CN107110662A - 电气负载的可视化 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中公开了一种用于将配电盘的电气负载可视化的可视化系统。该系统包括：传感器装置，该传感器装置用于感测由配电盘的相对应的断路器保护的多个电路的电气负载并且用于提供相对应的传感器数据；数据处理系统，该数据处理系统用于聚合并且存储传感器装置的传感器数据；以及便携装置。该便携装置包括图像捕获单元和显示屏。该便携装置被配置成：从图像捕获单元获取配电盘的至少一部分的活动图像，识别活动图像内的各个断路器，至少从数据处理系统获得所识别的断路器的负载信息，以及将所获得的负载信息以结构化的方式显示在便携装置的显示屏上。

Description

电气负载的可视化

相关申请的交叉引用

本申请涉及下述共同未决申请。于2014年12月30日提交的(代理人案卷号EBL-001)标题为“Energy metering system with self-powered sensors”的共同未决的美国申请第14/586,710号以及于2014年12月30日提交的(代理人案卷号EBL-003)的标题为“Energy metering system and method for its calibration”的共同未决的美国申请第14/586,740号公开了在本文中公开的具有创造性的能量计量系统的其他方面。特别地，申请EBL-001提供了关于传感器系统的传感器的供电的详细信息。申请EBL-003提供了关于能量计量系统的校准和操作的详情。上述共同未决申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于将配电盘的电气负载可视化的能量计量系统。特别地，本发明涉及一种用于使用便携装置基于每个电路将配电盘的电气负载可视化的可视化系统。本发明还涉及用于将电气负载可视化的方法、装置和智能电话应用，并且特别地涉及一种用于使用要布置在至少一个断路器的壳体表面上的便携装置和传感器装置基于每个电路将配电盘的电气负载可视化的方法和智能电话应用。

背景技术

在常规的能量分配网络中，场所的能量消耗通常在中心供应点处测量，中心供应点例如在能量供应商的供电线与给定场所(例如单个建筑物或者建筑物的特定部分如公寓等)的第一配电盘之间。以这种方式，可以测量在该特定场所处消耗的所有电能，而不管给定场所的电力分配系统如何。

常规的能量计量装置本地地记录电能的总体使用。这种能量计量系统需要由能量消费者、能量供应商或服务公司定期读取。最近，几个国家引进了所谓的智能计量装置。在智能计量系统中，智能计量装置将在特定场所处消耗的能量的量传送回公用事业提供商，例如能量供应商或者服务公司。在某些情况下，仅根据请求来报告消耗的能量的量，例如以用于制定公用事业账单。其他智能能量计量系统允许对能量消耗数据进行更有规律的反馈，例如每天或每小时。

定期向公用事业提供商报告能量消耗使得能够实施新的收费策略。例如，如果能量消费者在高需求时避免过度的能量消耗，并且相反地，将其能量消耗转移到诸如夜间等的低需求时段，则能量供应商可以通过更低的价格来回报能量消费者。

虽然这样的系统在宏观层面上是有用的，但是在许多情况下，在单个点处测量相对大的场所的能量消耗的能量计量系统对于详细分析单个用户的能量消耗而言是不够的。例如，用户可以检测到其在一天的特定时间处使用高于平均量的能量，但是可能无法检测在房屋或公寓里的何处消耗了该能量。

为了克服这个问题，开发了允许测量特定装置的电气负载的装置。这样的装置可以被固定地安装在能量分配网络的相关点处，或者可以被设置为中间装置而被插入在壁式插座与被检查的装置之间。虽然这些装置在识别导致特别高的电气负载的电气装置时是有用的，但是其安装和使用相对复杂，导致安装成本高或者使用被限制。此外，这些装置不能够获得对场所的整体电气设备的概览。

在这个背景下，本发明的挑战在于描述能量计量系统及其操作的相关方法，该系统和方法允许能量消费者或者电工获得对特定场所处的电能消耗的更详细的评估。优选地，该能量计量系统应该易于部署和操作，并且提供对场所处的电气负载的直观概览。

发明内容

根据本发明的第一方面，公开了一种用于将配电盘的电气负载可视化的可视化系统。该可视化系统包括传感器装置，用于感测由配电盘的对应的断路器保护的多个电路的电气负载并且用于提供相对应的传感器数据。该可视化系统还包括数据处理系统和便携装置，用于聚和并且存储传感器装置的传感器数据。该便携装置包括图像捕获单元和显示屏，并且该便携装置被配置成：从图像捕获单元获取配电盘的至少一部分的活动图像，识别活动图像内的各个断路器，至少从数据处理系统获得所识别的断路器的负载信息，以及将所获得的负载信息以结构化的方式显示在便携装置的显示屏上。

根据本发明的另一方面，公开了一种要布置在至少一个断路器的壳体的表面上的传感器装置。该传感器装置包括：至少一个传感器电路，用于感测由至少一个断路器保护的至少一个电路的电气负载；以及发光装置，被配置成至少发送包括编码信息的照明序列。

根据本发明的第三方面，公开了一种用于使用便携装置将电气设备的电气负载可视化的方法。该方法包括：由便携装置捕获电气设备的至少一部分的活动图像；以及由便携装置识别所捕获的活动图像内的至少一个传感器装置。该方法还包括：由至少一个传感器装置感测与至少一个传感器装置相关联的至少一个电路的电气负载；以及由便携装置获得与感测到的至少一个电路的电气负载相对应的负载信息。由便携装置将所获得的负载信息以结构化的方式显示在便携装置的显示屏上。

根据本发明的第四方面，公开了一种智能电话应用，所述智能电话应用存储在非易失性存储器装置中，用于将电气设备的电气负载可视化。该智能电话应用当在智能电话的至少一个处理器上被执行时执行下述步骤。该智能电话应用捕获电气设备的至少一部分的活动图像，并且识别所捕获的活动图像内的至少一个传感器装置。获得和与至少一个所识别的传感器装置相关联的至少一个电路的电气负载相对应的负载信息。生成包括所获得的负载信息的结构化视图以用于显示在智能电话的显示屏上。

所描述的系统，方法和智能电话应用能够更深入地分析特定场所的电气负载。特别地，通过基于每个电路来获得负载数据并且将配电盘的活动图像与所获得的负载数据进行叠加，可以生成对连接到配电盘的电气负载的图形表示，这易于用户理解。此外，所描述的传感器装置能够实现传感器系统与便携装置之间的直接通信，从而允许容易地识别各个传感器以及将负载数据从传感器装置传送到便携装置。所描述的系统即使对于消费者而言也易于进行设置和操作。

附图说明

将参照附图来描述本发明的各种实施方式。在附图中，相同的附图标记用于不同实施方式的相同元件。附图包括：

图1示出了根据本发明的实施方式的能量计量系统的示意图；

图2示出了根据本发明的实施方式的具有相对应的传感器装置的一组断路器；

图3示出了根据本发明的实施方式的传感器条；以及

图4示出了根据本发明的实施方式的用于显示配电盘的热图的便携装置。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的能量计量系统100的示意图。能量计量系统100包括三个固定安装的子系统，即传感器子系统110、数据采集子系统140和数据分析子系统170。在其他实施方式中，这些子系统中的若干个子系统可以被省略、组合或者划分成进一步的子系统。此外，能量计量系统100包括云服务192和便携装置196。

根据所描述的实施方式，传感器子系统110被直接装配在常规的配电盘112上或封闭的保险丝盒中。在图1所示的实施方式中，配电盘112包括两行竖直布置的断路器114。当然，在其他实施方式中，断路器114可以被水平布置或者按照不同数目的行和列来布置。每个断路器114在配电盘112内连接到供电线路，并且与特定场所(例如公寓或房屋)的若干个电路中的一个电路连接。例如，第一断路器114可以连接到向卧室的壁式插座提供电能的第一电路。第二断路器114可以连接到向厨房的壁式插座提供电能的第二电路。第三断路器114可以直接连接到特定的大功率电器，例如烤箱、加热器或空调系统。

为了获得每个单独电路的负载信息，在所描述的实施方式中，传感器120被装配到断路器114中的每个断路器上。每个传感器120被配置成感测相应断路器114的区域中的磁场的强度，例如由断路器114的保护线圈或者其他内部部件发出的磁场的强度。特别地，可以采用被配置成用于确定磁场或磁通量在三个不同空间方向上的分量的单芯片同步三轴数字磁力计。在Paul Bertrand的申请US 2013/0229173 A1中已知这样的传感器，上述申请的内容通过引用并入本文，因此这里不再详细描述。

为了易于安装，可以将若干个传感器120进行组合以形成传感器条形式的传感器装置，如下文参照图3详述的。优选地，传感器条中的各个传感器120可以根据断路器114的标准化间隔来进行间隔。为了适应断路器114的间隔的变化，可以使用柔性条来连接各个传感器120。可替代地，如图2所示的，可以使用单独的传感器装置。传感器的行还可以包括虚拟传感器，即具有与上述传感器120兼容的电连接和物理尺寸的装置。这样的虚拟传感器可以被设置在不存在断路器114处，在传感器120之间。此外，在配电盘112上安装了双重断路器或串联的断路器的情况下，传感器装置的单个壳体可以包括两个或更多个传感器120。

在所描述的实施方式中，每个传感器装置具有用于操作传感器120的相关联的微控制器和/或其他电路。这可以包括相对于外部时钟信号强制执行对每个测量的适当定时，以及控制用作状态显示器的发光元件，如下面更加详细描述的那样。微控制器还可以执行数据预处理，例如将模拟测量结果数字化并且拒绝明显不正确的测量。在采用具有一个传感器120的传感器条或传感器壳体的情况下，单个微控制器可以由多个传感器120共享。

在所描述的实施方式中，每个传感器120包括发光二极管(LED)形式的状态指示器。LED可以由微控制器控制以指示传感器120的操作状态。根据要指示的状态的数目，可以使用单色LED或多色LED。如下所述，还可以在能量计量系统100的初始配置期间使用LED。此外，LED可以用于更高级的应用，如下面更详细地描述的那样。

在一个实施方式中，传感器装置借助于传感器装置的壳体背面上的粘合剂条或粘合剂层附接到各个断路器114。可以采用其他附接手段，例如，可以采用被配置成夹在断路器114的标准化壳体上的弹性夹子，或者被设置在包括传感器电子装置以及用于设置单个标记或标签信息的区域的断路器114上的框架。这种机械附接手段确保了传感器120在断路器114的顶部上的特定位置(例如对应于磁场的发射热点)处的一致放置。传感器120在明确限定的位置处的准确设置改进了由不同传感器120获得的测量值的可比性。

单个传感器120通过图1中不可见的内部总线系统连接。总线系统可以是并行总线系统，该并行总线系统具有连接到传感器120的行中的每个传感器的多个并行总线线路。可替代地，总线系统还可以被配置成菊花链，即将数据从一个传感器120转发给下一个传感器120。在所描述的实施方式中，总线系统结合了两种架构。特别地，总线的包括电源线、数据线和时钟线的第一部分并联连接到所有的传感器120。其中，这允许对传感器子系统110的所有传感器120的操作进行同步。总线的第二部分包括用于以菊花链配置来连接传感器的行中的所有传感器120的地址线，允许按顺序对传感器120中的每个传感器顺序地寻址。

在每行传感器120的一端处，连接电缆122和124连接到该列的第一传感器120。在所描绘的实施方式中，连接电缆122和124连接到接线盒126。如以上针对传感器120所详述的那样，接线盒126优选地借助于胶带、粘合剂层或磁性固定装置装配到配电盘112，使得可以在不打开配电盘112的情况下装配接线盒126，并且不需要专门的工具。在另一个实施方式中，第一行传感器120中的最后一个传感器120可以直接连接到另一行传感器120中的第一传感器120，使得所有传感器120形成单链的传感器120。

传感器子系统110可以包括在图1中不可见的其他部件。例如，传感器子系统110可以包括如检测配电盘附近的人的存在的运动检测器，或者检测用于封闭配电盘112的保险丝盒的覆盖门的打开状态的前门传感器。在配电盘112处执行维护的情况下(这可能导致不正确的测量结果)，能量计量系统100可以使用这样的附加传感器数据来中断负载测量。可替代地，如在共同未决申请EBL-003中描述的，来自这种传感器的数据也可以用于触发对能量计量系统100的重新校准。可以使用重新校准来使能量计量系统100适于改变的配置或其他外部影响，例如不同的背景磁场。此外，可以针对不同的操作环境(例如具有打开或封闭的保险丝盒)来存储不同组的校准数据。在这种情况下，可以使用来自门传感器的数据来相应地切换校准数据组以改进测量结果。此外，能量计量系统100可以向用户或管理员生成通知以突出显示门已被打开或保持打开。

包括传感器120、连接电缆122和124以及接线盒126的传感器子系统110借助于馈电电缆130连接到数据采集子系统140。特别地，馈电电缆130在一端处插入接线盒126并且在另一端处插入本地数据聚合装置142。

在所描述的实施方式中，数据聚合装置142被集成到具有插头连接器的AC适配器型壳体中，插头连接器用于将数据聚合装置142插入到常规的壁式插座144中。将数据聚合装置142插入壁式插座144中使得数据采集子系统140和所连接的传感器子系统110上电。此外，将数据聚合装置142插入壁式插座144还使得数据聚合装置142连接到从配电盘112分支出的电路。如在共同未决申请EBL-003中更详细地描述的，这又允许发生对能量计量系统的自动校准。

尽管在图1中未示出，但是数据聚合装置可以包括用于将其他传感器连接到能量计量系统100的另外的接口。例如，数据聚合装置142可以包括用于从诸如燃气表、水表或热表等的其他公用事业或家用自动化传感器采集数据的插头连接器或无线接口。该数据还可以与电力负载信息一起被记录，以能够对该场所进行组合的计量和计费。

在图1的实施方式中，数据采集子系统140被布置在配电盘112附近，例如在同一个房间内，但是在配电盘112或周围的保险丝盒本身外侧。相对照而言，数据分析子系统170被布置在不同的位置处。例如，配电盘112、传感器子系统110和数据采集子系统140可以被安装在地下室、车库或者建筑物中的难以到达的其他地方。相对照而言，数据分析子系统170可以被安装在该建筑物内的走廊、办公室或客厅中。在其他实施方式中，数据采集子系统140和/或数据分析子系统170可以被集成在配电盘112中。

为了在数据采集子系统140和数据分析子系统170之间建立数据链路，数据聚合装置142包括无线传输系统146，如根据IEEE标准系列802.11的Wi-Fi链路。在图1的实施方式中，数据分析子系统170包括具有相对应的无线传输系统174的远程终端172。可替代地，数据聚合装置142和远程终端172也可以借助于直接电缆或者另一合适的数据传输系统来连接。特别是在数据聚合装置142被集成到配电盘112中的情况下，可以使用电力线通信来避免来自保险丝盒内的无线数据通信的问题。此外，数据聚合装置142、终端172和/或用于数据处理的其他部分可以连接到数据网络(例如因特网)以用于数据交换。

在所描述的实施方式中，使用背板176将远程终端172装配到墙壁上，背板176还通过无线电力传输向终端172提供电能。可替代地，终端172可以包括内置的电源，或者可以借助于电缆连接到外部电源。借助于供电电缆180从连接到背板176的AC/DC适配器178来提供电能。AC/DC适配器178可以被插入到要安装终端172的位置处的任何插座中。

在所描述的实施方式中，终端172执行能量计量系统100的大部分数据处理。特别地，终端172接收由传感器120提供的关于各个断路器114的区域中的磁场强度的传感器数据以及由数据聚合装置142确定的参考电流和参考电压。在共同未决申请EBL-003中更详细地描述了终端172对接收到的数据的处理。在可替代的实施方式中，部分或全部处理由数据处理系统的其他部分执行，例如由传感器子系统11或者数据采集子系统140来执行。此外，一些或全部处理也可以由外部实体通过数据网络执行，例如由公用事业提供商提供的云服务来执行。

在参照图1描述的实施方式中，由终端172获得的负载信息也被转发给布置在数据网络190(特别是因特网)中的云服务192。为此，终端172借助于诸如例如调制解调器、路由器或无线数据网络接入装置等的网络部件182连接到数据网络190。可替代地，数据聚合装置142可以将负载信息直接转发给云服务。在这种情况下，终端可以从云服务192而不是从数据聚合装置下载负载数据。可以由诸如电力提供商或者外部服务公司等的公用事业提供商提供的云服务192包括用于存储电气负载信息的数据库194。在所描述的实施方式中，数据库194包括具有兼容的能量计量系统100的所有耗电设备的当前负载信息和历史负载信息。此外，数据库194还可以存储另外的负载信息，例如由常规智能计量装置报告的负载信息。

为了将配电盘112的每个断路器114的当前负载可视化，系统的用户，例如能量消费者、电气技术人员或者场所管理员可以使用便携装置196将由数据聚合装置142、终端172或者由云服务192计算出的负载数据可视化。

在所描述的实施方式中，便携装置196是具有内置相机以及高分辨率显示器的常规智能电话。此外，便携装置196具有能够使用一个或若干个数据网络连接到本地数据聚合装置142、终端172和/或云服务192的一个或更多个无线数据通信接口。如稍后更加详细描述的那样，便携装置196可以识别配电盘112的各个断路器114，并且将配电盘112的活动图像与所获得的负载信息进行叠加。

图2示出了一组四个断路器114。例如，该组断路器组114可以被布置在根据图1的配电盘112中。从图2中可以看出，每个断路器114被布置在单独的壳体210中。壳体210具有前表面212。断路器的操作元件214，例如用于断开或连接相应电路或者重置断路器114的开关，被布置在前表面212处。与前表面212相对，在壳体210上形成有凹口216，凹口216用于将断路器114放置在相应的配电轨或类似的安装结构上。此外，每个断路器114包括用于将断路器114连接到相对应的电路的另一个端子。断路器114的连接端子被布置在壳体210的后侧，因此在图2中不可见。

如图2所示，包括传感器电路的传感器装置220可以被放置在断路器114中的每个断路器的前表面212上。每个传感器装置220具有优选地不大于断路器114的前表面212的基面。在所描述的实施方式中，传感器装置220的要放置在断路器114上的一侧装备有用于将其安装在前表面212上的粘性膜。

状态指示器224被集成到每个传感器装置220的前表面222中，状态指示器224被布置在每个传感器装置220的内侧上的一个或若干个发光装置照亮。在图2所示的实施方式中，状态指示器224也用作传感器装置的设计元件。内部发光装置可以由传感器装置220的微处理器或者数据聚合装置142以下面进一步描述的方式点亮。

可替代地或者除此之外，诸如条形码或矩阵码等的机器可读标签可以被放置在传感器装置220的前表面222上。这样的条形码可以由便携装置196扫描，并且可以例如包含传感器120或者所安装的系统的标识符或者类型。

在图2所示的实施方式的另一变型中，机器可读标识符被放置在断路器114附近，例如两行断路器114之间。机器可读代码可以包括描述针对该部分的传感器数据信息的访问的代码。为了识别附接到相对应的断路器114的各个传感器120的数目和位置，能量计量系统100可以按如下文详细描述的那样顺序地点亮每个传感器120的状态指示器224。

图3示出了传感器装置的可替代实施方式。与图2所示的各个传感器装置220相对照而言，图3示出了传感器条300形式的传感器装置，传感器条300包括三个传感器120。当然，在其他实施方式中，可以集成更多或更少的传感器120以形成传感器条。传感器120中的每个传感器被集成到单独的传感器壳体302、304和306中。传感器壳体302和304通过第一柔性带310连接。传感器壳体304和306通过第二柔性带312连接。借助于柔性带310和312，即使在存在通常的公差的情况下，也可以将传感器120中的每一个传感器装配在相邻断路器114的前表面212上。

第一插头连接器314被布置在第一传感器壳体302处，以用于将传感器条300与数据聚集装置142连接。特别地，第一插头连接器314可以连接到连接电缆122或124，以用于连接具有接线盒126的传感器条300。此外，第二插头连接器316被布置在第三传感器120的第二传感器壳体306处。第二插头连接器316优选地被配置成接纳另一个传感器条的第一插头连接器314，使得任何数目的传感器条300可以被级联。

识别符号318被布置在第一传感器壳体302的前表面322上。在所示实施方式中，识别符号318包括浅色背景上的相对粗的深色箭头，以指示第一传感器的位置120以及附接在第一传感器120的下游的另外的传感器120的方向。选择该识别符号318，使得可以通过由便携装置196的处理器执行的图像分析算法相对容易地检测该标识符。以这种方式，通过识别一个或更多个识别符号318，便携装置196可以确定在捕获的配电盘112的活动图像内的传感器装置220的数目和位置。由于传感器120与相对应的断路器114相关联，因此以这种方式，便携装置也可以确定相对应的断路器114的位置，以及由此可以确定电路的位置。

此外，发光装置324被布置在第二传感器壳体302、304和306中的每个传感器壳体的前表面322上。在所示实施方式中，发光装置324是可以由传感器条300的微处理器控制的相对亮的常规LED装置，以用于发射照明序列，例如一种或若干种颜色的脉冲序列。

第三传感器壳体306的前表面322包括装饰元件326。在所描述的实施方式中，装饰元件326被用作制造的传感器条300的商标。然而，在另一个实施方式中，装饰元件326还可以被用作标记传感器条300的端部的另外的识别符号。

如上，传感器装置220或300中的每一个传感器装置可以包括用于控制相应的发光装置的微控制器。借助于微控制器，可以生成预定的照明序列。照明序列可以由微控制器本地地确定，或者可以由数据处理系统的其他部分提供，例如由数据聚合装置142、终端172、云服务192或者便携装置196提供。照明序列可以相对简单，例如，恒定的绿光指示传感器装置220的操作以及恒定的红光或者不发光指示传感器装置不可操作。

根据本发明的至少一个实施方式，使用更复杂的照明序列将传感器装置220或300的编码信息发送到便携装置196。在仍然相对简单的第一实施方式中，由每个传感器装置220发射的照明序列用于支持对由便携装置196捕获的活动图像中的相应传感器120的识别。例如，通过对耦接到相同总线系统的传感器120的枚举确定的单个传感器装置220或传感器条300的序列号可以由发光装置324的编码闪光序列指示。例如，发光装置324的操作频率可以根据传感器装置220的行内的传感器装置220的顺序来选择。可替代地，可以使用尾随有编码地址的例如使用脉冲编码调制的公共前置码将编码地址发送到便携装置196。编码地址可以包括数据聚合装置的唯一地址，其后尾随有连接到数据聚合装置142的特定传感器120的序列号。相对照而言，便携装置196可以具体地对传感器120的行中的单个传感器进行寻址，以激活其发光装置。通过顺序枚举和激活所有传感器120，便携装置196可以由此识别所捕获的活动图像中的每个传感器120。

此外，在相同或不同的实施方式中，在第二操作模式下，传感器装置220或300的照明序列可用于将与感测到的电气负载相关联的数据从传感器装置220发送到便携装置196。例如，仍然可以使用脉冲编码调制将断路器114的相对负载发送到便携装置196。例如，占空比为10％的脉冲代码可以指示断路器114负载了最大容量的10％。相对照而言，占空比为100％的脉冲代码可以指示断路器114在最大负载的100％下操作。不是使用连续范围的相对负载值，而是替代地可以使用若干个离散的负载水平，例如，1至10。注意下述事实：由发光序列指示的最大负载可能与断路器114的标称最大负载不同。例如，额定最大电流为16A的断路器经常可以以高于最大额定值10％的恒定电流操作而不触发断路器。因此，照明序列的编码范围可以延伸超过断路器114的标称范围。在要将多个数据项或具有高精度或更新频率的数据项发送到便携装置196的情况下，除了脉冲编码，还可以使用其他编码技术(例如对发光序列的幅度调制和/或颜色调制)来增加传输带宽。

在将负载信息从传感器装置220或300直接发送到便携装置196的情况下，便携装置196与能量计量系统100的其他部件之间的单独的数据连接可能不是必需的。

图4示出了常规智能电话400形式的便携电子装置196。因此，智能电话400具有布置在其前侧上的显示屏410以及在图4中不可见的布置在其相对背侧上的高分辨率相机。

智能电话400可以使用相机捕获配电盘112的活动图像。可以使用智能电话400的软件，特别是与能量计量系统100相关联的应用，将所述的活动图像显示在显示屏410上。基于由传感器装置220或传感器条300的发光装置发出的识别符号和/或照明序列，在智能电话400上运行的软件检测布置在活动图像内的断路器114的每个传感器120的位置。在另一实施方式中，即使在不存在识别符号和/或发光装置的情况下，也可以由其他图像分析算法检测断路器114和/或传感器120的位置。

以任一方式，智能电话400获得由检测到的相对应断路器114保护的每个电路的当前负载信息。在一个实施方式中，如上文详述的，借助于来自传感器装置220或传感器条300的对应的照明序列，负载信息可以被直接传送。可替代地，可以从云服务192的数据库194查询负载信息，或从数据聚合装置142或终端172直接接收负载信息。

在智能电话应用的第一视图中，负载数据可以被显示在相对应的断路器114附近，例如作为代表相关联的电路的电流或功率的数字值、条形图或者彩色图标。

在要显示断路器的相对负载的情况下，便携装置196还可以获得每个断路器114的最大额定值。最大额定值可以对应于默认额定值(例如16A)，或者可以由智能电话机400的用户提供。可替代地，所接收的电气负载信息还可以包括断路器114或传感器120中的每个的最大额定值和/或其他元数据。此外，最大额定值可以基于所识别的断路器114的相应标记的光学字符识别来检测。基于由传感器120中的每一个传感器检测到的电气负载与相对应的断路器114的最大负载的比较，智能电话应用可以生成配电盘112的所谓热图，该热图指示每个断路器114的操作有多接近其最大额定值。

在图4的图示中，使用三种不同类型的负载的相对简单的表示被用于向用户给出配电盘112的电气负载的快速概览。特别地，不同的颜色代码412、414和416用于未负载、正常负载和过度负载的电路。特别地，绿色代码412指示没有电流或者非常低的电流，黄色代码414指示低于最大额定值的电流，红色代码416指示接近于或者高于最大额定值的电路。该表示代表配电面板112的所谓“热图”或者“增强现实”。

借助于图4所示的增强现实视图，可以一目了然地识别一个或若干个电路的潜在的危险的过度使用。例如，在经常更换的电气设备，例如包括相对大量电器(例如灯)的零售单元的装饰设备中，可能会发生对一个或若干个电路的过度使用。使用所描述的系统容易检测到这种情况并且因此避免这种情况，而不需要技术人员。

此外，在生成的视图中也可以包括各个电路的其他数据项或者多个电路的公共数据项。例如，每个电路的功率因数可以由数据聚合装置142或终端172确定，并且被显示在每个断路器114的旁边。此外，可以显示提供给分配面板112的AC电压的参考电压、有功功率或无功功率或者频率。在多相供电网络的情况下，也可以通过查询能量计量系统100的其他部分来显示每个相位的参考电压和相对相位角。

除了当前的负载状态之外，智能电话400的同一个或者另一个应用还可以用于基于所识别的断路器114、传感器120的位置和相对应的负载信息来生成、存储和显示配电系统的其他视图。例如，便携装置196可以创建并存储配电盘112的技术图，以及相对应电路和/或传感器120的断路器布局和枚举，以用于记录给定位置处的电气设备。另一个示例是从系统100取回每个断路器114的使用并且在增强现实中将其将可视化。例如，智能电话机400的显示器410可以不仅显示每个断路器114的电气特性，而且还可以显示关于各个断路器114的使用和区域覆盖的信息。

此外，智能电话应用可以将关于传感器120的特殊布置的数据或者类似的配置数据提供回数据聚合装置142、终端172或云服务192。这样的数据可能对于建立或校准能量计量系统100特别有用。另外的配置数据，例如连接到电路的特定装置的名称等，还可以由使用智能电话应用的用户输入。

此外，虽然已经针对附接到配电盘的各个断路器114的传感器详细说明了智能电话应用的使用，但是所描述的概念也可以在其他背景下使用。特别地，该应用可以用于识别各个传感器以检测电气设备的其他部分(例如智能计量装置、单独监测的电力消费者、智能开关等)的电流或负载。在这种情况下，智能电话应用可以基于如上的条形码或照明序列来识别传感器装置，并且在其显示器上提供针对电气设备的相应部分的更多信息。例如，智能电话应用可以将单个传感器的捕获图像叠加在消费负载(例如照明灯具)的电源线上，使得用户可以通过仅拍摄单个传感器来利用智能电话检查消费负载消耗了多少电力。

如以上详细描述的那样，即使对于消费者，所描述的能量计量系统100的各种部件也特别易于安装。特别地，不需要为了执行安装而打开配电盘112或者断开能量分配系统的任何电线。这消除了电击的危险以及对专业或认证技术人员的要求。

例如，如上面参照图1详细描述的那样，用于监测从相应的断路器114分支出去的电路的各个传感器120可以借助于双面胶带或者魔术贴(Velcro)紧固件简单地附接到断路器114的前部。此外，数据聚合装置142和终端172可以简单地插入壁式插座144中。连同从相对应的软件库下载的智能电话应用，能量计量系统100就可以使用了。

正如共同未决申请EBL-003中详细描述的那样，数据处理，即校准以及将传感器数据转换成电气负载信息，可以由数据聚合装置142或终端172执行。此外，数据处理还可以例如经由云服务192由外部服务例如公用计量公司提供。在本实施方式中，聚合装置142或终端172可以被配置成将由传感器120获得的传感器数据转发到广域数据网络190，特别是因特网。

在传感器数据通过诸如因特网等的公共网络进行发送的情况下，数据加密可以由数据聚合装置142、终端172、网络部件182或者便携装置196来施加。当然，为了增加安全性，数据加密也可以应用于数据聚合装置142、终端172和便携装置196之间的通信，特别是在数据聚合装置142与终端172之间是无线连接的情况下。

上述能量计量系统100允许实现许多新颖的应用，例如对特定场所、子单元、用户、电路或电子装置的功耗的细粒度分析。

例如，可以分析建筑物或公寓的不同房间中的能量消耗。此外，可以通过注意到异常时间或异常位置处的高功耗来自动检测可疑活动。另一个应用是基于电力消耗来间接检测建筑物的特定部分中存在或不存在人。

此外，基于特定场所的负载信息与其他场所的负载信息或平均值的比较，可以为消费者提供建议，以减少消费者自己的能量消耗，从而有助于减少温室气体的产生。类似地，用户还可以例如借助于终端172或网络服务来提供关于个人预算的信息。在这种情况下，能量计量系统100可以在超过预设功率预算之前吸引用户对高能量消耗的注意，从而使消费者能够降低其能量使用以保持在商定的预算范围内。此外，供应商可以基于特定消费者的历史记录和潜在的进一步信息(例如天气或温度数据)来预测该消费者的电力需求。

此外，可以用高分辨率例如每分钟、每秒甚至更频繁例如以100Hz或更高的频率按照时间来监测能量的使用。通过按照时间来监测电路特定的负载信息，可以通过注意相关联的电气负载突然或缓慢地下降或上升来检测异常事件例如故障或电器磨损。可以以甚至更高的采样频率，例如几kHz，来执行对各个电气装置的接通特性的谐波分析，从而即使在连接到同一电路时也能识别各个装置。这样的分析可以基于对所获得的电流的傅里叶变换。

虽然已经针对各种当前优选的实施方式描述了能量计量系统100，但是注意到这样的事实：在不脱离本文中公开的发明构思的情况下，可以以多种方式改变所描述的系统。特别地，可以使用专用便携装置来监测或记录配电盘112的负载状态，而不是使用运行应用软件的常规智能电话。

附图标记列表

100 能量计量系统

110 传感器子系统

112 配电盘

114 断路器

120 传感器

122 连接电缆

124 连接电缆

126 接线盒

130 馈电电缆

140 数据采集子系统

142 数据聚合装置

144 壁式插座

146 无线传输系统

170 数据采集子系统

172 远程终端

174 无线传输系统

176 背板

178 AD/DC适配器

180 电源线

182 网络部件

190 数据网络

192 云服务

194 数据库

196 便携电子装置

210 (断路器的)壳体

212 (断路器的)前表面

214 操作元件

216 凹口

220 传感器装置

222 (传感器装置的)前表面

224 状态指示器

300 传感器条

302、304、306 (传感器的)壳体

310、312 柔性条

314 第一插头连接器

316 第二插头连接器

318 识别符号

322 前表面

324 发光装置

326 装饰元件

400 智能电话

410 显示屏

412、414、416 颜色代码

Claims (28)

1.一种用于将配电盘的电气负载可视化的可视化系统，所述可视化系统包括：

传感器装置，用于感测由所述配电盘的相对应的断路器保护的多个电路的电气负载并且用于提供相对应的传感器数据；

数据处理系统，用于聚合并且存储所述传感器装置的传感器数据；以及

便携装置，其包括图像捕获单元和显示屏，所述便携装置被配置成：

从所述图像捕获单元获取所述配电盘的至少一部分的活动图像，

识别所述活动图像内的各个断路器，

至少从所述数据处理系统获得所识别的断路器的负载信息，以及

将所获得的负载信息以结构化的方式显示在所述便携装置的显示屏上。

2.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，所述传感器装置包括布置在所述配电盘的多个断路器附近的多个传感器，所述多个传感器用于感测所述多个断路器的区域中的磁场并且提供相对应的传感器数据；以及其中，所述数据处理系统被配置成用于将所述多个传感器的传感器数据转换成所述多个电路的电气负载信息。

3.根据权利要求2所述的可视化系统，其中，所述多个传感器中的每个传感器附接到相应断路器的前表面，并且包括布置在相应传感器的前表面上或附近的至少一个可见识别标记。

4.根据权利要求3所述的可视化系统，其中，所述至少一个可见识别标记包括机器可读标签，特别是条形码或矩阵码，并且所述至少一个便携装置被配置成基于在所述机器可读标签中编码的信息来识别所述活动图像内的各个断路器。

5.根据权利要求3所述的可视化系统，其中，所述至少一个可见识别标记包括发光装置，并且所述至少一个便携装置被配置成基于由所述发光装置发出的照明序列中编码的信息来识别所述活动图像内的各个断路器。

6.根据权利要求2所述的可视化系统，其中，所述多个传感器中的至少两个传感器被组合以形成传感器组，每个传感器组附接到相对应的断路器组的前表面，并且包括布置在所述传感器组的前表面上或附近的至少一个可见识别标记。

7.根据权利要求6所述的可视化系统，其中，所述至少一个可见识别标记包括机器可读标签，特别是条形码或矩阵码，并且所述至少一个便携装置被配置成基于在所述机器可读标签中编码的信息来识别所述活动图像内的各个断路器。

8.根据权利要求6所述的可视化系统，其中，所述至少一个可见识别标记包括发光装置，并且所述至少一个便携装置被配置成基于由所述发光装置发出的照明序列中编码的信息来识别所述活动图像内的各个断路器。

9.根据权利要求8所述的可视化系统，其中，所述多个传感器和/或所述数据处理系统被配置成通过所述发光装置中的每个发光装置来发送唯一的照明序列，以识别所述多个传感器中的每个传感器。

10.根据权利要求8所述的可视化系统，其中，所述传感器和所述数据处理系统中的至少一个被配置成通过所述发光装置中的至少一个发光装置来发送指示所述多个电路中的至少一个电路的负载信息的至少一个照明序列。

11.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，所述至少一个数据处理装置连接到数据网络，并且所述便携装置包括用于连接到所述数据网络的至少一个无线数据接收装置，其中，所述负载信息通过所述数据网络从所述数据处理装置被发送到所述至少一个便携装置。

12.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，显示所获得的信息包括：将所述活动图像与所获得的负载信息叠加显示在相对应的传感器附近。

13.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，显示所获得的信息包括：生成和显示将流经所识别的断路器的电流可视化的热图。

14.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，显示所获得的信息包括生成和显示将下述中的至少一个可视化的状态图：所述多个电路中的至少一个电路的瞬时电流、所识别的断路器中的至少一个断路器的类型、所识别的断路器中的至少一个断路器的额定值、所识别的断路器中的至少一个断路器的状态以及所识别的断路器中的至少一个断路器的异常状况。

15.根据权利要求1所述的可视化系统，其中，所述便携装置和所述数据处理系统中的至少一个被配置成基于存储在所述数据处理系统中的信息以及对所捕获的配电盘的活动图像中的断路器的识别来生成所述配电盘的技术图，所述技术图包括所述多个断路器的布局。

16.一种要布置在至少一个断路器的壳体的表面上的传感器装置，所述传感器装置包括：

至少一个传感器电路，用于感测由所述至少一个断路器保护的至少一个电路的电气负载；以及

发光装置，被配置成至少发送包括编码信息的照明序列。

17.根据权利要求16所述的传感器装置，其中，所述编码信息包括下述的至少一个：所述传感器装置的标识符、由所述传感器电路感测到的电气负载、所述断路器的标识符、所述至少一个断路器的类型、所述至少一个断路器的额定值、所述断路器的状态以及所述断路器的异常状况。

18.根据权利要求16所述的传感器装置，其中，所述传感器装置还包括控制器和总线接口，所述控制器与所述至少一个传感器电路、所述发光装置和所述总线接口连接，所述控制器被配置成通过所述总线接口将与由所述传感器电路感测到的电气负载相对应的传感器数据发送到数据处理系统以用于存储。

19.根据权利要求16所述的传感器装置，其中，所述控制器还被配置成通过所述总线接口从所述数据处理系统接收控制数据以及根据所接收的控制数据来控制所述发光装置。

20.一种用于使用便携装置将电气设备的电气负载可视化的方法，所述方法包括：

由所述便携装置捕获电气设备的至少一部分的活动图像；

由所述便携装置识别所捕获的活动图像内的至少一个传感器装置；

由所述至少一个传感器装置感测与所述至少一个传感器装置相关联的至少一个电路的电气负载；

由所述便携装置获得与感测到的所述至少一个电路的电气负载相对应的负载信息；以及

由所述便携装置将所获得的负载信息以结构化的方式显示在所述便携装置的显示屏上。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个传感器装置被布置在配电盘的多个断路器中的断路器上并且被配置成感测由所识别的断路器保护的电路的电气负载。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个传感器装置包括发光装置，并且在获得步骤中，借助于包括经编码的负载数据的照明序列将所述负载信息从所述传感器装置直接发送到所述便携装置。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个传感器装置连接到布置在数据网络中的数据处理系统，并且在获得步骤中，借助于无线数据连接将所述负载信息从所述数据处理系统经由所述数据网络发送到所述便携装置。

24.一种智能电话应用，所述智能电话应用存储在非易失性存储器装置中，用于将电气设备的电气负载可视化，所述智能电话应用被配置成当在智能电话的至少一个处理器上被执行时执行下述步骤：

捕获所述电气设备的至少一部分的活动图像；

识别所捕获的活动图像内的至少一个传感器装置；

获得和与所述至少一个所识别的传感器装置相关联的至少一个电路的电气负载相对应的负载信息；以及

生成包括所获得的负载信息的结构化视图以用于显示在所述智能电话的显示屏上。

25.根据权利要求24所述的智能电话应用，其中，所述智能电话应用叠加通过对所述至少一个传感器装置进行照相或拍摄而获得的捕获图像。

26.根据权利要求24所述的智能电话应用，其中，所述智能电话应用基于条形码或照明序列来识别传感器装置，并且在所述显示屏上提供所述电气设备的相对应部分的更多信息。

27.根据权利要求26所述的智能电话应用，其中，所述智能电话应用叠加通过对所述至少一个传感器装置进行照相或拍摄而获得的捕获图像。

28.根据权利要求27所述的智能电话应用，其中，所述传感器装置附接到消费负载的电源线，使得用户可以通过仅拍摄单个传感器来利用所述智能电话应用检查所述消费负载消耗了多少电力。