CN102742095A - 多功能电气出口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于建筑自动化和建筑信息系统的多功能电气出口(2)，以及涉及建筑自动化和建筑信息系统。多功能电气出口具有连接到电源线的第一接口(19)和连接到电力负载的第二接口(12)。进一步地，多功能电气出口包括：用于测量至少一个电变量的装置(14、16)；存储器(22)，用于存储至少一个测得的电变量；通信模块，具有用于发送和接收数据的第三接口(32)，和控制模块(24)，用于随时间变化生成至少一个测得的电变量的简档，以及将随时间变化的简档与随时间变化可以连接的负载的预定存储简档比较，以确定连接到第二接口的负载。

Description

多功能电气出口
技术领域
本发明涉及用于建筑自动化和建筑信息系统的多功能电气出口(multifunctional electricity outlet)，以及涉及具有多功能电气出口的建筑自动化和建筑信息系统。
背景技术
现有技术已知用于建筑安装的多种电气出口，特别是插座。DE102007 063 591 A1公开了一种安装设备，特别是用于建筑系统技术的电插座。电插座是设备顶盖中的可去除模块，通过该电插座可以在电插座中记录和/或调整模块电气参数。电插座通过可去除模块以无线方式与其他设备通信。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于建筑技术的电气出口，其设置在建筑自动化和建筑信息系统中，通过该电气出口可以记录所连接的负载的附加信息。
通过具有权利要求1的特征的建筑自动化和建筑信息系统和具有权利要求13的特征的建筑自动化和建筑信息系统的多功能电气出口实现该目的。在相应的从属权利要求中详细说明了进一步的优选改进方案。
根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统的多功能电气出口通过第一接口连接到电源线，该电源线例如是建筑主干电力系统的组成部件。在这种情况下，根据地区的不同，不同的主干电力系统考虑用作建筑主干电力系统，例如西欧地区的230V主干电力系统，美国的110V主干电力系统，或者其他的直流电压主干电力系统。此外，多功能电气出口还具有第二接口，通过该接口可以电连接到电力负载。为此目的，例如可以对电力负载使用常规的插头/插座(plug/plug socket)。但是还可以通过插头、端子或焊接接头连接到电力负载。例如，家用设备、电气设备、照明设备以及可以连接到建筑主干电力系统的任何电力负载都可以用作电力负载。
此外，多功能电气出口还具有测量至少一个电变量的装置。优选地通过该装置测量电流水平。可以根据测量的电流水平并结合施加的电压确定电功率。此外，类似地通过测量电变量的装置优选地测量电压。但是，例如也可以假设电压的均方根值是常数。
根据本发明的多功能电气出口还具有数据存储器模块，其中可以存储至少一个测得的电变量。在这种情况下，特别地，可以将易失性存储器(例如RAM)、半永久性存储器(例如EPROM)或永久性存储器(例如ROM)用作存储器。例如，在预定时间或时序步骤处，可以在数据存储器中存储在该时间测得的电变量绝对值或者该变量相对于之前值的改变。另外，由此确定的价格和总费用也可以与电价一起形成并保存，这些数据同样可以存储在存储器模块中。在这种情况下，根据需要可以定义和改变两个存储值之间的时间差。因此，可以仅在电变量的值改变预定因子或绝对值时存储新值。基于存储器中存储的电变量，多功能电气出口的控制模块可以优选地(例如随时间变化)生成至少一个电变量的简档(profile)。控制模块优选地是微芯片。但是，也可以生成其他类型的简档，特别是适用于通过其简档识别电力负载的简档。当使用随时间变化的简档时，产生该简档的时间段是完全可变的。例如，可以针对接通处理或完整的操作周期产生电流-时间简档或功率-时间简档。
此外，多功能电气出口的控制模块优选地具有将随时间变化的简档与随时间变化可以连接的负载的预定存储简档进行比较的装置。这些装置优选地集成在微芯片中。预定简档优选地是适合于识别电力负载的简档。该预定简档例如链接到某类型的负载，例如洗衣机，甚至链接到制造商的特定型号或型号范围。例如，这种简档可以由电力负载的制造商或建筑自动化和建筑信息系统的制造商提供。也可以将之前没有作为预定简档存储的测得简档与负载手动地关联。在这种情况下，简档优选地配置为使得它们具有公用基础部分(common base)。这意味着，这些简档例如都可以表示接通处理，或者从负载接通到切断的整个周期。这些预定随时间变化的简档至少在调整处理过程中存储在多功能电气出口的存储器中。为此目的，例如可以通过第三接口、通信接口从外部数据库调用这些预定简档。负载的接通简档优选地用于进行比较。因此，可以仅在负载接通之后短时间内进行这种比较。但是，也可以仅在负载切断之后比较该简档。通过将测得的简档与预定简档进行比较确定连接负载。
多功能电气出口可以通过通信接口连接到其他部件。这些部件优选地是多功能电气出口用来形成建筑自动化系统，特别是建筑自动化和建筑信息系统的部件。在申请人的具有相同优先权的平行专利申请中例如描述了这种建筑自动化和建筑信息系统。在这种情况下，通信接口优选地形成为射频接口形式。具有低能量消耗的低功耗标准，例如ZigBee或EnOcean Dolphin，可以优选地用作射频标准。例如，多功能电气出口可以通过这些射频信号彼此通信，或者，例如用来切换多功能电气出口的开关可以与对应的多功能电气出口通信。在这种情况下，一种或多种功能的电气出口以及建筑自动化和建筑信息系统的其他部件也可以与控制单元功能性地关联，该控制单元代表了建筑自动化和建筑信息系统的系统架构中的上层。
也可以通过使用线路执行多功能电气出口与控制单元之间的通信。主干电力系统的线路优选地用作通信介质。因此，第一和第三接口形成为一个接口。例如，通过适当的通信模块可以将230V主干线用于数据通信。在这种情况下，特别优选地采用基于电源线指令和控制标准的数据传输(Powerline-Command-and-Control-Standard)，这种标准具有必需的数据传输鲁棒性。使用230V的主干电力系统允许不需要大量安装努力就能安装系统，例如本发明的这种系统。当例如本发明的建筑自动化和建筑信息系统安装到现有建筑中时，例如本发明的实施例尤其具有优势。因此，不需要布置额外的线路。当使用230V的主干电力系统时，有利地可以通过数据线对控制单元、多功能电气出口以及连接负载同时供电。例如对于与建筑自动化和建筑信息系统的不同部件进行通信来说，多功能电气出口还可以设置基于有线和基于射频的接口。
多功能电气出口优选地具有用于切换的中继或半导体电路，用于对可连接的负载进行供电的开环控制和/或闭环控制。为此目的，例如可以通过外部单元或多功能电气出口上的控制单元或输入设备产生信号。该单元优选地是按键，特别地是电容性按键。例如，可以通过按键，或者通过使得连接的发光设备变暗(dimming)来接通和切断可连接到多功能电气出口的负载。例如，也可以通过输入设备激活延时开关处理。进一步优选地，多功能电气出口具有一个或多个指示元件。例如，这些指示元件是LED的形式。例如，通过不同颜色的LED指示连接负载的瞬时电力消耗，或在电价与时间相关情况下的瞬时电力价格。
进一步优选地，多功能电气出口具有计算消耗值的器件。例如，可以基于测得的电变量，计算可确定时间段内的累积电力消耗，从而计算该时间段内的总电力消耗。例如，可以从插座的绝对电力消耗得出有关消费行为以及连接到多功能电气出口的负载电力费用的结论。例如，可以通过通信接口调用该消耗数据。因此，多功能电气出口可以作为电表使用，例如用于消费费用记账。
多功能电气出口优选地形成为电插座。在这种情况下，电插座可以优选地安装到特别是传统的建筑物墙内的平装式插座上。但是，多功能电气出口也可以设计为电插座的配件，或者与电力负载集成。
本发明的另一方面涉及到建筑自动化和建筑信息系统，在一个实施例中，该系统具有根据本发明的多功能电气出口和控制单元。关联的多功能电气出口例如可以远程切换，进行远程开环或闭环控制，可以通过控制单元远程变暗和/或远程监视。例如本发明的功能优选地根据时间、标称值或用户执行，并且该功能可以通过各种简档存储在控制单元中。该功能的一个具体示例是通过外部单元执行的负载自动分区停电。例如，当存在主干电力系统超载的危险，可能导致主干电力系统崩溃时，能源公司例如具有单独切断基础供电不需要的高耗能负载的能力。如果还没有支付电力费用，也可以例如断开基础供电不需要的负载。
控制单元优选地具有作为用户接口的输入和输出设备。例如，例如本发明的用户接口是具有多个按键的对触摸敏感的触摸板，称为多点触摸板。在这种情况下，触摸板的单个按键或区域与具体功能关联。此外，用户接口优选地形成为触摸敏感显示器。在显示器上可以附加显示图形用户接口。例如，可以通过触摸敏感显示器以个性化或通用形式显示多功能电气出口的功能。例如，可以通过触摸敏感显示器的菜单改变图形显示。此外，也可以改变设置，例如改变单个简档的参数。因此，可以通过触摸敏感显示器激活、停止或程序化多功能电气出口的各种功能。这些设置存储在控制单元中并通过该单元实施。
此外，可以通过控制单元的输入和输出设备显示状态数据或历史数据。可以优选地通过建筑自动化和建筑信息系统的控制单元调用连接负载的消耗量。例如，从而可以显示出瞬时消耗量、总消耗量或特定时间段内的消耗量。此外，也可以显示出在多功能电气出口或组合成为组的多个多功能电气出口处产生的消耗量。例如本发明的消费行为可以优选地显示为随时间变化的消耗简档。例如，这些消耗量也可以显示为在几小时、几天、几周、几个月和/或几年上的相对柱状图。
也可以采用互联网链接将建筑自动化和建筑信息系统连接到外部服务。这些服务提供商例如是电力负载或建筑自动化和建筑信息系统的制造商，并提供预定简档。此外，本发明可以涉及如下的能源公司：该能源公司例如提供与时间相关的电价，以用于计算和指示能量费用，以及用于费用的优化控制或负载切换，或者可以将消费数据传输给这些能源公司以计算预测的电力消耗。但是，也可以例如通过控制单元的输入装置对与时间相关的电力价格进行编程。
多功能电气出口优选地通过例如建筑自动化和建筑信息系统数据库的通信接口接收随时间变化可以连接的负载的预定简档。例如，例如本发明的数据库布置在建筑自动化和建筑信息系统的中央(控制)单元。因此，通过多功能电气出口的预定简档优选地仅仅在比较处理过程中暂时存储在存储器中。如果测得的简档与存储的预定简档之一不对应，则例如通过建筑自动化和建筑信息系统中的输入和输出设备将该简档关联到新的负载，结果该简档变成预定简档。
替代地，也可以在切断处理之后执行与预定简档的比较。因此，虽然仅在操作周期之后识别出负载，但是，可以将识别的负载存储在多功能电气出口的存储器中，结果，该负载对于将来的循环是已知的。例如，可以在负载连接时对该负载进行存储，直到负载被机械断开，并且，可以通过测量电变量由控制模块检测该负载。
可以通过用于切换并控制对负载的供电的控制元件显示用于负载接通处理的使能装置。如果多功能电气出口处的电力消耗超过预定阈值，例如超过负载待机消耗量，在预定时间段之后生成简档以作为接通简档，通过该简档执行与预定简档的比较。在确定连接负载之后，如果按这种方式定义负载，则切断供电。直到用户通过多功能电气出口的控制元件或控制单元(这时用作使能装置)启动接通处理时，才再次接通负载供电。这种用于接通处理的使能装置进一步优选地设置在控制单元处。例如，使能装置是触摸敏感控制单元显示器。优选地，可以在多功能电气出口的显示单元或控制单元上向用户显示瞬时电力价格，以协助用户确定是否启动接通处理。
此外，使能装置可以优选地激活负载的延时接通处理。选择处理的时间延迟对于用户来说优选地是自由可变的。进一步地，优选地基于与时间相关的电价计算延时接通处理的时间。例如，可以为此目的使用连接负载在一个操作周期内的消耗简档。在这种情况下，可以通过控制单元的使能装置和/或多功能电气出口的使能装置激活以这种方式延迟时间的接通处理。在这种情况下，可以基于与时间相关的电价确定延时接通处理的时间，其可以通过多功能电气出口的控制模块和建筑自动化和建筑信息系统的控制单元计算得到。如果通过多功能电气出口计算经费用优化的接通时间，则通过通信接口发送与时间相关的电力价格，例如从控制单元发送到多功能电气出口。与时间相关的电力价格存储在多功能电气出口的存储器模块中。
多功能电气出口和控制单元优选地具有即插即用能力。在这种情况下，在集成到系统的过程中，部件发送其功能，并在适当时提供所谓的插座，上层的控制单元可以通过这些插座访问这些部件。优选地，通用即插即用(UPnP)标准可以用作所述即插即用标准。
附图说明
通过下面的示例性实施例并结合附图，本发明其他的特征及优点将变得明显，其中：
图1示出了多功能电气出口的系统设计图；以及
图2示出了切换负载的框图，该负载连接到建筑自动化和建筑信息系统中作为电价函数的多功能电气出口。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的多功能电气出口2示意图，其具有连接到其上的电力负载4。多功能电气出口2具有到电源线的接口10。一方面，通过到电力负载4的接口12，通过接口10提供的能量可用。另一方面，通过电源单元20对多功能电气出口2供电。通过半导体电路18实现对电力负载4供电的变暗和切换。电源单元20对交流电流整流，并且，在这种情况下，将施加到接口10的230V电压转换为较低值，该较低值是多功能电气出口2所需要的。
多功能电气出口2进一步具有EnOcean Dolphin通信模块30，其提供EnOcean Dolphin通信接口32。多功能电气出口2通过EnOceanDolphin通信接口32连接到控制单元34(未示出)。可以通过EnOceanDolphin通信接口32并通过半导体电路18对负载4的供电进行远程切换和变暗。
可以通过测量电流的传感器14和测量电压的传感器16来确定电力负载4消耗的功率。此外，多功能电气出口2还具有存储器模块22和微处理器24。通过电流和电压传感器14、16测量的电变量存储在存储器模块22中。微处理器24使用电流和电压的电变量计算负载消耗的功率，并同样将其存储在存储器模块22中。可以通过En-Ocean Dolphin通信模块30调用存储在存储器模块22中的这些变量。
如果超过了负载的待机功耗，则微处理器24在预定时间段内随时间变化生成计算得到的功率的简档。当数据库连接到EnOcean Dolphin通信接口32时，可以由微处理器24通过EnOcean Dolphin通信模块30调用可以连接的负载的预定随时间变化的简档。为了将生成的功率/时间简档与已知简档进行比较，将这些已知简档存储在存储器模块22中。微处理器24利用该比较结果为基础确定连接的负载4。
进一步地，多功能电气出口2具有其形式为电容性按键40的输入设备。通过操作电容性按键40接通和切断连接负载4，该电容性按键40在多功能电气出口2上表现为矩形表面。此外，通过沿着按键40的表面移动手指，可以使连接负载4连续可变地变暗。
此外，多功能电气出口2具有由不同颜色LED 42组成的出口器件。可以通过绿、黄、橙和红色LED指示连接到接口12的负载的瞬时功耗。在这种情况下，绿色表示低电力消耗，红色表示高电力消耗。如果没有消耗电流，则LED 42不点亮。在这种情况下，通过微处理器24控制LED 42。
如图2所示，建筑自动化和建筑信息系统中的中央单元52通过互连网100从能源公司94接收与时间相关的电力简档。与时间相关的电价存储在中央单元52中的数据库中，并通过数据线38发送到控制单元34。控制单元34通过通信接口32将电价发送到多功能电气出口2。除了测量电流汲取和施加电压的传感器14、16之外，多功能电气出口2还包括用于切换或变暗连接负载4的半导体电路18，微处理器24和存储器模块22(参见图1)。多功能电气出口2将电价存储在存储器模块22中。当用户设置负载4时，可以通过传感器14、16测量消耗的功率，并且将该功率以及负载4的功率简档存储在存储器模块22中。如果超过待机工作的预定功率阈值Pmax，则在预定时间后生成接通简档，并且将该接通简档与已知负载的预定接通简档进行比较，以确定负载4。另外，如果在负载4工作期间的电力价格IP(n)高于预定阈值IPmax，则半导体电路18将负载4从主干线断开。例如，可以通过将最佳电力价格乘以大于1的预定因子来确定阈值IPmax。
多功能电气出口2使用已知的负载4的电流/时间简档和电价为基础计算负载4的接通处理的费用优化时间，并通过LED 42的闪烁频率来显示该接通时间。另外，多功能电气出口2将负载类型和最佳接通时间发送给控制单元34。这些数据在控制单元34的触摸敏感显示器上以图形形式显示给用户。进一步地，在将费用优化时间下的操作与即时操作进行比较的情况下，可以将可保存的EURO的数量显示给用户。用户现在可以选择应该继续接通处理，还是选择在优化时间下操作负载4。如果选择在费用优化的时间段内的负载4的操作，则将其显示在触摸敏感显示器上。
替代地，可以通过电容性按键40在多功能电气出口2自身上激活或拒绝延时的接通处理。然后，将接通时间的信号发送给中央单元52。当到达接通时间时，将接通负载4的信号经由数据线38从中央单元52发送到控制单元34，并经过EnOcean Dolphin通信接口32进一步发送到多功能电气出口2。现在，半导体电路18将负载4连接到从主干电力系统。
如果用户选择触摸敏感显示器或多功能电气出口2的电容性按键40上的“继续接通处理”选项，或者在预定时间段内在触摸敏感显示器上没有输入，则控制单元34将用于接通的信号通过EnOcean Dolphin通信接口32发送到多功能电气出口2。
为了确定消耗的功率，通过EnOcean Dolphin通信接口32将多功能电气出口2的传感器14、16的测量值发送到控制单元34，并通过数据线38进一步发送到中央单元52，在中央单元52处将消耗量数据存储在数据库中。
附图标记列表
2 多功能电气出口
4 电力负载
10 到电源线的接口
12 到电力负载的接口
14 电流传感器
16 电压传感器
18 半导体电路
20 电源单元
22 存储器模块
24 微处理器
30 EnOcean Dolphin通信模块
32 EnOcean Dolphin通信接口
34 控制单元
38 数据线
40 电容性开关
42 LED
52 中央单元
94 能源公司

Claims (18)

1.一种用于建筑自动化和建筑信息系统的多功能电气出口(2)，该多功能电气出口(2)包括连接到供电的第一接口(19)和连接到电力负载(4)的第二接口(12)，并且包括：
用于测量至少一个电变量的装置(14、16)；
存储器(22)，用于存储至少一个测得的电变量；
控制模块(24)，用于随时间变化生成至少一个测得的电变量的简档，以及将随时间变化的简档与随时间变化可以连接的负载的预定存储简档比较，以确定连接到第二接口(12)的负载(4)；以及
第三接口(32)，用于发送和接收数据。
2.根据权利要求1所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：该多功能电气出口(2)可以根据即插即用标准通过第三接口(32)连接到建筑自动化和建筑信息系统。
3.根据权利要求1或2所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：第三接口(32)的形式是基于射频的接口。
4.根据权利要求1或2所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：第三接口(32)的形式是基于供电线路的接口。
5.根据前述权利要求之一所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：对负载(4)的供电可以切换以及可以进行开环和/或闭环控制。
6.根据权利要求5所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：通过第三接口(32)可以对负载(4)的供电远程切换以及可以进行远程开环和/或闭环控制。
7.根据权利要求5或6所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：多功能电气出口具有用于对负载供电进行切换、开环控制或闭环控制的控制元件(40)。
8.根据前述权利要求之一所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：通过用于测量电变量的装置(14、16)测量电流值。
9.根据权利要求8所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：通过用于测量电变量的装置(14、16)测量电压，从而确定电功率。
10.根据前述权利要求之一所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：控制模块基于存储的电变量计算连接到第二接口(12)的负载(4)的消耗值。
11.根据前述权利要求之一所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：控制模块(24)通过第三接口(32)调用随时间变化可以连接的负载的预定存储简档。
12.根据前述权利要求之一所述的多功能电气出口(2)，其特征在于：多功能电气出口(2)是电插座。
13.一种建筑自动化和建筑信息系统，包括：
根据权利要求1到12之一所述的至少一个多功能电气出口(2)，和
控制单元(34)，用于切换、开环控制和/或闭环控制，该控制单元通过第三接口(32)连接到多功能电气出口(2)。
14.根据权利要求13所述的建筑自动化和建筑信息系统，其特征在于：控制单元(34)具有用于对连接到多功能电气出口(2)的负载(4)执行接通处理的使能装置。
15.根据权利要求13或14所述的建筑自动化和建筑信息系统，其特征在于：控制单元(34)具有用于对连接到多功能电气出口的负载(4)执行延时接通处理的使能装置。
16.根据权利要求15所述的建筑自动化和建筑信息系统，其特征在于：基于与时间相关的电价计算负载(4)的延时接通处理的时间。
17.根据权利要求14到16之一所述的建筑自动化和建筑信息系统，其特征在于：该使能装置具有输入和输出设备(36)。
18.根据权利要求17所述的建筑自动化和建筑信息系统，其特征在于：通过输入和输出设备(36)调用负载(4)的瞬时或总消耗值。
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