CN103076494B - 耗电测量装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耗电测量装置及其方法。该耗电测量装置包含一检测器及一处理器，且彼此电性连接。该检测器能检测一耗电值及一电压值。该处理器能根据该电压值及一基准电压值，计算出一变动率。该处理器再根据该变动率，校准该耗电值。该耗电测量方法能执行该耗电测量装置所能执行的所有运作。

Description

耗电测量装置及其方法
技术领域
本发明是关于一种耗电测量装置及其方法；详细而言，本发明所提供的耗电测量装置及耗电测量方法会根据电压值，对所检测到的耗电值进行校准。
背景技术
为了方便测量及管理电器或/及电力回路的耗电量，大部分的住宅或公司设置有耗电测量装置，例如：电表(又称电力计)。除了传统的机械式耗电测量装置之外，近年来因技术的快速发展，能提供即时耗电信息的数字化的耗电测量装置亦已问世。
耗电测量装置通常安装于电力供应端与用户端之间，以方便电力供应端计算用户的耗电量。对用户端而言，使用者可将耗电测量装置与用电辨识方法结合，以辨识各电器实际的耗电状态，并据以对自身的用电习惯做有效的管理。透过此种方式，使用者能适时地减少用电量，进而达到节能减碳的目的。
尽管已知的用电辨识技术已能辨识各电器的耗电状态，但却存在辨识准确率飘移的问题。辨识准确率飘移的问题即是：同一电力回路上的电器的运作状态相同，但于不同时间点的辨识结果却不同。举例而言，同一电力回路上的电器在同样的运作状态下，于早上所获得的辨识结果与于下午所获得的辨识结果不同。
造成用电辨识的辨识准确率飘移的主要原因在于电压的变动。具体而言，电力供应端所提供的电力并非固定且非稳定的电压，因此耗电测量装置所测量到的耗电值便会有所误差，造成后续的辨识准确率飘移。
有鉴于此，如何提供一种较为正确的耗电测量的技术，使后续的用电辨识及其他应用能够有较佳的结果，乃业界亟需努力的目标。
发明内容
为解决前述问题，本发明提供了一种耗电测量装置及其方法。
本发明所提供的耗电测量方法，适用于一耗电测量装置，该耗电测量方法包含下列步骤：(a)令该耗电测量装置检测一耗电值，(b)令该耗电测量装置检测一电压值，(c)令该耗电测量装置根据该电压值及一基准电压值，计算出一变动率，以及(d)令该耗电测量装置根据该变动率，校准该耗电值。
本发明所提供的耗电测量装置包含一检测器及一处理器，且该检测器与该处理器电性连接。该检测器用以检测一耗电值及一电压值。该处理器根据该电压值及一基准电压值，计算出一变动率，且根据该变动率，校准该耗电值。
本发明所提供的耗电测量装置及其方法能利用所检测到的电压值校准所检测到的耗电值，故校准后的耗电值能适切地反应出电器或/及电力回路上的耗电情况。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1描绘第一实施例的耗电测量装置的示意图；
图2A描绘用电辨识系统于学习阶段的架构示意图；
图2B描绘耗电测量装置所检测到的耗电值；
图2C描绘耗电测量装置所检测到的电压值；
图2D描绘校准后的耗电值；
图2E描绘用电辨识系统于辨识阶段的架构示意图；
图3描绘第三实施例的流程图；及
图4描绘将耗电测量方法应用于用电辨识系统的学习阶段的流程图。
主要元件符号说明：
1耗电测量装置
11检测器
13处理器
15存储器
102耗电值
104电压值
106基准电压值
108参考电压值
具体实施方式
以下将透过实施例来解释本发明所提供的耗电测量装置及耗电测量方法。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何环境、应用或方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明。需说明者，以下实施例及图示中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示。
本发明的第一实施例为一耗电测量装置1，其示意图描绘于图1中。耗电测量装置1包含一检测器11及一处理器13，且检测器11与处理器13电性连接。检测器11可为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的各种能检测电力信息的检测器。处理器13可为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知的各种处理器、中央处理装置(centralprocessingunit)、微处理器或其它计算装置其中的任一种。
耗电测量装置1可与一单一电器连接，于此情形下，检测器11便能对此单一电器进行用电检测，以得一耗电值102。检测器11亦会检测一电压值104。检测器11可于同一时间点或于不同时间点检测耗电值102及电压值104。须说明的是，若于不同时间点检测耗电值102及电压值104，则其时间差须小于一预设范围，以便使电压值104能适切地反应此单一电器消耗此耗电值102时，电力供应端所提供的电压位准。
由于耗电测量装置1用以检测此单一电器的用电情况，故其检测器11所检测到的耗电值102可为一电流值、一实功率值、一虚功率值、一可视功率值或/及其他能反应耗电情况的信息。
接着，处理器13会根据检测器11所检测到的电压值104及一基准电压值106，计算出一变动率。举例而言，基准电压值106可为一标准电压值。于北美地区及日本，标准电压值为110伏特；于中国及欧洲地区，标准电压值为220伏特；换言之，标准电压值为何系依据地区而定。再举例而言，耗电测量装置1可先透过其检测器11于一时间区间内检测多个参考电压值108，其处理器13再利用所检测到的这些参考电压值108，来决定基准电压值106，例如，处理器13可对这些参考电压值108取平均以作为基准电压值106。于其它的实施态样中，处理器13可改为对这些参考电压值108取众数或作其它的统计，以作为基准电压值106。由上述说明可知，决定基准电压值之方式并非用以限制本发明的范围。
之后，处理器13会根据变动率，校准耗电值102。例如，处理器13可将基准电压值106除以电压值104以作为变动率，再将此变动率乘上耗电值102以作为校准后的耗电值102。校准后的耗电值102便能适切地反应此单一电器的实际耗电量。
第一实施例的耗电测量装置1亦可与一电力回路电性连接。于此情形下，耗电测量装置1便能对此电力回路进行用电检测，以获得此电力回路的耗电值，再依照与前述雷同的方式调整耗电值(亦即，根据电压值及基准电压值计算一变动率，再根据此变动率调整耗电值)，以便适切地反应此电力回路的实际耗电量。
第一实施例的耗电测量装置1还可包含一存储器15，且此存储器15电性连接至该检测器11及处理器13。此存储器15可用以储存所测量到的多个参考电压值108及基准电压值106。须说明的是，于其他实施态样中，耗电测量装置可不设置存储器来储存参考电压值及基准电压值；于此情形下，耗电测量装置可于需要使用参考电压值时，先检测多个参考电压值，再据以计算出基准电压值，或者，耗电测量装置可内建一固定的基准电压值。
由上述说明可知，与先前技术相较，第一实施例的耗电测量装置1于计算其耗电值时，考虑了电压的变动率，因此能更有效地校准所检测到的耗电值，以适切地反应所测量的电器/电力回路的实际耗电值。
本发明的第二实施例为应用耗电测量装置的一用电辨识系统，此用电辨识系统的运作包含二个主要的部分：学习阶段及辨识阶段。
图2A描绘用电辨识系统于学习阶段的架构示意图。此用电辨识系统所欲辨识的用电环境具有四个电器211、213、215及217，且此四个电器211、213、215及217分别与耗电测量装置231、233、235及237电性连接。须说明的是，用电环境中的电器数目并非用以限制本发明的范围。
耗电测量装置231、233、235及237的内部架构与所能进行的运作与第一实施例的耗电测量装置1相同。耗电测量装置231、233、235及237会分别检测电器211、213、215及217于某一状态或某些状态下的用电状态。由于耗电测量装置231、233、235及237对电器211、213、215及217所分别进行的检测及校准的动作相同，故以下将以耗电测量装置231与电器211作为主要的叙述说明。
如前所述，耗电测量装置231会检测电器211于某一状态或某些状态下的用电状态(亦即，于一段时间内检测其耗电值及电压值)。举例而言，若电器211为一电扇，且其风力有强、中、弱三个等级，则耗电测量装置231会分别检测电器211于此三种等级下的用电状态。又，倘若电器211只具有开启及关闭二种状态，则耗电测量装置231会检测电器211于开启时的用电状态。接着，针对电器211的各状态，耗电测量装置231会依据所检测到的电压值及一基准电压值，计算一变动率。之后，耗电测量装置231再依据此变动率，校正先前所测量到的耗电值。
请参阅图2B、2C及2D，其描绘耗电测量装置231校准电器211的耗电值的一范例。图2B描绘耗电测量装置231于一段时间内所检测到的42笔耗电值(亦即，于42秒内，每一秒检测一笔耗电值)，其中水平轴代表时间，而垂直轴代表耗电值。于本范例中，每一笔耗电值为一实功率值。图2C则描绘耗电测量装置231所检测到的42笔电压值(亦即，于42秒内，每一秒检测一笔电压值)，此42笔电压值分别对应至图2B所描绘的42笔耗电值。图2C中，水平轴代表时间，且垂直轴代表电压值。接着，耗电测量装置231会针对每一笔耗电值计算一变动率，再以变动率校准此耗电值。此处，耗电测量装置231是将基准电压值(亦即，标准电压值110伏特)除以电压值以作为变动率，再将变动率乘上相对应的耗电值，便为校准后的耗电值。图2D描绘42笔校准后的耗电值，其中水平轴代表时间，而垂直轴代表校准后的耗电值。
由图2B可知，耗电测量装置231一开始所检测到的42笔耗电值中，实功率值为120瓦特的有25笔，实功率值为121瓦特的有12笔，实功率值为122瓦特的有3笔，实功率值为123瓦特、124瓦特及125瓦特的皆为0笔，且实功率值为126瓦特的有2笔。再由图2D可知，耗电测量装置231校准后的42笔耗电值中，实功率值为115瓦特的有1笔，实功率值为116瓦特的有3笔，实功率值为117瓦特的有5笔，实功率值为118瓦特的有10笔，实功率值为119瓦特的有6笔，实功率值为120瓦特的有6笔，实功率值为121瓦特的有8笔，实功率值为122瓦特的有1笔，实功率值为123瓦特的有1笔，且实功率值为124瓦特的有1笔。
于耗电测量装置231、233、235及237分别对电器211、213、215及217进行前述运作以取得校准后的耗电值之后，用电辨识系统中的一电脑25便可采用任何一种用电辨识演算法，依据这些校准后的耗电值，学习电器211、213、215及217的用电特征，并建置一耗电特征值对应表以供后续辨识之用。须说明的是，本发明所属技术领域中具有通常知识者应熟知各种不同的用电辨识演算法，故兹不赘述。另须说明的是，本发明的重点在于校准耗电测量装置对电器所测量到的耗电值，以使用电辨识系统能以较为准确的资料学习各电器的用电特征。
图2E描绘用电辨识系统于辨识阶段的架构示意图，其中，耗电测量装置231电性连接至电脑25及一电力回路，且此电力回路上有四个电器211、213、215及217。
于辨识阶段，耗电测量装置231会检测电力回路上的耗电值及电压值。类似的，耗电测量装置231会根据此电压值及一基准电压值，计算出一变动率。由于在学习阶段所检测及校准的耗电值为实功率值，因此于辨识阶段所检测及校准的耗电值亦为实功率值。
耗电测量装置231可将基准电压值设为标准电压值110伏特；耗电测量装置231亦可将先前于学习阶段所测量到的电压值作统计处理(例如：平均)，以作为基准电压值。之后，耗电测量装置231再根据此变动率校准耗电值。假设此时耗电测量装置231所检测到的耗电值为320瓦特，且所检测到的电压值为113伏特。若耗电测量装置将基准电压值设为标准电压值110伏特，再将基准电压值除以电压值作为变动率，并将变动率乘上耗电值以作为校准后的耗电值，则校准后的耗电值为311.5瓦特。
之后，电脑25便可采用任何一种用电辨识演算法，对校准后的耗电值进行辨识。须说明者，本发明的重点在于校准耗电测量装置对电器所测量到的耗电值，以使用电辨识系统能以较为准确的资料进行辨识。
由上述说明可知，第二实施例的用电辨识系统于学习阶段及辨识阶段皆考虑了电器使用时的电压值，并据以将当时所测量到的耗电值进行校准，因此不论在学习阶段或在辨识阶段，皆能获较好的结果。
本发明的第三实施例为一种耗电测量方法，其流程图是描绘于图3。此耗电测量方法适用于一耗电测量装置，例如第一实施例的耗电测量装置1。使用者可先将耗电测量装置与一单一电器电性连接，之后便能执行此耗电测量方法。
首先，耗电测量方法执行步骤S301，令此耗电测量装置对此单一电器进行用电检测，以得一耗电值。耗电测量方法另执行步骤S303，使耗电测量装置检测一电压值。须说明者，耗电测量方法可于同一时间点或于不同时间点执行步骤S301及S303。倘若耗电测量方法于不同时间点执行步骤S301及S303，则执行此二步骤的时间差须小于一预设范围，如此一来，电压值才能适切地反应此单一电器消耗电力时，电力供应端所提供的电压位准。由于耗电测量方法是使耗电测量装置检测此单一电器的用电情况，故所检测到的耗电值可为一电流值、一实功率值、一虚功率值、一可视功率值或/及其他能反应耗电情况的信息。
接着，执行步骤S305，令此耗电测量装置根据步骤S303所检测到的电压值及一基准电压值，计算出一变动率。此变动率能反应电力供应端所提供的电压位准的飘移比率。具体而言，电力供应端所提供的电压位准并非处于稳定的状态，故会有飘移的情况，因此，耗电测量装置于不同时间点所检测到的电压值会有差异。
耗电测量方法执行步骤S305所使用的基准电压值可为一标准电压值。于北美地区及日本，标准电压值为110伏特；于中国及欧洲地区，标准电压值为220伏特；换言之，标准电压值为何系依据地区而定。于其他实施态样中，耗电测量方法可执行其他步骤以取得基准电压值。举例而言，耗电测量方法可先令耗电测量装置于一时间区间内检测多个参考电压值，再令耗电测量装置利用这些参考电压值，决定此基准电压值(例如：对这些参考电压值取平均值、取众数值、或取其它统计值以作为该基准电压值)。于此情形下，耗电测量方法可进一步储存这些参考电压值及基准电压值以供后续使用。需说明的是，决定基准电压值之方式并非用以限制本发明的范围。
最后，耗电测量方法执行步骤S307，令耗电测量装置根据变动率，校准该耗电值。举例而言，耗电测量方法可于步骤S305中，令耗电测量装置将基准电压值除以步骤S303所检测到的电压值作为变动率，再于步骤S307中，令耗电测量装置将变动率乘上步骤S301所检测到的耗电值，作为校准后的耗电值。此校准后的耗电值便能适切地反应此单一电器的实际耗电量。
倘若使用者将耗电测量装置与一电力回路电性连接，于此情形下，耗电测量方法便是对此电力回路进行用电检测，进而获得此电力回路的耗电值，再依照与前述雷同的方式校准其耗电值，故不在此赘述。
除了上述步骤，第三实施例的耗电测量方法亦能执行第一实施例所描述的所有操作及功能，所属技术领域具有通常知识者可直接暸解第三实施例如何基于第一实施例以执行所述操作及功能，故不赘言。
本发明的第四实施例则是将耗电测量方法应用于一用电辨识系统，如第二实施例所述的用电辨识系统。此用电辨识系统所欲辨识的用电环境具有多个电器。此用电辨识系统的运作包含二个主要的部分：学习阶段及辨识阶段；换言之，耗电测量方法会被应用于学习阶段及辨识阶段。
首先，请先参考图4，其描绘本发明的耗电测量方法应用于用电辨识系统的学习阶段的流程图。图4所描绘的流程将施于用电辨识系统所欲辨识的每一个电器。
针对每一电器，耗电测量方法会于一段时间内检测其用电状态。具体而言，耗电测量方法会执行步骤S301、S303、S305及S307，由于所述步骤所进行的运作已详述于前述第三实施例，因此兹不赘言。之后，执行步骤S409，令耗电测量装置判断所检测的时间是否已达一预设时间长度。若步骤S409的结果为否，则耗电测量方法再次执行步骤S301、S303、S305及S307；若步骤S409的结果为是，则耗电测量方法步骤S411，以结束对此电器的用电检测。当耗电测量方法对所有的电器的用电状态都检测结束后，用电辨识系统便可采用任何一种用电辨识演算法，依据这些校准后的耗电值，学习这些电器的用电特征，并建置一耗电特征值对应表以供后续辨识之用。
于辨识阶段，耗电测量装置则是电性连接至一电力回路上，且此电力回路上具有学习阶段所提及的电器。用电辨识系统便可采用图3所绘示的流程，执行步骤S301及S303以检测电力回路上的耗电值及电压值。接着，执行步骤S305，令耗电测量装置根据步骤S303所检测到的电压值及一基准电压值，计算出一变动率。须说明者，此处的电压值可为标准电压值。又，耗电测量方法可采用学习阶段所测量到的多个电压值作为参考电压值，再利用这些参考电压值，决定基准电压值(例如：将参考电压值取平均，以作为基准电压值)。之后，执行步骤S307，令耗电测量装置根据此变动率，校准耗电值。最后，用电辨识系统便可采用任何一种用电辨识演算法，对校准后的耗电值进行辨识。
除上述步骤，第四实施例亦能执行第二及第三实施例所描述的所有操作及功能，所属技术领域具有通常知识者可直接了解第四实施例如何基于上述第二及第三实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。
第三及第四实施例所描述的耗电测量方法可分别由一电脑可读取记录媒体来加以实现。各电脑可读取记录媒体储存一程序，当一耗电测量装置载入电脑可读取记录媒体所储存的程序后，即可完成第三及第四实施例所述的耗电测量方法。前述的电脑可读取记录媒体可为一般电子设备，例如唯读存储器(readonlymemory，ROM)、快闪存储器、软盘、硬盘、光盘、随身盘、磁带及可由网络存取的数据库或熟习此项技艺者所已知且具有相同功能的任何其它储存媒体中。
由上述说明可知，本发明所提供的耗电测量装置及耗电测量方法考虑了电压的变动率，并以此变动率校准所检测到的耗电值，因此校准后的耗电值能适切地反应出电器/电力回路的用电状态。因此，若将本发明的耗电测量装置及耗电测量方法应用于用电辨识系统，则辨识效果将更为准确。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (18)

1.一种耗电测量方法，适用于一耗电测量装置，其特征在于，该耗电测量方法包含下列步骤：
(a)令该耗电测量装置检测一耗电值；
(b)令该耗电测量装置检测一电压值，其中检测该耗电值及检测该电压值的时间点相同，且该耗电值被消耗时，该电压值反应一电力供应端所提供的电压位准；
(c)令该耗电测量装置根据该电压值及一基准电压值，计算出一变动率；以及
(d)令该耗电测量装置根据该变动率，校准该耗电值。
2.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，该步骤(a)是令该耗电测量装置对一电器进行用电检测，以得该耗电值。
3.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，该步骤(a)是令该耗电测量装置对一电力回路进行用电检测，以得该耗电值。
4.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，该耗电值为一电流值、一实功率值、一虚功率值及一可视功率值其中之一。
5.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，该基准电压值为一标准电压值。
6.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，还包含下列步骤：
(e)令该耗电测量装置于一时间区间内检测多个参考电压值；以及
(f)令该耗电测量装置利用所述参考电压值，决定该基准电压值。
7.如权利要求6所述的耗电测量方法，其特征在于，该步骤(f)是对所述参考电压值取平均以作为该基准电压值。
8.如权利要求6所述的耗电测量方法，其特征在于，还包含下列步骤：
(g)令该耗电测量装置储存所述参考电压值及该基准电压值。
9.如权利要求1所述的耗电测量方法，其特征在于，该步骤(c)是将该基准电压值除以该电压值以作为该变动率，该步骤(d)是将该变动率乘上该耗电值以作为该校准后的耗电值。
10.一种耗电测量装置，其特征在于，包含：
一检测器，用以检测一耗电值及一电压值，其中检测该耗电值及检测该电压值的时间点相同，且该耗电值被消耗时，该电压值反应一电力供应端所提供的电压位准；以及
一处理器，电性连接至该检测器，该处理器根据该电压值及一基准电压值，计算出一变动率，且根据该变动率，校准该耗电值。
11.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该检测器是对一电器进行用电检测，以得该耗电值。
12.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该检测器是对一电力回路进行用电检测，以得该耗电值。
13.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该耗电值为一电流值、一实功率值、一虚功率值及一可视功率值其中之一。
14.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该基准电压值为一标准电压值。
15.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该检测器还于一时间区间内检测多个参考电压值，且该处理器利用所述参考电压值，决定该基准电压值。
16.如权利要求15所述的耗电测量装置，其特征在于，该处理器是对所述参考电压值取平均以作为该基准电压值。
17.如权利要求15所述的耗电测量装置，其特征在于，还包含：
一存储器，电性连接至该检测器及该处理器，该存储器储存所述参考电压值及该基准电压值。
18.如权利要求10所述的耗电测量装置，其特征在于，该处理器是将该基准电压值除以该电压值以作为该变动率，且该处理器是将该变动率乘上该耗电值以作为该校准后的耗电值。
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