CN105324761A - 电能管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电能管理系统，其包括服务器以及一个或多个可以和所述服务器通信连接的网络设备。所述网络设备中的至少一个为电力测量装置，用于与电气设备连接并从所述电气设备收集实时的功率数据。所述服务器将所述实时的功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足，并且在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。本发明还提供了一种相关的管理电能的方法。

Description

电能管理系统
技术领域
本发明涉及电能管理系统和操作这类系统的方法，并且特别地涉及可以被远程地进入和操作的电能管理系统。
背景技术
当前的电能管理系统涉及对电气设备的测量和控制，并且需要进行复杂的用户输入以便让系统能消除能量浪费现象。这些系统通常向使用者提供了电气设备的功率参数和电力的使用信息例如待机功率、工作功率、每月的电力消耗，并且允许使用者以不同的复杂度来控制电气设备，例如控制其开/关状态或照明情况下的调光水平。然而，使用者不得不时刻监视着电气设备的状态，而且他们还需要根据输入来发布控制命令。当前的电能管理系统的复杂性并没有被很好地接受，因为它们对于使用者来说通常是不方便使用的。
本发明的一个目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有益的替代方案。
发明内容
在第一个方面，本发明提供了一种电能管理系统，其包括：
服务器；以及
一个或多个可以和所述服务器通信连接的网络设备，所述网络设备中的至少一个为功率测量装置，用于与电气设备连接并从所述电气设备收集实时的功率数据；
所述服务器将所述实时的功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足，并且在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
在第二个方面，本发明提供了一种使用电能管理系统管理电能的方法，所述电能管理系统包括：
服务器，以及；
一个或多个可以和所述服务器通信连接的网络设备，所述网络设备中的至少一个为功率测量装置，用于与电气设备连接并从所述电气设备收集实时的功率数据；
所述方法包括：
将所述实时的功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足；
在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
在第三个方面，本发明还提供了一种存储有可执行的程序的非临时性的计算机可读存储介质，其中所述程序命令服务器去执行如上所述的方法。
本发明的不同实施方式的进一步的特征在所附的权利要求中限定。应当理解的是，在本发明的不同实施方式中，这些特征可以被以不同的组合方式进行组合。
在包括权利要求的整个说明书中，用语“包括”、“包含”及其他类似术语应该从包容性的意义上予以理解，也就是说，其意义应该被理解为“包括但是不限于”，而不是被理解为排他的或穷举的，除非另外有明确的陈述或者上下文中清楚地另有要求。
附图说明
仅是通过举例的方式，现在将参考附图对根据本发明的最佳形式的优选实施方式进行描述。其中：
图1是根据本发明的一个方面的一个实施方式的检测和分析电气设备的功率特性的方法的流程图；
图2是根据本发明的一个方面的一个实施方式的管理电能的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个方面的一个实施方式的处理功率特性的方法的流程图；
图4是根据本发明的一个方面的一个实施方式的电能管理系统的示意图；
图5是根据本发明的一个方面的一个实施方式的用于对功率特性进行分类的层次决策树的示意图；
图6是一种电气设备在一段时间内的功率特性；以及
图7是根据本发明的一个方面的一个实施方式的电能管理系统中的集线器的数据转发器的工作的流程图。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的一个实施方式的一种电能管理系统400包括服务器404，以及一个或多个能够与服务器404通信连接的网络设备406、408。所述网络设备中的至少一个为功率测量装置408，其用于与电气设备428连接并从该电气设备428收集实时的功率数据。服务器404将实时的功率数据与电气设备428的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足，并且在预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
上述术语“功率”可以指电气设备消耗的功率的任何参数。上述术语“功率特性”可以指电气设备消耗的功率的任何参数在时间上(或者在任何时域或频域上)的数值、行为、变化、模式、趋势等等。可以被测量的参数包括电压、电流、功率(瓦特)、有功功率、无功功率、电流谐波、以及它们的组合。这样，此处“功率特性”可以用于识别或归类电气设备。
功率测量装置408可以采用多种形式。例如，功率测量装置408可以包括电源插座424，其中电气设备428可以被插接到该电源插座424上。功率测量装置408也可以包括排插426，其具有多个电源插座，其中一个或多个电气设备428中的每一个都可以被插接到对应的一个电源插座上。功率测量装置408还可以包括墙上插座422，其具有一个或多个电源插座，其中一个或多个电气设备428中的每一个都可以被插接到对应的一个电源插座上。功率测量装置408还可以包括内置在电气设备中的功率测量模块。这样的功率测量模块可以被用于电气设备，例如电视机、电冰箱或空调的制造商将功率测量模块内置在向消费者售出之前的电气设备中的情况。例如，该功率测量模块可以是电路、与电气设备中的其他电路一体化的电路板、或者模块化电路板。这样消费者就能够在电能管理系统400中使用电气设备。
电能管理系统400的通常的实施方式包括用于从一个或多个电气设备428收集实时的功率数据的多个功率测量装置408。这些电气设备可以是任何类型的电气设备，例如电视机、电脑、视听设备、电冰箱、微波炉、电烤箱、厨房电器、空调、以及其他家用和商用电器。
网络设备中的至少一个为个人设备406。该个人设备406的形式可以是笔记本计算机432、移动设备、智能手机434、平板或掌上计算机436、家用显示设备438、或者任何其他的供使用者使用的输入和/或显示设备。使用者可以从该个人设备设置预设的触发条件。使用者还可以从该个人设备设置预设的操作。
服务器404利用无线通信协议和电力线通信协议中的一种或两种与一个或多个网络设备406、408通信。例如，如图4所示，服务器404通过网络410与功率测量装置408和电气设备428在相同的现场402连接到路由器/调制解调器412和互联网无线网关414。路由器/调制解调器412和互联网无线网关414可以通过无线网络420与功率测量装置408无线通信。所述无线网络可以是例如Wi-Fi网络。服务器404可以与功率测量装置408位于相同的现场，或者它可以处于现场之外的其他一些位置。服务器可以由为现场402的所有者提供服务的供应商托管。服务器借以连接到现场的路由器/调制解调器412和互联网无线网关414的网络410可以是使用诸如3G、4G、EDGE、蜂窝、或WiMAX等协议的有线网络或无线网络。所述网络的规格可以是LAN或WAN，还可以是用于LAN或WAN的任何已知协议。个人设备406也可以通过使用诸如3G、4G、EDGE、蜂窝、或WiMAX等协议的有线网络或无线网络与服务器404连接。所述网络的规格可以是LAN或WAN，还可以是用于LAN或WAN的任何已知协议。
因此本领域技术人员可以理解，当电能管理系统被从非现场的(亦即远程的)位置操作时，电能管理系统400可以被称为远程电能管理系统。
在一个实施方式中，服务器404根据实时功率数据产生相应功率特性。服务器404可以在收到使用者通过网络装置406及408中的一个所发布的指令时，根据实时功率数据产生相应功率特性。附加地或者可替代地，服务器404还可以在一个或多个预设的时间点自动地根据实时功率数据产生相应功率特性。例如，一个预设的时间点是根据电气设备428与功率测量装置408的连接而确定的。换句话说，一旦电气设备428被连接或再次连接到功率测量装置408时，服务器404根据实时功率数据产生相应功率特性。
相应功率特性可以包括功率签名或者采用功率签名的形式。服务器404通过分析实时功率数据产生功率签名从容检测电气设备428的工作周期。所述工作周期具有一个或多个功率级别。功率签名由工作周期的功率级别确定。图6示出了一电气设备的功率特性。在图中所示的情况下，功率特性为一整天内的功率数值。工作周期的功率级别可以由图表中的三条不同的水平线确定，三条水平线分别对应三个不同的功率级别，即190、120、50。这三个功率级别确定了功率签名。应当注意的是，这些功率级别的持续时间并没有被考虑。在其他实施方式中，功率签名可以被用其他方式表述出来，也可以根据工作周期的功率级别以外的其他参数被形成。一般来说，功率签名表现了电气设备的功率特性的特征。
由服务器404产生的相应功率特性被储存在数据库中，用于在将来被用作预负载功率特性。所述数据库可以是服务器404的一部分，或者与服务器404分离但处于同一场所，或者甚至处于完全不同的场所。所述数据库可以由向现场402的所有者提供服务的供应商托管，并且如果服务器也是由供应商托管的，则数据库的供应商可以与托管服务器404的供应商不同或相同。
在另一个实施方式中，一个或多个预负载功率特性被预先存储在数据库中。服务器404将实时功率数据与一个或多个预负载功率特性比较，并分配所述预负载功率特性中的一个作为电气设备428的对应功率特性。一种匹配算法可以被用来选择待分配的预负载功率特性。在一些实施方式中，使用者可以核实被服务器分配的预负载功率特性是正确的。
在又一个实施方式中，使用者分配预负载功率特性中的一个作为电气设备的相应功率特性。
在其他实施方式中，该系统可以结合两个或多个上述的实施方式，例如用服务器404根据实时功率数据产生相应功率特性，用服务器404把预负载功率特性中的一个分配为相应功率特性，或者由使用者分配预负载功率特性中的一个。
与如上所述的关于相应功率特性的特征相似，每个预负载功率特性可以包括由一个或多个对应于电气装置的工作周期的功率级别确定的功率签名，或采取该功率签名的形式。预负载功率特性可以在根据对应的功率签名的功率级别建立的分层决策树中被分类。图5示出了一个这样的决策树。其节点处的数值代表确定了不同的功率签名的不同功率级别。在图5所示的决策树中，被表示出来的三个不同的功率签名为[6,30]、[6,20]以及[6,10,50]。预设的触发条件例如可以是电气装置达到功率级别中预定的一个。在这种情况下，功率级别中预定的一个，比方说，上述具体示例中的功率级别6，通过分析可以被视为待机功率级别，因此当电气装置呈现出该功率级别时预设的触发条件即被满足。作为另一个示例，预设触发条件可以是功率级别的一定程度上的变化。这些与功率级别有关的变化可以表明电气装置的健康状况，包括其健康状况何时出现恶化。
因此，具体的预设操作可以应用于具有同样的功率签名的所有电气设备上，或者应用于具有相似的功率签名，也就是具有一定数量的相同的功率级别的功率签名的电气设备上。在其他实施方式中，也许并非这样。例如，所述功率特性也可以包括用于电气设备或电气设备型号的标识符。具体的预设操作可以应用在具有与一定的标识符合并的一定的功率签名的电气设备上，因此，不同的预设操作可以应用在具有相同的功率签名但具有不同标识符的电气设备上。
所述预设操作可以是向网络设备406及408中的一个或多个发送警报。所述预设操作也可以是关闭电气设备。例如，参考上述的示例，当电气设备显示出一个已经被分析认定为待机功率级别的功率级别时，预设的触发条件被满足，这样就触发了预设的关闭电气设备的操作。所述预设操作也可以是向使用者提供建议。例如，功率特性可以显示出电气设备正在被怎样使用，包括电气设备例如计算机何时正在空转。所述预设操作也可以是有关使用者怎样能够改变他们对于电气设备的使用行为，以便节省电能消耗的建议。所述功率特性也可以根据电气设备在一天内的哪些时间被使用而显示出所消耗的电力的费用。所述预设操作还可以是有关使用者怎样能够改变他们对于电气设备的使用行为，以便节省所消耗的电力的费用的建议。
本发明的另一个方面的一个实施方式提供了一种电能管理系统，包括服务器404、以及一个或多个能够与服务器404通信连接的网络设备406、408。所述网络设备中的至少一个为功率测量装置408，其用于与电气设备428连接并从该电气设备428收集实时的功率数据。服务器404分配相应功率特性给电气设备428。
根据上面的描述，本发明的这个方面的其他实施方式是显而易见的。例如，其他实施方式可以包括不同的方法，服务器可以分配如上所述的相应功率特性，其中包括服务器404在什么地点根据实时功率数据产生了相应功率特性，服务器404分配预负载功率特性中的一个作为相应功率特性，使用者分配预负载功率特性中的一个，或者这些方法的任意组合。
在一个实施方式中，服务器404根据实时功率数据产生相应功率特性。服务器404可以在收到由使用者通过网络设备406及408中的一个发布的指令时根据实时功率数据产生相应功率特性。附加地或者可替代地，服务器404还可以在一个或多个预设的时间点自动地根据实时功率数据产生相应功率特性。例如，一个预设的时间点是根据电气设备428与功率测量装置408的连接而确定的。换句话说，一旦电气设备428被连接或再次连接到功率测量装置408时，服务器404根据实时功率数据产生相应功率特性。
相应功率特性可以包括功率签名或者采用功率签名的形式。服务器404通过分析实时功率数据产生功率签名从而检测电气设备428的工作周期。所述工作周期具有一个或多个功率级别。功率签名由工作周期的功率级别确定。上述的图6中的描述更详细地描述了这些情况。在其他实施方式中，功率签名可以被用其他方式表述出来，也可以根据工作周期的功率级别以外的其他参数被形成。一般来说，功率签名表现了电气设备的功率特性的特征。
由服务器404产生的相应功率特性被储存在数据库中，用于在将来被用作预负载功率特性。所述数据库可以是服务器404的一部分，或者与服务器404分离但处于同一场所，或者甚至处于完全不同的场所。所述数据库可以由向现场402的所有者提供服务的供应商托管，并且如果服务器也是由供应商托管的，则数据库的供应商可以与托管服务器404的供应商不同或相同。
在另一个实施方式中，一个或多个预负载功率特性被预先存储在数据库中。服务器404将实时功率数据与一个或多个预负载功率特性比较，并分配所述预负载功率特性中的一个作为电气设备428的对应功率特性。一种匹配算法可以被用来选择待分配的预负载功率特性。在一些实施方式中，使用者可以核实被服务器分配的预负载功率特性是正确的。
在又一个实施方式中，使用者分配预负载功率特性中的一个作为电气设备的相应功率特性。
与如上所述的关于相应功率特性的特征相似，每个预负载的功率特性可以包括由一个或多个对应于电气装置的工作周期的功率级别确定的功率签名，或采取该功率签名的形式。预负载的功率特性可以在根据对应的功率签名的功率级别建立的分层决策树中被分类。上述的图5中的描述示出了这样的一个决策树的更多细节。
本发明的另一个方面的一个实施方式提供了一种使用电能管理系统管理电能的方法，所述电能管理系统包括服务器404、以及一个或多个可以和所述服务器404通信连接的网络设备406及408，所述网络设备中的至少一个为功率测量装置408，其用于与电气设备428连接并从所述电气设备428收集实时的功率数据。所述方法包括：将所述实时功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足；以及在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
根据上面的描述，该方法的进一步的实施方式是显而易见的。
在又一个实施方式中,网络设备中的至少一个为个人设备406，所述方法包括允许使用者通过该个人设备设置预设的触发条件。附加地或者可替代地，所述方法包括允许使用者通过该个人设备设置预定的操作。
在一个实施方式中，所述方法包括根据实时功率数据生成相应功率特性。所述方法包括通过以下手段生成作为相应功率特性的一部分的功率签名：分析实时功率数据以检测电气设备的工作周期，所述工作周期具有一个或多个功率级别；用工作周期的功率级别定义所述功率签名。在其他实施方式中，在其他实施方式中，功率签名可以被用其他方式表述出来，也可以根据工作周期的功率级别以外的其他参数被形成。一般来说，功率签名表现了电气设备的功率特性的特征。
回到本实施方式，所述方法包括将相应功率特性存储在数据库中，用于在将来用作预负载功率特性。所述方法包括：存储多个相应功率特性，每一个功率特性都分别对应一个电气设备；将该多个相应功率特性在根据其各自的功率签名的功率级别建立的分层决策树中分类。
在另一个实施方式中，所述方法包括：将实时功率数据与预先存储在数据库中的一个或多个预负载功率特性进行比较；分配所述预负载功率特性中的一个作为电气设备的相应功率特性。
发明的又一个方面的一个实施方式提供一种使用电能管理系统管理电能的方法，所述电能管理系统包括服务器404,、以及一个或多个能够与服务器404通信连接的网络设备。所述网络设备406及408中的至少一个为功率测量装置408，用于和电气设备连接并从电气设备收集实时功率数据。所述方法包括：把相应功率特性分配到电气设备。
根据上面的描述，所述方法的更多实施方式是显而易见的。
在又一个实施方式中，所述方法包括根据实时功率数据生成相应功率特性。所述方法包括通过以下手段生成作为相应功率特性的一部分的功率签名：分析实时功率数据以检测电气设备的工作周期，所述工作周期具有一个或多个功率级别；用工作周期的功率级别定义所述功率签名。在其他实施方式中，在其他实施方式中，功率签名可以被用其他方式表述出来，也可以根据工作周期的功率级别以外的其他参数被形成。一般来说，功率签名表现了电气设备的功率特性的特征。
回到本实施方式，所述方法包括将相应功率特性存储在数据库中，用于在将来用作预负载功率特性。所述方法还包括：存储多个相应功率特性，每一个功率特性都分别对应一个电气设备；将该多个相应功率特性在根据其各自的功率签名的功率级别建立的分层决策树中分类。
在另一个实施方式中，所述方法包括：将实时功率数据与预先存储在数据库中的一个或多个预负载功率特性进行比较；分配所述预负载功率特性中的一个作为电气设备的相应功率特性。
本发明的另一个方面的一个实施方式提供一种存储有可执行的程序的非临时性的计算机可读存储介质，其中所述程序指令服务器去执行根据如上所述的任一实施方式所述的方法。
为了描述本发明的更加具体的实施方式，现在将会在更多的细节上，包括具体的实施细节上，对附图进行描述。
图1示出了一种用于检测和分析设备的功率特性的方法。所述方法由数据测量、用户输入、以及软件分析的组合构成。图1所示的方法的部分或全部可以通过此处公开的电能管理系统、设备或装置，或者其他类型的可以被操作用来执行图1所示的方法的全部或部分的系统、控制器、设备、模块、处理器，或者它们的任意组合的部分或全部来使用。另外，所述方法可以用多种不同类型的编码逻辑来体现，所述编码逻辑包括软件、固件、硬件、或者其他形式的可以被操作用来提供图1所示的方法的全部或部分的数字存储介质、计算机可读介质、或者逻辑、或者它们的任意组合。
所述方法通常从方框100开始。在方框102，功率测量装置408构成用于收集功率数据的网络。所述网络可以由各种类型的子网络，例如Zigbee、Z-Wave、蓝牙、Wi-Fi、以及电力线通信网络等组成。所述网络中的功率测量装置408可以包括电源插座424、排插426、以及感测器。在网络中还可以设有一类特殊的装置，即集线器，它启动网络的建立过程并在功率测量装置408和用于通过互联网进行联系的实施方式中的互联网之间用作网关。所述集线器接受新的功率测量装置408进入网络，从功率测量装置408收集数据，执行一些简单的处理工作，并将数据传输到互联网上的服务器。
根据一个实施方式，在方框104中，当功率测量装置408被接受进入网络并开始收集数据之后，集线器将分配一个时隙给该功率测量装置，使得该功率测量装置将会在这个时隙中传输其数据。所述时隙被以这样的方式分配到不同的功率测量装置408：使得来自不同功率测量装置的数据传输将不大可能发生在同一个时隙中。采取该措施是为了尽量减小数据冲突的可能性。因为在网络中存在着收集不同类型数据的不同类型的功率测量装置408，一种用于网络中的不同类型装置的通用数据包格式被采用。这样的数据包的一个示例如下所示：
[表一]
网络类型 包头长度 数据包载荷长度 包头 载荷
“网络类型”表面了正在被使用的子网络的类型。所述类型的示例包括蓝牙、ZigBee、以及电力线网络等等。“包头”包括与数据包有关的控制信息。对于某些网络例如蓝牙或Zigbee，将发送者或接收者的信息包括在数据包中，使系统能够得知数据来自何处，是非常重要的。因为不同类型的网络可能具有不同的用于控制信息的数据长度，我们已经把称为“包头长度”的区域包括在数据包中。“载荷”包含了从功率测量装置408收集的实时数据。相似地，不同的装置可能收集总量不同的数据，因此我们也设有区域“数据包载荷长度”来表明载荷长度。
根据其他的实施方式，设备数据可以被以各种不同的信息形式和种类来提供。例如，设备数据可以包括装置标识符、网络标识符、测量数据、可以被用来管理电能使用的各种其他类型的数据、或者它们的任意组合。在一些实施方式中，设备数据可以根据系统中正在使用的无线通信协议(例如Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等)被格式化。
根据一个实施方式，在集线器从功率测量装置接收数据之后，所述数据在步骤106中被处理。如图7所示，所述集线器内部具有数据转发器，其将从功率测量装置408收集的数据转发到整个网络中不同的应用。该数据转发器还将数据从不同的应用传递到网络中的其他设备。
这样就允许了不同的应用在不会彼此覆盖或彼此冲突的前提下接收和处理不同类型的信息。例如，如果信息来自蓝牙子网络，则蓝牙应用将滤除这些信息。通过将数据转发器与数据包格式结合，更多类型的设备可以被容易地添加到所述电能管理系统400中。
所述方法现在进行到步骤108。根据一个实施方式，所述集线器启动网络设备对服务器404的数据传输。数据被用可以被直接映射到后端数据库的XML格式上传到服务器。所述XML文件被分割成多个片段，其中每个片段分别表示对数据库的升级、插入或删除操作。在每个片段中，每个XML标签名直接对应于数据库中的表格名或栏位名。另外，每个XML属性都被用于找到相关的升级记录。例如，如果我们想为一个插座建立新的数据输入，且功率、电压及电流的数值分别为220W、110V及2A，这样XML应该大致地看起来像下面这样：
<插座id＝‘1’>
<功率>220</功率>
<电压>110</110>
<电流>2</电流>
</插座>
所有上传到服务器404的数据可以被用SSL加密。
根据一个实施方式，在决定框110中，一旦系统设置的持续一定时期的数据传输完成，该方法可以进行到决定框112。如果数据获取还没有完成，系统继续从电气设备获取数据。根据一个实施方式，在方框112中，数据分类被执行(见图3)。例如，设备的功率数据可以用DBSCAN、OPTICS或其他数据集群技术来分类。所述功率数据集群也可以被划分为备用功率集群和工作功率集群。如果在决定框112中，被收集的数据被测试认定为无效的，使用者可以继续进行到方框114。根据一个实施方式，当设备被置于特殊状态且使用者触发系统以开始测量过程时，由使用者启动的或手动的测量过程被启动。例如，使用者可以将设备设置到备用状态，并记录备用功率消耗水平。使用者也可以将设备设置到工作功率状态，并记录工作功率消耗水平。
根据另一个实施方式，一旦功率数据收集完成，该方法可以进行到方框116。根据又一个实施方式，电气设备428的功率特性可以被生成和储存。例如，所述数据可以被储存为数值：平均工作功率和平均备用功率。所述数据还可以被用来建立设备分类信息。
图2示出了根据本发明的一个方面的一个实施方式在现场管理电能的方法。该方法由数据测量、用户输入、以及软件分析的组合构成。图2所示的方法的部分或全部可以通过此处公开的电能管理系统、设备或装置，或者其他类型的可以被操作用来执行图2所示的方法的全部或部分的系统、控制器、设备、模块、处理器，或者它们的任意组合的部分或全部来使用。另外，所述方法可以用多种不同类型的编码逻辑来体现，所述编码逻辑包括软件、固件、硬件、或者其他形式的可以被操作用来提供图2所示的方法的全部或部分的数字存储介质、计算机可读介质、或者逻辑、或者它们的任意组合。
所述方法通常从方框200开始。在方框202中，功率测量装置的网络被建立。例如，所述网络可以包括各种类型的网络，用于把信息传输到可接入该网络的电气设备的电源管理应用中。例如，一网络可以包括ZigBee通信、Z-wave通信、蓝牙通信、Wi-Fi通信、各种专门的无线通信、电力线通信或它们的任意组合中的一种、多种、任意组合或部分。
根据一个实施方式，在方框204中，网络设备数据被测量。例如，设备数据可以通过发送请求到接入网络的一个或多个网络设备而获得。多个设备也可以在一个获取时段中被访问，从而获取设备数据。根据又一个实施方式，设备数据可以被以各种不同的信息形式和种类来提供。例如，设备数据可以包括装置标识符、网络标识符、测量数据、可以被用来管理电能使用的各种其他类型的数据、或者它们的任意组合。根据又一个实施方式，设备数据可以根据系统400正在使用的无线通信协议(例如Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等)被格式化。
根据一个实施方式，一旦从一个或多个网络设备获得设备数据，在步骤206中所述设备数据可以被翻译。在一个实施方式中，设备数据可以被翻译成另一种格式而被其他不同于系统400的系统、进程、设备等使用。例如，具有专用通信格式的数据可以被翻译成XML数据、JSON编码数据。所述方法现在可以进行到方框208。根据一个实施方式，控制器启动网络设备到服务器的数据传输。例如，控制器可以是家用互联网网关，其使用无线通信协议与无线网络设备组成网络。数据也可以被翻译成XML数据，然后通过互联网被上传到使用SSL或者其他加密方法的服务器。根据又一个实施方式，在方框208中，实时数据被传输到服务器。
所述方法现在可以进行到方框210。根据一个实施方式，服务器404可以启动分析，从而参考电气设备存储的功率特性212来检测设备的实时状态。在方框216中，例如，使用者可以在移动设备或计算机上运行应用程序，从而利用Wi-Fi网络、3G数据网络、4G数据网络、或者其他基于用户的无线信息网络与服务器通信。
根据一个实施方式，移动设备、计算机、或任何其他的个人设备406可以设置电气设备的触发条件。例如，所述触发条件可以被设置为在设备处于备用功率状态时被满足。在方框214中，设备的实时状态被与使用者定义的触发条件进行比较。在确定框218中，如果该条件被满足，则该方法可以进行到方框220。在方框222，使用者可以在移动设备或计算机上运行应用程序，从而利用Wi-Fi网络、3G数据网络、4G数据网络、或者其他基于用户的无线信息网络与服务器通信。移动设备406接下来可以把预定的操作传输到服务器404。所述方法可以进行到方框216。根据一个实施方式，服务器404启动由使用者指定的操作。例如，使用者可以把该操作定义为发送推送通知到他或她的移动设备上。网络设备也可以从服务器接收控制消息，控制操作可以从发来的信息中获取，并且网络设备上的操作条件可以利用控制操作数据来更换。例如，根据使用者设置的条件，洗衣机或烘干机可以被关上，或者各种其他类型的控制操作可以被启动。
图3示出了根据本发明的另一个方面的一个实施方式的分类方法。所述方法通常从方框300开始。在方框302中，数据被从服务器的数据库中取得。根据一个实施方式，设备的工作周期被测量。工作周期是设备在其中持续地使用功率，并且利用“关”状态启动和停止的期间。在确定框306中，如果没有工作周期被检测到，则整个测量时段被用来处理数据，如方框308中所示。当一个或多个清楚的工作周期可以被测量时，这是一种尽力而为的手段。如果在确定框306中，至少一个工作周期被检测到，则该方法可以进行到方框310。覆盖这些工作周期的时段被用于进行方框312中的功率特性处理。根据一个实施方式，电气设备的功率数据可以用DBSCAN、OPTICS、或其他数据集群技术来分类。所述功率数据集群也可以被划分为备用功率集群和工作功率集群，并存储在服务器的数据库中。
根据又一个实施方式，工作周期数据可以被用来鉴别电气设备。每个电气设备也可以根据其功率签名被分类。每个功率签名被定义为对应于一个工作周期的不同功率数值的序列。例如，一个电气设备在一天的时段内的功率数值档案被示出在图6中。
在这个时段内有三个不同的数值[190,120,50]，因此在这一天内电气设备的功率签名也将会有三个数值。此处我们在确定电气设备的功率签名时没有考虑每个功率数值的持续时段。这是因为具体的功率数值的持续时段可能受到使用者的使用的影响。例如，在不同的几天内，电视机可能分别被持续打开不同的小时数。这可能导致工作周期有细微的不同，但是同一台电视机将仍然具有相同的功率签名。在数学上，设备的识别标识可以被表述成一个矢量，其中每个要素对应于一个功率数值。在上面的示例中，用于表述上述的电气设备的功率签名的矢量为[190,120,50]。通过计算不同矢量之间的偏差，不同的电气设备之间的相似度就可以被计算出来。这种方法被用于设计为电气设备进行分类的算法。所述算法的基础是决策树，其中每个树节点表示所述功率签名矢量中的一个要素。例如，三个功率签名：[6,30]、[6,20]、[6,10,50]可以形成如图5中所示的分层决策树。
在决策树建立之后，它可以被用于给新的电气设备428归类。如果系统检测到具有功率签名矢量[6,10,48]的新的电气设备428，则该新的设备很可能与图5中所示的决策树中最右边的分支属于相同的设备类型。
图4示出了根据本发明的一个实施方式的电能管理系统。所述电能管理系统400被用于在现场402使用。现场402可以是住宅场所、工业场所、生产场所、商业场所、或者它们的任意组合。根据一个实施方式，该电能管理系统400包括位于能够与网络410通信连接的远程位置的服务器404。根据又一个实施方式，现场402包括连接到无线插座424的射频网关414。在一个形式中，射频网关414利用任何适用的无线通信协议，包括在此所述的那些通信协议，建立无线网络420。各种网络和它们的变化形式的组合也都可以被射频网关414用来建立无线网络420。
根据又一个实施方式，移动设备、计算机设备、笔记本电脑432、智能手机434、平板电脑436、以及其他个人设备406，都利用基于无线数据通信网络例如3G网络、4G网络、EDGE网络、蜂窝网络、WiMAX、其他无线数据通信、或者它们的任意组合的用户端口与信息网络430通信。根据又一个实施方式，现场402包括给射频网关414提供互联网接口的宽带调制解调器/路由器412。
根据又一个实施方式，电能管理系统包括服务器404，其可以被设置成包括各种电能管理逻辑、模块、接口、数据库资源、或者它们的各种组合，以便在现场402管理电能的使用。根据一个实施方式，服务器404可以被放置在独立的位置。然而，多个位置以及包括云计算、分布式计算、专用计算、或者它们的任意组合的服务器配置都是可以使用的。
根据又一个实施方式，电能管理系统400被通过可以被移动设备、计算机设备或其他个人设备406访问或利用的电能管理应用来使用。例如，所述电能管理应用可以被用来控制功率测量装置408。使用者可以利用移动设备、计算机设备、或者其他个人设备406访问电能管理应用，并读取和连接到功率测量装置408的电气设备428相关的当前设置、工作环境、或者各种其他类型的的电能管理信息。例如，使用者可以查看电气设备428是开启还是关闭，或者它的任何其他功率参数。在其他形式中，使用者可以使用电能管理应用来访问位于现场402的网络设备。尽管该电能管理应用已经被通过上述的具体示例进行了描述，应该理解的是，其他的网络设备、智能应用、发光系统，或者其他任何消耗电能的或可以通过网络访问的设备，或者它们的任意组合，都可以利用所述电能管理应用被访问。
根据一个实施方式，无线设备网络420被建立。例如，所述网络可以包括各种类型的无线网络，用于传输信息以管理通过功率测量装置408连接到网络的电气设备的电能使用。例如，网络可以包括Zigbee通信、Z-Wave通信、蓝牙通信、Wi-Fi通信、各种专用的无线通信、电力线通信、或者它们的任意组合的任意组合的一个或多个或一部分。
根据又一个实施方式，功率测量装置408测量电气设备428的功率参数。通过对加入网络的一个或多个网络设备发送请求，由功率测量装置408收集的数据可以通过射频网关414被获得。例如，多个设备可以在一个获取时段内被访问，从而获得设备的数据。电气设备的数据可以被用各种各样的信息形式和种类提供出来。根据一个实施方式，电气设备的书库可以包括设备标识符、网络标识符、测试数据，或者可以被用于管理电能使用的各种其他类型的数据、或者它们的任意组合。在另一个形式中，设备数据可以根据正在被系统使用的无线通信协议(例如ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等等)被格式化。
根据一个实施方式，当从一个或多个电气设备取得功率数据时，数据可以被翻译成其他格式，供所述电能管理系统400之外的其他系统、进程、设备等等使用。例如，具有专用通信格式的数据可以被翻译成XML数据、JSON编码数据。射频网关414启动网络设备的数据传输。例如，使用无线通信协议的家用互联网网管可以被用来与无线网络设备形成网络。例如，数据可以被翻译成XML格式，然后通过互联网被上传到使用SSL或者其他加密方法的服务器。
根据又一个实施方式，实时数据被传输到服务器404。使用者可以在移动设备、计算机设备、或者其他个人设备406上运行应用程序，从而利用Wi-Fi网络、3G数据网络、4G数据网络、或者其他基于用户的无线信息网络和服务器通信。之后个人设备406可以设置电气设备的触发条件。例如，所述触发条件可以被设置为在设备处于备用功率状态时被满足。服务器404将实时数据与预负载功率特性进行比较，从而确定电气设备的实时状态。使用者可以在个人设备406上运行应用程序，从而利用Wi-Fi网络、3G数据网络、4G数据网络、或者其他基于用户的无线信息网络和服务器404通信。之后个人设备406可以把已定义的操作传输到服务器404。服务器404启动由使用者指定的操作。例如，使用者可以把该操作定义为向他的或她的个人设备发送推送通知，或者网络设备可以从服务器接收控制信息、控制操作可以从发来的信息中获取，并且网络设备上的操作条件可以利用控制操作数据来更换。例如，根据使用者设置的条件，洗衣机或烘干机可以被关上，或者各种其他类型的控制操作可以被启动。
通过本发明的电能管理系统的实施方式，从电气设备获得的功率参数和电能使用数据可以被方便地用于允许电能管理系统在用户输入减至最少的情况下对电气设备的功率特性的变化做出响应。本发明的实施方式还提供了软件应用程序，其基于实时的功率数据和由使用者设置的预定触发条件命令服务器和其他计算机自动地执行预定的操作。特别地，本发明的实施方式通过自动启动预定的操作，对功率特性、参数、以及电气设备的状态的变化做出响应，从而解决了尽量减少复杂的用户干涉操作的需求。
可以理解的是，前述的实施方式仅是被用来描述本发明的原理的示例性实施方式，而本发明并非仅限于此。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可能做出各种变化和修改，这些变换和修改也都被覆盖在本发明的范围之内。因此，虽然本发明是参考具体示例被描述的，但是本领域技术人员可以理解，被描述的各种示例的特征可以被用其他组合方式进行结合。特别地，如上所述的电路布置存在着许多可能的排布形式，它们能使用同样的被动方法完成被动的功率因素修正，这对于本领域技术人员应该是显而易见的。

Claims (34)

1.一种电能管理系统，其特征在于，包括：
服务器；以及
一个或多个可以和所述服务器通信连接的网络设备，所述网络设备中的至少一个为功率测量装置，用于与电气设备连接并从所述电气设备收集实时的功率数据；
所述服务器将所述实时的功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足，并且在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
2.如权利要求1所述的电能管理系统，其特征在于：所述功率测量装置包括电源插座，所述电气设备插接到所述电能插座上。
3.如权利要求1所述的电能管理系统，其特征在于：所述功率测量装置包括具有多个电源插座的排插，一个或多个所述电气设备中的每一个插接到所述电源插座中对应的一个上。
4.如权利要求1所述的电能管理系统，其特征在于：所述功率测量装置包括具有一个或多个电源插座的墙上插座，一个或多个所述电气设备中的每一个插接到所述电源插座中对应的一个上。
5.如权利要求1所述的电能管理系统，其特征在于：所述功率测量装置包括内置于所述电气设备中的功率测量模块。
6.如上述权利要求中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：包括多个用于从一个或多个电气设备收集实时功率数据的功率测量装置。
7.如上述权利要求中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述网络设备中的至少一个为个人设备。
8.如权利要求7所述的电能管理系统，其特征在于：使用者通过所述个人装置设置所述预设的触发条件。
9.如权利要求7或8所述的电能管理系统，其特征在于：使用者通过所述个人装置设置所述预设的操作。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述个人设备为台式电脑、笔记本电脑和移动设备中的任意一种。
11.如上述权利要求中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述服务器利用无线通信协议和电力线通信协议中的一种或两种与一个或多个网络设备通信。
12.如上述权利要求中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述服务器根据所述实时功率数据生成相应功率特性。
13.如权利要求12所述的电能管理系统，其特征在于：当接收到使用者通过所述网络设备中的一个发布的指令时，所述服务器根据所述实时功率数据生成相应功率特性。
14.如权利要求12或13所述的电能管理系统，其特征在于：在一个或多个预设的时间点，所述服务器自动地根据所述实时功率生成相应功率特性。
15.如权利要求14所述的电能管理系统，其特征在于：所述预设的时间点中的一个是根据所述电气设备与所述功率测量装置的连接确定的。
16.如权利要求12-15中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述相应功率特性包括功率签名，所述服务器通过分析所述实时功率数据来生成所述功率签名，从而检测所述电气设备的工作周期，所述工作周期具有一个或多个功率级别，所述功率签名由所述工作周期的所述功率级别确定。
17.如权利要求12-16中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：由所述服务器生成的相应功率特性被存储在数据库中，用于在将来被用作预负载功率特性。
18.如权利要求1-11中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：一个或多个预负载功率特性被预先存储在数据库中。
19.如权利要求18所述的电能管理系统，其特征在于：所述服务器将所述实时功率数据与所述一个多个预负载功率特性进行比较，并分配所述预负载功率特性中的一个作为所述电气设备的相应功率特性。
20.如权利要求19所述的电能管理系统，其特征在于：使用者核实被所述服务器分配的所述预负载功率特性是正确的。
21.如权利要求18所述的电能管理系统，其特征在于：使用者分配所述预负载功率特性中的一个作为所述电气设备的相应功率特性。
22.如权利要求18-21中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述预负载功率特性中的每一个都包括由对应于一个电气设备的工作周期的一个或多个功率级别确定的功率签名。
23.如权利要求22所述的电能管理系统，其特征在于：所述预负载功率特性在根据对应的功率签名的功率级别建立的分层决策树中被分类。
24.如上述权利要求中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述预设的操作是发送警报至所述网络设备中的一个或多个。
25.如权利要求1-23中任意一项所述的电能管理系统，其特征在于：所述预设的操作是关闭所述电气设备。
26.一种使用电能管理系统管理电能的方法，所述电能管理系统包括：
服务器，以及；
一个或多个可以和所述服务器通信连接的网络设备，所述网络设备中的至少一个为功率测量装置，用于与电气设备连接并从所述电气设备收集实时的功率数据；
所述方法包括：
将所述实时的功率数据与所述电气设备的相应功率特性进行比较，从而确定预设的触发条件是否已被满足；以及
在所述预设的触发条件已被满足时启动预定的操作。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述网络设备中的至少一个为个人设备，所述方法包括允许使用者通过所述个人设备设置所述预设的触发条件。
28.如权利要求26或27所述的方法，其特征在于：所述网络设备中的至少一个为个人设备，所述方法包括允许使用者通过所述个人设备设置所述预定的操作。
29.如权利要求26-28中任意一项所述的方法，其特征在于：还包括根据所述实时功率数据生成所述相应功率特性。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于：还包括生成作为所述相应功率特性的一部分的功率签名，生成所述功率签名的手段为：
分析所述实时功率数据以检测所述电气设备的工作周期，所述工作周期具有一个或多个功率级别；以及
用所述工作周期的所述功率级别定义所述功率签名。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于：包括将所述相应功率特性存储在数据库中，用于在将来被用作预负载功率特性。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，包括：
存储多个相应功率特性，每一个所述相应功率特性分别对应于一个电气设备；以及
在根据所述对应的功率签名的功率级别建立的分层决策树中将所述多个相应功率特性分类。
33.如权利要求26-28中任意一项所述的方法，其特征在于，包括：
将所述实时功率数据和预先存储在数据库中的一个或多个预负载功率特性进行比较；以及
分配所述预负载功率特性中的一个作为所述电气设备的所述相应功率特性。
34.一种存储有可执行的程序的非临时性的计算机可读存储介质，其特征在于：所述程序命令服务器去执行如权利要求26-33中任意一项所述的方法。
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