрического события и время возникновения события.In other examples, communications device 225 may include a portion that can operate on a mobile electrical device (such as an iPhone® or iPad® developed by Apple Computers, Inc., Cupertino, Calif.) That allows a user to time-stamp the occurrence of a particular electrical events. In these examples, the user can turn on and off the mobile power device on all electrical devices in the building as long as he carries the electrical device using a portion of the communication module 225. The user can use the communication module 225 to flag when an electrical event occurs. For example, while the preparatory module 223 is operating and recording electrical events, the user can turn on the laptop and press a button on the electrical device, causing the electrical device to begin recording a description of the electrical event and the time the event occurred.

Подготовительный модуль 223 может осуществлять корреляцию данных, записанных мобильным электрическим устройством, и электрических сигналов, записанных приемником 211 для сбора данных. В некоторых примерах мобильное электрическое устройство может передавать данные мгновенно (например, в реальном времени) вычислительному блоку 120, а в других примерах данные могут быть переданы вычислительному блоку 120 после окончания подготовительного события (например, в пакетном режиме).The preparatory module 223 may correlate data recorded by the mobile electrical device and electrical signals recorded by the receiver 211 for data acquisition. In some examples, the mobile electrical device can transmit data instantly (eg, in real time) to the computing unit 120, and in other examples, the data may be transmitted to the computing unit 120 after the end of the preparatory event (eg, in burst mode).

В дополнительных примерах пользователь может включать или выключать все электрические устройства в здании, и подготовительный модуль 223 может иметь доступ к сигнатурам электрического шума электрических устройств, которые сохранены в модуле 230 хранения данных (или в онлайн базе данных), и автоматически ассоциировать электрические события с сигнатурами электрического шума конкретных электрических устройств. В различных вариантах осуществления пользователь может вводить информацию об электрических устройствах здания (например, производителя, номер модуля и/или серийный номер) для содействия подготовительному модулю 223 в ассоциировании электрических событий с сигнатурами электрического шума электрических устройств здания. Т.е. подготовительный модуль 223 может сравнивать сигнатуры электрического шума, определенные приемником 211 для сбора данных (фиг. 2), с сохраненными сигнатурами электрического шума электрических устройств здания для ассоциирования электрических событий с конкретными электрическими устройствами.In additional examples, a user can turn on or off all electrical devices in a building, and preparation module 223 can access electrical noise signatures of electrical devices that are stored in storage module 230 (or online database) and automatically associate electrical events with signatures. electrical noise of specific electrical devices. In various embodiments, a user may enter information about the building's electrical devices (eg, manufacturer, module number, and / or serial number) to assist prep module 223 in associating electrical events with electrical noise signatures of building electrical devices. Those. preparation module 223 may compare electrical noise signatures determined by data acquisition receiver 211 (FIG. 2) with stored electrical noise signatures of building electrical devices to associate electrical events with specific electrical devices.

В различных вариантах осуществления вместо проведения подготовительной последовательности подготовительный модуль 223 или модуль 226 классификации может получить доступ к базе данных сигнатур электрического шума, если новое электрическое устройство включается в первый раз во время работы устройства 100 регистрации электрического события. В этом случае сигнатура электрического шума нового электрического устройства может сравниваться с сигнатурами электрического шума из базы данных для нахождения совпадающей сигнатуры.In various embodiments, instead of running the preparatory sequence, the preparatory module 223 or classification module 226 may access the electrical noise signature database if a new electrical device is first powered on during the operation of the electrical event recorder 100. In this case, the electrical noise signature of the new electrical device can be compared with the electrical noise signatures from the database to find a matching signature.

В тех же или других примерах если электрическое событие не может быть идентифицировано с использованием базы данных сигнатур электрического шума, электрическое событие может быть отмечено вручную. В некоторых примерах подготовительный модуль 223 может классифицировать электрическое устройство по категории устройства (например, телевизор), и пользователь может осуществить точную маркировку (например, Sony KDL-40V TV). Если пользователь имеет большое количество таких электрических устройств, то он может включать или выключать электрические устройства, а устройство 100 регистрации электрического события может генерировать список маркировок категорий, который может обновляться на основе более точной информации. После окончания ассоциирования конкретных элек- 15 037313 трических устройств с конкретными сигнатурами шума в качестве части операции 911, изображенной на фиг. 9, действие 835, изображенное на фиг. 9, завершается.In the same or other examples, if the electrical event cannot be identified using the electrical noise signature database, the electrical event can be manually flagged. In some examples, preparation module 223 can classify an electrical device into a device category (eg, TV) and the user can accurately label (eg, Sony KDL-40V TV). If the user has a large number of such electrical devices, the user can turn the electrical devices on or off, and the electrical event recorder 100 can generate a list of category markings that can be updated based on more accurate information. After you have finished associating specific electrical devices with specific noise signatures as part of operation 911 depicted in FIG. 9, action 835 shown in FIG. 9 ends.

Со ссылкой снова на фиг. 8, способ 800 продолжается действием 840 по захвату вторых электрических сигналов из сети электропитания. Действие 840 может быть подобным или идентичным действию 815.Referring again to FIG. 8, method 800 continues with act 840 to capture second electrical signals from the mains supply. Act 840 may be similar or identical to act 815.

Способ 800, изображенный на фиг. 8, продолжается действием 845 по преобразованию вторых электрических сигналов во вторые сигналы данных. Действие 845 может быть подобным или идентичным действию 820.The method 800 depicted in FIG. 8 continues with act 845 to convert the second electrical signals to second data signals. Act 845 may be similar or identical to act 820.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 850 по передаче вторых сигналов данных. Действие 850 может быть подобным или идентичным действию 825.Next, the method 800 depicted in FIG. 8 provides for act 850 to transmit second data signals. Act 850 may be similar or identical to Act 825.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 855 по приему вторых сигналов данных. Действие 855 может быть подобным или идентичным действию 830.Next, the method 800 depicted in FIG. 8 provides an act of 855 to receive the second data signals. Act 855 may be similar or identical to act 830.

Способ 800, изображенный на фиг. 8, продолжается действием 860 по регистрации возникновения одного или нескольких электрических событий в сети электропитания. Действие 860 может быть подобным или идентичным операции 912, изображенной на фиг. 9. В данном действии модуль регистрации события может обнаруживать пики электрических сигналов свыше предопределенного порога.The method 800 depicted in FIG. 8 continues with action 860 to register the occurrence of one or more electrical events in the power supply network. Act 860 may be similar or identical to step 912 depicted in FIG. 9. In this action, the event recorder can detect peaks in electrical signals above a predefined threshold.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 865 по ассоциированию одного или нескольких электрических событий с изменением электрического состояния по меньшей мере одного электрического устройства из одного или нескольких электрических устройств. В некоторых примерах изменение электрического состояния электрического устройства может представлять собой переход из одного из: (a) из состояния полностью выключенного питания (или состояния ожидания) в состояние включенного питания; или (b) состояния включенного питания в состояние полностью выключенного питания (или состояние ожидания).Next, the method 800 depicted in FIG. 8, provides for an act 865 to associate one or more electrical events with a change in the electrical state of at least one electrical device of the one or more electrical devices. In some examples, a change in the electrical state of an electrical device may be a transition from one of: (a) from a completely power off state (or standby state) to a power on state; or (b) a power-on state to a fully powered-off state (or standby state).

В тех же или других вариантах осуществления электрические события могут являться следствием перехода из первого состояния, обеспечивающего первое состояние электропитания электрического устройства, ко второму состоянию, обеспечивающему второе состояние электропитания электрического устройства. В данном примере первое состояние электропитания отличается от второго состояния электропитания. В некоторых вариантах осуществления первое состояние электропитания и второе состояние электропитания не являются выключенными состояниями электропитания.In the same or other embodiments, electrical events may result from a transition from a first state providing a first power state for an electrical device to a second state providing a second power state for an electrical device. In this example, the first power state is different from the second power state. In some embodiments, the first power state and the second power state are not power off states.

Модуль 224 регистрации события (фиг. 2) может определять пики свыше порога, используя вектор разницы, и подбирает функцию Г аусса для извлечения математического ожидания, параметров амплитуды и дисперсии. Векторы признаков генерируются для каждого сегментированного события и впоследствии могут быть использованы для построения модели на основе метода KNN. Модель на основе метода KNN может использоваться для автоматического определения источника электрических событий. Модуль 224 регистрации события (фиг. 2) может применять метод KNN (k=1) с использованием евклидовой метрической системы и обратного взвешивания.Event registration module 224 (FIG. 2) can determine peaks above the threshold using the difference vector and adjusts the Gaussian function to extract the mean, amplitude and variance parameters. Feature vectors are generated for each segmented event and can subsequently be used to build a model based on the KNN method. The KNN model can be used to automatically identify the source of electrical events. The event registration module 224 (FIG. 2) may apply the KNN (k = 1) method using Euclidean metric and inverse weighting.

В тех же или других примерах после того, как модуль 224 регистрации события (фиг. 2) определяет пик электрического сигнала от приемника 211 для сбора данных (фиг. 2), модуль 224 регистрации события может выделить из сигнала три признака:In the same or other examples, after the event registration module 224 (FIG. 2) detects the peak of the electrical signal from the data acquisition receiver 211 (FIG. 2), the event registration module 224 may extract three features from the signal:

(1) относительную величину шага изменения; (2) отклонение в изменении потока; и (3) увеличение или уменьшение времени неизвестного события. Данные три признака могут быть полезны для устранения неоднозначности электрических устройств.(1) the relative size of the step of change; (2) deviation in flow change; and (3) increasing or decreasing the time of the unknown event. These three features can be useful for disambiguating electrical devices.

Модуль 224 регистрации события (фиг. 2) может использовать информацию, собранную об электрическом событии, для ассоциирования его с конкретным электрическим устройством. Например, модуль 224 регистрации события (фиг. 2) может сравнивать сигнатуру электрического события с сигнатурами, сохраненными вследствие подготовительного события, для определения того, какое электрическое устройство вызывает событие, и типа события.The event registration module 224 (FIG. 2) can use the information collected about the electrical event to associate it with a particular electrical device. For example, event registration module 224 (FIG. 2) may compare the signature of the electrical event with the signatures stored due to the preparatory event to determine which electrical device is causing the event and the type of event.

Далее способ 800, изображенный на фиг. 8, предусматривает действие 870 по отображению информации об одном или нескольких электрических событиях для пользователя. В некоторых вариантах осуществления модуль 225 связи (фиг. 2) может отображать информацию об одном или нескольких электрических событиях для пользователя. Информация может быть отображена в различных формах. В некоторых вариантах осуществления электрическое состояние двух или более электрических устройств здания для конкретного отрезка времени может быть представлено пользователю в форме диаграммы. В некоторых вариантах осуществления информация об одном или нескольких электрических событиях может быть отображена в реальном времени. После действия 870 действия 840, 845, 850, 855, 860, 865 и 870 могут повторяться каждый раз при возникновении нового электрического события для идентификации электрического события. Используя данные действия, система может регистрировать и классифицировать потребление электроэнергии одним или несколькими электрическими устройствами.Next, the method 800 depicted in FIG. 8, provides for an act 870 to display information about one or more electrical events to a user. In some embodiments, communication module 225 (FIG. 2) may display information about one or more electrical events to a user. Information can be displayed in various forms. In some embodiments, the electrical state of two or more electrical devices in a building for a specific time span may be presented to the user in the form of a diagram. In some embodiments, the implementation of information about one or more electrical events can be displayed in real time. After action 870, actions 840, 845, 850, 855, 860, 865, and 870 can be repeated each time a new electrical event occurs to identify the electrical event. Using these actions, the system can record and classify the power consumption of one or more electrical devices.

Результаты испытания типового варианта осуществления устройства 100 регистрации электрического события приведены в настоящей заявке. Как будет подробно описано ниже, результат испытания типового варианта осуществления устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1) имел среднюю точность классификации 93,82% при идентификации и классификации непрерывного шума электрических событий на уровне индивидуального электрического устройства (например, конкретногоTest results for a typical embodiment of an electrical event recording device 100 are disclosed herein. As will be described in detail below, the test result of a typical embodiment of an electrical event recording device 100 (FIG. 1) had an average classification accuracy of 93.82% in identifying and classifying continuous electrical event noise at the level of an individual electrical device (e.g., a specific

- 16 037313 телевизора, ноутбука или CFL лампы).- 16 037313 TV, laptop or CFL lamp).

Типовой вариант осуществления устройства 100 регистрации электрического события был испытан в электрической сети на 120 В, 60 Гц. Тем не менее устройство 100 регистрации электрического события (фиг. 1) может легко применяться в электрической сети, использующей другую частоту и рабочее напряжение, с минимальными изменениями в аппаратном и программном обеспечении. Для зданий, которые имеют проводку с расщепленной фазой (т.е. две ветви по 120 В, которые на 180° сдвинуты по фазе), в некоторых примерах переходное затухание между двумя фазами позволяет устройству 100 регистрации электрического события (фиг. 1) продолжать наблюдение в одном месте и захватывать события с обеих фаз.An exemplary embodiment of an electrical event recorder 100 was tested on a 120 V, 60 Hz electrical network. However, the electrical event recorder 100 (FIG. 1) can be easily applied to an electrical network using a different frequency and operating voltage with minimal hardware and software changes. For buildings that have split phase wiring (i.e., two 120 V branches that are 180 ° out of phase), in some examples, the crosstalk between the two phases allows the electrical event recorder 100 (FIG. 1) to continue observing in one place and capture events from both phases.

Устройства были размещены в семи различных зданиях, используя типовой вариант осуществления устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1). Данные были собраны с одного здания за больший период времени (т.е. за шесть месяцев), а с остальных зданий за меньший период времени. Данный подход показывает общую применимость устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1) к различному ряду зданий, а также долгосрочную временную стабильность устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1). На фиг. 13 изображена таблица 1300 демографических данных для зданий, использованных для типовой установки типового устройства 100 регистрации электрического события, в соответствии с вариантом осуществления.The devices were housed in seven different buildings using a typical embodiment of electrical event recorder 100 (FIG. 1). Data were collected from one building over a longer period of time (i.e., six months), and from the rest of the buildings over a shorter period of time. This approach shows the general applicability of the electrical event recorder 100 (FIG. 1) to a variety of buildings, as well as the long term temporal stability of the electrical event recorder 100 (FIG. 1). FIG. 13 depicts a demographic table 1300 for buildings used for a typical installation of a typical electrical event recorder 100, in accordance with an embodiment.

Для каждого здания доступная электрическая розетка с двумя электрическими гнездами была выбрана случайным образом. Типовой датчик 110 был подключен к одной электрической розетке 151, а другая электрическая розетка использовалась для обеспечения питания вычислительного блока 120 (фиг. 1). Вычислительный блок 120 (фиг. 1) генерирует шум EMI, но этот шум EMI вычитается как часть флуктуационного шума. После установки были сделаны заметки по каждому электрическому устройству здания, которое оснащено импульсным источником питания. Этот список включал лампы накаливания, которые управлялись регулятором диммера, в дополнение к любым осветительным приборам с CFL лампами. Для диммеров события были собраны только на уровнях 0 и 100% освещения вследствие проблемы точной и повторимой установки промежуточных уровней диммера. Подробный анализ диммеров будет представлен далее. Собранные маркировки затем были введены в программу маркировки, использующую наземный контроль данных.For each building, an available electrical outlet with two electrical outlets was randomly selected. A typical sensor 110 was connected to one electrical outlet 151 and another electrical outlet was used to provide power to the computing unit 120 (FIG. 1). Computing unit 120 (FIG. 1) generates EMI noise, but this EMI noise is subtracted as part of the fluctuation noise. After installation, notes were made on each electrical device in the building that is equipped with a switching power supply. This list included incandescent bulbs that were controlled by a dimmer control, in addition to any CFL lighting fixtures. For dimmers, events were only collected at 0 and 100% lighting levels due to the problem of accurate and repeatable setting of intermediate dimmer levels. A detailed analysis of dimmers will be presented below. The collected markings were then fed into a marking program using ground-based data control.

Электрические устройства зданий были испытаны в два этапа. На первом этапе каждое устройство индивидуально включалось и выключалось от пяти до шести раз для того, чтобы убедиться в том, что была захвачена отдельная для каждого устройства сигнатура. Каждый раз, когда система регистрации электрического события регистрировала событие (т.е. при включении электрического устройства), признаки автоматически извлекались и передавались в список ожидания программы маркировки, использующей наземный контроль данных. Как только события были захвачены, эти события отмечались, используя программу маркировки, использующую наземный контроль данных. Этот процесс был осуществлен для всех электрических устройств здания.The electrical devices of the buildings were tested in two stages. In the first step, each device was individually turned on and off five to six times to ensure that a signature was captured for each device. Each time an event was recorded by the electrical event logging system (i.e., when the electrical device was turned on), the tags were automatically retrieved and passed to the waiting list of the marking program using ground-based data control. Once events were captured, those events were flagged using a marking program using ground-based data control. This process was carried out for all electrical devices in the building.

На втором этапе сбора данных в каждом здании целью являлся сбор данных в рамках естественных условий, при которых пересекающиеся и одновременно происходящие события могли возникнуть. Для создания более естественных условий владельцев здания просили выполнять определенный вид действий, таких как просмотр телевизора, приготовление еды и т.д., в то время как случайные устройства и/или логические группы устройств были включены. Например, DVD-проигрыватель, цифровое кабельное телевидение и/или игровая консоль включались, а затем включался телевизор для имитации просмотра телевизора с помощью универсального пульта дистанционного управления.In the second phase of data collection in each building, the goal was to collect data within the natural environment under which overlapping and concurrent events could occur. To create a more natural environment, building owners were asked to perform a certain kind of activity, such as watching TV, cooking, etc., while random devices and / or logical groups of devices were turned on. For example, a DVD player, digital cable TV, and / or game console was turned on and then turned on to simulate watching TV with a universal remote control.

В дополнение к электрическим устройствам, уже находящимся в каждом из тестовых зданий, данные были собраны с одного и того же адаптера питания ноутбука, с одних и тех же двух CFL и с одного и того же устройства для зарядки камеры в каждом из зданий. Для имитации естественного использования каждого из устройств эти электрические устройства перемещали по зданию и подключали к любой доступной розетке. Такой предусмотренный анализ стабильности этих сигнатур шума был выполнен в различных зданиях.In addition to the electrical devices already in each of the test buildings, data was collected from the same laptop power adapter, the same two CFLs, and the same camera charger in each building. To mimic the natural use of each device, these electrical devices were moved around the building and plugged into any available outlet. This envisaged analysis of the stability of these noise signatures has been performed in various buildings.

Данные, собранные программой маркировки, использующей наземный контроль данных, были помечены временной меткой, отмечены и сохранены в XML (расширенный язык описания документов) базе данных. Поскольку во время тестов было собрано больше признаков, чем необходимо, то XML база данных позволяет легко фильтровать и анализировать данные для генерации выходных данных в формате, который может быть непосредственно импортирован или обработан.The data collected by the marking program using ground control data was time-stamped, tagged, and stored in an XML (Extended Document Description Language) database. Since more features were collected during the tests than necessary, the XML database makes it easy to filter and parse the data to generate output in a format that can be directly imported or processed.

Для испытания временной стабильности долгосрочной работоспособности устройства регистрации электрического события типовой вариант осуществления устройства регистрации электрического события был размещен в одном из зданий на срок более шести месяцев. События собирали и отмечали на протяжении всего этого периода времени, используя незначительную модификацию программы маркировки, использующей наземный контроль данных, примененную в других зданиях. Каждый раз после регистрации события программа регистрации помещает извлеченные признаки в список ожидания и генерирует звуковой сигнал. Жильцов здания просили соотносить события с электрическим устройством, которое они включили, используя программу маркировки.To test the temporal stability of the long-term operability of the electrical event recorder, a typical embodiment of the electrical event recorder was housed in one of the buildings for more than six months. Events were collected and noted throughout this time period using a minor modification of the marking program using ground-based data control applied in other buildings. Each time an event is logged, the logging program places the extracted features on a pending list and generates a beep. The residents of the building were asked to correlate the events with an electrical device that they turned on using the tagging program.

- 17 037313- 17 037313

Программа маркировки была разработана с существенно упрощенным интерфейсом, требующим только выбрать марки устройств из списка выбора на экране. Если пользователь не отметил событие в списке ожидания в течение более шести минут, то он отмечался в качестве неизвестного и удалялся из списка ожидания. Эта особенность позволила жильцам избежать любых ошибочно зарегистрированных событий и игнорировать события, если жители не могли воспользоваться устройством маркировки в кратчайшие сроки. Несмотря на то, что эта особенность является удобной, она также приводила к тому, что утрачивались отметки реальных событий, которые жильцы пропустили или решили проигнорировать. Тем не менее, целью этого устройства был сбор как можно большего количества отметок наземного контроля данных, возможных в течение длительного периода времени.The marking software has been designed with a greatly simplified interface requiring only the selection of device brands from a selection list on the screen. If a user did not mark an event in the waiting list for more than six minutes, then he was marked as unknown and removed from the waiting list. This feature allowed residents to avoid any misrecorded events and to ignore events if residents were unable to use the marking device promptly. While this feature is convenient, it also resulted in the loss of real-life events that residents missed or chose to ignore. However, the goal of this device was to collect as many ground control data marks as possible over a long period of time.

Всего было собрано 2576 электрических событий из семи зданий. Наибольшее количество событий было получено от освещения с использованием либо CFL, либо диммеров. Большинство других обнаруживаемых устройств являлось обычными потребительскими электронными устройствами, такими как ЖК (жидкокристаллические) или LED (светодиодные) телевизоры, игровые консоли, персональные компьютеры, адаптеры питания и т.д.A total of 2,576 electrical events were collected from seven buildings. Most of the events came from lighting using either CFLs or dimmers. Most of the other detectable devices were common consumer electronic devices such as LCD (liquid crystal) or LED (light-emitting diode) TVs, game consoles, personal computers, power adapters, etc.

Такие устройства как сушилки и электрические плиты не генерировали события в некоторых тестовых зданиях. Обычно такие устройства имеют большую резистивную нагрузку и, следовательно, не издают высокочастотный шум. События непрерывного шума наблюдались от стиральной машины в доме Н7, поскольку только в доме Н7 была современная высокоэффективная стиральная машина, соответствующая стандарту Energy Star, которая генерировала непрерывный шум. Непрерывный электрический шум исходил от ее электронно-управляемого мотора постоянного тока, питаемого от SMPS. Кроме того, для большинства крупных устройств использование SMPS считается нецелесообразным по сравнению с общим потреблением электроэнергии устройством.Devices such as dryers and electric stoves did not generate events in some test buildings. Typically such devices have a large resistive load and therefore do not emit high frequency noise. Continuous noise events were observed from the washing machine in House H7, as only House H7 had a modern, highly efficient Energy Star compliant washing machine that generated continuous noise. Continuous electrical noise came from her electronically controlled DC motor powered by an SMPS. In addition, for most large devices, the use of SMPS is considered impractical compared to the overall power consumption of the device.

Для определения производительности классификации актуации электрических устройств здания способ классификации оценивался с использованием двух различных операций. В первой операции производительность нашего классификатора с использованием метода KNN оценивалась, используя десятикратную перекрестную проверку для каждого здания. Во второй проверке минимальный подготовительный набор (одиночный подготовительный пример для каждого интересующего устройства) использовался для имитации более практической ситуации с реальными условиями. На фиг. 14 изображена таблица 1400, показывающая производительность типовой системы регистрации электрического события во время типовой установки, в соответствии с вариантом осуществления. При использовании десятикратной перекрестной проверки наблюдалась общая средняя точность 91,75%.To determine the classification performance of the actuation of electrical devices in a building, the classification method was evaluated using two different operations. In the first operation, the performance of our classifier using the KNN method was estimated using a tenfold cross-validation for each building. In the second test, a minimal pre-set (a single pre-case for each device of interest) was used to simulate a more practical real-world situation. FIG. 14 is a table 1400 showing the performance of a typical electrical event recording system during a typical installation, in accordance with an embodiment. When using tenfold cross-validation, an overall mean accuracy of 91.75% was observed.

При анализе матриц неточностей для каждого из зданий было обнаружено, что для Н5 и Н6 наблюдалось несоответствие между некоторыми световыми устройствами. На фиг. 15 изображена таблица 1500 матрицы неточностей, показывающая производительность типовой системы регистрации электрического события во время типовой установки, в соответствии с вариантом осуществления. На основе данных было отмечено, что модуль обработки правильно идентифицировал подобные осветительные приборы (т.е. подобную модель и марку), которые располагались в разных комнатах. Тем не менее, дома Н5 и Н6 содержали комнаты, в которых подобные модели флуоресцентных осветительных приборов были установлены пространственно рядом друг с другом (на расстоянии 1-2 футов), которые производили очень похожие сигнатуры шума. Таким образом, именно эти лампы не имели достаточных различий, находясь на недостаточно большом расстоянии по линии сети электропитания, чтобы различить эти лампы.When analyzing the matrices of uncertainties for each of the buildings, it was found that for H5 and H6 there was a mismatch between some lighting devices. FIG. 15 depicts a confusion matrix table 1500 showing the performance of a typical electrical event recording system during a typical installation, in accordance with an embodiment. Based on the data, it was noted that the processing module correctly identified similar lighting fixtures (i.e. similar model and brand) that were located in different rooms. However, houses H5 and H6 contained rooms in which similar models of fluorescent lighting fixtures were installed spatially adjacent to each other (1-2 feet apart), which produced very similar noise signatures. Thus, it was these lamps that did not differ enough, being not far enough along the power line to distinguish between these lamps.

Использование аппаратного обеспечения с более высоким разрешением по частоте может частично решить данную проблему. Также может быть приемлемым для некоторых устройств логическое объединение или группирование освещения, которое пространственно совмещено. Используя данный последний подход была улучшена производительность типовой системы регистрации электрического события во время типового размещения после группирования подобных моделей ламп или устройств, которые находятся на расстоянии 1-2 футов друг от друга, в качестве одного события. Данный подход дает увеличение точности классификации для Н5 (92,4%) и Н6 (91,8%) при средней общей точности 93,82%.Using hardware with a higher frequency resolution can partially solve this problem. It may also be acceptable for some devices to logically combine or group lighting that is spatially aligned. Using this latter approach, the performance of a typical electrical event recording system during a typical deployment has been improved by grouping similar lamp or device models that are 1 to 2 feet apart as a single event. This approach gives an increase in the classification accuracy for H5 (92.4%) and H6 (91.8%) with an average overall accuracy of 93.82%.

Низкая точность для дома Н2 наблюдалась вследствие несоответствия между двумя устройствами одной марки, которые находились на противоположной фазе точки установки устройства 100 регистрации электрического события. Часть второго этажа в доме Н2 показала очень слабую связь между электрическими фазами, что заставило нас подключить устройство 100 регистрации электрического события в такую фазу и, таким образом, привело к тому, что некоторые сигнатуры стали выглядеть очень похожими. Данная проблема может быть решена, например, путем использования двух разных устройств 100 регистрации электрического события по одному на каждой из двух фаз или установки одного устройства 100 регистрации электрического события на розетку в 240 В с расщепленной фазой.Low accuracy for home H2 was observed due to a mismatch between two devices of the same brand that were in the opposite phase of the installation point of the device 100 for recording an electrical event. Part of the second floor in house H2 showed very weak coupling between the electrical phases, which forced us to connect the electrical event recorder 100 in that phase and thus caused some of the signatures to look very similar. This problem can be solved, for example, by using two different electrical event recorders 100, one on each of the two phases, or by installing one electrical event recorder 100 on a split-phase 240 volt outlet.

Поскольку N-кратная перекрестная проверка обычно является оптимистичной и не является истинной мерой ожидаемой классификационной производительности для реальной системы, то контрольный анализ был проведен с использованием минимального подготовительного набора, т.е. одной сигнатуры события для каждого устройства для моделирования и дальнейшего применения к тестовому набору. Например, владелец здания, вероятно, будет готов предоставить только несколько подготовительных событий для каждого устройства. На фиг. 16 изображена другая таблица 1600, суммирующая классифи- 18 037313 кационные показатели точности при использовании минимального набора подготовительных данных типовой системы регистрации электрического события во время типовой установки, в соответствии с вариантом осуществления. С использованием данного подхода для проверки была установлена точностьSince N-fold cross-validation is usually optimistic and is not a true measure of the expected classification performance for a real system, the benchmark analysis was performed using the minimum pre-set, i.e. one event signature for each device to simulate and then apply to the test set. For example, a building owner is likely to be willing to provide only a few preparatory events for each device. FIG. 16 depicts another table 1600 summarizing the classification accuracy metrics using the minimum set of preparatory data of a typical electrical event recording system during a typical installation, in accordance with an embodiment. Using this approach, for verification, the accuracy was established

89,25%.89.25%.

Поскольку не существует двух зданий с полностью одинаковой электрической сетью и с совершенно разным флуктуационным шумом, представленным в линии электропитания, то правдоподобность сигнатур шума по всем зданиям была также рассмотрена.Since there are no two buildings with exactly the same electrical network and with completely different fluctuation noise presented in the power line, the plausibility of noise signatures across all buildings was also considered.

Было осуществлено применение двух устройств, которые совместно привели к предположению о том, что обнаруженный сигнал для электрического устройства в одном здании может быть использован для классификации подобного электрического устройства в другом здании. При применении первого устройства сигнал EMI устройства подтвердил независимость от здания, в котором он использовался. Таким образом, сигнал является подлинным в отношении функционирования электрического устройства. При применении второго устройства сигнал EMI подтвердил совместимость в дисперсионных пределах с несколькими, но подобными устройствами. Т.е. сигналы EMI от устройств одной и той же марки и модели являются по существу подобными.The use of two devices has been implemented, which together led to the assumption that the detected signal for an electrical device in one building could be used to classify a similar electrical device in another building. When using the first device, the EMI signal of the device confirmed independence from the building in which it was used. Thus, the signal is authentic with respect to the functioning of the electrical device. With the second device, the EMI signal has confirmed dispersion compatibility with several but similar devices. Those. EMI signals from devices of the same make and model are substantially similar.

Применение первого устройства включало сбор данных о каждом из четырех предварительно выбранных устройств в каждом из семи зданий. Устройство подтвердило правдоподобность сигнала по всем зданиям на основе результатов классификации. Средняя точность десяти испытаний для теста десятикратной перекрестной проверки составила 96,87%. Для трех из четырех устройств точность классификации составила 100%. Данный результат дает веские основания предполагать, что эти устройства генерировали подобные сигналы. Только одно устройство - адаптер электропитания ноутбука - показало плохой результат. На фиг. 17 изображена таблица 1700 производительности типовой системы регистрации события при классификации четырех электрических устройств, использованных в различных зданиях, используя 10-кратную проверку классификации, в соответствии с вариантом осуществления;The application of the first device involved collecting data from each of four preselected devices in each of the seven buildings. The device validated the plausibility of the signal across all buildings based on the classification results. The average accuracy of ten trials for the ten-fold cross-validation test was 96.87%. For three of the four devices, the classification accuracy was 100%. This result strongly suggests that these devices generated similar signals. Only one device - the laptop power adapter - performed poorly. FIG. 17 depicts a table 1700 of the performance of a typical event recording system in classifying four electrical devices used in different buildings using a 10-fold classification check, in accordance with an embodiment;

Адаптер электропитания ноутбука было сложнее идентифицировать, поскольку конкретный извлеченный вектор признаков для данного устройства в доме Н6 отличался незначительно от других зданий. Тем не менее, при более подробном рассмотрении шум, генерируемый адаптером электропитания ноутбука, имел гармонический пик, который был очень близок по амплитуде к несущей частоте. Данное граничное расхождение привело к тому, что модуль обработки принял первую гармонику в качестве несущей частоты в Н6 и, таким образом, извлек другой вектор признаков. Простой подход для частичного решения данной проблемы состоит в применении модуля классификации, который классифицирует событие только в том случае, если расстояние между вектором признаков события и ближайшим соседом при использовании метода KNN превышает определенный порог. Если порог не превышен, то модуль классификации может построить новый вектор признаков, используя следующий наибольший пик. При использовании данного нового способа точность классификации для ноутбука составила 100%.The laptop power adapter was more difficult to identify because the specific extracted feature vector for a given device in H6 did not differ significantly from other buildings. However, upon closer inspection, the noise generated by the laptop power adapter had a harmonic peak that was very close in amplitude to the carrier frequency. This marginal discrepancy caused the processing module to accept the first harmonic as the carrier frequency in H6 and thus extract a different feature vector. A simple approach to partially solve this problem is to use a classification module that classifies an event only if the distance between the event feature vector and the nearest neighbor, using the KNN method, exceeds a certain threshold. If the threshold is not exceeded, then the classification module can construct a new feature vector using the next largest peak. With this new method, the classification accuracy for a laptop was 100%.

При применении второго устройства были собраны данные о восьми 20-дюймовых ЖК-мониторах марки Dell®, являющихся подобными моделями. Данная модель ЖК-монитора также была одновременно обнаружена в домах Н5 и Н7. Сигнатура EMI для одного из мониторов была заменена сигнатурой EMI других девяти мониторов, полученной в другом здании или другом доме. Например, модуль обработки был подготовлен с использованием сигнатуры из дома Н7 и испытан в доме Н5. Данный тест подтвердил, что в случае, если сигнатуры любых ЖК-мониторов отличались, он неверно классифицируется в качестве другого устройства. Все тесты показали точность 100%, приводя к предположению о том, что подобные марки и модели устройств производят подобные сигнатуры.The second unit collected data on eight Dell®-branded 20-inch LCD monitors that are similar models. This model of LCD monitor was also simultaneously found in houses H5 and H7. The EMI signature for one of the monitors has been replaced with the EMI signature of the other nine monitors obtained from a different building or home. For example, a processing module was prepared using a signature from house H7 and tested in house H5. This test confirmed that if the signatures of any LCD monitor were different, it would be incorrectly classified as a different device. All tests showed 100% accuracy, leading to the assumption that similar brands and models of devices produce similar signatures.

Кроме того, для любой сигнатуры или системы классификации, основанной на использовании отпечатков пальцев, временная стабильность является важной. Модуль классификации должен исправно работать в течение месяцев (или, в идеале, лет) без обязательной часто повторяемой подготовки, которая требует, чтобы основополагающие признаки оставались стабильными в течение продолжительного периода времени.In addition, for any signature or fingerprint-based classification system, temporal stability is important. The classification module should function properly for months (or, ideally, years) without the mandatory, often repeated training that requires the underlying characteristics to remain stable over an extended period of time.

Для подтверждения стабильности сигнатур шума в течение продолжительного периода времени из нашего набора данных долгосрочного размещения были выбраны электрические устройства, которые отвечают двум критериям: (1) устройства были зафиксированы в их местах установки на время размещения, и (2) устройства никоим образом не заменяли (например, замена ламп не осуществлялась). Для этих устройств были извлечены случайным образом выбранные вектора сигнатур EMI, распределенные на период шестимесячной проверки.To confirm the stability of noise signatures over an extended period of time, electrical devices were selected from our long-term placement dataset that met two criteria: (1) the devices were fixed in their installation locations at the time of placement, and (2) the devices were not replaced in any way ( for example, lamp replacement was not carried out). For these devices, randomly selected vectors of EMI signatures were extracted, distributed over a six-month verification period.

На фиг. 18 изображен график 1800, показывающий временную стабильность или изменение сигнатур в течение времени для четырех случайно выбранных электрических устройств путем визуализации векторов признаков в пространстве признаков в соответствии с вариантом осуществления. Было отмечено, что долгосрочное временное изменение являлось подобным тому, что отмечалось при краткосрочном временном изменении этих электрических устройств, и что ни один из кластеров не был перекрыт.FIG. 18 is a graph 1800 showing temporal stability or signature variation over time for four randomly selected electrical devices by visualizing feature vectors in feature space in accordance with an embodiment. It was noted that the long-term temporary change was similar to that observed with the short-term temporary change of these electrical devices, and that none of the clusters were overlapped.

Для того, чтобы лучше понять, каким образом временное изменение влияет на точность классификации с течением продолжительного периода времени, были созданы тестовые наборы для каждого электрического устройства, включая все события, которые возникли более чем за одну неделю до последнегоIn order to better understand how a temporary change affects classification accuracy over an extended period of time, test kits were created for each electrical device, including all events that occurred more than one week before the last

- 19 037313 дня размещения, и был создан подготовительный набор, содержащий электрические события от всех электрических устройств, которые возникли за последнюю неделю. Данная установка подтвердила, что модуль обработки обнаружит неверные классификации, если сигнатуры непрерывного шума в тестовом наборе имели отклонения свыше расстояния между кластерами электрического устройства. Тесты показали точность 100%, используя классификатор на основе метода KNN, который показывает, что электрические устройства являются в значительной степени стабильными в течение продолжительного периода времени. Важно отметить, что данное долгосрочное применение охватывало летний и зимний периоды.- 19 037313 posting day, and a prep kit was created containing electrical events from all electrical devices that occurred in the last week. This setup confirmed that the processing engine would detect misclassifications if the continuous noise signatures in the test set deviated more than the distance between the clusters of the electrical device. Tests have shown 100% accuracy using the KNN classifier, which shows that electrical devices are largely stable over an extended period of time. It is important to note that this long term application covered the summer and winter periods.

Обычным явлением для здания является наличие большого количества подобных устройств, такое как наличие множества телевизоров или, еще чаще, ламп, во всех из которых применены CFL лампы одной и той же марки. Данное множество идентичных устройств может вызвать проблемы, особенно если подобные устройства не могут быть сгруппированы в единую объединенную группу. Например, группирование двух потолочных светильников в спальне может являться приемлемым, но группирование ламп, которые находятся в разных комнатах или на разных этажах, может являться неприемлемым.It is common for a building to have a large number of such devices, such as having many televisions or, more commonly, lamps, all of which use the same brand of CFL lamps. This many identical devices can cause problems, especially if such devices cannot be grouped into a single unified group. For example, grouping two ceiling lights in a bedroom may be acceptable, but grouping lamps that are in different rooms or on different floors may not be acceptable.

Допуски на компоненты в компонентах, которые составляют схему переключения электрических устройств, обычно дают достаточную изменчивость частоты переключения таким образом, что математическое ожидание распределения Гаусса, наблюдаемое в линии сети электропитания, является также изменяемым. На фиг. 19 изображен график 1900 спектра, наблюдаемого системой регистрации электрического события, показывающий спектр шума, создаваемого четырьмя CFL лампами одной и той же модели, приобретенными в упаковке из четырех ламп, в соответствии с вариантом осуществления. Используя лампы, приобретенные в упаковке, убедитесь в том, что лампы относятся к одной и той же партии производства. Отметим, что спектры не перекрываются даже для CFL из одной партии.Component tolerances in the components that make up the switching circuit of electrical devices usually give sufficient variability in the switching frequency such that the mathematical expectation of a Gaussian distribution observed on the power line is also variable. FIG. 19 is a graph 1900 of a spectrum observed by an electrical event recording system showing the spectrum of noise generated by four CFL lamps of the same model purchased in a package of four lamps, in accordance with an embodiment. When using lamps purchased in a package, check that the lamps are from the same production batch. Note that the spectra do not overlap even for CFLs from the same batch.

Система регистрации электрического события способна различить эти признаки, если наблюдение происходит изолированно, т.е. развязывающий трансформатор линии использовался для создания бесшумной линии электропитания для этого отдельного применения. При более высоком разрешении аналого-цифрового преобразователя и более FFT данный недостаток может быть устранен. Таким образом, увеличенное разрешение может обеспечить лучшую дифференцируемость.An electrical event registration system is able to distinguish these signs if the observation is carried out in isolation, i.e. a line isolation transformer was used to create a silent power line for this particular application. With a higher resolution of the analog-to-digital converter and more FFT, this disadvantage can be eliminated. Thus, increased resolution can provide better differentiation.

Поскольку кондуктивные EMI распространяются через линию электропитания, то они оказывают влияние несколькими способами, но наиболее ощутимо электрический сигнал ослабляется в зависимости от индуктивности сети между источником шума и точкой измерения. Таким образом, два идентичных устройства, генерирующих идентичные EMI, могут выглядеть по-разному в исходной точке измерения в зависимости от того, где устройства подключены вдоль линии электропитания, которая наблюдалась при применении в зданиях.Since conducted EMIs propagate through the power line, they are influenced in several ways, but most significantly the electrical signal is attenuated depending on the network inductance between the noise source and the measuring point. Thus, two identical devices generating identical EMI may look different at the reference point of measurement depending on where the devices are connected along the power line, which has been observed in building applications.

Чтобы убедиться в этом, электрическое устройство было подключено в двух различных местах в здании, и были загружены необработанные спектральные данные, которые зарегистрированы системой регистрации электрического события. На фиг. 20 изображен график 2000 спектра части данных из теста электрического устройства, которое подключалось в двух разных местах в здании, в соответствии с вариантом осуществления. Достоверность среднего значения или места нахождения пика вместе с соответствующими параметрами Гаусса, извлеченными из формы, дали возможность точно идентифицировать мобильное устройство, такое как адаптер ноутбука, вопреки изменениям амплитуды наблюдаемых признаков. Кроме того, в пределах здания подобные устройства, размещенные в различных частях здания, могут быть дифференцированы путем наблюдения за формой характеристики спектра EMI электрического устройства. Данный результат подтверждает, что количество установленных устройств, присутствующих в здании (т.е. количество CFL ламп в доме или количество телевизоров определенного типа), может быть определено.To verify this, an electrical device was connected at two different locations in the building, and raw spectral data was loaded and recorded by the electrical event recording system. FIG. 20 is a plot of the 2000 spectrum of a piece of data from a test of an electrical device that was connected at two different locations in a building, in accordance with an embodiment. The confidence in the mean or peak location, together with the corresponding Gaussian parameters extracted from the form, made it possible to accurately identify a mobile device, such as a laptop adapter, despite changes in the amplitude of the observed features. In addition, within a building, similar devices located in different parts of the building can be differentiated by observing the shape of the EMI spectrum characteristic of the electrical device. This result confirms that the number of installed devices present in the building (i.e. the number of CFL lamps in the house or the number of televisions of a certain type) can be determined.

Правдоподобность двух различных типов устройств, имеющих одно и то же математическое ожидание распределения Гаусса и дисперсию, очень мала. В лучшем случае правдоподобность может равняться 1/(размер FFT), которое является правдоподобностью двух электрических устройств, имеющих одну и ту же среднюю частоту. При значении размера FFT в 2048 данная правдоподобность равняется 0,05%. На практике, из-за расположения и использования распределенных параметров Гаусса, действительная правдоподобность значительно ниже.The likelihood of two different types of devices having the same Gaussian mean and variance is very low. At best, the likelihood can be 1 / (FFT size), which is the likelihood of two electrical devices having the same center frequency. With an FFT size of 2048, this likelihood is 0.05%. In practice, due to the location and use of Gaussian distributed parameters, the actual likelihood is much lower.

В отличие от устройств на основе SMPS, диммеры генерируют широкополосный сигнал своими внутренними двусторонними тиристорными переключателями. Система регистрации электрического события может быть настроена на использование распределения Гаусса на фазе извлечения признаков.Unlike SMPS-based devices, dimmers generate a broadband signal with their internal bi-directional thyristor switches. The electrical event recording system can be configured to use a Gaussian distribution in the feature extraction phase.

Таким образом, широкополосный шум, издаваемый диммером, моделируется на основе распределения Гаусса даже в том случае, когда равномерное распределение с ограничением по полосе частот было бы более уместным. Установлено, что для устройств, управляемых диммером, наблюдалось распределение Гаусса с большой дисперсией. На фиг. 21 изображен график 2100 EMI сигналов, созданных диммером на разных его уровнях, в соответствии с вариантом осуществления.Thus, the broadband noise emitted by the dimmer is modeled on the basis of a Gaussian distribution, even if bandwidth constrained uniform distribution would be more appropriate. It was found that for devices controlled by a dimmer, a Gaussian distribution with high variance was observed. FIG. 21 is a graph 2100 of the EMI signals generated by the dimmer at different levels, in accordance with an embodiment.

Разница в сигнатуре шумов, генерируемых на различных уровнях диммера, позволяет устройству 100 регистрации электрического события (фиг. 1) идентифицировать диммер, а также устанавливать уровень диммера. Поскольку невозможно подготовить данные для различных уровней, то модель характеристики шума может быть построена, и может быть определено, как характеристики шума зависят от уровThe difference in the signature of the noise generated at the different dimmer levels allows the electrical event recorder 100 (FIG. 1) to identify the dimmer as well as set the dimmer level. Since it is not possible to prepare data for different levels, a noise performance model can be built, and how the noise performance depends on the level can be determined.

- 20 037313 ня диммера или угла отсечки двустороннего тиристорного переключателя.- 20 037313 nya dimmer or cutoff angle of the two-way thyristor switch.

Производительность и надежность модуля классификации зависит только от используемых признаков, так что может быть желательным исследовать и извлекать более расширенные признаки из основополагающих сигналов. Существует множество других потенциально полезных признаков, которые могут быть использованы модулем классификации. Например, некоторые устройства производят характерную картину EMI, которая сохраняется в течение короткого промежутка времени после их включения. Т.е. эти электрические устройства производят узкополосные кратковременные EMI во время запуска SMPS. Эти кратковременные помехи характеризуются низкой частотой. На фиг. 22 изображен график 2200, показывающий короткий всплеск EMI, который производят типовые CFL лампы при первом включении питания. Кратковременный всплеск происходит от схемы запуска CFL, которая необходима для разогрева лампы для работы. Точно так же другие устройства, такие как современные телевизоры и DVDпроигрыватели, которые содержат несколько источников электропитания и обеспечивающую электронику, также создают сигнатуры шума при включении, которые могут дать дополнительную информацию для определения категории электрических устройств. В другом примере модуляция SMPS управляет подсветкой, которая может использоваться для вывода изменений канала и контента, появляющегося на телевидении.The performance and reliability of the classification module depends only on the features used, so it may be desirable to investigate and extract more advanced features from the underlying signals. There are many other potentially useful features that can be used by the classification module. For example, some devices produce a characteristic EMI pattern that persists for a short period of time after they are turned on. Those. these electrical devices produce narrow-band transient EMI during SMPS startup. These short term disturbances have a low frequency. FIG. 22 is a graph 2200 showing the short burst of EMI that typical CFLs produce when first powered up. The momentary burst comes from the CFL trigger circuitry, which is needed to warm up the lamp for operation. Likewise, other devices, such as modern televisions and DVD players, which contain multiple power supplies and provide electronics, also generate power-on noise signatures that can provide additional information to categorize electrical devices. In another example, SMPS modulation controls backlighting that can be used to display channel changes and TV content.

В некоторых примерах устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1) вычислительный блок 120 (фиг. 1) использует допущение о том, что математическое ожидание или местоположение пиков EMI не изменяется при работе устройства. Данное допущение может быть ложным для некоторых типов устройств. Например, в ЖК телевизорах определенной марки частота переключения их источника электропитания зависит от яркости экрана. Таким образом, для ЖК телевизора данной марки математическое ожидание пиков EMI изменяется по мере изменения содержимого экрана. В некоторых примерах вычислительный блок 120 (фиг. 1) может заблокировать на время изменение пика шума и извлечь временные признаки или шаблоны из этих данных.In some examples of electrical event recorder 100 (FIG. 1), computing unit 120 (FIG. 1) assumes that the mathematical expectation or location of the EMI peaks does not change during operation of the device. This assumption may be false for some types of devices. For example, in a certain brand of LCD TVs, the switching frequency of their power supply depends on the brightness of the screen. Thus, for a given brand of LCD TV, the expectation of the EMI peaks changes as the screen content changes. In some examples, computing unit 120 (FIG. 1) may temporarily block the noise peak from changing and extract temporal cues or patterns from this data.

Кроме того, некоторые устройства с моторами, такие как стиральная машина или посудомоечная машина, генерируют картины низкочастотного периодического шума в своих системах управления моторами, которые могут быть использованы для идентификации устройства и его состояния. Например, в доме Н7 было замечено, что стиральная машина в своем цикле стирки производит перемежающийся шум на частоте примерно 0,1 Гц, в отличие от постоянного шума во время своего вращательного цикла. Такие признаки могут быть использованы вычислительным модулем для построения конечного автомата или статической модели для более детальной классификации.In addition, some motorized devices, such as a washing machine or dishwasher, generate low frequency intermittent noise patterns in their motor control systems that can be used to identify the device and its status. For example, at home H7, it was observed that the washing machine in its wash cycle produces intermittent noise at a frequency of about 0.1 Hz, as opposed to constant noise during its rotational cycle. Such features can be used by a computational module to build a finite state machine or a static model for a more detailed classification.

Различные примеры устройства регистрации электрического события могут регистрировать почти одновременные события, т.е. события с разницей в 102 мс. Т.е. два события, между возникновением которых проходит более 102 мс, могут быть успешно зарегистрированы в качестве отдельных событий различными примерами устройства регистрации электрического события, используя одну отдельную частоту дискретизации и усредненный размер окна. Если одновременные события происходят в период времени менее 102 мс при использовании этих различных примеров устройства регистрации электрического события, то отдельные электрические события регистрируются в качестве единого события, и извлеченные признаки являются набором признаков от большого количества устройств. Таким образом, основополагающие признаки остаются неизмененными, но описываются в качестве одного события. Вычислительный модуль может использовать различные подходы классификации для выделения этих смешанных признаков и идентификации индивидуальных устройств.Various examples of an electrical event recording device can record nearly simultaneous events, i.e. events with a difference of 102 ms. Those. two events that elapse more than 102 ms between occurrence can be successfully recorded as separate events by various examples of electrical event recorder using one separate sampling rate and average window size. If simultaneous events occur in a time period of less than 102 ms using these various examples of an electrical event recorder, then the individual electrical events are recorded as a single event and the extracted features are a collection of features from a large number of devices. Thus, the fundamental features remain unchanged, but are described as one event. The computational module can use different classification approaches to isolate these mixed features and identify individual devices.

На фиг. 23 изображен типовой вариант осуществления компьютерной системы 2300, которая является подходящей для реализации варианта осуществления по меньшей мере части устройства 100 регистрации электрического события (фиг. 1). Вычислительный блок 120 (фиг. 1) может содержать одну или несколько компьютерных систем 2300. Компьютерная система 2300 содержит шасси 2302, содержащее одну или несколько монтажных схем (не показаны), USB (универсальная последовательная шина) порт 2312, привод 2316 компакт-диска для однократной записи данных (CD-ROM) и/или цифрового видеодиска (DVD) и жесткий диск 2314. Характерная блок-диаграмма элементов, включенных в монтажную схему внутри шасси 2302, изображена на фиг. 24. Центральный процессор (CPU) 2410, изображенный на фиг. 24, соединен с системной шиной 2414, изображенной на фиг. 24. В различных вариантах осуществления архитектура CPU 2410 может соответствовать любому множеству коммерчески распространяемых семейств архитектур процессоров.FIG. 23 depicts an exemplary embodiment of a computer system 2300 that is suitable for implementing an embodiment of at least a portion of the electrical event recording apparatus 100 (FIG. 1). Computing unit 120 (FIG. 1) may contain one or more computer systems 2300. Computer system 2300 includes a chassis 2302 containing one or more wiring diagrams (not shown), a USB (universal serial bus) port 2312, a CD drive 2316 for write-once data (CD-ROM) and / or digital video disc (DVD) and hard disk 2314. An exemplary block diagram of elements included in wiring within chassis 2302 is shown in FIG. 24. The central processing unit (CPU) 2410 shown in FIG. 24 is connected to the system bus 2414 of FIG. 24. In various embodiments, the CPU 2410 architecture may correspond to any of a variety of commercially available processor architecture families.

Системная шина 2414 также соединена с запоминающим устройством 2408, которое содержит как постоянное запоминающее устройство (ROM), так и оперативное запоминающее устройство (RAM). Энергонезависимые части запоминающего устройства 2408 или ROM могут быть закодированы с помощью загрузочной кодовой последовательности, подходящей для восстановления компьютерной системы 2300 (фиг. 23) в функциональное состояние после сброса системы. Кроме того, запоминающее устройство 2408 может содержать микрокод, такой как базовая система ввода-вывода (BIOS). В некоторых примерах модуль 230 хранения данных (фиг. 2) может содержать запоминающее устройство 2408, USB (универсальная последовательная шина) порт 2312, жесткий диск 2314 и/или привод 2316 CD-ROM или DVD.System bus 2414 is also coupled to memory 2408, which contains both read only memory (ROM) and random access memory (RAM). Non-volatile portions of memory 2408 or ROM may be encoded with a boot code sequence suitable for restoring computer system 2300 (FIG. 23) to a functional state after a system reset. In addition, memory 2408 may contain microcode, such as a basic input / output system (BIOS). In some examples, the storage module 230 (FIG. 2) may include a memory device 2408, a USB (universal serial bus) port 2312, a hard disk 2314, and / or a CD-ROM or DVD drive 2316.

- 21 037313- 21 037313

В изображенном на фиг. 24 варианте осуществления различные устройства ввода/вывода, такие как контроллер 2404 дисков, графический адаптер 2424, видео контроллер 2402, адаптер 2426 клавиатуры, адаптер 2406 мыши, сетевой адаптер 2420 и один или несколько других адаптеров 2422 устройств ввода/вывода, могут быть соединены с системной шиной 2414. Адаптер 2426 клавиатуры, контроллер 2404 дисков и адаптер 2406 мыши соединены соответственно с клавиатурой 2304 (фиг. 23 и 24), USB портом 2312 (фиг. 23 и 24) и мышью 2310 (фиг. 23 и 24) компьютерной системы 2300 (фиг. 23). В то время как графический адаптер 2424 и видеоконтроллер 2402 обозначены в качестве дискретных единиц на фиг. 24, видеоконтроллер 2402 может быть интегрирован с графическим адаптером 2424 или наоборот в других вариантах осуществления. Видеоконтроллер 2402 подходит для обновления монитора 2306 (фиг. 23 и 24) при отображении картинок на экране 2308 (фиг. 23) компьютерной системы 2300 (фиг. 23). Контроллер 2404 дисков может управлять жестким диском 2314 (фиг. 23 и 24) и приводом 2316 CD-ROM или DVD (фиг. 23 и 24). В других вариантах осуществления дискретная единица может быть использована для управления каждым из этих устройств отдельно.In the embodiment shown in FIG. 24 various I / O devices such as disk controller 2404, graphics adapter 2424, video controller 2402, keyboard adapter 2426, mouse adapter 2406, network adapter 2420, and one or more other I / O device adapters 2422 may be connected to system bus 2414. Keyboard adapter 2426, disk controller 2404 and mouse adapter 2406 are connected, respectively, to keyboard 2304 (FIGS. 23 and 24), USB port 2312 (FIGS. 23 and 24) and mouse 2310 (FIGS. 23 and 24) of the computer system 2300 (Fig. 23). While graphics adapter 2424 and video controller 2402 are designated as discrete units in FIG. 24, video controller 2402 may be integrated with graphics adapter 2424, or vice versa in other embodiments. The video controller 2402 is suitable for updating the monitor 2306 (FIGS. 23 and 24) when displaying pictures on the screen 2308 (FIG. 23) of the computer system 2300 (FIG. 23). A disk controller 2404 can control a hard disk 2314 (FIGS. 23 and 24) and a CD-ROM or DVD drive 2316 (FIGS. 23 and 24). In other embodiments, a discrete unit may be used to control each of these devices separately.

Несмотря на то, что многие другие компоненты компьютерной системы 2300 (фиг. 23) не показаны, такие компоненты и их взаимосвязь хорошо известны специалистам в данной области. Соответственно в настоящей заявке нет необходимости обсуждать дополнительные детали, касающиеся построения и состава компьютерной системы 2300 и монтажных схем внутри шасси 2302 (фиг. 23).Although many other components of the computer system 2300 (FIG. 23) are not shown, such components and their interrelationships are well known to those skilled in the art. Accordingly, in this application, there is no need to discuss additional details regarding the construction and composition of the computer system 2300 and the wiring diagrams within the chassis 2302 (Fig. 23).

При работе компьютерной системы 2300, изображенной на фиг. 23, программные команды, сохраненные на USB устройстве в USB порту 2312, на CD-ROM, или DVD в приводе 2316 CD-ROM, и/или DVD, на жестком диске 2314 или в запоминающем устройстве 2408 (фиг. 24), выполняются CPU 2410 (фиг. 24). Часть программных команд, сохраненных в этих устройствах, может быть подходящей для осуществления способов 800, изображенных на фиг. 8.When operating the computer system 2300 of FIG. 23, program instructions stored on a USB device in a USB port 2312, on a CD-ROM, or a DVD in a CD-ROM and / or DVD drive 2316, on a hard disk 2314 or in a memory device 2408 (FIG. 24) are executed by the CPU 2410 (Fig. 24). A portion of the program instructions stored in these devices may be suitable for implementing the methods 800 depicted in FIG. eight.

Несмотря на то, что изобретение было описано согласно конкретным вариантам осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения могут быть осуществлены без отступления от сути и объема изобретения. Соответственно раскрытие вариантов осуществления изобретения имеет целью показать объем изобретения и не предназначено для ограничения. Предполагается, что объем изобретения должен быть ограничен только пределами, требуемыми прилагаемой формулой изобретения. Например, среднему специалисту в данной области техники будет очевидно, что действия 710, 715, 720, 725 и 730, изображенные на фиг. 7, действия 810, 815, 820, 825, 830, 835, 840, 845, 850, 855, 860, 865 и 870, изображенные на фиг. 8, и операции 911-913, изображенные на фиг. 9, могут состоять из многих различных действий, операций и выполняться многими различными модулями во многих различных порядках, что любой элемент, изображенный на фиг. 1-2 и 4-6, может быть модифицирован и что вышеуказанное описание некоторых из этих вариантов осуществления не обязательно представляет полное описание всех возможных вариантов осуществления.Although the invention has been described in accordance with specific embodiments, those skilled in the art will appreciate that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the disclosure of the embodiments is intended to show the scope of the invention and is not intended to be limiting. It is intended that the scope of the invention be limited only by the limits required by the appended claims. For example, one of ordinary skill in the art will appreciate that acts 710, 715, 720, 725, and 730 depicted in FIG. 7, actions 810, 815, 820, 825, 830, 835, 840, 845, 850, 855, 860, 865, and 870 depicted in FIG. 8 and steps 911-913 shown in FIG. 9 can consist of many different actions, operations and be performed by many different modules in many different orders, that any element depicted in FIG. 1-2 and 4-6 may be modified and that the above description of some of these embodiments does not necessarily represent a complete description of all possible embodiments.

Все элементы, заявленные в каждом отдельно взятом пункте формулы изобретения, являются существенными для варианта осуществления, заявленного в отдельно взятом пункте формулы изобретения. Следовательно, замена одного или нескольких заявленных элементов представляет собой восстановление, а не ремонт. Кроме того, полезные эффекты, другие преимущества и решения в отношении проблем были описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Полезные эффекты, преимущества и решения задач и любой элемент или элементы, которые могут привести к любому полезному эффекту, преимуществу или решению, возникшему или ставшему более выраженным, тем не менее, не следует рассматривать в качестве критичных, требуемых или существенных признаков или элементов любого или всех пунктов формулы изобретения, если только такие полезные эффекты, преимущества, решения или элементы не указаны в таком пункте формулы изобретения.All elements claimed in each individual claim are essential to the embodiment claimed in a single claim. Consequently, replacement of one or more of the claimed items constitutes refurbishment and not repair. In addition, beneficial effects, other advantages, and solutions to problems have been described with reference to specific embodiments. Benefits, advantages and solutions to problems and any element or elements that may lead to any beneficial effect, advantage or solution, arising or becoming more pronounced, nevertheless, should not be considered as critical, required or essential features or elements of any or all claims, unless such beneficial effects, advantages, solutions or elements are indicated in such claim.

Кроме того, варианты осуществления и ограничения, раскрытые в настоящей заявке, не предназначены для общественности в соответствии с доктриной об отказе от авторских прав, если варианты осуществления и/или ограничения: (1) явным образом не заявлены в пунктах формулы изобретения; и (2) являются эквивалентами или потенциальными эквивалентами выраженных элементов и/или ограничений в пунктах формулы изобретения в соответствии с доктриной эквивалентов.In addition, the embodiments and limitations disclosed in this application are not intended to be made public in accordance with the doctrine of copyright disclaimer unless the embodiments and / or limitations: (1) are not explicitly stated in the claims; and (2) are equivalents or potential equivalents of the expressed elements and / or limitations in the claims in accordance with the doctrine of equivalents.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство обнаружения потребления электроэнергии, содержащее вычислительный блок;1. A device for detecting electricity consumption, containing a computing unit; датчик, выполненный с возможностью соединения с электрической розеткой, причем датчик содержит приемник для сбора данных, выполненный с возможностью приема электрического шума через электрическую розетку и преобразования электрического шума в один или более первых сигналов данных, когда датчик соединен с электрической розеткой;a sensor configured to be connected to an electrical outlet, the sensor comprising a data collection receiver configured to receive electrical noise through the electrical outlet and convert the electrical noise into one or more first data signals when the sensor is connected to the electrical outlet; при этом электрическая розетка электрически соединена с сетью электропитания; датчик является обменивающимся данными с вычислительным блоком; и вычислительный блок дополнительно выполнен с воз- 22 037313 можностью определения использования одного или более электрических устройств, подключенных к сети электропитания, по меньшей мере, частично с использованием одного или более первых сигналов данных.while the electrical outlet is electrically connected to the power supply network; the sensor is exchanging data with the computing unit; and the computing unit is further configured to determine the use of one or more electrical devices connected to the power supply network at least in part using one or more of the first data signals. 2. Устройство по п.1, в котором вычислительный блок дополнительно выполнен с возможностью определения электроэнергии, потребляемой одним или более электрическими устройствами, по меньшей мере, частично с использованием одного или более первых сигналов данных.2. The apparatus of claim 1, wherein the computing unit is further configured to determine the electrical power consumed by the one or more electrical devices at least in part using one or more of the first data signals. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором вычислительный блок дополнительно выполнен с возможностью определения сигнатуры флуктуационного шума одного или более первых сигналов данных; вычислительный блок дополнительно выполнен с возможностью определения одной или более амплитудных или частотных составляющих в одном или более первых сигналах данных, которые являются предопределенной пороговой величиной, выше по значению сигнатуры флуктуационного шума одного или более первых сигналов данных;3. The device according to claim 1 or 2, in which the computing unit is further configured to determine the signature of the fluctuation noise of one or more of the first data signals; the computing unit is further configured to determine one or more amplitude or frequency components in one or more of the first data signals that are a predetermined threshold value higher in the value of the fluctuation noise signature of the one or more first data signals; вычислительный блок дополнительно выполнен с возможностью связки по меньшей мере одного электрического устройства из одного или более электрических устройств с одной или более амплитудных или частотных составляющих в одном или более первых сигналах данных.the computing unit is further configured to link at least one electrical device from one or more electrical devices with one or more amplitude or frequency components in one or more of the first data signals. 4. Устройство по пп.1, 2 или 3, в котором приемник для сбора данных выполнен с возможностью приема электрического шума, который содержит по существу непрерывный электрический шум в сети электропитания; и по существу непрерывный электрический шум содержит первый электрический шум, являющийся идентифицируемым в сети электропитания в течение первого отрезка времени, который длиннее, чем один электрический цикл переменного тока, или второй электрический шум, являющийся идентифицируемым в сети электропитания в течение второго отрезка времени, который короче, чем один электрический цикл переменного тока, но при этом второй электрический шум является повторяющимся в трех или более электрических циклах переменного тока.4. The device according to claim 1, 2 or 3, in which the receiver for collecting data is configured to receive electrical noise, which contains essentially continuous electrical noise in the power supply network; and the substantially continuous electrical noise comprises a first electrical noise that is identifiable in the mains supply for a first length of time that is longer than one AC electrical cycle, or a second electrical noise that is identifiable in the mains for a second time that is shorter than one AC electrical cycle, but the second electrical noise is repetitive in three or more AC electrical cycles. 5. Устройство по пп.1, 2, 3 или 4, в котором вычислительный блок содержит модуль регистрации события, выполненный с возможностью использования одного или более первых сигналов данных для определения, что одно или более электрических событий являются случившимися;5. The device according to claim 1, 2, 3 or 4, in which the computing unit comprises an event registration module configured to use one or more of the first data signals to determine that one or more electrical events have occurred; модуль классификации, выполненный с возможностью определения использования одного или более электрических устройств с использованием одного или более электрических событий;a classification module configured to determine the use of one or more electrical devices using one or more electrical events; модуль подготовки, выполненный с возможностью установления соотношения между событием первого типа с первым событием одного или более электрических событий, а также события второго типа со вторым событием одного или более электрических событий.a preparation module configured to establish a relationship between an event of the first type with the first event of one or more electrical events, as well as an event of the second type with a second event of one or more electrical events. 6. Устройство по пп.1, 2, 3, 4 или 5, в котором приемник для сбора данных выполнен с возможностью приема электрического шума, который содержит по существу непрерывный электрический шум в сети электропитания;6. The device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, in which the receiver for collecting data is configured to receive electrical noise, which contains essentially continuous electrical noise in the power supply network; по существу непрерывный электрический шум содержит высокочастотные сигналы, которые являются циклически стационарными по отношению к электрическому циклу переменного тока в сети электропитания.the substantially continuous electrical noise contains high frequency signals that are cyclically stationary with respect to the AC electrical cycle in the power supply network.
EA201991072A 2010-12-22 2011-04-26 Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage EA037313B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201061426472P 2010-12-22 2010-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201991072A1 EA201991072A1 (en) 2019-09-30
EA037313B1 true EA037313B1 (en) 2021-03-10

Family

ID=68000207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201991072A EA037313B1 (en) 2010-12-22 2011-04-26 Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA037313B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230103316A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-06 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Domestic appliances activity monitoring systems and methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030050737A1 (en) * 2001-09-10 2003-03-13 Robert Osann Energy-smart home system
US20070114987A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-24 Electro Industries/Gauge Tech. Intelligent electronic device for providing broadband Internet access
US20090043520A1 (en) * 2006-08-10 2009-02-12 V2Green, Inc. User Interface and User Control in a Power Aggregation System for Distributed Electric Resources

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030050737A1 (en) * 2001-09-10 2003-03-13 Robert Osann Energy-smart home system
US20070114987A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-24 Electro Industries/Gauge Tech. Intelligent electronic device for providing broadband Internet access
US20090043520A1 (en) * 2006-08-10 2009-02-12 V2Green, Inc. User Interface and User Control in a Power Aggregation System for Distributed Electric Resources

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230103316A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-06 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Domestic appliances activity monitoring systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
EA201991072A1 (en) 2019-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2775266B1 (en) Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage
AU2011248626A1 (en) Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage
Gupta et al. ElectriSense: single-point sensing using EMI for electrical event detection and classification in the home
CN103119454B (en) Infer that energy uses from voltage drop
CN107209245B (en) Energy metering system and calibration method thereof
US8185333B2 (en) Automated load assessment device and method
TWI553324B (en) Systems and methods to emulate high frequency electrical signatures
Gulati et al. An in depth study into using EMI signatures for appliance identification
Thakare et al. Implementation of an energy monitoring and control device based on IoT
EA028374B1 (en) Apparatus configured to detect gas usage, method of providing same, and method of detecting gas usage
US8447541B2 (en) Energy usage monitoring with remote display and automatic detection of appliance including graphical user interface
US20110022242A1 (en) Methods and systems for managing energy usage in buildings
US10467354B2 (en) Visualization of electrical loads
TW201347340A (en) A system and method of appropriate services detection for a smart building
CN109983844A (en) System and method for controlling electric appliance
KR20120070662A (en) Apparatus for verifying and managing of consumption electric power data in a green home electric power management system and method thereof
Gulati et al. Single point conducted emi sensor with intelligent inference for detecting it appliances
JP2009168566A (en) Device and method for measuring power consumption amount
EA037313B1 (en) Electrical event detection device and method of detecting and classifying electrical power usage
JP6197973B1 (en) Device control system control method and device control system
Gulati et al. Leveraging EMI signals for appliance detection and energy harvesting
Mangalagiri et al. Digital automation in monitoring of life test setup of LED lamps using embedded systems
Kong et al. Identifying outlets at which electrical appliances are used by electrical wire sensing to gain positional information about appliance use
US10890345B2 (en) System and methods for a commissioning a sensor system
CN109980454B (en) Intelligent wiring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ MD TJ TM