CN109765443A - 检测电源线上的电器负载的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测电源线上的电器负载的方法及设备。所述方法包括：采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待测电器负载；基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载的电器特征参数；和，将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。这样，可以自动获取待测电器负载的电器类型。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电器检测领域，特别是涉及一种检测电源线上的电器负载的设备及方法。
【背景技术】
目前早已经入了电器时代。家家户户都有很多家用电器，比如电冰箱、洗衣机、电灯、空调、电热器等等。各个工厂中也使用了各种各样的电器工业设备。然而目前在供电时，根本不了解使用中的各个电器的类型以及用电特性，从而不能根据运行的各个电器的用电情况来调整供电。此外，通常用户仅知晓家庭用电的整体情况，而并不知晓每个电器的耗电情况等。
因此，有必要提出一种改进的检测电源线上的电器负载的设备及方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种检测电源线上的电器负载的设备及方法，其可以自动识别连接于所述电源线上的待测电器负载的电器类型。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种检测电源线上的电器负载的方法，其包括：采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待测电器负载；基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载的电器特征参数；和将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。
进一步的，所述数据库中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的，其中利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程包括：采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待训练电器负载；基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；基于获得的待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载的电器特征参数；将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及该待训练电器负载的电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
进一步，基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载和/或待训练电器负载的获取电压特性、电流特性和/或功耗特性的步骤包括：将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据；对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载和/或待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
进一步的，利用相同电器类型的电器负载获得的电器特征参数更新所述数据库中对应的电器特征参数模板，所述电源线上的电源是交流电信号，所述待测电器负载包括一个或多个，基于采样的电压信号和/或电流信号能够获得每个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
进一步的，在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载；在将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载的电器编号。
进一步的，所述检测电源线上的电器负载的方法还包括：记录已获取了电器编号的待测电器负载的功耗。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种检测电源线上的电器负载的设备，其包括：负载取样单元，其被配置来采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待测电器负载；特性获取单元，其被配置来基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；特征参数提取单元，其被配置来基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载的电器特征参数；和特征处理单元，其被配置来将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。
进一步的，所述数据库中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的，其中利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程包括：所述负载取样单元，其被配置来采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待训练电器负载；所述特性获取单元，其被配置来基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；所述特征参数提取单元，其被配置来基于获得的待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载的电器特征参数；所述特征处理单元，其被配置来将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及该待训练电器负载的电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
进一步的，所述特性获取单元包括：模数转换单元，被配置来将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据；同步和去载波单元，被配置来对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载和/或待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
进一步的，所述特征处理单元利用相同电器类型的电器负载获得的电器特征参数更新所述数据库中对应的电器特征参数模板，所述电源线上的电源是交流电信号，所述待测电器负载包括一个或多个，所述特性获取单元基于采样的电压信号和/或电流信号能够获得每个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
进一步的，所述特征处理单元在将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载的电器编号，其中所述数据库中还记载有每个电器特征参数模板对应的电器编号；所述特征处理单元在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载。
进一步的，所述特征处理单元还记录已获取了电器编号的待测电器负载的功耗。
与现有技术相比，本发明中检测电源线上的电器负载的设备及方法，能够获得待测电器负载的电器特征参数，将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比就可以自动获取待测电器负载的电器类型。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明中的检测电源线上的电器负载的设备在一个实施例中的结构框图；和
图2为本发明中的检测电源线上的电器负载的方法在一个实施例中的流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图来详细介绍一下本发明的具体实施方式。
在本发明中，各处的“在一个实施例中”并不是特别指在同一个实施例中，它们可以是同一个实施例，也可以是不同的实施例。
本发明提供一种检测电源线上的电器负载的设备，其可以自动识别连接于所述电源线上的待测电器负载的电器类型。
图1为本发明中的检测电源线上的电器负载的设备100在一个实施例中的结构框图。所述设备100能够自动检测电源线110上的待测电器负载200的电器类型，如图1所示的，所述设备100包括负载取样单元120、特性获取单元130、特征参数提取单元140和特征处理单元150。
所述负载取样单元120被配置来采样所述电源线110上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线110上连接有待测电器负载200。在对电器负载200进行检测时，图1中所示的电器负载200被称为待测电器负载。在一个实施例中，所述负载取样单元120可以根据需要同时采样所述电源线110上的电压信号和电流信号，也可以根据需要采样所述电源线110上的电压信号和电流信号中的一个。所述负载取样单元120可以采用任何现有的采样方式。所述负载取样单元120可以安装于电表位置处，也可以安装于其他位置。
所述特性获取单元130被配置来基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。所述特性获取单元130可以同时获得待测电器负载200的电压特性、电流特性和功耗特性，也可以获得待测电器负载200的电压特性、电流特性和功耗特性中的一个或两个。在一个实施例中，所述特性获取单元130包括模数转换单元131和同步和去载波单元132。所述模数转换单元131被配置来将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据。所述同步和去载波单元132被配置来对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性。所述电压特性可以包括波形、频率、相位和/或其他特性，所述电流特性可以包括波形、频率、相位和/或其他特性，所述功耗特性可以包括波形、频率、相位和/或其他特性。由于所述电源线110上是交流电信号，比如50Hz的交流信号，因此需要对数字的电压数据和电流数据进行去载波处理。
所述特征参数提取单元140被配置来基于获得的待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载200的电器特征参数。在一个实施例中，可以利用现有的或特别开发的算法或是类神经的算法来实现电器特征参数的提取。每种电器负载在运行时都会形成自己独特的电流波形、电压波形或功耗波形，这些特性被汇总提取后可以形成该电器负载的电气特征参数。
所述特征处理单元150被配置来将获得的待测电器负载200的电器特征参数与数据库160中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载200的电器类型，其中所述数据库160中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。在一个实施例中，可以利用现有的或特别开发的算法或是类神经的算法来实现电器特征参数和电器特征参数模板的对比。
所述数据库160中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的。在一个实施例中，可继续参考图1来理解利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程，此时图1中所示的电器负载200可以被称为待训练电器负载。其中，利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程包括：所述负载取样单元120采样所述电源线110上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线110上连接有待训练电器负载200；所述特性获取单元130基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性；所述特征参数提取单元140被配置来基于获得的待训练电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载200的电器特征参数；所述特征处理单元150将获得的待训练电器负载200的电器特征参数以及该待训练电器负载200的电器类型保存入所述数据库160形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
可见，利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程与获取待测电器负载对应的电器特征参数的过程基本相同。通过训练学习过程，可以在所述数据库160中建立各种电器类型的电器特征参数模板。此外，所述特征处理单元140还可以随时利用相同电器类型的电器负载获得的电器特征参数来更新所述数据库160中对应的电器特征参数模板，这样可以实现了所述数据库160中对应的电器特征参数模板的实时更新。
所述待测电器负载200可以包括一个或多个。在所述待测电器负载200为一个的实施例中，由于采样的电压信号和/或电流信号仅与一个待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性相关，因此所述特性获取单元130较容易获得该待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
在所述待测电器负载200为多个的实施例中，所述特性获取单元130较难获得每个待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性。此时，在一种实现方式中，可以将其余待测电器负载200先关闭，先获得开启的那个待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性，如此重复，依次获取各个待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性。当然，在另一种实现方式中，也可以根据采样的电压信号和/或电流信号以及已知的电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性同时获得多个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性，比如冰箱的电压特性、电流特性和/或功耗特性是间隔性的，并且24小时开启的，而洗衣机也是间隔性使用的，但是一直工作，比如电灯是开启后功耗比较稳定的，综合这些已知情况，进行综合计算从而可以同时得到多个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
在一个改进的实施例中，所述特征处理单元150在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库160形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载。相应的，所述特征处理单元150在将获得的待测电器负载200的电器特征参数与数据库160中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载200的电器编号，其中所述数据库160中还记载有每个电器特征参数模板对应的电器编号。所述特征处理单元150还记录已获取了电器编号的待测电器负载200的功耗。
在一个应用中，所述设备100被安装于一个家庭的电表处，事先可以利用所述设备100为家庭中的各个电器负载建立电气特征参数模板。之后，所述设备100可以自动获取启动的各个待测电器负载200的电器类型、电器编号以及其功耗，经过一段时间，比如1个月或者1年，所述设备100可以给用户罗列出各个电器负载的用电情况，从而给用户提供用电指导。在另一个应用中，所述设备100被安装于每个家庭的电表处，电力部门事先可以在所述数据库160中建立大部分或所有电器设备的电气特征参数模板。安装于各个家庭的设备100检测各个家庭使用的电器负载的电器类型和使用情况，电力部门可以根据汇总的信息指定供电计划。当然，还有其他各种应用，这里就不再一一列举了。
本发明还提供一种检测电源线上的电器负载的方法。图2为本发明中的检测电源线上的电器负载的方法200在一个实施例中的流程示意图。如图2所示的，所述方法200包括如下步骤。
步骤210，采样所述电源线110上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线110上连接有待测电器负载；
步骤220，基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载200的电压特性、电流特性和/或功耗特性；
步骤230，基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载200的电器特征参数；和
步骤240，将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。
在一个实施例中，所述数据库中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的，其中利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的步骤包括：采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待训练电器负载；基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；基于获得的待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载的电器特征参数；将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及该待训练电器负载的电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
在一个实施例中，基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载和/或待训练电器负载的获取电压特性、电流特性和/或功耗特性的步骤包括：将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据；对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载和/或待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
在一个实施例中，在将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载的电器编号，其中所述数据库中还记载有每个电器特征参数模板对应的电器编号；在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载。所述方法200还包括记录已获取了电器编号的待测电器负载的功耗。
由于所述设备100的技术原理与所述方法200的技术原理一致，因此在介绍方法200时对于重复的部分进行了简化或省略处理，简化或省略的部分可以参考所述设备100的有关描述。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (12)
1.一种检测电源线上的电器负载的方法，其特征在于，其包括：
采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待测电器负载；
基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；
基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载的电器特征参数；和
将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的，其中利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程包括：
采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待训练电器负载；
基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；
基于获得的待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载的电器特征参数；
将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及该待训练电器负载的电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载和/或待训练电器负载的获取电压特性、电流特性和/或功耗特性的步骤包括：
将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据；
对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载和/或待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用相同电器类型的电器负载获得的电器特征参数更新所述数据库中对应的电器特征参数模板，
所述电源线上的电源是交流电信号，
所述待测电器负载包括一个或多个，基于采样的电压信号和/或电流信号能够获得每个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载；
在将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载的电器编号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
记录已获取了电器编号的待测电器负载的功耗。
7.一种检测电源线上的电器负载的设备，其特征在于，其包括：
负载取样单元，其被配置来采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待测电器负载；
特性获取单元，其被配置来基于采样的电压信号和/或电流信号获得待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；
特征参数提取单元，其被配置来基于获得的待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待测电器负载的电器特征参数；和
特征处理单元，其被配置来将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比，获取待测电器负载的电器类型，其中所述数据库中记载有多个电器特征参数模板以及每个电器特征参数模板对应的电器类型。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述数据库中的电器特征参数模板是利用待训练电器负载训练获得的，
其中利用待训练电器负载训练获得对应的电器特征参数模板的过程包括：
所述负载取样单元，其被配置来采样所述电源线上的电压信号和/或电流信号，此时所述电源线上连接有待训练电器负载；
所述特性获取单元，其被配置来基于采样的电压信号和/或电流信号获得待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性；
所述特征参数提取单元，其被配置来基于获得的待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性获得待训练电器负载的电器特征参数；
所述特征处理单元，其被配置来将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及该待训练电器负载的电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述特性获取单元包括：
模数转换单元，被配置来将采样的电压信号和/或电流信号进行模数转换得到数字的电压数据和/或电流数据；
同步和去载波单元，被配置来对数字的电压数据和电流数据进行同步和去载波得到待测电器负载和/或待训练电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
10.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述特征处理单元利用相同电器类型的电器负载获得的电器特征参数更新所述数据库中对应的电器特征参数模板，
所述电源线上的电源是交流电信号，
所述待测电器负载包括一个或多个，所述特性获取单元基于采样的电压信号和/或电流信号能够获得每个待测电器负载的电压特性、电流特性和/或功耗特性。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述特征处理单元在将获得的待测电器负载的电器特征参数与数据库中的电器特征参数模板进行对比后，还获取待测电器负载的电器编号，其中所述数据库中还记载有每个电器特征参数模板对应的电器编号；
所述特征处理单元在将获得的待训练电器负载的电器特征参数以及其电器类型保存入所述数据库形成一电器特征参数模板及该电器特征参数模板对应的电器类型时，同时也为该电器特征参数模板设置唯一的电器编号，该电器编号对应该待训练电器负载。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，
所述特征处理单元还记录已获取了电器编号的待测电器负载的功耗。
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