CN101788792B

CN101788792B - 需量限定值计算方法、需量控制方法及其系统

Info

Publication number: CN101788792B
Application number: CN200910002590A
Authority: CN
Inventors: 曾温祥; 林政廷
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: CN101788792A

Abstract

本发明涉及一种需量限定值的计算方法、需量控制方法及其系统，该方法包括：(a)控制单元将多笔需量值由大至小排序成曲线；(b)控制单元将需量值中的最大需量以及最小需量连成直线；及(c)控制单元找出曲线到直线垂直距离最大的需量值，并将其设定为需量限定值。该系统，包括：一测量单元，于一单位时间结束时测量用电量，并据以估算一时段内的一需量，其中一时段包括多个单位时间；一控制单元，根据多笔需量值计算一需量限定值，若估算的该需量大于该需量限定值则卸载一用电设备。

Description

需量限定值计算方法、需量控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种控制方法及其系统，且特别是涉及一种需量限定值的计算方法、需量控制方法及其系统。

背景技术

便利商店的店铺坪数虽小，但耗能指数却高于百货公司、超级市场等业种。随着节能意识的抬头，如何针对便利商店用电情况，设计一套有效且合适的节能系统，将是一项重要的研究议题。

便利商店是服务顾客的营业场所，在实施节能策略时，同时需要考虑到是否会影响店铺的营运。在日本专利公开号JP2006178886的申请案「Store Management System」中公开一套整合POS以及店铺管理平台的架构，提供远程网络连结的功能，同时可纳入节能策略对空调、照明等设备做控制。然而，建构这些系统的成本过于昂贵，导致成本回收期过长。此外，架构过于复杂，使得相关的硬件成本及软件设计费用无法降低，使其实用性大为降低。

再者，美国专利公开号US2002163431的申请案「In-store equipmentremote monitoring system」公开一个监控系统，用来收集室内外照度、冷藏柜温度、室外温度、自动门开关频率等参数，系统会通过这些参数的历史数据预测明天的天气、亮度，以及参考天气预报计算出建议的室内照度、空调温度，使用者可以依据这些建议手动调整设备运转。然而，建构系统的成本也过于昂贵，架构复杂使得相关的硬件成本及软件设计费用也居高不下。特别是系统无法主动改变设备运转状态，尤其当环境因素变动频繁而影响决策结果时，店员要忙于看店又须手动调整设备，使实用性大为降低，因此有必要发展一套自动化且有效的节能策略。

中国台湾电力公司收费包括基本电费、流动电费以及超约电费。通常商店会与电力公司签订契约，根据契约内容可以取得较便宜的电力，但同时契约内容也规定一个月内的每一个时段的用电量不得超过契约容量，例如是每15分钟的用电量不得超过75度电(kWh)，一个月内只要有任何一个时段的用电量超过契约容量，店家就得付出昂贵的超约罚款的电费。

虽然每分钟平均可用电量为5度，但是一旦有1分钟用电量远远超过5度，后面的14分钟就算都低于5度也可能造成该时段用电总量超过75度的状况，业者发现设定一个低于5度的限定值会是比较保险的作法，例如是4度，由此衍生出初级的需量控制的概念：只要1分钟的用电量大于4度就开始减少用电量。

然而，传统需量控制方法是人为定义一个固定数值做为限定值，不仅难以拿捏也无法因地制宜地适用于各种状况。若设定过高而导致用电量超过契约容量的超额费用，若设定过低而导致系统不断卸载而无法正常运作的窘境。此外，就算是相同种类的营业场所，每家商店的地域、季节、顾客人数、坪数大小等参数不同，用电量也会随之不同，设定一个固定数值的限定值无法通用于每家商店。如果限定值无法真正反应出何时必须减少用电量，后续的控制程序也将失去意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种需量限定值计算方法、需量控制方法及其系统，根据统计数据并依循标准作法设定需量限定值，可以因应不同属性的场所/控制对象提供适切的需量限定值，可资应用的层面也更广。

根据本发明的目的，提出一种需量限定值的计算方法包括：(a)控制单元将多笔需量值由大至小排序成一曲线；(b)控制单元将该多笔需量值中的一最大需量以及一最小需量连成一直线；及(c)控制单元找出该曲线到该直线垂直距离最大的该笔需量值，令该笔需量值为需量限定值。

根据本发明的目的，再提出一种需量控制方法，包括(a)一控制单元设定一需量限定值包括将多笔单位时间的需量值由大至小排序成一曲线；将该多笔需量值中的一最大需量以及一最小需量连成一直线；及找出该曲线到该直线垂直距离最大的该笔需量值，令该值为需量限定值；(b)一测量单位于一单位时间结束时测量用电量，并据以估算该时刻的需量；以及(c)若该估算的需量大于该需量限定值，则该控制单元卸载一用电设备。

根据本发明的目的，另提出一种需量控制系统包括一测量单元，于一单位时间结束时测量用电量，并据以估算该时段内的一需量，其中一时段包括多个单位时间；一控制单元，根据多笔需量值计算一需量限定值，若估算的需量大于该需量限定值则卸载一用电设备。

本发明上述实施例所公开的需量限定值计算方法、需量控制方法及其系统，其需量限定值的计算方法是根据这家商店过去近似需量值去估计出一个适合该店的需量限定值。除此之外，本发明的需量限定值可动态调整：每隔一段时间会更新需量限定值，吸收因季节、顾客量等变动因素造成的用电需量变异，让据以控制的需量限定值更加地有弹性，可资应用的层面也更广。

附图说明

图1绘示依照本发明的第一实施例的一种需量限定值计算方法的流程图。

图2为图1中需量限定值设定流程的几何关系图。

图3绘示依照本发明的第二实施例的一种需量控制系统的方块图。

图4绘示依照本发明的第二实施例的一种需量控制方法的流程图。

【主要元件符号说明】

100：需量控制系统

110：测量单元

120：控制单元

130：第一用电设备

132：第二用电设备

S200-S222：步骤

具体实施方式

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图，作详细说明如下：

本发明目的主要是提供一种需量限定值的计算方法，根据统计资料客观地设定需量限定值，可以因应不同属性的场所/控制对象提供适切的需量限定值，可资应用的层面也更广。在以下段落中是以便利商店的用电需量为例进行说明，然本技术领域具有通常知识者当可明了本发明的需量限定值计算方法并不限定于此应用领域。

第一实施例

本实施例提出一种需量限定值的计算方法。相较于传统需量控制方法为主观地固定一个数值做为需量限定值，本实施例根据过去的需量值并采用严谨的算法客观地设定需量限定值E_threshold。请同时参照图1及图2，图1绘示依照本发明一第一实施例的一种需量限定值计算方法的流程图，图2为图1中需量限定值计算流程的几何关系图。首先，如步骤S202所示，控制单元(如图3的120)将多笔需量值E1、E2、E3...EN由大至小排序成一曲线C，其中横坐标X为等距的序列坐标。本实施例以将多笔需量值由大至小排序成曲线作为例子说明，但并不以此为限。需量值E1、E2、E3...EN为未受控制时的原始用电量数据，可以由测量单元(如图3的110)估算而得，这类数据可以反应出这家商店实际运作时所需的用电量。需量值取得方式可以有很多种，可以在商店未采用任何控制方法的前纪录商店的用电量，也可以在每个时段里安排一段不执行控制的忽略时间，以忽略时间内的用电情况代表整个时段的需量。在本较佳实施例中，以一个周期且由大至小的需量值来绘示曲线C，在每个时段(N个单位时间)里检索部分时间单位(n个单位时间；忽略时间)的需量值来代表一个周期的用电量分布情形，n≤N。举例来说，以一星期为一个周期，一个时段为15分钟，一个周期有4×24×7＝672个时段，一个时间单位为1分钟，在一个时段(共15个时间单位)里仅检索其中忽略时间(3个时间单位)的用电，并以忽略时间内每分钟平均用电为代表样本，因此在本较佳实施例中曲线C由672笔单位时间的需量值所构成。在本较佳实施例中，将每个时段(15分钟)的前3分钟设定为忽略时间，在此段忽略时间内就算用电量变得很高也完全不卸载任何设备或执行任何控制程序，因此记录忽略时间的用电情况就近似这家商店未控制时实际运作的需量。如此一来，可以省下收集需量值的时间，且可以得到近似且实时的需量值。

需注意的是，在本实施例的一个周期、一个时段、一个单位时间、忽略时间虽然都已明确揭示如上，然本技术领域具有通常知识者当可明了上述时间单位实属可变通的参数之一，本发明并不以此为限，端视其应用领域与目的而变化。此外，虽然上述之需量值以由大至小排序成曲线来说明，然而，此技术领域具有通常知识者可明了需量值之排列并不以此为限。

接着，如步骤S204所示，控制单元(如图3的120)将这些需量值E1、E2、E3...EN中的最大需量Emax以及最小需量Emin连成一直线L。然后，从直线L取一垂直线段W，令线段W与曲线C的交点为C_(x′)，令线段W与直线L的交点为L_(x)，因此，在决定出x时，L_(x)和C_(x′)也可得到，接着，将x以x₀至x_n代入，可求得L_(x)-C_(x′)的极大值，且该式中的C_(x′)即为需量限定值。换句话说，分别计算曲线C上各个需量值点E1、E2、E3...EN到直线L的垂直距离，找出到直线L垂直距离最大的需量值点，并令该需量值为需量限定值E_threshold，如步骤S206所示。举例来说，若需量值点E1、E2、E3...EN于纵坐标由大至小并于横坐标依顺序等间距排列后形成如图2所示的曲线C，则直线L(将最大需量Emax以及最小需量Emin连成的直线)与曲线C只相交于最大需量Emax与最小需量两点Emin，在垂直直线L的方向上绘制直线W，将直线W沿着整条直线L移动，并分别计算直线曲线C上各点到直线L的垂直距离，找出从曲线C到直线L垂直距离最大的需量值点C_(x′)，并将需量值点C_(x′)设定为需量限定值E_threshold。

本实施例的需量限定值的计算方法还包括步骤S208，控制单元(如图3的120)检查是否具有更新过需量值，若有则据以更新需量限定值E_threshold。在本较佳实施例中，会在一天结束时，将当天96个时段新产生的需量值连同前6天的需量值重新进行一次步骤S202-S206的计算，也就是说控制系统会根据最近期的需量值更新需量限定值。本较佳实施例不仅提供一个标准作法设定需量限定值，还可以根据现状动态调整，让需量限定值的设定更加地有弹性，可资应用的层面也更广。然而本技术领域具有通常知识者当可明了上述相隔多少个时间单位才更新需量限定值实属可变通的参数之一，本发明并不以此为限，端视其应用领域与目的而变化。

本发明的需量限定值的计算方法已公开如上，在接下来的段落会着墨于如何将上述的需量限定值计算方法应用于需量控制方法上。

第二实施例

本实施例主要提出一种需量限定值计算方法的应用方法，特别是应用上述需量限定值计算方法的需量控制方法及其系统。值得注意的是，控制步骤变化繁多不胜枚举，特别是如何预测是否超过需量以及判断可能超过需量之后的控制策略仍有许多变型与变通步骤，本实施例公开的文字与图标仅为本发明精神下的一种实施方式，本发明并不以此为限。

图3绘示依照本发明的第二实施例的一种需量控制系统的方块图。请参照图3，本实施例的需量控制系统包括测量单元110以及控制单元120，测量单元110于一时段中的一单位时间结束时测量该单位时间内的用电量，并据以估算一时段的需量。测量单元110例如是数字电表。控制单元120例如是计算机或嵌入式系统，控制单元120可以根据前多个时段的多笔需量值计算一需量限定值E_threshold，并于每个时间单位结束时依据该时段的用电量所估测的用电需量大于还是小于需量限定值E_threshold，通过不同的判断结果进行不同的控制程序。

图4绘示依照本发明的第二实施例的一种需量控制方法的流程图。请参照图4的步骤S200，首先，控制单元120设定需量限定值E_threshold，其计算方法已揭露于上述实施例。待需量限定值E_threshold设定完成之后，如步骤S210，测量单元110于一单位时间结束时累计用电量Ez，例如是每分钟累计一次用电量。

本实施例的需量控制方法还包括步骤S212，判断是否为时段之初，若是则启动所有用电设备214。

本实施例的需量控制方法较佳地还包括步骤S216，测量单元110判断是否为忽略时间，若是，则根据忽略时间的用电量定义该时段的需量值，可用于更新需量限定值(如图3的步骤S208)。若此单位时间不属于忽略时间，如步骤S220所示，则测量单元110于此单位时间结束时测量用电量，根据测得的该用电量估算此时段的需量，控制单元120判断估算出的需量是否超过需量限定值E_threshold。

若此估算的需量大于需量限定值E_threshold，如步骤S222所示，则控制单元120卸载第一用电设备130。若上述条件不满足，则回到步骤S210之前，测量单元110继续累计下一单位时间的用电量。换句话说，当估算的需量超过需量限定值时，则卸载用电设备，以其降低整个时段的总用电量；当估算的需量小于需量限定值时，则不执行任何动作不重新启动任何用电设备，继续观察下一个单位时间。

在较佳实施例中，若相同时段内再次发生估算的需量大于需量限定值，则卸载另一用电设备。举例来说，假设第4分钟时的估算的需量E4超过需量限定值E_threshold，卸载第一用电设备130，尔后，于同时段估算的需量又超过需量限定值时，此时可以卸载第二用电设备132，以期降低整个时段的总用电量。换句话说，在维持商店正常运作下可供随时卸载的数个用电设备可以排出优先级，当发生数次超过需量限定值的状况时，可以依序卸载用电设备。然而本技术领域具有通常知识者当可明了数度超过需量限定值的控制策略实属可变通的参数之一，本发明并不以此为限，端视其应用领域与目的而变化。

本发明上述实施例所公开的需量限定值计算方法、需量控制方法及其系统，其提供一个标准作法(如步骤S202-S206)以计算需量限定值：根据这家商店过去近似需量值去估计出一个适合该店的需量限定值，避免需量限定值设定过高而导致用电量超过契约容量的超额费用，也可以避免因为需量限定值设定过低而导致系统不断卸载而无法正常运作的窘境。除此之外，本实施例的需量限定值计算方法可以因应不同属性的场所/控制对象提供适切的需量限定值，可应用的层面也更广。另外，本发明的需量限定值可动态调整：每隔一段时间会更新需量限定值(步骤S208)，吸收因季节、顾客量等变动因素造成的用电需量变异，让据以控制的需量限定值更加地有弹性，可资应用的层面也更广。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种需量控制方法，其特征在于，包括：

一控制单元设定一需量限定值；

一测量单元于一时段内的一单位时间结束时测量用电量，并根据该测得的用电量估算该时段的一需量；以及

若该估算的需量大于该需量限定值，则卸载一用电设备；

其中计算该需量限定值包括如下步骤：

(1)将多笔时段的需量值由大至小并依顺序等间距排序成一曲线；

(2)将该多笔需量值中的一最大需量以及一最小需量连成一直线；及

找出从该曲线到该直线垂直距离最大的需量值，并令该需量值为该需量限定值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算该需量限定值的步骤还包括：

(3)该控制单元检查是否具有更新过的需量值；以及

若有，则据以更新该需量限定值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

该测量单元于该时段内另一单位时间结束时测量用电量，并根据该另一单位时间结束时测得的用电量估算该时段的一另一需量；

若另一估算的需量超过该需量限定值，则卸载另一用电设备。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若为一时段之初，则启动该用电设备。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该时段包括N个单位时间，其中包括n个单位时间为一忽略时间，n≤N，该方法还包括：

判断是否为忽略时间；以及

若是，则该测量单元根据该忽略时间的用电量定义一需量值。

6.一种需量控制系统，其特征在于，包括：

一测量单元，于一单位时间结束时测量用电量，并据以估算一时段内的一需量，其中一时段包括多个单位时间；以及

一控制单元，根据多笔需量值计算一需量限定值，若估算的该需量大于该需量限定值则卸载一用电设备；

计算该需量限定值的步骤包括：

(2)将该多笔需量值中的一最大需量以及一最小需量连成一直线；及找出从该曲线到该直线垂直距离最大的需量值，并令该需量值为该需量限定值。