CN104937378A - 基于在单点处的电力测量的分析的电负载标注后期分项 - Google Patents

Abstract

设施连接到电力公司并且包括多个被控制计算机(10，12)控制的设备(18，20)和控制计算机未控制的多个设备。由服务器(14)监视被控制计算机控制的设备中的每个的操作状态。设备具有向经由网络连接到控制计算机的服务器提供表示分解的个体电力消耗的数据的电力仪表(16)。服务器被配置为根据操作状态数据和电力消耗数据来确定多个被控制的设备中的每个设备(18，20)的电力消耗。

Description

基于在单点处的电力测量的分析的电负载标注后期分项

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年1月9日提交的美国临时专利申请序列号61/750,397的权益。

技术领域

本发明涉及用于能量管理的系统和方法。更具体地，其涉及通过经由通信网络监视工业控制来管理能量使用的方法和系统。

背景技术

基于诸如可编程逻辑控制器(PLC)这样的处理控制计算机的确定的状态改变，可以标识和表征在电路上正在被开启和关闭的个体负载或负载簇。这被称为负载分项。

为了引起用户对能量消耗的意识，重要是的要知道实际的物理负载以及与它们相关联的衍生消耗。这无法在没有人类干预或访问另外的信息的情况下单独通过负载分项机构来实现。

因此，需要新颖且改进的方法和系统以根据处理控制计算机的状态数据来自动地确定装备的实际物理负载以及相关联的电力消耗。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种确定连接到电力电路的被PLC控制的设备的电力消耗的系统。

根据本发明的一方面，提供一种确定电力电路中的多个设备中的每个的电力消耗的系统，其包含：网络，包括被配置为从电力电路中的总电力消耗中分解第一个体电力消耗的电力仪表；控制计算机，包括至少一个控制输出，被配置为控制连接到电力电路的多个设备中的第一设备的操作状态；服务器，通过网络连接到控制计算机，并且被配置为接收来自控制计算机的确定第一设备的操作状态的数据；电力仪表能够向服务器传送表示第一个体电力消耗的数据，并且其中服务器被配置为通过将第一设备的操作状态与第一个体电力消耗相关联来确定第一设备的电力消耗。

根据本发明的另一方面，提供一种系统，其中多个设备中的每个被可编程逻辑设备(PLC)控制。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中每个PLC通过网络连接到服务器。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中多个设备中的每个设备的操作状态由服务器来监视，并且第一多个设备中的每个设备的电力消耗由服务器基于由电力仪表所提供的数据来确定。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中电力电路中的第二多个设备的电力消耗以随机的方式随时间改变。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，还包含：服务器，被配置为执行指令以基于设备的电力消耗来调度由控制计算机激活第一设备。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中控制计算机是可编程逻辑控制器(PLC)。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中控制计算机是家庭自动化控制器(HAC)。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，还包含被配置为交互地向第二设备分配电力消耗的服务器的用户界面。

根据本发明的又一方面，提供一种系统，其中服务器被配置为指示可编程逻辑控制器(PLC)接通第二设备以基于由电力仪表所生成的数据来向第二设备分配电力消耗。

根据本发明的又一方面，提供一种用于确定电力电路中的多个设备中的每个的电力消耗的方法，其包含：网络中的电力仪表从电力电路中的总电力消耗中分解第一个体电力消耗；包括至少一个控制输出的控制计算机控制连接到电力电路的多个设备中的第一设备的操作状态；通过网络连接到控制计算机的服务器接收来自控制计算机的确定第一设备的操作状态的数据；电力仪表向服务器传送表示第一个体电力消耗的数据；以及服务器通过将第一设备的操作状态与第一个体电力消耗相关联来确定第一设备的电力消耗。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中多个设备中的每个被可编程逻辑设备(PLC)控制。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中每个PLC通过网络连接到服务器。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中多个设备中的每个设备的操作状态被服务器监视，并且第一多个设备中的每个设备的电力消耗由服务器基于由电力仪表所提供的数据来确定。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中电力电路中的第二多个设备的电力消耗以随机的方式随时间改变。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，还包含：服务器执行指令以基于设备的电力消耗来调度由控制计算机激活第一设备。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中控制计算机是可编程逻辑控制器(PLC)。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中控制计算机是家庭自动化控制器(HAC)。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，还包含经由服务器的用户界面交互地向第二设备分配电力消耗。

根据本发明的又一方面，提供一种方法，其中服务器被配置为指示可编程逻辑控制器(PLC)接通第二设备以基于由电力仪表所生成的数据来向第二设备分配电力消耗。

附图说明

图1和2例示根据本发明的一个或多个方面的具有被控制计算机控制的设备的网络的图；

图3以图表例示根据本发明的一个或多个方面的时间相关的状态改变和电力消耗的改变；

图4以表格例示根据本发明的一个或多个方面的多个设备的操作状态的改变和电力消耗的改变；

图5例示根据本发明的各个方面的由所配置的处理器执行的步骤；以及

图6例示根据本发明的各个方面的基于处理器的系统。

具体实施方式

可编程逻辑控制器(PLC)是在控制处理中应用的控制器。PLC被用于监视来自报告在被控制的处理中出现的事件和条件的各种输入点(输入传感器)的输入信号。例如，PLC可以监视诸如电动机速度、温度、压力、体积流动等输入条件或者由监督计算机提供的控制信号。控制程序存储在PLC内的非易失性存储器中，以指示PLC在遇到特定的输入信号或条件时采取什么动作。响应于例如由输入传感器提供的这些输入信号，PLC得出并生成经由PLC输出点被传送给诸如制动器或中继这样的各种输出设备的输出信号以控制处理。例如，PLC发出输出信号以加速或减缓输送器、旋转机器臂、打开或关闭中继、提高或降低温度以及多到无法列出的很多其他可能的控制功能。

上面所提及的输入和输出点通常分别与输入模块和输出模块相关联。在本文中，输入模块和输出模块一起被称为I/O模块。替代地，本领域的技术人员将这样的I/O模块称为I/O卡或I/O板。这些I/O模块通常可被插入到位于PLC中的背板上的相应的槽中。槽通过主总线耦合在一起，总主线将插入到槽中的任何I/O模块耦合到中央处理单元(CPU)。CPU本身可以位于可被插入到PLC的背板上的专用槽中的卡上。

这里所提供的PLC通过通信网络链接到至少一个另外的设备，例如链接到服务器。服务器和PLC被配置为通过网络来协作。例如，服务器可以向PLC的I/O端口提供信号以开始或停止由PLC控制的操作。例如，由服务器提供的第一信号激发控制处理或机器或多个机器的PLC上的阶梯逻辑序列。服务器的第二信号可以指示PLC停止阶梯逻辑序列或程序。为了防止不期望的结果，第二信号可以使第二阶梯逻辑序列由PLC执行以便以适当的次序和方式断开或停止机器。

PLC是工业设备，耐用于在非办公室环境中操作，配置有模块化的I/O单元以基于输入信号并且以预设次序按照定义的时间间隔切断或接通高电压设备，并且通过阶梯逻辑来编程，这对于本领域的普通技术人员是已知的。术语PLC在本文中保留用于指示上述类型的工业设备。

控制设备的有关类别是微控制器、PC或其他控制计算机。它们可以执行PLC的一些或全部功能，但是例如不被阶梯逻辑控制或者运行在被配置为处理呈现对不想要的中断敏感的控制部分的另外的应用的操作系统下。在本文中使用术语处理控制计算机作为涵盖控制处理器的广泛范围的术语，并且包括PLC。

在本文中的本发明的一个实施例中的处理是需要处理控制计算机接通和切断个体设备的任何处理。在本文中的本发明的另外的实施例中的处理是需要处理控制计算机接通和切断至少两个设备的任何处理。在本文中的本发明的又一个实施例中的处理是需要处理控制计算机以预定义次序接通和切断至少两个设备的任何处理。

PLC和处理控制计算机的一个制造商是西门子公司，即本公开的受让人。

最近的另外的类型的处理控制计算机是家庭自动化控制器(HAC)，其用于接通或切断灯、供暖、空气调节器、器具或家庭中的任何其他电动力设备。HAC往往被配置为从移动通信设备进行操作。通过HAC，消费者可以检查房屋的安全性，诸如锁、门和窗口的状态以及房屋中的设备的状态，包括供暖和空气调节、照明和器具。消费者可以修改器具和灯的状态，包括接通和切断装置、改变房屋的至少一部分中的温度以及修改被可控开关控制的房屋中的任何其他装置的状态。

可以通过网络来监视开关的开关状态。存在不同的分析技术，其可以基于在电路上的单点处的对电流、电压、功率因数等的随时间的测量来标识电子电路上的电负载状态改变。基于所确定的状态改变，另外的分析技术可以标识和表征(通过电力消耗)正在电路上被开启和关闭的个体负载或负载簇。这样的能力被称为负载分项。

然而，为了引起消耗者或用户注意，重要的是要知道实际的物理负载和与它们相关联的衍生消耗。这无法在没有人类干预或者对另外的信息的访问的情况下通过负载分项机构来实现。

在工厂中，PLC在工厂中被用于控制设备。根据本发明的一方面，读取连接到网络的所有PLC的输出，并且将其提供给处理器，例如提供给服务器。输出被标识为属于特定的设备或设备分组，并且如果其接通或切断设备，则输出的含义也被标识出。在本发明的一个实施例中，PLC提供例如以16比特字编码的输出的可能值的范围。

PLC输出的数字表示一般还可用于监视目的。例如，连网的PLC可以被作为监督控制和数据获取(SCADA)系统的一部分的服务器来监视。在这样的以及其他监视或监督系统中，使服务器可以通过网络得到PLC或其他控制器的输出的状态。服务器上的简单的查找表提供机器或机器分组或机器的一部分活动的信息。

在图1中例示向服务器提供PLC数据的网络的配置。其例示PLC 10和12，其每个控制至少一个装置。PLC 10控制开/关设备18。PLC 12控制可变电力消耗设备20。PLC 20对可变信号提供开和关之间的至少一个中间状态，以设置设备20的电力消耗。例如，设备20可以是必须根据一定条件以不同速度运行的电动机。

网络22(可以包括无线网络)将PLC连接到服务器14。服务器14被配置为接收来自PLC和其他控制计算机的诸如PLC状态这样的数据，并且还被配置为向PLC和其他控制计算机提供指令。还设置电力仪表16，其确定和记录电力，优选地确定和记录被服务器14所监视的设备所消耗的电力。仪表读出数据由仪表16通过网络22提供给服务器14。

根据本发明的一方面，数字电表几乎瞬间地(至少每10秒，优选至少每秒，并且更优选地，每秒若干次)测量总的消耗的电力。数字电表向服务器提供包括电力消耗数据的状态信息。

在本发明的一个实施例中，提供一个电力仪表以监视被PLC控制的设备的总电力消耗。在本发明的另外的实施例中，作为经由服务器14被监视的电网的一部分的个体电力组具有其自己的电力仪表。这在图2中例示。这里，提供分别记录被PLC或控制计算机10和12控制的设备的电力消耗的分组仪表24和26。如所示那样，电力仪表连接到提供电力的电力线以及连接到服务器的网络22。应当清楚的是，电力信号和数据信号是分开的。在本发明的一个实施例中，实际的电线还用于数据传送，通过使用在本领域中已知的适当的设备。

根据本发明的一方面，在PLC和其他控制计算机的控制下的设备被监视并且与电力消耗相关联。根据本发明的另一方面，根据相关PLC或控制计算机的开/关行为并且通过由电力仪表监视设施中的总电力消耗来确定设备的特定电力消耗。

在设施中，并非所有设备(包括照明、供暖、计算机等)都被PLC或控制计算机控制。设备往往由用户手动控制。因此，由电力仪表所记录的总电力消耗可以在没有接收来自PLC或控制计算机的正在被接通和切断的数据的服务器的情况下指示电力消耗的增加和减少。通常，这指示未被PLC或控制计算机控制的设备被接通或切断。没有绝对的方式来确定哪些未被控制的设备被接通或切断。然而，可以进行合理的假设。例如，可以检测模式，其中，在早上，在设施中，当人员到达时计算机和灯被接通。可以由服务器建立未被控制的设备的合理的平均电力水平，特别是在将进入晚上的傍晚期间切断相同的未被控制的量的电力的情况下。随着时间，可以针对白天期间的不同期间并且根据一年的时间来确定未被控制的设备的合计的相关平均电力。

在一些情况下，被控制的机器将大约在到达的雇员开启计算机等的同时被开启(或切断)。这使消耗的电力的实时确定失真，因为不清楚电力应当归因于何处。被控制的设备的切断也提供关于设备的电力消耗的信息，因为其将指示消耗的更少的电力有多少。假设PLC或控制计算机所控制的设备的接通或切断与未被控制的设备的接通和切断不是实时同步的，则随时间的与PLC中的个体开关相关联地接通和切断的电力的最小量的检测可以被视为表示设备的负载。

PLC可以控制多个且经常相关的设备。例如，电梯的电动机和传输带的电动机可以被同步，并且同时开启和切断。在该情况下，两个或多个设备可以被视为具有对应的电力消耗的个体设备。

在本发明的另外的实施例中，PLC或控制计算机程序可以呈现或生成示出如何随时间生成PLC输出信号以及如何使输出信号相关的时序图或时序文件。

根据本发明的一方面，数字电表几乎瞬间地(至少每10秒，优选地至少每秒，并且更优选地，每秒若干次)测量总的消耗的电力。数字电表向服务器提供包括电力消耗数据的状态信息。

基于PLC或控制计算机的输出信号和设备标识数据，得出并显示示出随时间哪个设备正在被开启和关闭的图表。这在图3图表300中示出。根据本发明的另外的方面，用如图3所示的时间图表320中的电负载状态改变来覆盖该图表。图表可以被用于视觉呈现。图3还例示设备的开关的异步特征。

用于例示的目的，曲线320示出总电力消耗以及电力消耗的改变。仅需要电力消耗的改变。在本发明的一个实施例中，电力仪表16(其可以是提供了分解数据的智能电力仪表)提供表示电力消耗的改变的时间序列。

根据本发明的另外的方面，确定开关、电力消耗和差值电力消耗，并且以可检索的数据格式(例如阵列)来组织，如图4中的阵列400所示。

在本发明的一个实施例中，定期地(例如，每.1秒或每.5秒或每秒或每5秒或每15秒)进行电力消耗测量。在本发明的另外的实施例中，至少每当PLC接通或切断设备时进行电力消耗测量。

图3和4例示与PLC或控制计算机接通或切断设备相一致的定期间隔上的电力消耗测量。这些图是简化的，以便不干扰与某些设备的电力消耗的匹配的示意性表示。将个体负载或负载簇的电力消耗特征与单件设备或设备簇相关联是可行的。这在图4中的阵列400中被进一步例示。

电力仪表可以以每.1秒一次测量的速率来确定瞬间电力消耗。在本发明的一个实施例中，电力消耗测量以比PLC的开关速率更高的速率(至少按照因子10)进行。假设以几乎随机的方式来接通或切断未被控制的设备，则多数对未被控制的设备的该开关切换将在被PLC或控制计算机控制的设备的开/关切换之间发生。这允许更好地确定作为背景消耗的未被控制的电力消耗。

而且在很多情况下，未被控制的设备是相对低电力消耗的(至多1或2kW)，而被控制的设备可以形成约10kW或更多的负载。这允许在没有被控制的设备被接通或切断的期间调整随机连接/断开的未被控制的设备的电力消耗。

所测量的电力消耗数据校正未被控制的设备的电力消耗，并且如有需要通过已知技术进行进一步校正以确定被控制计算机控制的设备或设备分组的个体电力消耗。

要注意的是，对未被控制的设备的接通和切断被称为是随机的，并且意在指示一定程度的不确定性。虽然可能存在一定程度的可预测性，但是仍然有很高程度的不确定性。例如，100个雇员可能在9am到10am的期间进入设施。存在至少70％的雇员将进入他们的工位并且开始操作他们的计算机的95％的高概率。然而，存在是否雇员将在9.10am和9.11am之间的期间接通计算机的很高的不确定性(至少50％)。在该期间内，灯可能被接通，打印机可能被开启。用概率分布来描述未被控制的设备的电力消耗。这允许进行一些统计分析和回归分析。在该意义上的随机被定义为以小于50％或者小于10％的概率恰当地确定在1分钟的期间内的设备的接通或切断。

存在若干方法以分散在一段时间内收集的电力消耗数据，以尝试确定个体负载以及与其相关联的个体设备。这通常需要创建特征库，例如在与设备有关的操作的时间、与设备有关的操作的期间、与设备有关的消耗的量、电力的波形和类型(诸如电抗性或电阻性的电力消耗)等方面。在操作一定时期之后，由电力仪表收集(有时借助于另外的传感器)的电力消耗的改变、分解的电力消耗与库中的对象或设备相关联，通常借助于数学匹配技术。内华达州里诺(Reno,NV)的LoadIQ提供将电力消耗分解到个体设备的方法和装置。然而，在这样的电力仪表中的设备是未命名的，并且可以被视为未命名或“逻辑设备”。

根据本发明的一方面，提供学习个体设备以及设备分组的分解电力消耗并且将分解电力消耗的数据通过网络提供给服务器的连网的“智力”或“智能”电力仪表。

根据本发明的一方面，电力仪表的“未命名的”设备使用由控制计算机或PLC生成的数据来标识。

一种方法是使用来自智能仪表的输出，并且尝试创建电力消耗设备的签名。智能仪表可以配备有处理器和存储器以及到网络的连接，并且通过分解电力消耗的软件进行编码，并且能够提供关于数据的实例时间序列的电力消耗的改变。

电力分解方法已经证明在制造环境中是不够的，其中若干不同的机器可能具有使得难于或者甚至完全不可能对特定的负载或设备分配分解的电力消耗的相似特征。实际上，仅关于正在被接通或切断或者在PLC或控制计算机所提供的不同状态中切换的机器的操作状态的直接且明确的知识，允许对机器与其实际的负载进行可靠的分配和标注或者对分解负载与其所属的机器或机器分组标注。因此，虽然通过数学分析将电力仪表所记录的电力消耗数据的一些分解成为表示电力负载的实体是可能的，但是对于在没有通过诸如PLC这样的控制计算机来监视设备的状态改变的能力的情况下将仅通过数学技术和行为库分解的特定电力负载或消耗分配给具有多个设备的制造厂或车间中的个体机器或设备是不令人满意的，甚至是不可能的。

在本发明的一个实施例中，反映机器或其他负载的电力消耗的改变的数据由基于处理器的电力仪表来提供，所述基于处理器的电力仪表被配置为分解电力使用并且提供表示负载被接通或切断时的电力改变的量的数据。这意味着图1中的服务器14不必进行电力改变分析。该任务已经由(智能)电力仪表16执行了。

服务器14至少接收指示哪个负载或机器被PLC接通或切断的有时间戳的数据。服务器14可以接收由PLC发起的提供时间、PLC的名称或ID、被开关的负载的名称或ID以及诸如接通、切断、负载改变这样的动作的指示的消息。服务器被配置为将电力改变映射到特定负载或者与特定负载相关联。

由电力仪表所检测到的负载可以仅被电学地表征(亦即，真实的电力消耗、电抗性电力、状态改变的时间戳)。例如，可以将其标记或标注为个体设备的消耗。然而，仪表无法将分解的电力消耗与工厂车间中的特定机器相关联，因此无法被适当地标注。所检测到的电负载与工厂车间中的物理机器(或多个机器)之间的明确关联在服务器14中进行，服务器14接收来自PLC的关于例如状态改变的数据以及来自电力仪表的(有时间戳的)分解的电力消耗中的数据。

服务器还被配置为解决不确定性和冲突。例如，可以独立地接通或切断第一设备。第二设备有时与第一设备同时接通或切断。在没有来自控制这些设备的PLC或控制计算机的数据的情况下，可能出现第二设备具有比其实际具有的电力更高的电力。服务器通过将所标识的设备与所测量并分解的电力消耗相关联而被配置为确定个体机器的实际电力消耗。

在本发明的一个实施例中，所有被PLC或控制计算机控制的设备由专用电力测量设备来分组地或单独地监视，并且由总电力消耗测量系统监视整体设施的电力消耗。这为更快速且更精确地确定PLC或控制计算机上的个体负载做好准备。

根据本发明的一方面，电力消耗由电力仪表以定期间隔来确定并且被记录在服务器处。所记录的电力消耗与被控制计算机控制的一个或多个设备的接通或切断的发生相关联。发生开关事件之前的电力消耗和开关事件之后电力消耗的电力消耗差值被计算并且与开关事件相关联。多个这样的发生被监视和记录，根据多个记录来确定最小电力消耗，从而消除或最小化其他设备的未记录的开关的影响。

对PLC输出状态数据的需要只要具有带有至少两个电动机的设施就变得清楚。然而，如果在设施中应用具有电动机方法的仅一个工业设备，则在文本中所提供的方法已经是有益的。根据本发明的一方面，在本文中所提供的方法适用于具有所测量的电力消耗和被控制计算机控制的至少一个电动机的设施。

根据本发明的另外的方面，在本文中所提供的方法适用于具有所测量的电力消耗和被控制计算机控制的至少两个电动机的设施。根据本发明的另外的方面，在本文中所提供的方法适用于具有所测量的电力消耗和被控制计算机控制的至少五个电动机的设施。根据本发明的另外的方面，在本文中所提供的方法适用于具有所测量的电力消耗和被控制计算机控制的至少十个电动机的设施。

电动机可以被应用于运输、驱动或操作工具、机器手臂、冷却、起重、移动对象，或者用于使用电动机是有益的生产设施中的任何其他目的。

当电动机或设备具有相似的额定值并且以相似的速率并在相似的时间被使用时，在没有PLC或控制计算机输出的情况下，将电动机或设备彼此区分变得非常困难。

在本发明的一个实施例中，服务器接收来自智能电力仪表的标识分解的“未命名设备”的电力消耗的数据以及来自控制计算机或PLC的“命名设备”状态数据。数据优选为有时间戳。在最简单的形式下，智能电力仪表警告服务器具有电力消耗y的未命名设备x已经在时刻t1被接通。服务器还接收来自PLC的在时间t1时Machine_1已经被接通的数据。如果在时间t1以及t1周围的显著间隔时仅Machine_1已经被接通，则服务器将未命名设备“x”与Machine_1相关联。

对于被接通的另外的设备重复以上步骤。

在本发明的另外的实施例中，当设备被接通时，数据从电力仪表发送给服务器。数据还在已知机器的状态从接通被修改为切断时由PLC发送给服务器。服务器被配置为将切断电力与特定设备相关联。这向服务器提供将电力与特定设备相关联的另外的方式。还允许服务器确定来自在相同时间被接通但是在不同时间被切断的设备的个体电力消耗。

在本发明的一个实施例中，可以以不同的组合在不同的时间接通和切断多个设备。因为智能电力仪表没有按照名称来标识个体设备的能力，所以有时智能仪表甚至无法指示个体未命名设备。在这样的情况下的仪表只能够指示某一电力量已经被接通或切断。通过接通和切断设备的状态改变的足够的变化，服务器可以被配置为将分组电力和分组中的个体设备放置在可以由服务器求解以标识个体设备的电力消耗的一组线性等式中。

在本发明的一个实施例中，多个设备作为生成线的一部分同时启动，并且同时被切断，优选通过单个PLC或控制计算机或者通过两个或更多的PLC或控制计算机在监督控制计算机的控制下。在该情况下，服务器将例如在记录设备的同时接通和断开之后将分组视为具有所确定的电力消耗的“切换的分组”。

在本发明的一个实施例中，服务器生成可以在显示屏幕上显示并且按照名称标识设备、相关PLC和PLC输出端口、每个所标识的设备或设备的分组所拥有的电力消耗的报告。报告还列出无法确定个体电力消耗的未解决的个体设备。

在本发明的一个实施例中，用户交互地对设备分配电力消耗。如果个体电力设备被分配给分组，则服务器将测试该手动分配的电力消耗是否有效以及是否与预先输入的条件电力值和设备分组的总电力消耗相一致。如果所分配的电力消耗不被视为是有效的，则例如在屏幕上，由服务器生成警告。

在本发明的一个实施例中，服务器被配置为控制控制计算机或PLC，并且用接通和切断设备分组和个体设备的例程来编程，该例程造成电力消耗和由电力仪表与PLC的开关同时生成的数据的改变，允许确定设备或设备分组的个体电力消耗。该例程以仅以不会发生损害的方式接通和切断设备并且在生产设施的结构内被允许的方式来构造。

在本发明的一个实施例中，设备具有多个操作阶段，例如与电动机的不同速度有关。智能电力仪表可能不能分解在不同时间的设备的不同的电力消耗，并且可以考虑将不同的电力消耗与不同的“未命名”设备相关联。通过使用PLC的输出数据和电力仪表输出，服务器决定设备具有不同的电力消耗。

在图5中例示在本文中所提供的方法中的处理的步骤。在步骤500中，电力仪表提供例如设施的电力消耗数据。这可以是范围从.1秒到10秒到30秒的期间的瞬间或半瞬间的电力消耗数据。也可以应用更长期间的电力消耗测量，但是可能导致设备检测中的不精确性。电力仪表被配置为测量真实的(或电阻性的)电力以及电抗性的电力。

在本发明的另外的实施例中，还可以基于所检测到的开关事件来记录电力消耗测量。例如，在检测的时刻以及开关后的1-10秒。服务器记录电力消耗还可以基于与时间戳一起提供的电力消耗改变的检测。这可以限制需要存储的数据的量。

在步骤510中，服务器记录开关事件。物理事件是控制计算机的I/O信道的输出处的输出改变，例如从0到24V。输出电平的改变可以指示中间改变。服务器可以记录开关事件(事件发生，通过输出电平的改变)以从改变的电力消耗来确定事件是什么。电力消耗的增加意味着设备被接通。减少意味着设备被切断。I/O信道在服务器处与设备相关联。例如：I/O信道l输出的改变意味着电动机A受到影响。

在本发明的一个实施例中，创建与I/O端口的改变有关的、指示I/O端口的标识符和状态指示器的、包括时间戳的消息。以上是向服务器通知PLC或控制计算机上的I/O输出的状态改变的示例。向服务器提供控制计算机的I/O输出的状态报告的其他方式是可能的，并且完全被想到。

在步骤520中，I/O端口与特定的命名设备相关联，以使得用户更容易看到哪个物理设备被接通或切断。服务器处的简单转换表可以实现这样的功能。

在步骤530中，服务器确定I/O端口改变状态的时间与状态改变之前的时间(例如，恰好之前)之间的电力消耗差值。根据本发明的另外的方面，可以从状态正在被改变的时间开始至设备获得稳定的电力消耗水平的时间为止记录电力消耗。众所周知，电子机械设备的接通可能由于诸如涌入电流这样的启动现象而造成电力高峰。

一般地，如果未在相同的时间接通不同的设备，则可以忽略启动电力消耗，这与作为设备的稳定状态电力消耗的总电力消耗可能明显低于启动消耗有关。然而，如果在恰好在启动时记录设备的电力消耗，则可能提供总电力消耗的失真视图。

在一些情况下，如果在相同时间接通过多的设备，则在设施中可能经历电压下降，甚至断路器可能跳闸。替代地，为了防止启动问题，如在本领域中已知的那样，可以安装为“软”启动或逐渐启动。这里，通过逐渐地增加电力消耗来开启电动机。在本发明的方面的背景下，这可能引起针对这样的“软”开启的设备所确定的实际的电力消耗过低的问题。

根据本发明的一方面，设备的启动行为被作为其描述的一部分。这可以被表述为对服务器的强制延迟以记录设备的启动之后的“最终的”电力消耗差值。强制延迟反映设备在启动之后达到稳定状态所需的时间。服务器还可以被指示以确定在启动时并且以短的连续间隔来确定电力消耗。这允许在未通过其他手段向服务器提供达到机器的稳定状态所需的延迟时间的情况下，服务器为每个设备确定达到机器的稳定状态所需的延迟时间。这形成在确定设备的实际电力消耗之前的服务器的中间步骤。

在步骤540中，服务器确定运行在稳定状态模式下的每个设备或设备分组的最小操作电力消耗。

根据本发明的一方面，服务器还确定启动期间的每个设备的最大电力消耗。可以指示服务器对切断、电动机制动、电动机反转、电动机速度调节以及到电动机的负载的接合进行相同的分析。

根据本发明的一方面，在本文中所提供的方法和步骤适用于使用家庭自动化控制器(HAC)来控制照明、通风和器具的建筑物或家庭。在该情况下，读取所有HAC的输出，并且基于这些输出信号和固定物和器具标识数据，得出示出固定物或器具随时间被开启和关闭的图表。通过将该图表覆盖在电负载状态随时间改变图表的顶部，处理器被配置为将个体负载或负载簇的电力消耗特征与个体固定物、器具或簇相关联。

根据本发明的一方面，对服务器上的调度程序应用根据本发明的各个方面生成的、以确定设备的电力消耗的数据。每个设备或设备分组提供有优先级等级和预期持续时间等级。例如，可以提供等级1、2、3。等级1意味着超过所有其他的开始的优先级；等级2意味着比等级3更高的优先级；并且等级3意味着最低的优先级。还可以有停止优先级。停止优先级可以具有两个级别：停止优先级1意味着一旦开始，处理就必须在其可以被停止之前完成。停止优先级2意味着处理可以在任何时间停止。不同的优先级是可能的，因为以上优先级仅是示例性的示例。

预期持续时间延迟是预期的停止处理的时间。例如，处理可以具有连续地作用于加工线中的产品的若干设备。可能不期望留下在加工线中未被处理的产品。这意味着停止加工线将需要连续地停止设备，因为最后的产品努力移动通过加工线。

在本发明的一个实施例中，在服务器上安排调度和优化程序。程序生成以PLC程序或控制计算机程序表示的调度以控制设施中的设备。调度/优化程序生成在预设条件和定义的约束下的调度。一般地，在不受限制的电力和资源可用性的情况下，调度程序生成使设施生产输出最优化的调度。一个调度约束可以是在某一时刻的启动的设备的数量将不超过将使断路器跳闸的限制。调度将确保以足够的延迟来调度不相关的处理。

根据本发明的一方面，消费者可以观看和选择所建议的调度，并且使HAC执行所选择的调度以便接通或切断可以由HAC系统管理的所选择的设备。

在本发明的一个实施例中，在本文中所提供的方法实现在连网系统或计算机设备上。因此，在本文中所描述的步骤实现在系统中的处理器上，如图6所示。在图6中所示并且在本文中所提供的系统能够接收、处理和生成数据。向系统提供可以存储在存储器601上的数据。数据可以从输入设备获得。可以通过输入606提供数据。这样的数据优选经由网络由控制计算机或PLC或者由建筑物中或设备上的传感器来提供，或者从数据库或收集和存储设备状态和电力仪表数据的任何其他来源提供。

处理器还被提供或被编程以执行本发明的方法的指令集或程序，所述指令集或程序存储在存储器602中并且提供给处理器603，处理器603执行602的指令以处理来自601的数据。由处理器提供的数据可以是针对端口的网络地址指定的信号以将设备连接到电力或从电力断开。由处理器提供的数据还可以在输出设备604上输出，输出设备604可以是显示图像或数据的显示器或数据存储设备。处理器还具有通信信道607，以接收来自通信设备的外部数据，以及将数据传送给外部设备，例如传送给中央SCADA系统。本发明的一个实施例中的系统具有输入设备605，输入设备605可以包括键盘、鼠标、定点设备或可以生成要提供给处理器603的数据的任何其他设备。

处理器可以是专用的或应用特定的硬件或电路。然而，处理器还可以是通用CPU或可以执行602的指令的任何其他计算设备。因此，如图6所示的系统提供用于处理数据并且能够执行根据本发明的一个或多个方面在本文中所提供的方法的步骤的系统。

虽然已经示出、描述并指示本发明的基本新颖特征(如对其优选实施例应用的那样)，但是应当理解的是，本领域的技术人员可以对所例示的方法和系统的形式和细节以及其操作做出各种省略和替换和改变，而不脱离本发明的精神。因此，本发明仅受限于如权利要求所指示的那样。

Claims (20)

1.一种确定电力电路中的多个设备中的每个的电力消耗的系统，包含：

网络，包括被配置为从电力电路中的总电力消耗中分解第一个体电力消耗的电力仪表；

控制计算机，包括至少一个控制输出，被配置为控制连接到电力电路的多个设备中的第一设备的操作状态；

服务器，通过网络连接到控制计算机，并且被配置为接收来自控制计算机的确定第一设备的操作状态的数据；

电力仪表能够向服务器传送表示第一个体电力消耗的数据，并且其中

服务器被配置为通过将第一设备的操作状态与第一个体电力消耗相关联来确定第一设备的电力消耗。

2.根据权利要求1所述的系统，其中多个设备中的每个被可编程逻辑设备PLC控制。

3.根据权利要求2所述的系统，其中每个可编程逻辑设备通过网络连接到服务器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中多个设备中的每个设备的操作状态由服务器来监视，并且第一多个设备中的每个设备的电力消耗由服务器基于由电力仪表所提供的数据来确定。

5.根据权利要求1所述的系统，其中电力电路中的第二多个设备的电力消耗以随机的方式随时间改变。

6.根据权利要求1所述的系统，还包含：

服务器，被配置为执行指令以基于设备的电力消耗来调度由控制计算机激活第一设备。

7.根据权利要求1所述的系统，其中控制计算机是可编程逻辑控制器PLC。

8.根据权利要求1所述的系统，其中控制计算机是家庭自动化控制器HAC。

9.根据权利要求1所述的系统，还包含被配置为交互地向第二设备分配电力消耗的服务器的用户界面。

10.根据权利要求1所述的系统，其中服务器被配置为指示可编程逻辑控制器PLC接通第二设备以基于由电力仪表所生成的数据来向第二设备分配电力消耗。

11.一种用于确定电力电路中的多个设备中的每个的电力消耗的方法，包含：

网络中的电力仪表从电力电路中的总电力消耗中分解第一个体电力消耗；

包括至少一个控制输出的控制计算机控制连接到电力电路的多个设备中的第一设备的操作状态；

通过网络连接到控制计算机的服务器接收来自控制计算机的确定第一设备的操作状态的数据；

电力仪表向服务器传送表示第一个体电力消耗的数据；以及

服务器通过将第一设备的操作状态与第一个体电力消耗相关联来确定第一设备的电力消耗。

12.根据权利要求11所述的方法，其中多个设备中的每个被可编程逻辑设备PLC控制。

13.根据权利要求12所述的方法，其中每个可编程逻辑设备通过网络连接到服务器。

14.根据权利要求11所述的方法，其中多个设备中的每个设备的操作状态被服务器监视，并且第一多个设备中的每个设备的电力消耗由服务器基于由电力仪表所提供的数据来确定。

15.根据权利要求11所述的方法，其中电力电路中的第二多个设备的电力消耗以随机的方式随时间改变。

16.根据权利要求11所述的方法，还包含：

服务器执行指令以基于设备的电力消耗来调度由控制计算机激活第一设备。

17.根据权利要求11所述的方法，其中控制计算机是可编程逻辑控制器PLC。

18.根据权利要求11所述的方法，其中控制计算机是家庭自动化控制器HAC。

19.根据权利要求11所述的方法，还包含经由服务器的用户界面交互地向第二设备分配电力消耗。

20.根据权利要求11所述的方法，其中服务器被配置为指示可编程逻辑控制器PLC接通第二设备以基于由电力仪表所生成的数据来向第二设备分配电力消耗。