CN107148576A - 智能家居系统和方法 - Google Patents

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electrical management
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Abstract

一种电气管理系统，用于管理智能家居。诸如电气插座和电气开关等的多个端单元每秒对通过该端单元的电力进行至少1000次采样。将信息通信至服务器，该服务器用于分析许多安装件中的数据并且可以向用户警告住所中的任何异常电气情况。

Description

智能家居系统和方法
技术领域
本发明一般涉及电力管理系统，特别地涉及用于管理住所或办公室中的电力的系统和方法。
背景技术
智能家居(Smart Home)技术的概念涉及管理住所或办公室中的电气设备。智能家居中的设备的一些特性包括：用户经由例如移动装置或计算机远程和现场控制的与服务器进行通信的能力；以及彼此通信的能力等。
这里所提及的术语“住所”涉及住宅、办公室、建筑物、工厂或具有电网和连接设备的任何室内/室外环境。
发明内容
本发明的一个目的是公开用于管理电气设备的系统和方法。
本发明的另一目的是公开用于管理电力消耗的系统和方法。
本发明的又一目的是公开用于提供减少电力消耗的推荐的系统和方法。
本发明的又一目的是公开用于预测或推荐设备的维护步骤的系统和方法。
本发明的又一目的是公开用于预测设备的可能故障的系统和方法。
因而，本发明涉及一种电气管理系统，包括：(i)多个端单元，其包括电气插座和电气开关，各端单元包括(1)处理器、(2)存储器、(3)用于测量通过所述端单元的电力的电力测量单元、以及(4)通信单元；(ii)网关应用，其安装在连接至所述多个端单元的互联网网关中；(iii)移动装置的应用，其连接至所述互联网网关；(iv)服务器，其连接至所述互联网网关，其中，所述电力测量单元每秒测量通过所述端单元的电力至少1000次。
在一些实施例中，所述多个端单元包括定时器、调度器、调光器、温度传感器或其任意组合。
在一些实施例中，所述多个端单元通过ZIGBEE协议与所述互联网网关进行通信。
在一些实施例中，所述多个端单元还包括：湿度传感器、水传感器、感测器、气体传感器、门窗开启传感器、用于控制电视的IR单元、用于控制娱乐单元的IR单元、以及用于控制空调系统的IR单元。
在一些实施例中，所述移动装置是移动电话、平板电脑、笔记本计算机、个人数字助理即PDA或便携式游戏机。
在一些实施例中，所述移动装置的应用使用所述移动装置的陀螺仪、加速度计、罗盘或其任意组合来计算端单元的X、Y、Z坐标。
在一些实施例中，所述移动装置经由近场通信即NFC而连接至所述端单元。
在一些实施例中，所述互联网网关和所述多个端单元经由ZIGBEE协议进行通信。
在一些实施例中，所述互联网网关发送用以启用或停用端单元的指令。
在一些实施例中，在设置时，所述移动装置的应用确定各端单元的ID。
在一些实施例中，在设置时，各端单元将该端单元的ID发送至所述移动装置的应用。
在一些实施例中，所述端单元向所述服务器发送与电力消耗有关的信息。
在一些实施例中，所述服务器经由对端单元所报告的电力消耗的分析来确定哪个电气装置连接至该端单元。
在一些实施例中，所述服务器报告连接至端单元的电气装置的电力消耗的异常。
在一些实施例中，所述服务器建议用以减少能量消耗的方式。
在一些实施例中，所述移动装置的应用被配置为在所述移动装置接触各端单元或者位于距该端单元1米内的情况下推断该端单元的定位坐标X、Y、Z。
在另一方面，本发明涉及一种电气管理方法，包括：(i)安装包括电气插座和电气开关的多个端单元，各所述端单元包括(1)处理器、(2)存储器、(3)用于测量通过所述端单元的电力的电力测量单元、以及(4)通信单元；(ii)将网关应用安装在连接至所述多个端单元的互联网网关中；(iii)将移动装置应用安装在连接至所述互联网网关的移动装置上；(iv)将服务器连接至所述互联网网关，其中，所述电力测量单元每秒测量通过所述端单元的电力至少1000次。
附图说明
图1是包括连接至网关和移动装置的端单元、连接至路由器的网关、以及连接至服务器的路由器和移动装置的本发明的系统的框图。
图2示出在用户与网关取得联系、然后端单元与移动装置取得联系的情况下使用NFC(近场通信)的住所安装处理。
图3是数据架构的框图。
图4是示出韩国LG电子的GR-T722BV型号的冰箱在几小时内的电力消耗的示例的图。
图5示出在不同住所中进行了标准化的测量值。
具体实施方式
在各种实施例的以下详细描述中，参考了形成其一部分并且利用可以实践本发明的示意性特定实施例的方式所示的附图。应当理解，可以利用其它实施例，并且可以在没有偏离本发明的范围的情况下进行结构改变。
如图1所示，本发明的电气管理系统包括多个端单元、安装在互联网网关中的网关应用、移动装置应用以及服务器。
端单元10包括本发明的电气插座和电气开关。本发明的这种电气插座和电气开关在外观上看起来可以与市场上找到的常规电气插座和电气开关非常相似。本发明的电气插座和电气开关的向墙壁和布线的安装与常规电气插座和电气开关的安装类似。实际上，将本发明的电气插座和电气开关安装在住所或办公室中的人可能不会注意到任何不寻常或不同的事物。
本发明的各端单元10包括：(1)处理器；(2)连接至处理器的存储器；(3)用于测量通过端单元的电力的电力测量单元；以及(4)通信单元。
电力测量单元测量持续通过端单元的电力，其中每分钟测量至少1000次。将所测量出的电力消耗值存储在端单元的存储器中。处理器分析所存储的值，并决定应当将与电力消耗有关的哪种信息通信至服务器20。通过经由本发明的连接至路由器40的互联网网关30向服务器20发送信息的通信单元来处理与服务器20的通信。通常，处理器仅通信电力消耗的变化，以使通信能量和所需带宽最小。电力测量单元以高速率(例如，每秒1000至2500次)测量功耗。如果当前测量(V0)的消耗值等于前次测量(V-1)，则无需向服务器20发送信息。如果2个值之间的差值小于预定阈值(例如，小于该差值的0.5％)，则V0可被确定为等于V-1。
如果V0的值被确定为不等于V-1(例如，V0为V-1±0.5％)，则系统确认是否需要通过对接下来的测量值进行平均来发送测量值的变化。例如，对给定数量的接下来的测量(例如，10个测量)进行平均(V1-10a)，并且将平均值与V0进行比较。如果V0比V1-10a高或者低预定阈值(例如，高或者低至少0.5％)，则单元将向服务器发送V1-10a。阈值可以是变量。
系统还包括安装在互联网网关30中的网关应用。互联网网关30以有线或无线的方式连接至所有的端单元10。互联网网关30还连接至路由器40。
系统还包括安装在移动装置50上的移动装置应用。移动装置50可以是移动电话、平板电脑、笔记本计算机、膝上型计算机、便携式游戏机、智能手表或任何类似的现在或将来的移动装置。移动装置50经由蜂窝网络的移动基站55无线地连接至互联网网关30。
系统还包括以有线或无线的方式连接至互联网网关30的服务器20。
可选地，系统还可以包括不同的传感器，诸如定时器、调度器、调光器、温度传感器、湿度传感器、水传感器、感测器、气体传感器、门窗开启传感器、用于控制电视的IR单元、用于控制娱乐单元的IR单元、以及用于控制空调系统的IR单元、或其任何组合。
端单元10经由有线或无线通信(例如，使用ZIGBEE协议)来与互联网网关20进行通信。
安装过程
首先，应当在住所中安装包括本发明的电气插座60、电气开关70和传感器的端单元10。该安装可以在构建住所时发生，或者在之后通过更换现有的电气插座和电气开关而发生。
用户将本发明的移动应用下载到该用户的一个或多个移动装置50中。
包括本发明的网关应用的互联网网关30连接至为安装有系统的住所服务的路由器40。
接着，移动装置50(包含本发明的移动应用)与互联网网关相关联。在一些实施例中，移动装置如图1所示经由近场通信(NFC)与互联网网关相连接。可选地，使用其它无线或有线通信方式来将移动装置和互联网网关30连接并关联。
接着，启动端单元10并将其登记到本发明的系统中。在一些实施例中，移动装置50例如通过使各端单元10与移动装置取得联系、经由NFC来与各端单元10相连接。可选地，移动装置50和端单元10经由任何其它的无线或有线通信方法而连接。
在最初启动端单元10的情况下，通过移动装置50将端单元的信息发送至互联网网关30。端单元10的信息包括：端单元ID、所分配的名称、一般描述、住所的X、Y、Z坐标(纬度、经度、高度)以及其它可选信息。系统中的端单元ID可以由移动装置50的应用决定、并且被通信至端单元10，或者可选地，各端单元10可以最初具有被通信至移动装置50的端单元ID。在与端单元10取得联系的情况下，移动装置50可以通过使用移动装置50上的诸如GPS、加速度计、陀螺仪、罗盘等的可用技术来推断其在空间中的位置(X、Y、Z坐标)。移动装置50可以以任何无线或有线技术(例如，经由WiFi、因特网连接、NFC、蓝牙等)来与互联网网关30进行通信。
在最初的安装处理中，各端单元10可以具有特定的参数，以例如定义插座始终开启(像冰箱那样)、调光器禁用/启用、开/关和渐变功能、调度器、定时器等。定时器决定从起始点开始电力将会保持多久，例如，在一分钟之后关掉楼道灯或者在开启热水器一小时之后将其关闭。调度器在预定时间执行例行开/关任务，例如，在8：00PM开启入口灯、然后在5：00AM关掉，或者在每天6：00PM(正好在房客下班返回之前)开启空调。
用户可以如常规电气插座和电气开关那样使用本发明的电气插座60和电气开关70，即，用户可以手动开启或关闭电气开关70，并将设备插入电气插座60中或者拔掉设备。另外，用户还可以经由本发明的移动应用来对本发明的电气插座60和电气开关70进行操作。另外，还可以例如从个人工作计算机远程地使用本发明的应用，使得用户可以管理、开启或关闭住所中的电气设备。
本发明的服务器20基于从本发明的端单元10接收到的信息、从电气设备的制造商接收到的技术规范、以及诸如天气、湿度、白昼时间等的环境信息，来采集和分析数据。
本发明的服务器20分析住所中的设备的行为、模式和电力消耗，并发出报告、与不寻常的值或行为有关的警告、以及对于节能的推荐。
互联网网关30将住所的内部网络连接至因特网。住所的内部网络使家用移动装置50(电话、平板电脑、便携式计算机、便携式游戏机等)和台式计算机这两者在内部连接在不同装置之间，并且在外部连接至因特网。互联网网关30使得能够进行有线和无线通信这两者。无线通信能力包括用于与计算机和移动装置50进行通信的WiFi、以及用于与本发明的端单元10进行通信的ZIGBEE。网关30从网络接收时钟数据，并且因而可以根据预定调度(例如，在早上或晚上开启或关闭供暖或空调)来管理设备。
数据架构
现在参考示出本发明的系统的典型数据架构的图3。通常，将数据存储在连接至本发明的服务器20的数据库中。服务器20和数据库两者可以在云中。本发明的系统收集来自4个源的数据：
1.本发明的移动应用；
2.本发明的端单元10；
3.用于诸如天气条件、电价、设备定价、设备技术规范等的一般信息的因特网；以及
4.社交网络，其可以提供可能影响住所的信息，例如恶劣天气警告、旅行计划等。
在服务器20接收到信息的情况下，将该信息传递至提取转换加载(ETL)单元，其中该提取转换加载单元用于分析所接收到的数据，识别并提取相关/有关的信息，然后将数据上传至数据库。在一些实施例中，通过MapReduce或类似处理来执行信息加载。MapReduce是用于利用集群上的并行分布式算法来处理并生成大数据集的编程模型和关联实现。在一些实施例中，使用Hadoop数据文件系统(HDFS)以使数据分布在若干集群中。Hadoop是一种跨服务器的分布式集群来存储庞大数据集、然后在各个集群中运行“分布式”分析应用的方式。在一些实施例中，数据以NoSQL格式存储，以便于信息的编写和检索。
可以将服务器20所接收到的数据分为两种类型的数据：原始数据和处理后的数据。
原始数据包括以下存储库：
●用户数据：名称、地址、可选支付信息(针对增值服务)等；
●端单元10：各端单元的唯一ID、端单元所生成的所有报告、住所中的各端单元的定位(X、Y、Z坐标)等；
●外部信息(来自因特网)：天气数据、湿度数据、白昼数据(日出和日落)、电力定价(用于计算使用成本)、设备定价(用于推荐购买更换设备)等。
处理后的数据包括以下存储库：
●空间-追踪被识别为位于相同开放空间(房间、办公室、走廊等)中的所有端单元；
●类型、型号、贡献(TMC)-按模块和类型以及它们对于其所处空间的贡献(即，它们对该空间加热或冷却的贡献)，包含设备的电气模式(签名)；
●故障分析-按设备的构造和型号，包含所有故障模式；
●推荐-为用户提供最新推荐，以便节省成本并提高用户的设备的效率；
●人类行为-追踪用户行为和动作。
分析
模式辨识-在连接至电网的情况下，本发明的所有端单元10持续并且以高精度测量通过端单元10的电流。各端单元10的电力测量单元以每秒至少1000次的频率且以0.1瓦特的精度进行电力测量。将所测量出的电力值存储在端单元10的存储器中。端单元10的处理器分析测量值并且将变化通信至服务器。这样的变化可以是使设备开启或关闭，或者是高于设备的预定阈值的电力消耗方面的任何增加或减少。仅将这种变化通信至服务器20，这样减少了数据通信和数据存储空间两者。
对端单元10的电力消耗进行分析的一个目的是：首先通过辨识设备的电气模式(签名)并且识别以这类模式为特征的分组来识别设备的类型(冰箱、空调单元、电视机、灯泡等)。应当理解，同一组的不同产品(例如，不同的冰箱)会具有不同的实际模式。设备的实际模式取决于不同的因素，包括：使用频率、设备的能量效率、使用设备的用户类型、诸如天气等的外部条件等。
图4是示出韩国LG电子的GR-T722BV型号的冰箱在几小时内的电力消耗的示例的图。本领域技术人员将很容易地辨识这种模式中的电力消耗的变化的源。当住所处于活动中时，可以看到常规的电力消耗：冰箱门的打开(启动约40瓦特的灯泡)、除霜的启动(瞬时增加至高达330瓦特)、夜晚降至空闲模式等。该图清楚地识别冰箱的一般模式。诸如洗衣机、空调单元、电视等的不同设备在一天中将具有基本上不同的电力消耗模式。例如，洗衣机仅在短时间段内处于活动中，并且大部分时间没有消耗。当洗衣机处于活动中时，其具有诸如电力消耗值不同的漂洗或旋转等的清洗循环。另一方面，电视机具有稳定的极小消耗值(当处于睡眠模式时)，然后在开启后具有非常稳定的消耗值。
在一些实施例中，识别设备的类型是通过使用最邻近搜索(NNS)类型的算法来实现的。NNS是一种用于求出最接近的(或最相似的)点的优化问题。
在一些实施例中，测量设备的活动是通过循环检测类型的算法来执行的，其中，该算法通过将当前测量值与过去的测量值进行比较来识别电力消耗的重复循环。
循环检测算法的示例如下所示：
循环检测算法是在迭代函数值的序列中求出循环的算法问题。
对于将有限集S映射到自身的任何函数f、以及S中的任何初始值x0，迭代函数值的序列必须最终使用相同的值两次：必须有一些i≠j，使得xi＝xj。
X0，X1＝∫(X0)，...X2＝∫(X1)，...Xi＝∫(Xi-1)，...
一旦发生这种情况，序列必须通过重复从xi至xj-1的相同序列的值来周期性继续。循环检测是在给定f和x0的情况下求出i和j的问题。
定义电气设备类型的模式
近年来对于识别电气设备的模式(签名)的研究可以汇总在下表中：
表1-识别电气模式
第1种方法 第2种方法 本发明
测量频率 低(每隔10分钟) 高(毫秒) 高(毫秒)
测量长度 长(小时) 短(秒) 连续
可以定义若干个电气设备族：
●连续工作的设备，如冰箱；
●在开/关模式下工作的设备，如灯泡或真空吸尘器；
●根据预定程序进行工作的设备，如洗碟机或洗衣机；以及
●其它设备，像诸如搅拌机或微波炉等的小型厨房设备。
系统中的分析步骤
用户定义-在设置处理中，互联网网关30(具有本发明的网关应用)连接至因特网，用户向系统登记，并且在将本发明的移动应用下载到用户的移动装置50之后(如果尚未安装)，开始住所定义和登记。在一些实施例中，网关30例如在用户的移动装置50与网关取得联系时经由NFC将安全令牌传递至该移动装置50。在系统中安全令牌对移动装置50进行认证，并且使得移动装置50能够定义住所网络并登记本发明的端单元10。安全令牌还使得移动装置50能够对其它装置(例如，住所中的用户的另一移动装置50)进行认证。
住所网络定义-在一些实施例中，移动装置50通过与各端单元10取得联系来登记本发明的每个端单元10。在移动装置50和端单元10取得联系时经由NFC通信来在这两者之间执行握手。在握手之后，将端单元10的唯一ID登记在系统中，并且网关30向住所网络添加该端单元10。在一些实施例中，各端单元10最初具有被发送至移动装置50的唯一ID。可选地，移动装置50可以向端单元10分配其唯一ID，然后该端单元10将其唯一ID存储在存储器中。用户能够为端单元10定义名称，因此，用户可以更容易地识别端单元10。如果端单元10是设备所连接至的电气插座60，则用户能够提供该设备的名称。
定义住所中的端单元10的位置和空间-在用户最初步行并且针对每个端单元10与移动装置50取得联系以便定义该端单元的情况下，移动装置50计算端单元10的确切位置/地点。移动装置50使用包括GPS、加速度计、陀螺仪、罗盘等的所有可用的定位技术。
还针对所登记的先前的端单元以及针对网关来计算每个端单元10的位置。以这种方式，可以绘制住所中的电气插座60和开关70。同一墙壁上或者紧邻的电气插座60和开关70将被假设为处于相同的空间(房间、办公室、走廊)中。用户分配给各端单元的名称(例如“起居室”或“父母卧室”)也有助于确定端单元10位于住所中的哪个空间内。
定义热源和冷源-要求用户识别作为光源(照明设备、灯泡、电动百叶窗等)、热源(照明设备、灯泡、烤箱、冰箱、空调单元)、以及冷源(空调单元、门或窗)的各端单元10。稍后将确认不同端单元10以及热源和冷源的相互影响，以查看是否可以进行任何改进。例如，在热环境中，某些灯泡可能发热太多，如果用其它发热较少的灯泡来替换这些灯泡，则将会节省空调能量。
识别设备类型并创建签名-如上所述，模式辨识使得系统能够辨识连接至本发明的电气插座或开关的设备。可以按3个等级来进行识别：
1.类型-这是冰箱、洗碟机等；
2.类型和型号-这是惠尔普(Whirlpool)ADP4411洗碟机；以及
3.指纹-识别确切的设备，例如，这是序列号为1953431741684的惠尔普ADP4411。
为了更准确地识别设备，创建用于存储包括电力消耗模式的设备数据的数据库。可以要求用户提供与其设备有关的信息。应答不非强制性的。用户能够以其所希望的任何精度水平来应答，例如：
●这是电视机；
●这是三星(Samsung)电视机；
●这是三星UE50H6400电视机；或者
●这是序列号为7846584的三星UE50H6400电视机。
数据库中的信息越多，则基于电气模式来辨识电气设备将变得越容易。
识别设备的电气签名，这是基于精确地测量连接至电气插座或开关的设备的电气消耗的能力。如之前所讨论的，各端单元10每秒测量电力消耗至少1000次，并且在一些情况下，甚至每秒测量2500次或更多次。在一些实施例中，以0.1瓦特的精度测量电力消耗。端单元10(经由网关)向服务器报告该端单元10判断为需要报告的电力消耗的变化。各报告包括端单元ID、时间戳、瓦特值和状态。
正确地识别设备的电气模式将识别出有问题的设备的类型。在数据库中有更多数据可用的情况下，模式的进一步处理还可以基于以每秒至少1000次的非常高的速率采样的设备的电气行为测量，来识别该设备的具体型号。
识别设备的模式变化-首先将设备的当前模式与类型模式进行比较，以确保连接至同一端单元10仍然是同一设备。然后，将当前模式与几次循环中的过去数据进行比较。各设备具有其自身的单独循环模式。例如，洗碟机全年都处于活动中，而空调只在炎热的季节处于活动中。当前模式和过去模式的比较将旨在针对住所中的内部变量(人数、温度、湿度、照明等)和外部变量(温度、湿度、照明等)两者使模式标准化。结果将会是：设备模式的异常可被通信至用户，有时伴随着用于修复这种情况的有关信息。例如，清洁空调过滤器可以使得空调单元的电力消耗减少15％。
比较不同地点的设备-可以比较不同住所中的相同设备(构造和型号)的行为，以便理解针对该类设备，哪种行为被认为是正常行为以及哪种行为将被认为是异常行为。首先，将针对所识别出的构造和型号来验证所有设备的ID，以确保未发生变化。然后，将计算随时间的平均消耗。然后，将特定的设备模式与所计算出的平均模式进行比较，以便识别被视为足够大到要报告给客户端的与平均值的任何偏差。图5示出在对不同地点和地理位置中的数据(例如，功耗、内部环境、住所到场人数、当日时间、外部环境、日期和特殊信息(假日等)以及相互影响)进行标准化的情况下要考虑的不同制作法的图。内部的多边形示出分配给各因素的权重。
学习地点的使用模式-通过本发明的端单元10来识别地点(住所、办公室、工厂等)中的所有电气事件，并且将相关事件报告给服务器20。服务器20分析用户的习惯以检测常规的使用模式和异常。例如，如果用户在一周中从不在家，突然间，起居室中的灯在中午突然开启，则这就是可以报告给用户的异常。也许是盗贼破门而入，小孩旷课等。系统在发出警告时可以考虑到周末和假日。
使用分析可以产生与住所用户有关的重要信息。例如，每天晚上多次去卫生间(开启卫生间的灯)可能表示房子里有老年人。
具有正当授权的用户还可以获得其它住所的警告。例如，有独居的年老父母的用户可被警告父母活动中所注意到的一些异常。例如，假设父母每天8：00AM之前醒来，使用卫生间(点亮卫生间的灯)，并在9：00AM之前启动电热水壶。如果一天早上，在10：30AM之前卫生间的灯未开启、并且未启动电热水壶，则可以向用户进行警告。警告的类型(事件、时间)可以完全由用户自定义。用户还可以更新与即将发生的事件(诸如其父母在这些日期休假)有关的系统，使得系统不将这些天的不活动算作异常。
系统建议-系统收集与设备的电气消耗有关的信息，并且如果构造和型号是已知的，则将该设备与其它住所中的相似设备的电气消耗进行比较。电气消耗的变化可能表示可以向用户推荐改进的情况。例如，如果空调单元的电气消耗在一段时间内突然增加(并且天气没有变得更热)，则可能表示过滤器需要清洁。因此，系统可以对用户发出推荐“请验证过滤器是否干净”。系统还可以将推荐作为问题呈现给用户“您最近清洁了空调过滤器吗？”，并且从用户的应答中获悉情况。
故障和维护预测-一些电气设备可能在故障或劣化之前呈现异常的电气行为。系统收集与其管理的所有设备有关的数据。通过比较同一类型的许多设备在故障或劣化之前的电气模式，系统能够识别表示即将发生的故障或劣化的确定模式。因此，在这些情况下，系统能够警告用户：设备在特定时间帧内正面临可能的故障或劣化。然后，系统能够向用户呈现可能的动作，诸如清洁该部件、更换该部件、对该部件进行维护、或者考虑更换设备等。在一些实施例中，系统连接至在线商务网站并且能够为用户购买特定设备以更换现有设备。
电气消耗预测-在收集电气消耗数据持续一段时间并且考虑到天气条件之后，系统可以针对特定天气来预测住所中的消耗。如果用户希望对将来的使用进行预算，则可以将这样的信息赋予用户。可选地，在给定用户授权的情况下，可以将这些信息聚集并通信至电力公司。
系统的输出
系统可以考虑住所中的内部温度、外部温度以及相对外部湿度来示出一段时间内住所的电气消耗。外部温度和湿度信息可以从因特网上的公共信息和/或从连接至系统的外部传感器得到。内部温度和/或湿度数据通过连接至系统的传感器来提供。系统还可以在分析时考虑诸如日出时间、日落时间、学校假期、假日、太阳角度等的附加参数。住所内部和外部这两者的附加传感器能够向系统提供更多的数据。在一些实施例中，假设住所空间(房间、走廊等)是可用的，则针对住所中的各空间提供并分析这些信息。
为了比较不同住所和地理位置中的电力消耗，针对与住所有关的内部和外部的温度和湿度、太阳辐射、太阳角度、其它功耗状态(冰箱和加热器的行为与冰箱和A/C不同)以及其它消耗值来对消耗数据进行标准化。在新设备连接至系统的情况下，对(任何一段时间内的)消耗值进行标准化并与相同设备(相同构造和型号)的参考值进行比较。
例如，假设系统具有针对250个机组的LG1247-2空调(AC)单元的电力消耗数据。在针对各机组进行标准化之后，将时耗值加在一起，并且用总和除以250以得到该AC单位的当前参考值。在系统可用更多数据的情况下，参考值可以随时间变化。在新的LG1247-2单元连接至系统的情况下，将其消耗与系统参考值进行比较。如果差值大于预定阈值，则系统可以向用户警告：新设备与其应消耗的电力相比较而言消耗了太多电力(太少当然是最好的，并且不需要报告)。
因此，系统能够分析设备的消耗值并且向用户报告维护、劣化、故障或改进建议。例如：
●如果系统通知AC单元逐渐消耗越来越多的电力，则很可能需要清洁AC过滤器。告知用户检查空气过滤器并且在必要时进行清洁，从而减少电力消耗。
●如果系统通知相比于相同构造和型号的其它单元，冰箱压缩机工作得更加频繁(标准化到天气条件和开门次数)，则系统可以提议：冰箱压缩机可能有故障并应该由技术人员进行检查。
●系统可以分析洗碟机的使用频率和消耗，并且推断出相比于更新且更高效的型号，洗碟机消耗了太多电力。系统可以建议将洗碟机更换为推荐的型号(例如，由在线购物网站的合作伙伴推荐的型号)，甚至告诉用户投资回报：通过减少电费，新的洗碟机的成本将在多长时间内收回。
场景-在住所的给定情形下，可能同时发生若干动作和需求。例如，在午餐场景中，用户可能会看电视、准备午餐、然后食用午餐。每个动作在温度和环境光方面可能具有不同的要求。系统将分析厨房中相关物品(在这种情况下为照明、百叶窗(电动的或机械的)以及空调)的当前值(或位置)。厨房中的照明值、温度值和湿度值由所安装的本发明的传感器来得到。系统可以推断出：使温度增加4度并且使照明增加3度将会更好。百叶窗当前是部分闭合的，并且照明是关闭的。系统可以通过建议打开百叶窗而开始。如果照明仍然不足，则一些灯泡将会被调光至合适的值。如果外部温度低于内部温度(并且外部空气不被认为是污染的)，则系统可以询问用户是否希望打开窗户来使厨房冷却。可选地，可以开启AC设备来使厨房冷却。
当用户按下关闭按钮时，如电视机等的一些电气设备特别是通过远程控制进行操作的情况下不会完全关闭。作为替代，设备进入“睡眠”模式，但由于设备始终使准备好从远程控制接受命令的模块工作，因此仍然消耗电力。随着时间过去，住所中的若干设备的这种电力消耗可能是显著的。当用户使用本发明的移动应用来开启或关闭设备时，该移动应用与互联网网关30进行通信，然后互联网网关30指示与设备相关联的开关的电气输出。以这种方式，设备可以在关闭时完全切断以节省电力。
尽管已经详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，没有偏离本发明的教导的变化和修改将是显而易见的。这样的变化和修改被视为在本发明和所附权利要求书的范围内。
显而易见，这里描述的各种方法和算法可以例如通过适当编程的通用计算机和计算装置来实现。通常，处理器(例如，一个或多个微处理器)将接收来自存储器等装置的指令，并且执行这些指令，从而执行这些指令所定义的一个或多个处理。此外，可以以多种方式使用各种介质来存储并发送实现这些方法和算法的程序。在一些实施例中，硬连接电路或定制硬件可以代替或者与用于实现各种实施例的处理的软件指令相结合地使用。因此，实施例不限于硬件和软件的任何特定组合。
“处理器”意味着任何一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、计算装置、微控制器或数字信号处理器等的装置。
术语“计算机可读介质”是指参与提供计算机或处理器等装置可读取的数据(例如，指令)的任何介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质例如包括光盘或磁盘以及其它持续性存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，这些介质包括连接至处理器的系统总线。传输介质可以包括或传送诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的声波、光波和电磁辐射。计算机可读介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其它存储器芯片或盒、如下文所述的载波、或计算机可以读取的任何其它介质。
在将指令序列携载至处理器的过程中可能涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令序列(i)可以从RAM传送至处理器，(ii)可以经由无线传输介质携载，以及/或者(iii)可以根据许多格式、诸如蓝牙、TDMA、CDMA、3G等的标准或协议进行格式化。
在描述了数据库的情况下，本领域普通技术人员将会理解，(i)可以容易地采用针对所描述的数据库结构的备选数据库结构，以及(ii)可以容易地采用除数据库之外的其它存储器结构。这里呈现的任何样本数据库的任何图示或描述是针对所存储的信息表示的示例性布置。除通过例如附图或其它各处所示的表格所建议的那些布置之外，还可以采用任何数量的其它布置。类似地，数据库的任何所示条目仅表示示例性信息；本领域普通技术人员将会理解，条目的数量和内容可以与这里描述的这些条目的数量和内容不同。此外，尽管将数据库描绘为表格，但可以使用其它格式(包括关系数据库、基于对象的模型和/或分布式数据库)来存储和操纵这里描述的数据类型。同样地，可以使用数据库的对象方法或行为来实现诸如这里描述等的各种处理。另外，数据库可以以已知的方式存储在本地或者存储在访问这种数据库中的数据的装置的远处。
本发明可被配置为在网络环境中工作，这种网络环境包括经由通信网络与一个或多个装置进行通信的计算机。计算机可以经由诸如因特网、LAN、WAN或以太网(Ethernet)、令牌环(Token Ring)等的有线或无线介质、或者经由任何适当的通信方式或多个通信方式的组合来直接或间接地与装置进行通信。这些装置各自可以包括诸如基于适于与计算机进行通信的Intel.RTM.Pentium.RTM.或Centrino.TM.处理器的计算机等的计算机。任何数量和类型的机器可以与计算机进行通信。

Claims (17)

1.一种电气管理系统，包括：
(i)多个端单元，其包括电气插座和电气开关，各端单元包括(1)处理器、(2)存储器、(3)用于测量通过所述端单元的电力的电力测量单元、以及(4)通信单元；
(ii)网关应用，其安装在连接至所述多个端单元的互联网网关中；
(iii)移动装置的应用，其连接至所述互联网网关；
(iv)服务器，其连接至所述互联网网关，
其中，所述电力测量单元每秒测量通过所述端单元的电力至少1000次。
2.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述多个端单元包括定时器、调度器、调光器、温度传感器或其任意组合。
3.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述多个端单元通过ZIGBEE协议与所述互联网网关进行通信。
4.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述多个端单元还包括：湿度传感器、水传感器、感测器、气体传感器、门窗开启传感器、用于控制电视的IR单元、用于控制娱乐单元的IR单元、以及用于控制空调系统的IR单元。
5.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述移动装置是移动电话、平板电脑、笔记本计算机、个人数字助理即PDA或便携式游戏机。
6.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述移动装置的应用使用所述移动装置的陀螺仪、加速度计、罗盘或其任意组合来计算端单元的X、Y、Z坐标。
7.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述移动装置经由近场通信即NFC而连接至所述端单元。
8.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述互联网网关和所述多个端单元经由ZIGBEE协议进行通信。
9.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述互联网网关发送用以启用或停用端单元的指令。
10.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，在设置时，所述移动装置的应用确定各端单元的ID。
11.根据权利要求10所述的电气管理系统，其中，在设置时，各端单元将该端单元的ID发送至所述移动装置的应用。
12.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述端单元向所述服务器发送与电力消耗有关的信息。
13.根据权利要求12所述的电气管理系统，其中，所述服务器经由对端单元所报告的电力消耗的分析来确定哪个电气装置连接至该端单元。
14.根据权利要求12所述的电气管理系统，其中，所述服务器报告连接至端单元的电气装置的电力消耗的异常。
15.根据权利要求12所述的电气管理系统，其中，所述服务器建议用以减少能量消耗的方式。
16.根据权利要求1所述的电气管理系统，其中，所述移动装置的应用被配置为在所述移动装置接触各端单元或者位于距该端单元1米内的情况下推断该端单元的定位坐标X、Y、Z。
17.一种电气管理方法，包括：
(i)安装包括电气插座和电气开关的多个端单元，各所述端单元包括(1)处理器、(2)存储器、(3)用于测量通过所述端单元的电力的电力测量单元、以及(4)通信单元；
(ii)将网关应用安装在连接至所述多个端单元的互联网网关中；
(iii)将移动装置应用安装在连接至所述互联网网关的移动装置上；
(iv)将服务器连接至所述互联网网关，
其中，所述电力测量单元每秒测量通过所述端单元的电力至少1000次。
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