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QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung ist mit den folgenden parallel anhängigen Anmeldungen verwandt. Die parallel anhängige US Anmeldung Nr.
14/586,710 , eingereicht am 30. Dezember 2014 (Anwaltszeichen EBL-001) mit Titel „Energiemesssystem mit Sensoren ohne externe Stromversorgung“ („Energy metering system with self-powered sensors“) und die parallel anhängige US-Anmeldung Nr.
14/586,740 , eingereicht am 30. Dezember 2014 (Anwaltszeichen EBL-003) mit Titel „Energiemesssystem und Verfahren zu dessen Kalibrierung“ („Energy metering system and method for its calibration“) offenbaren weitere Aspekte des vorliegend offenbarten, erfindungsgemäßen Messsystems. Die Anmeldung EBL-001 stellt insbesondere Einzelheiten hinsichtlich der Versorgung von Sensoren des Sensorsystems bereit. Die Anmeldung EBL-003 stellt weitere Einzelheiten hinsichtlich der Kalibrierung und des Betriebs des Energiemesssystems bereit. Die Offenbarung dieser Anmeldungen ist in dieser Schrift durch Bezugnahme aufgenommen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Energiemesssysteme zur Visualisierung elektrischer Lasten einer Verteilertafel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Visualisierungssystem zur Visualisierung elektrischer Lasten einer elektrischen Verteilertafel auf Grundlage pro Schaltkreis mithilfe einer tragbaren Vorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren, Vorrichtungen und Smartphone-Apps bzw. Anwendungen zur Visualisierung elektrischer Lasten, und insbesondere ein Verfahren und eine Smartphone-App zur Visualisierung von elektrischen Lasten einer Verteilertafel auf Grundlage pro Schaltung mithilfe einer tragbaren Vorrichtung und einer Sensorvorrichtung, die an einer Oberfläche eines Gehäuses von zumindest einem Schutzschalter anzuordnen ist.
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HINTERGRUND
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JP 2014- 231 994 A betrifft eine Messergebnis-Anzeigevorrichtung, die aufweist einen Speicherteil zum Speichern der Bilddaten eines Messobjektbildes, das ein Messobjekt und Messergebnisdaten über das Messobjekt anzeigt; und einen Verarbeitungsteil zum Ausführen der Messergebnis-Anzeigeverarbeitung zum Anzeigen des Messobjektbildes auf der Grundlage der Bilddaten auf einem Messergebnis-Anzeigebildschirm.
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US 2014 / 0 170 971 A1 betrifft ein elektrisches Verteilungssystem, bei dem Informationen an und/oder von einer elektrischen Komponente des elektrischen Verteilungssystems unter Verwendung von Nahfeldkommunikation übermittelt werden. Die Informationen können an und/oder von der elektrischen Komponente unter Verwendung eines elektronischen Geräts, wie z. B. eines speziellen Nahfeldgeräts, eines Smartphones oder eines Konfigurationskartengeräts, übermittelt werden.
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US 2011 / 0 074 382 A1 betrifft einen berührungslosen Strom- und Leistungsverbrauchssensor, der sicher an einem Unterbrecherkasten eines Bauwerks angebracht werden kann, um den Stromfluss und/oder die in dem Bauwerk verbrauchte Leistung zu erfassen. Da der Sensor auf einer Oberfläche des Leistungsschalterkastens montiert werden kann, ohne dass der Zugang zu stromführenden Leitern im Inneren des Kastens erforderlich ist, kann eine ungeschulte Person den Sensor leicht installieren, um den gesamten momentanen Stromfluss zu überwachen und somit die von stromführenden Geräten in der Struktur verbrauchte Leistung kontinuierlich zu bestimmen.
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US 2012 / 0 271 469 A9 betrifft ein System und Verfahren, das aus vernetzten modularen Sensoren und einem Datenverarbeitungs-/Anzeigesystem besteht, um sowohl Echtzeit- als auch historische Stromverbrauchsdaten (Metriken, Statistiken usw.) zu erfassen, zu verarbeiten, zu verwalten und darzustellen und darüber hinaus die intelligente Steuerung des Energieverbrauchs durch Verbraucheraufklärung sowie manuelle und automatische Verbrauchskontrollen zu ermöglichen.
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US 2009 / 0 115 426 A1 betrifft eine Anzeigevorrichtung für einen fehlerhaften Stromkreis mit Anzeige des Zustands der Übertragungsleitung sowie Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung. Der Indikator für einen fehlerhaften Stromkreis hat einen Sensor, der elektrisch mit einem elektrischen Leiter gekoppelt werden kann, um Daten bezüglich eines Zustands des elektrischen Leiters zu sammeln.
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WO 2014/ 009 976 A1 betrifft ein System und eine Vorrichtung zur Messung von Stromkreisabzweigungen für die Erfassung von elektrischem Strom durch Stromkreisabzweigungen in einer elektrischen Verteilertafel. Die Stromkreisabzweigmessvorrichtung besteht aus einer Strommess- und Datenübertragungsvorrichtung, die elektrisch und mechanisch mit Stromsensormodulen verbunden ist.
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Bei herkömmlichen Energieverteilernetzwerken wird der Energieverbrauch eines Orts (Englisch „site“, Deutsch auch „Abnehmer“) typischerweise an einem zentralen Versorgungspunkt gemessen, z.B. zwischen einer Versorgungsleitung des Energieversorgers und der ersten Verteilertafel eines gegebenen Orts, zum Beispiel eines einzelnen Gebäudes oder einem eigenständigen Teil eines Gebäudes wie etwa einer Wohnung oder dergleichen. Auf diese Weise kann die gesamte an diesem bestimmten Ort verbrauchte elektrische Energie gemessen werden, unabhängig von dem elektrischen Verteilersystem des gegebenen Orts.
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Herkömmliche Energiemessvorrichtungen zeichnen den Gesamtverbrauch an elektrischer Energie lokal auf. Solche Energiemesssysteme müssen regelmäßig durch den Verbraucher, den Energieversorger oder einen Dienstleister abgelesen werden. In jüngster Zeit wurden sogenannte intelligente Messvorrichtungen in verschiedenen Ländern eingeführt. Bei einem intelligenten Messsystem teilt eine intelligente Messvorrichtung die Menge an Energie, die an einem bestimmten Ort verbraucht wurde, an ein Versorgungsunternehmen, z.B. den Energielieferanten oder einen Dienstleister mit. In manchen Fällen wird die verbrauchte Energie nur auf Anfrage hin mitgeteilt, z.B. für die Erstellung einer Verbrauchsabrechnung. Andere intelligente Energiemesssysteme erlauben eine regelmäßigere Rückmeldung von Energieverbrauchsdaten, zum Beispiel jeden Tag oder jede Stunde.
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Das regelmäßige Mitteilen eines Energieverbrauchs an das Versorgungsunternehmen gestattet die Implementierung neuer Abrechnungsmodalitäten. Zum Beispiel können Energieverbraucher vom Energieversorger mit niedrigeren Preisen belohnt werden, falls sie übermäßigen Verbrauch in Zeiten hoher Nachfrage vermeiden, und stattdessen ihren Energieverbrauch auf Zeiträume niedriger Nachfrage verlagern, etwa nachts.
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Obgleich solche Systeme auf makroskopischer Ebene hilfreich sind, sind Energiemesssysteme, welche den Energieverbrauch eines vergleichsweise großen Ortes an einem einzelnen Punkt messen, in vielen Fällen nicht ausreichend, um den Energieverbrauch eines einzelnen Nutzers im Detail zu analysieren. Zum Beispiel mag ein Nutzer feststellen, dass er oder sie eine überdurchschnittliche Menge an Energie zu einer bestimmten Tageszeit verbraucht, jedoch nicht in der Lage sein, festzustellen, wo im Haus oder der Wohnung diese Energie verbraucht wird.
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Um dieses Problem zu lösen wurden Vorrichtungen entwickelt, welche die Messung der elektrischen Last einer bestimmten Vorrichtung gestatten. Solche Vorrichtungen können entweder fest an relevanten Punkten eines Energieverteilernetzwerks installiert sein oder als Zwischenvorrichtung bereitgestellt sein, eingesteckt zwischen einer Wandsteckdose und einer zu überwachenden Vorrichtung. Obgleich diese Vorrichtungen zur Identifizierung von elektrischen Vorrichtungen, die eine besonders hohe elektrische Last verursachen, hilfreich sind, sind solche Vorrichtungen häufig schwer zu installieren und zu verwenden, was entweder zu hohen Installationskosten oder eingeschränkter Nutzung führt. Ferner gestatten sie keinen Überblick über eine gesamte elektrische Installation eines Orts.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Energiemesssysteme und damit verbundene Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, die es einem Energieverbraucher oder einem Versorgungsunternehmen gestatten, eine genauere Einschätzung des elektrischen Stromverbrauchs an einem bestimmten Ort zu erhalten. Bevorzugt sollte das Energiemesssystem einfach installierbar und betreibbar sein.
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DARSTELLUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Visualisierungssystem zur Visualisierung elektrischer Lasten einer elektrischen Verteilertafel offenbart. Das Visualisierungssystem weist eine Sensoranordnung zum Erfassen einer elektrischen Last einer Vielzahl von elektrischen Schaltkreisen, die von entsprechenden Schutzschaltern der Verteilertafel geschützt werden, und zum Bereitstellen entsprechender Sensordaten auf. Das Visualisierungssystem weist ferner ein Datenverarbeitungssystem zum Sammeln und Speichern der Sensordaten der Sensoranordnung und eine tragbare Vorrichtung auf. Die tragbare Vorrichtung weist eine Bilderfassungseinheit und einen Anzeigebildschirm auf, und ist eingerichtet, ein Live-Bild von zumindest einem Teil der elektrischen Verteilertafel von der Bilderfassungseinheit zu erhalten, einzelne Schutzschalter innerhalb der Live-Bilds zu identifizieren, Lastinformationen zumindest für die identifizierten Schutzschalter von dem Datenverarbeitungssystem zu erhalten und die erhaltenen Lastinformationen auf strukturierte Weise auf dem Anzeigebildschirm der tragbaren Vorrichtung anzuzeigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensorvorrichtung mit zumindest einem Sensor offenbart, der in einem Sensorgehäuse angeordnet ist und der an einer Stirnfläche eines Schutzschaltergehäuses von zumindest einem Schutzschalter einer Vielzahl von Schutzschaltern anzuordnen ist. Die Sensorvorrichtung weist zumindest eine Sensorschaltung zum Erfassen einer elektrischen Last von zumindest einer elektrischen Schaltung, die von dem zumindest einem Schutzschalter geschützt wird, und eine Leuchtvorrichtung, die eingerichtet ist, zumindest eine Leuchtsequenz aufweisend kodierte Informationen auszusenden, auf.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Visualisierung elektrischer Lasten einer elektrischen Installation mithilfe einer tragbaren Vorrichtung offenbart. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen eines Live-Bilds von zumindest einem Teil der elektrischen Installation vermittels der tragbaren Vorrichtung, sowie das Identifizieren von zumindest einer Sensorvorrichtung innerhalb des aufgenommenen Live-Bilds vermittels der tragbaren Vorrichtung. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen einer elektrischen Last von zumindest einer elektrischen Schaltung, die mit der zumindest einen Sensorvorrichtung assoziiert ist, vermittels der zumindest einen Sensorvorrichtung, sowie das Erhalten von Lastinformationen entsprechend der erfassten elektrischen Last des zumindest einen elektrischen Schaltkreises vermittels der tragbaren Vorrichtung. Die erhaltenen Lastinformationen werden von der tragbaren Vorrichtung auf strukturierte Weise auf einem Anzeigebildschirm der tragbaren Vorrichtung angezeigt.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Smartphone-App, die in einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung gespeichert ist, zur Visualisierung von elektrischen Lasten einer elektrischen Installation offenbart. Die Smartphone-App führt die folgenden Schritte durch, wenn sie auf zumindest einem Prozessor eines Smartphones ausgeführt wird. Bei Ausführung nimmt die App ein Live-Bild von zumindest einem Teil einer elektrischen Installation auf und identifiziert zumindest eine Sensorvorrichtung innerhalb des aufgenommenen Live-Bilds. Lastinformationen, die einer elektrischen Last von zumindest einem elektrischen Schaltkreis entsprechen, der mit der zumindest einen identifizierten Sensorvorrichtung assoziiert ist, werden erhalten. Auf einem Anzeigebildschirm des Smartphones wird eine strukturierte Ansicht aufweisend die erhaltenen Lastinformationen zur Anzeige erzeugt.
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Gemäß dem ersten, zweiten, dritten und vierten Aspekt ist jeweils eine Vielzahl von elektrischen Schaltkreisen vorgesehen, die von entsprechenden Schutzschaltern einer Verteilertafel geschützt werden. Eine Sensoranordnung ist vorgesehen, wobei die Sensoranordnung eine Vielzahl von Sensoren aufweist in der Nähe der Vielzahl von Schutzschaltern der Verteilertafel zum Erfassen eines Magnetfelds in dem Bereich der Vielzahl von Schutzschaltern und Bereitstellen entsprechender Sensordaten. Jeder Sensor der Vielzahl von Sensoren ist in einem Sensorgehäuse angeordnet. Jeder Sensor der Vielzahl von Sensoren ist an einer Stirnfläche eines Schutzschaltergehäuses des jeweiligen Schutzschalters angebracht und weist zumindest eine sichtbare Identifikationsmarkierung auf, die auf einer Stirnfläche des jeweiligen Sensors angeordnet ist.
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Das beschriebene System sowie das Verfahren und die Smartphone-App ermöglichen eine tiefere Analyse elektrischer Lasten an einem bestimmten Standort. Insbesondere kann durch das Erhalten von Lastdaten auf Grundlage pro Schaltkreis und Überlagern eines Live-Bilds einer Verteilertafel mit den erhaltenen Lastdaten eine graphische Darstellung der elektrischen Lasten, die mit der Verteilertafel verbunden sind, erzeugt werden, die für einen Nutzer einfach nachzuvollziehen ist. Darüber hinaus ermöglicht die beschriebene Sensorvorrichtung eine direkte Kommunikation zwischen dem Sensorsystem und der tragbaren Vorrichtung, wodurch eine einfache Identifizierung einzelner Sensoren sowie eine Kommunikation von Lastdaten von der Sensorvorrichtung an die tragbare Vorrichtung ermöglicht werden. Das beschriebene System ist besonders einfach zu installieren und nutzen, selbst von einem Kunden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente aus unterschiedlichen Ausführungsformen bezeichnet. Die beigefügten Zeichnungen umfassen:
- 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Energiemesssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine Gruppe von Schutzschaltern mit entsprechenden Sensorvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt einen Sensorstreifen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 4 zeigt eine tragbare Vorrichtung, die ein Wärmebild einer Verteilertafel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Energiemesssystems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Energiemesssystem 100 weist drei Teilsysteme auf, nämlich ein Sensor-Teilsystem 110, ein Datensammel-Teilsystem 140 und ein Datenanalyse-Teilsystem 170. In anderen Ausführungsformen können manche dieser Teilsysteme entfallen, kombiniert und in weitere Teilsysteme geteilt werden. Zudem weist das Energiemesssystem 100 einen Cloud-Dienst 192 und eine tragbare Vorrichtung 196 auf.
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Gemäß der beschriebenen Ausführungsform wird das Sensor-Teilsystem 110 unmittelbar auf eine herkömmliche, elektrische Verteilertafel 112 oder in einen aufnehmenden Sicherungskasten montiert. In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist die Verteilertafel 112 zwei Reihen vertikal angeordneter Schutzschalter 114 auf. Natürlich können die Schutzschalter 114 in anderen Ausführungsformen horizontal oder mit einer unterschiedlichen Anzahl von Reihen und Spalten angeordnet werden. Jeder Schutzschalter 114 ist innerhalb der Verteilertafel 112 mit einer Versorgungsleitung und mit einer der mehreren Schaltungen eines bestimmten Orts, wie etwa einer Wohnung oder einem Haus verbunden. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Reihe von Schutzschaltern 114 einen Netzschutzschalter auf, der die gesamte elektrische Verteilertafel 112 und somit alle sekundären Schutzschalter 114 und assoziierte Schaltkreise, die mit ihr verbunden sind, schützt. Zum Beispiel kann ein erster Schutzschalter 114 mit einem ersten Schaltkreis zur Versorgung der Wandsteckdosen eines Schlafzimmers mit elektrischer Energie verbunden sein. Ein zweiter Schutzschalter 114 kann mit einem zweiten Stromkreis zur Versorgung der Wandsteckdosen einer Küche mit elektrischer Energie verbunden sein. Ein dritter Schutzschalter 114 kann unmittelbar mit einem bestimmten, leistungsstarken Elektrogerät verbunden sein, beispielsweise einem Ofen, einem Heizgerät oder einer Klimaanlage.
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Um Lastinformationen für jeden einzelnen Schaltkreis zu erhalten, ist in der beschriebenen Ausführungsform ein Sensor 120 an jedem der Schutzschalter 114 vorgesehen. Jeder Sensor 120 ist zum Erfassen der Stärke des Magnetfelds in dem Bereich des jeweiligen Schutzschalters 114 eingerichtet, etwa des Magnetfelds, das durch eine Schutzspule oder eine andere interne Komponente des Schutzschalters 114 emittiert wird. Insbesondere kann ein synchrones 1-Chip-3-Achsen Digitalmagnetometer eingesetzt werden, welches zur Bestimmung von Komponenten eines Magnetfelds oder eines Flusses in drei verschiedenen Raumrichtungen eingerichtet ist. Derartige Sensoren sind beispielsweise aus
US-Anmeldung Nr. 2013/0229173 A1 von Paul Bertrand bekannt, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme in der vorliegenden Schrift aufgenommen ist, und die daher hier nicht detailliert beschrieben wird.
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Zur erleichterten Installation können mehrere der Sensoren 120 kombiniert werden, um eine Sensorvorrichtung in Gestalt eines Sensorstreifens zu bilden, wie untenstehend unter Bezugnahme auf 3 dargelegt ist. Bevorzugt können die einzelnen Sensoren 120 eines Sensorstreifens gemäß einer genormten Beabstandung von Schutzschaltern 114 beabstandet angeordnet sein. Um Variationen in der Beabstandung der Schutzschalter 114 aufzunehmen, kann ein flexibler Streifen verwendet werden, um die einzelnen Sensoren 120 zu verbinden. Alternativ können einzelne Sensorvorrichtungen verwendet werden. Die Reihe der Sensoren 120 kann ebenfalls Platzhalter-Sensoren aufweisen, also Vorrichtungen mit kompatiblen elektrischen Anschlüssen und räumlichen Abmessungen wie die oben beschriebenen Sensoren 120. Derartige Platzhalter-Sensoren können zwischen Sensoren 120 an Orten platziert sein, an denen kein Schutzschalter 114 vorhanden ist. Darüber hinaus kann ein einzelnes Gehäuse einer Sensorvorrichtung zwei oder mehr Sensoren 120 aufweisen, falls Doppelt- bzw. Tandem-Schutzschalter an der Verteilertafel 112 installiert sind.
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In der beschriebenen Ausführungsform besitzt jede Sensorvorrichtung einen assoziierten Mikrocontroller und/oder Schaltungstechnik zum Betreiben des Sensors 120. Dies kann das Sicherstellen eines passenden Zeitpunkts jeder Messung hinsichtlich eines externen Taktsignals sowie das Steuern eines Leuchtelements umfassen, das als Statusanzeige dient, wie untenstehend genauer beschrieben werden wird. Der Mikrocontroller kann ebenfalls eine Datenvorverarbeitung durchführen, etwa die Digitalisierung analoger Messergebnisse sowie das Verwerfen offensichtlich falscher Messungen. Falls Sensorstreifen oder Sensorgehäuse mit mehr als einem Sensor 120 eingesetzt werden, kann ein einzelner Mikrocontroller von mehreren Sensoren 120 geteilt werden.
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In der beschriebenen Ausführungsform weist jeder Sensor 120 eine Statusanzeige in Form einer Leuchtdiode (LED) auf. Die LED kann durch den Mikrocontroller gesteuert werden, um einen Betriebszustand des Sensors 120 anzuzeigen. In Abhängigkeit von der Anzahl von Zuständen, die angezeigt werden sollen, kann eine Einfarben-LED oder eine Mehrfarben-LED verwendet werden. Die LED kann auch während der anfänglichen Konfiguration des Energiemesssystems 100 wie unten beschrieben verwendet werden. Ferner kann die LED für weiter fortgeschrittene Anwendungen verwendet werden, wie untenstehend genauer beschrieben ist.
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In einer Ausführungsform werden die Sensorvorrichtungen an die einzelnen Schutzschalter 114 vermittels eines Klebestreifens oder einer Klebschicht auf der Rückseite eines Gehäuses der Sensorvorrichtungen befestigt. Andere Befestigungsmittel wie etwa elastische Clips, die eingerichtet sind, auf ein genormtes Gehäuse eines Schutzschalters 114 geklippt zu werden, oder ein Rahmen, der über den Schutzschalter 114 beinhaltend Sensorelektronik und einen Bereich zur Platzierung einzelner Markierungen oder Beschriftungsinformationen gelegt wird, können eingesetzt werden. Solche mechanischen Befestigungsmittel stellen eine durchgehende Platzierung eines Sensors 120 auf einem Schutzschalter 114 an einem spezifischen Ort sicher, der beispielsweise einem Emissionshotspot eines Magnetfelds entspricht. Die genaue Platzierung der Sensoren 120 an einer wohldefinierten Position verbessert die Vergleichbarkeit von Messungen, die von unterschiedlichen Sensoren 120 erhalten werden.
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Die einzelnen Sensoren 120 sind durch ein internes Bussystem, das in 1 nicht erkennbar ist, verbunden. Bei dem Bussystem kann es sich um ein Parallel-Bussystem mit einer Vielzahl von parallelen Busleitungen, die an jede der Reihen von Sensoren 120 angeschlossen sind, handeln. Alternativ kann das Bussystem ebenfalls als Verkettung eingerichtet sein, also zum Weiterleiten von Daten von einem Sensor 120 zum Nächsten. In der beschriebenen Ausführungsform kombiniert das Bussystem beide Architekturen. Insbesondere ist ein erster Teil des Bus aufweisend Stromversorgungs-, Daten- und Taktleitungen parallel mit allen Sensoren 120 geschaltet. Unter anderem erlaubt dies die Synchronisierung des Betriebs aller Sensoren 120 des Sensor-Teilsystems 110. Ein zweiter Teil des Bus weist Adressleitungen zum Verbinden aller Sensoren 120 einer Reihe von Sensoren in Form einer Verkettung auf, wodurch jeder der Sensoren 120 nacheinander der Reihenfolge nach angesprochen werden kann.
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An einem Ende von jeder Reihe von Sensoren 120 sind Verbindungskabel 122 und 124 mit dem ersten Sensor 120 dieser Spalte verbunden. Bei der abgebildeten Ausführungsform sind die Verbindungskabel 122 und 124 mit einem Anschluss- bzw. Klemmenkasten 126 verbunden. Wie oben bezüglich der Sensoren 120 genauer beschrieben ist der Anschlusskasten 126 bevorzugt derart an der Verteilertafel 112 vermittels eines Klebestreifens, einer Klebeschicht oder einer magnetischen Befestigung angebracht, dass er ohne Öffnen der Verteilertafel 112 und ohne Spezialwerkzeug angebracht werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der letzte Sensor 120 einer ersten Reihe von Sensoren 120 unmittelbar mit einem ersten Sensor 120 einer weiteren Reihe von Sensoren 120 verbunden sein, so dass alle Sensoren 120 eine einzige Kette von Sensoren 120 bilden.
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Das Sensor-Teilsystem 110 kann weitere Komponenten aufweisen, die in 1 nicht sichtbar sind. Zum Beispiel kann das Sensor-Teilsystem 110 einen Bewegungsdetektor aufweisen, der die Gegenwart einer Person in der Nähe der Verteilertafel erkennt, oder einen Vordertürensensor, der einen Öffnungszustand einer Abdeckungstür eines Sicherungskastens erkennt, der die Verteilertafel 112 umschließt. Derartige zusätzliche Sensordaten können von dem Energiemesssystem 100 eingesetzt werden, um die Lastmessung zu unterbrechen, falls Wartungsarbeiten an der Verteilertafel 112 durchgeführt werden, die zu falschen Messergebnissen führen können. Alternativ können Daten von solchen Sensoren auch dazu verwendet werden, um eine Rekalibrierung des Energiemesssystems 100 auszulösen, wie in der parallel-anhängigen Anmeldung EBL-003 beschrieben. Eine Rekalibrierung kann verwendet werden, um das Energiemesssystem an eine veränderte Konfiguration oder andere äußere Einflüsse wie etwa ein anderes Hintergrundmagnetfeld anzupassen. Zudem können unterschiedliche Kalibrierungsdatensätze für unterschiedliche Betriebsumgebungen gespeichert werden, z.B. mit offenem oder geschlossenem Sicherungskasten. In diesem Fall können Daten von einem Türsensor verwendet werden, um die Kalibrierungsdatensätze entsprechend zu wechseln, um die Messergebnisse zu verbessern. Ferner kann das System 100 eine Benachrichtigung an einen Nutzer oder Administrator erzeugen, um hervorzuheben, dass die Tür geöffnet wurde oder offenstehen gelassen wurde.
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Das Sensor-Teilsystem 110, aufweisend die Sensoren 120, die Verbindungskabel 122 und 124 sowie den Anschlusskasten 126, ist mit einem Datensammel-Teilsystem 140 vermittels eines Versorgungskabels 130 verbunden. Insbesondere ist das Versorgungskabel 130 an einem Ende in den Anschlusskasten 126 eingesteckt, und an dem anderen Ende in eine lokale Datenaggregationsvorrichtung 142.
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In der beschriebenen Ausführungsform ist die Datenaggregationsvorrichtung 142 in einem Gehäuse vom Wechselstromtyp mit einem Steckverbinder zum Einstecken der Datenaggregationsvorrichtung 142 in eine herkömmliche Wandsteckdose 144 integriert. Das Einstecken der Datenaggregationsvorrichtung 142 in die Wandsteckdose 144 schaltet das Datensammel-Teilsystem 140 ein. Ferner verbindet das Einstecken der Datenaggregationsvorrichtung 142 in die Wandsteckdose 144 ebenfalls die Datenaggregationsvorrichtung 142 mit einem Schaltkreis, der von der Verteilertafel 112 abzweigt. Dies wiederum ermöglicht, dass die automatische Kalibrierung des Energiemesssystems wie genauer in der parallel-anhängigen Anmeldung EBL-003 beschrieben erfolgt.
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Obgleich in 1 nicht gezeigt, kann die Datenaggregationsvorrichtung weitere Schnittstellen zum Anschließen anderer Sensoren an das System 100 aufweisen. Zum Beispiel kann die Datenaggregationsvorrichtung 142 einen Steckverbinder oder eine Drahtlosschnittstelle zum Sammeln von Daten von anderen Nutz- oder Haustechniksensoren aufweisen, etwa Gasmesszähler, Wassermesszähler, oder Heizungsmesszähler. Diese Daten können ebenfalls zusammen mit den elektrischen Lastinformationen aufgezeichnet werden, um eine kombinierte Strommessung und Abrechnung für diesen Standort zu ermöglichen.
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In der Ausführungsform von 1 ist das Datenaggregations-Teilsystem 140 in der Nähe der Verteilertafel 112 angeordnet, z.B. im gleichen Raum, jedoch außerhalb der Verteilertafel 112 oder einem umgebenden Sicherungskasten selbst. Das Datenanalyse-Teilsystem 170 ist an einem anderen Ort angeordnet. Zum Beispiel können die Verteilertafel 112, das Sensor-Teilsystem 110 und das Datensammel-Teilsystem 140 in einem Keller, einer Garage oder einem anderen schwer erreichbaren Ort im Gebäude installiert werden. Das Datenanalyse-Teilsystem 170 kann hingegen in einem Korridor bzw. Flur, einem Büro oder einem Wohnzimmer innerhalb dieses Gebäudes installiert werden. In anderen Ausführungsformen können das Datensammel-Teilsystem 140 und/oder das Datenanalyse-Teilsystem 170 in die Verteilertafel 112 integriert werden.
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Um eine Datenanbindung zwischen dem Datensammel-Teilsystem 140 und dem Datenanalyse-Teilsystem 170 aufzubauen, weist die Datenaggregationsvorrichtung 142 ein Drahtlosübertragungssystem 146 auf, etwa eine Wi-Fi Anbindung gemäß der Familie der IEEE-Norm 802.11. In der Ausführungsform von 1 weist das Datenanalyse-Teilsystem 170 ein Remote-Endgerät 172 mit einem entsprechenden Drahtlosübertragungssystem 174 auf. Alternativ können die Datenaggregationsvorrichtung 142 und das Remote-Endgerät 172 auch vermittels einer direkten Kabelverbindung oder einem anderen geeigneten Datenübertragungssystem verbunden werden. Insbesondere falls die Datenaggregationsvorrichtung 142 in die Verteilertafel 112 integriert ist, kann eine Stromleitungskommunikation verwendet werden, um Probleme mit Drahtlos-Datenkommunikation von innerhalb des Sicherungskastens zu vermeiden. Ferner können die Datenaggregationsvorrichtung 142, das Endgerät 172 und/oder andere zur Datenverarbeitung eingesetzte Teile zum Datenaustausch mit einem Datennetzwerk verbunden werden, etwa dem Internet.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Remote-Endgerät 172 mithilfe einer Rückplatte 176 an einer Wand befestigt, die ebenfalls das Endgerät 172 durch Drahtlos-Stromübertragung mit elektrischer Energie versorgt. Alternativ kann das Endgerät 172 ebenfalls eine eingebaute Energieversorgung aufweisen oder an eine externe Stromversorgung vermittels eines Kabels angeschlossen sein. Die elektrische Energie wird von einem AC/DC Adapter 178 zugeführt, der mit der Rückplatte 176 vermittels eines Versorgungskabels 180 verbunden ist. Der AC/DC Adapter 178 kann ebenfalls in jedwede Steckdose an einem Ort, wo das Endgerät 172 installiert werden soll, eingesteckt werden.
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In der beschriebenen Ausführungsform führt das Endgerät 172 den größten Teil der Datenverarbeitung des Energiemesssystems 100 durch. Insbesondere empfängt es Sensordaten, die von den Sensoren 120 bereitgestellt werden, bezüglich der Stärke eines Magnetfelds in dem Bereich der einzelnen Schutzschalter 114, sowie eine Referenzstromstärke und eine Referenzspannung, die von der Datenaggregationsvorrichtung 142 bestimmt werden. Das Verarbeiten der empfangenen Daten durch das Endgerät 172 wird genauer in der parallel anhängigen Anmeldung EBL-003 beschrieben. In alternativen Ausführungsformen wird ein Teil der oder die gesamte Verarbeitung durch einen anderen Teil des Datenverarbeitungssystems durchgeführt, z.B. das Sensor-Teilsystem 110 oder das Datensammel-Teilsystem 140. Darüber hinaus kann ein Teil der oder die gesamte Verarbeitung ebenfalls durch eine externe Einrichtung über Netzwerk durchgeführt werden, z.B. einen Cloud-Dienst durch ein Versorgungsunternehmen.
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In der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Ausführungsform werden die Lastinformationen, die von dem Endgerät 172 erhalten werden, auch an einen Cloud-Dienst weitergeleitet, der in einem Datennetzwerk angeordnet ist, insbesondere dem Internet (nicht dargestellt). Zu diesem Zweck kann das Endgerät mit dem Datennetzwerk vermittels einer Netzwerkkomponente, z.B. einem Modem, einem Router, oder einer Drahtlosdaten-Netzwerkzugriffsvorrichtung verbunden werden. Alternativ kann die Datenaggregationsvorrichtung die Lastinformationen direkt an den Cloud-Dienst weiterleiten. In diesem Fall kann das Endgerät die Lastdaten eher von dem Cloud-Dienst als von der Datenaggregationsvorrichtung herunterladen. Der Cloud-Dienst 192, der von dem Versorgungsunternehmen wie etwa dem Energieversorger oder einem externen Dienstleister bereitgestellt werden kann, weist eine Datenbank 194 zum Speichern elektrischer Lastinformationen auf. In der beschriebenen Ausführungsform weist die Datenbank 194 aktuelle und zurückliegende Lastinformationen aller Elektrizitäts-Verbraucher, die ein kompatibles Energiemesssystem 100 besitzen, auf. Zudem kann die Datenbank 194 auch weitere Lastinformationen speichern, zum Beispiel Lastinformationen, die von herkömmlichen intelligenten Messvorrichtungen mitgeteilt werden.
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2 zeigt eine Gruppe von vier Schutzschaltern 114. Beispielweise kann die Gruppe von Schutzschaltern 114 in der Verteilertafel 112 gemäß 1 angeordnet werden. Wie in 2 zu sehen ist, ist jeder Schutzschalter 114 in einem separaten Gehäuse 210 angeordnet. Das Gehäuse 210 besitzt eine Stirnfläche 212. Ein Bedienelement 214 des Schutzschalters, z.B. ein Schalter zum Trennen oder Verbinden eines entsprechenden Schaltkreises oder Resetten des Schutzschalters 114, ist an der Stirnfläche 212 angeordnet. Gegenüberliegend der Stirnfläche 212 ist eine Ausnehmung 216 an einem Gehäuse 210 zur Platzierung des Schutzschalters 114 an einer entsprechenden Verteilerschiene oder einer ähnlichen Befestigungsstruktur ausgebildet. Darüber hinaus weist jeder Schutzschalter 114 einen weiteren Anschluss zum Anschluss der Schutzschalter 114 an einen entsprechenden Schaltkreis auf. Die Verbindungsanschlüsse der Schutzschalter 114 sind an der Rückseite des Gehäuses 210 angeordnet und deshalb in 2 nicht erkennbar.
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Wie in 2 gezeigt kann eine Sensorvorrichtung 220 aufweisend eine Sensorschaltung an der Stirnfläche 212 von jedem der Schutzschalter 114 platziert werden. Jede Sensorvorrichtung hat eine Grundfläche, die bevorzugt nicht größer als die Stirnfläche 212 des Schutzschalters 114 ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist eine Seite der Sensorvorrichtung 220, die an dem Schutzschalter 114 platziert werden soll, mit einer Klebeschicht zur Befestigung der Sensorvorrichtung an der Stirnfläche 212 versehen.
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Eine Statusanzeige 224 ist in eine Stirnfläche 222 von jeder Sensorvorrichtung 220 integriert, welche von einer oder mehreren Leuchtvorrichtungen beleuchtet wird, die an der Innenseite jeder Sensorvorrichtung 220 angeordnet ist bzw. sind. In der in 2 gezeigten Ausführungsform dient die Statusanzeige 224 ebenfalls als Design- bzw. Gestaltungselement der Sensorvorrichtung. Die internen Leuchtvorrichtungen können von einem Mikroprozessor der Sensorvorrichtung 220 oder der Datenaggregationsvorrichtung 142 auf untenstehend näher beschriebene Art und Weise zum Leuchten gebrachten werden
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Alternativ oder zusätzlich kann eine maschinenlesbare Markierung, etwa ein Barcode oder ein Matrixcode, an der Stirnfläche 222 der Sensorvorrichtung 220 platziert werden. Ein solcher Barcode kann von der tragbaren Vorrichtung 196 gescannt werden und kann beispielsweise eine Kennung oder einen Typ des Sensors 120 bzw. des installierten Systems enthalten.
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In einer weiteren Variation der in 2 dargestellten Ausführungsform wird eine maschinenlesbare Kennung in der Nähe der Schutzschalter 114 platziert, z.B. zwischen zwei Reihen von Schutzschaltern 114. Der maschinenlesbare Code kann einen Code aufweisen, der den Zugriff auf Sensordateninformationen für diese Installation beschreibt. Zur Identifizierung der Anzahl und Position der einzelnen Sensoren 120, die an den entsprechenden Schutzschaltern 114 befestigt sind, kann das Energiemesssystem 100 die Statusanzeigen 224 von jedem der Sensoren 120 nacheinander wie unten genauer beschrieben zum Leuchten bringen.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Sensorvorrichtung. Im Gegensatz zu den einzelnen in 2 dargestellten Sensorvorrichtungen 220 zeigt 3 eine Sensorvorrichtung in Form eines Sensorstreifens 300 aufweisend drei Sensoren 120. Natürlich können in anderen Ausführungsformen mehr oder weniger Sensoren 120 integriert werden, um einen Sensorstreifen zu bilden. Jeder der Sensoren 120 ist in ein getrenntes Sensorgehäuse 302, 304 und 306 integriert. Die Sensorgehäuse 302 und 304 sind durch einen ersten flexiblen Streifen 310 verbunden. Die Sensorgehäuse 304 und 306 sind durch einen zweiten flexiblen Streifen 312 verbunden. Vermittels der flexiblen Streifen 310 und 312 kann jeder der Sensoren 120 an einer Stirnfläche 212 eines benachbarten Schutzschalters 114 befestigt werden, selbst bei vorhandenen, typischen Toleranzen.
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Ein erster Steckverbinder 314 ist an dem ersten Sensorgehäuse 302 zum Verbinden des Sensorstreifens 300 mit der Datenaggregationsvorrichtung 142 angeordnet. Insbesondere kann der erste Steckverbinder 314 mit dem Verbindungskabel 122 bzw. 124 zum Verbinden des Sensorstreifens mit dem Anschlusskasten 126 verbunden sein. Darüber hinaus ist ein zweiter Steckverbinder 316 an dem zweiten Sensorgehäuse 306 des dritten Sensors 120 angeordnet. Der zweite Steckverbinder 316 ist bevorzugt eingerichtet, einen ersten Steckverbinder 314 eines weiteren Sensorstreifens 300 aufzunehmen, so dass jede Anzahl von Sensorstreifen 300 kaskadiert werden kann.
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Ein Identifikationssymbol 318 ist an einer Stirnfläche 322 des ersten Sensorgehäuses 302 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist das Identifikationssymbol 318 einen relativ dicken, dunklen Pfeil vor einem hellen Hintergrund auf, der sowohl die Position des ersten Sensors 120 als auch die Richtung von weiteren Sensoren 120 anzeigt, die dem ersten Sensor 120 nachgeordnet angeordnet sind. Das Identifikationssymbol 318 ist derart ausgewählt, dass es relativ leicht von einem Bildanalysealgorithmus erkannt werden kann, der von einem Prozessor der tragbaren Vorrichtung 196 ausgeführt wird. Auf diese Weise kann durch das Identifizieren einer oder mehrerer Identifikationssymbole 318 die tragbare Vorrichtung 196 die Anzahl und Position von Sensorvorrichtungen 220 innerhalb eines aufgenommenen Live-Bilds der elektrischen Verteilertafel 112 bestimmen. Weil die Sensoren 120 mit entsprechenden Schutzschaltern 114 assoziiert sind, kann die tragbare Vorrichtung auf diese Weise die Position von entsprechenden Schutzschaltern 114 und somit Schaltkreisen bestimmen.
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Zudem ist eine Leuchtvorrichtung 324 an der Stirnfläche 322 von jedem der zweiten Sensorgehäuse 302, 304 und 306 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind die Leuchtvorrichtungen 324 vergleichsweise helle, herkömmliche LED-Vorrichtungen, die von einem Mikroprozessor des Sensorstreifens 300 zur Emission von Leuchtsequenzen angesteuert werden können, etwa einer Sequenz von Impulsen einer oder mehrerer Farben.
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Die Stirnfläche 322 des dritten Sensorgehäuses 306 weist ein dekoratives Element 326 auf. In der beschriebenen Ausführungsform dient das dekorative Element 326 als Marke zur Herstellung des Sensorstreifens 300. In einer anderen Ausführungsform jedoch kann das dekorative Element 326 auch als weiteres Identifikationssymbol dienen, welches das Ende des Sensorstreifens 300 markiert.
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Wie oben genau beschrieben kann jede der Sensorvorrichtungen 220 bzw. 300 einen Mikrocontroller zum Steuern einer jeweiligen Leuchtvorrichtung aufweisen. Vermittels dieses Mikrocontrollers kann eine vorgegebene Leuchtsequenz erzeugt werden. Die Leuchtsequenz kann lokal durch den Mikrocontroller bestimmt werden, oder von anderen Teilen des Datenverarbeitungssystems bereitgestellt werden, etwa der Datenaggregationsvorrichtung 142, dem Endgerät 172, dem Cloud-Dienst 192 oder der tragbaren Vorrichtung 196. Die Beleuchtungssequenz kann vergleichsweise einfach sein, beispielsweise ein konstant grünes Licht um den Betrieb der Sensorvorrichtung 220 anzuzeigen und ein konstant rotes Licht oder kein Licht zur Anzeige, dass die Sensorvorrichtung 220 nicht betriebsbereit ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine komplexere Beleuchtungssequenz verwendet, um kodierte Informationen der Sensorvorrichtung 220 bzw. 300 an die tragbare Vorrichtung 196 zu senden bzw. zu übertragen. In einer ersten, immer noch vergleichsweise einfachen Ausführungsform wird die Beleuchtungssequenz, die von jeder Sensorvorrichtung 220 emittiert wird, dazu verwendet, die Identifikation von jeweiligen Sensoren 120 in einem Live-Bild zu unterstützen, welche von der tragbaren Vorrichtung 196 aufgenommen wird. Zum Beispiel kann eine Sequenzfolge einer einzelnen Sensorvorrichtung 220 bzw. eines Sensorstreifens 300, bestimmt durch eine Aufzählung des Sensors 120, der an das gleiche Bussystem gekoppelt ist, von einer kodierten Lichtblitzsequenz der Leuchtvorrichtung 324 aufgezeigt werden. Beispielsweise kann eine Häufigkeit bzw. Frequenz des Betriebs der Leuchtvorrichtung 324 gemäß einer Reihenfolge der Sensorvorrichtung 220 innerhalb einer Reihe von Sensorvorrichtungen 220 ausgewählt sein. Alternativ kann eine gemeinsame Präambel gefolgt von einer kodierten Adresse, zum Beispiel mithilfe von Pulscodemodulation, eingesetzt werden, um die kodierte Adresse an die tragbare Vorrichtung 196 zu übertragen. Die kodierte Adresse kann eine eindeutige Adresse der Datenaggregationsvorrichtung gefolgt von einer Sequenzstelle eines bestimmten Sensors 120, der mit der Datenaggregationsvorrichtung 142 verbunden ist, aufweisen. Anders herum kann die tragbare Vorrichtung 196 spezifisch einen einzelnen Sensor 120 einer Reihe von Sensoren 120 ansprechen, um seine Leuchtvorrichtung zu aktivieren. Durch Aufzählen und Aktivieren aller Sensoren 120 nacheinander kann die tragbare Vorrichtung 196 somit jeden Sensor 120 in dem aufgenommenen Live-Bild identifizieren.
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Darüber hinaus kann in der gleichen oder einer anderen Ausführungsform in einem zweiten Betriebsmodus die Leuchtsequenz der Sensorvorrichtung 220 oder 300 dazu verwendet werden, Daten, die mit der erfassten elektrischen Last assoziiert sind, von der Sensorvorrichtung 220 an die tragbare Vorrichtung 196 zu senden. Beispielsweise wiederum unter Verwendung einer Pulscodemodulation kann die relative Last eines Schutzschalters 114 an die tragbare Vorrichtung 196 kommuniziert werden. Beispielsweise kann ein Pulscode mit einem Tastgrad von 10 % anzeigen, dass der Schutzschalter 114 mit 10 % einer Maximalkapazität belastet wird. Ein Pulscode mit einem Tastgrad von 100 % hingegen kann anzeigen, dass der Schutzschalter mit 100 % der maximalen Last betrieben wird. Anstatt einen kontinuierlichen Bereich relativer Lastwerte zu verwenden, kann stattdessen eine Anzahl diskreter Lastpegel, z.B. 1 bis 10, verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die von der Leuchtsequenz angezeigte Maximallast von der Nenn-Maximallast des Schutzschalters 114 abweichen kann. Beispielsweise können Schutzschalter, die zur Klasse der 16A-Schutzschalter gehören, oftmals mit einem konstanten Strom von 10 % über der maximalen Klasse bestrieben werden, ohne den Schutzschalter auszulösen. Daher kann sich die Kodierungsspanne der Leuchtsequenz über die Nennspanne des Schutzschalters 114 hinaus erstrecken. Falls mehrere Datenelemente bzw. Datenworte mit hoher Präzision oder Aktualisierungsfrequenz an die tragbare Vorrichtung 196 übertragen werden sollen, können zusätzlich zur Pulscodierung andere Kodierungstechniken, wie etwa Amplitudenmodulation und/oder Farbmodulation, der Leuchtsequenzen eingesetzt werden, um die Übertragungsbandbreite zu vergrößern.
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Falls Lastinformationen unmittelbar von den Sensorvorrichtrungen 220 bzw. 300 an die tragbare Vorrichtung 196 kommuniziert werden, vermag eine separate Datenverbindung zwischen der tragbaren Vorrichtung 196 und weiteren Komponenten des Energiemesssystems 100 nicht erforderlich sein.
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4 zeigt eine tragbare elektronische Vorrichtung 196 in Form eines herkömmlichen Smartphones 400. Als solches besitzt das Smartphone 400 einen Anzeigebildschirm 410, der an dessen Vorderseite angeordnet ist, und eine hochauflösende Kamera, die an dessen gegenüberliegender Rückseite angeordnet ist, welche in 4 nicht sichtbar ist.
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Mithilfe der Kamera kann das Smartphone 400 ein Live-Bild der elektrischen Verteilertafel 112 aufnehmen. Dieses Live-Bild kann auf dem Anzeigebildschirm 410 mithilfe einer geeigneten Software des Smartphones 400 angezeigt werden, insbesondere einer Smartphone-App bzw. Anwendung, die mit dem Energiemesssystem 100 in Zusammenhang steht. Auf Grundlage von Identifikationssymbolen und/oder einer Leuchtsequenz, die von der Leuchtvorrichtung der Sensorvorrichtung 220 bzw. des Sensorstreifens 300 emittiert wird, detektiert die auf dem Smartphone 400 laufende Software die Position von jedem der Sensoren 120, die an den Schutzschaltern 114 innerhalb des Live-Bilds angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform kann die Position der Schutzschalter 114 und/oder der Sensoren 120 durch einen anderen Bildanalysealgorithmus detektiert werden, selbst bei Fehlen eines Identifikationssymbols und/oder einer Leuchtvorrichtung.
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Jedenfalls erhält das Smartphone 400 aktuelle Lastinformationen für jeden detektierten Schaltkreis, der von einem entsprechenden Schutzschalter 114 detektiert wird. In einer Ausführungsform können die Lastinformationen unmittelbar vermittels einer entsprechenden Leuchtsequenz von der Sensorvorrichtung 220 bzw. Sensorstreifen 300, wie oben detailliert aufgeführt, kommuniziert werden. Alternativ können die Lastinformationen von der Datenbank 194 des Cloud-Dienstes 192 abgefragt werden oder unmittelbar von der Datenaggregationsvorrichtung 142 oder dem Endgerät 172 erhalten werden.
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In einer ersten Ansicht der Smartphone-App können die Lastdaten in der Nähe der entsprechenden Schutzschalter 114 angezeigt werden, beispielsweise als numerischer Wert, Balkendiagram, oder farbiges Icon, das die elektrische Stromstärke oder Leistung des assoziierten Schaltkreises darstellt.
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Falls eine relative Last der Schutzschalter angezeigt werden soll, kann die tragbare Vorrichtung 196 auch eine Maximal-Klassifizierung von jedem Schutzschalter 114 erhalten. Die Maximal-Klassifizierung kann einer Standard-Klassifizierung, wie etwa 16 A, entsprechen, oder kann von einem Nutzer des Smartphones 400 geliefert werden. Alternativ können die empfangenen elektrischen Lastinformationen auch eine Maximalklassifizierung und/oder andere Metadaten für jeden der Schutzschalter 114 bzw. Sensoren 120 aufweisen. Darüber hinaus kann eine Maximalklassifizierung auf Grundlage optischer Zeichenerkennung (OCR) einer entsprechenden Markierung der identifizierten Schutzschalter 114 detektiert werden. Auf Grundlage eines Vergleichs einer elektrischen Last, die von jedem der Sensoren 120 detektiert wird, mit der Maximallast des entsprechenden Schutzschalters 114 kann die Smartphone-App eine sogenannte Wärmekarte der elektrischen Verteilertafel 112 erzeugen, welche anzeigt, wie nahe jeder der Schutzschalter 114 an dessen Maximalklassifizierung betrieben wird.
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In der Veranschaulichung aus 4 wird eine vergleichsweise einfache Darstellung mithilfe dreier unterschiedlicher Klassen von Lasten verwendet, um einem Nutzer einen schnellen Überblick über die elektrische Last der elektrischen Verteilertafel 112 zu geben. Insbesondere werden unterschiedliche Farbcodes 412, 414, und 416 für nicht belastete, normal belastete und überlastete elektrische Schaltkreise eingesetzt. Insbesondere zeigt ein grüner Farbcode 412 keine oder sehr niedrige Stromstärken an, ein gelber Farbcode 414 zeigt Stromstärken unterhalb der Maximalklassifizierung an, und ein roter Farbcode 416 zeigte Schaltkreise an, die nahe an oder über der Maximalklassifizierung sind. Diese Darstellung stellt eine sogenannte „Wärmekarte“ oder „erweitere Realität“ der elektrischen Verteilertafel 112 dar.
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Vermittels der in 4 gezeigten erweiterten Realitätsansicht kann eine potentiell gefährliche Überbeanspruchung von einem oder mehreren Schaltkreisen auf einen Blick erkannt werden. Beispielsweise kann bei häufig wechselnden elektrischen Installationen wie etwa dekorativen Installationen von Einzelhändlern mit einer vergleichsweise großen Anzahl von elektrischen Geräten wie etwa Lichtern eine Überbeanspruchung von einem oder mehreren Schaltkreisen auftreten. Eine solche Situation kann auf einfache Weise mithilfe des beschriebenen Systems erkannt werden und somit ohne Bedarf an einem Techniker vermieden werden.
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Zudem können andere Daten von einzelnen elektrischen Schaltkreisen oder gemeinsam von mehreren elektrischen Schaltkreisen auch in der erzeugten Ansicht enthalten sein. Zum Beispiel kann ein Leistungsfaktor für jeden Schaltkreis von der Datenaggregationsvorrichtung 142 bzw. dem Endgerät 172 bestimmt werden und neben jedem Schutzschalter 114 angezeigt werden. Darüber hinaus kann eine Referenzspannung, eine aktive oder reaktive Leistung der Frequenz einer AC-Spannung, die der Verteilertafel 112 zugeführt wird, angezeigt werden. Im Falle eines Mehrphasen-Versorgungsnetzes kann auch eine Referenzspannung für jede Phase und ein relativ großer Phasenwinkel durch Abfragen anderer Teile des Energiemesssystems 100 angezeigt werden.
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Zusätzlich zu einem aktuellen Laststatus kann die selbe oder eine andere App bzw. Anwendung des Smartphones 400 verwendet werden, um andere Ansichten des elektrischen Verteilersystems auf Grundlage der identifizierten Position der Schutzschalter 114, Sensoren 120 und entsprechenden Lastinformationen zu erzeugen, speichern und anzuzeigen. Beispielsweise könnte die tragbare Vorrichtung 196 eine technische Zeichnung der elektrischen Verteilertafel 112 zusammen mit dem Schutzschalterentwurf und einer Aufzählung der entsprechenden Schaltkreise und/oder Sensoren 120 zur Dokumentation der elektrischen Installation an einem gegebenen Ort erzeugen und speichern. Ein weiteres Beispiel besteht darin, eine Nutzung bzw. Auslastung von jedem Schutzschalter 114 abzurufen und diese in erweiterter Realität zu visualisieren. Beispielsweise kann die Anzeige 410 des Smartphones 400 nicht nur die elektrischen Eigenschaften pro Schutzschalter 114 anzeigen, sondern auch Informationen bezüglich einer Nutzung und einer Flächenabdeckung des jeweiligen Schutzschalters 114.
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Darüber hinaus kann eine Smartphone App Daten über eine spezielle Anordnung der Sensoren 120 oder ähnlicher Konfigurationsdaten zurück an die Datenaggregationsvorrichtung, das Endgerät 172 oder den Cloud-Dienst 192 bereitstellen. Solche Daten können besonders hilfreich für eine Einrichtung oder Kalibrierung des Energiemesssystems 100 sein. Zusätzliche Konfigurationsdaten wie etwa Namen von bestimmten Vorrichtungen, die mit einem Schaltkreis verbunden sind, können ebenfalls durch den Nutzer mithilfe der Smartphone-App eingegeben werden.
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Darüber hinaus kann das beschriebene Konzept auch in anderen Zusammenhängen eingesetzt werden, obgleich die Nutzung der Smartphone-App genau bezüglich Sensoren beschrieben wurde, die an einzelnen Schutzschaltern 114 einer elektrischen Verteilertafel befestigt sind. Insbesondere kann die App dazu verwendet werden, um einzelne Sensoren zu identifizieren, um eine elektrische Stromstärke bzw. Last von anderen Teilen einer elektrischen Installation, wie etwa intelligenten Messeinrichtungen, zu detektieren, elektrische Verbraucher, intelligente Schalter und so weiter einzeln zu überwachen. In diesem Fall kann die Smartphone-App eine Sensorvorrichtung auf Grundlage eines Barcodes oder einer Leuchtsequenz wie oben beschrieben identifizieren und mehr Informationen für das entsprechende Teil der elektrischen Installation auf ihrer Anzeige bereitstellen. Zum Beispiel kann sie ein aufgenommenes Bild eines einzelnen Sensors an einer Netzleitung einer Verbrauchslast, etwa einer Leuchteinrichtung, derart überlagern, dass der Nutzer mit der Smartphone-App überprüfen kann, wieviel Strom die Verbrauchslast verbraucht, indem nur der einzelne Sensor gefilmt wird.
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Wie oben genau beschrieben sind die verschiedenen Komponenten des beschriebenen Energiemesssystems 100 besonders leicht zu installieren, selbst durch einen Verbraucher. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die Verteilertafel 112 zu öffnen oder Drähte des Energieverteilersystems zu trennen, um die Installation durchzuführen. Dies beseitigt die Gefahr eines Stromschlags und das Erfordernis nach einem Fachmann bzw. zertifizierten Techniker.
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Zum Beispiel, wie oben unter Bezugnahme auf 1 genau beschrieben können die einzelnen Sensoren 120, die für die Überwachung der Schaltkreise verwendet werden, die von den jeweiligen Schutzschaltern 114 abzweigen, einfach an der Vorderseite der Schutzschalter 114 vermittels eines doppelseitigen Klebebands oder Klettverschlusses befestigt werden. Darüber hinaus können die Datenaggregationsvorrichtung 142 und das Endgerät 172 auf einfache Weise in Wandsteckdosen 144 eingesteckt werden. Zusammen mit einer Smartphone-App, die von einer entsprechenden Software-Hinterlegungsstelle heruntergeladen wurde, ist das Energiemesssystem 100 einsatzbereit. Wie in der parallel anhängigen Anmeldung EBL-003 beschrieben, kann die Datenverarbeitung, also die Kalibrierung sowie die Umwandlung der Sensordaten in elektrische Lastinformationen entweder von der Datenaggregationsvorrichtung 142 bzw. dem Endgerät 172 durchgeführt werden. Ferner kann die Datenverarbeitung auch durch einen externen Dienstleister durchgeführt werden, etwa einer Verbrauchsmessungsgesellschaft, beispielsweise über einen Cloud-Dienst 192. In dieser Ausführungsform kann entweder die Datenaggregationsvorrichtung 142 oder das Endgerät 172 eingerichtet sein, die von den Sensoren 120 erhaltenen Sensordaten an ein großes Netzwerk 190 weiterzuleiten, insbesondere das Internet.
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Falls die Sensordaten durch ein öffentliches Netzwerk übertragen werden, etwa dem Internet, kann vermittels der Datenaggregationsvorrichtung 142 bzw. dem Endgerät 172 oder einem anderen zum Weiterleiten der Daten an einen Dienstanbieter verwendeten Gerät eine Datenverschlüsselung eingesetzt werden. Natürlich kann zur Erhöhung der Sicherheit eine Datenverschlüsselung auch auf die Kommunikation zwischen der Datenaggregationsvorrichtung 142, dem Endgerät 172 und der tragbaren Vorrichtung 196 eingesetzt werden, insbesondere für den Fall von Drahtlosverbindung zwischen ihnen.
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Das oben beschriebene Energiemesssystem 100 gestattet die Implementierung vieler neuartiger Anwendungen, wie etwa eine fein-strukturierte Analyse des Stromverbrauchs eines/einer bestimmten Orts, Untereinheit, Nutzers, Schaltkreises, oder elektrischen Vorrichtung.
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Beispielsweise kann der Energieverbrauch in unterschiedlichen Räumen eines Gebäudes oder einer Wohnung analysiert werden. Darüber hinaus kann verdächtige Aktivität automatisch durch Erkennen eines hohen Stromverbrauchs zu ungewöhnlichen Zeiten oder an ungewöhnlichen Orten detektiert werden. Eine weitere Anwendung besteht in der mittelbaren Erkennung der Gegenwart oder Abwesenheit von Menschen in einem bestimmten Teil des Gebäudes auf Grundlage des Stromverbrauchs.
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Darüber hinaus können einem Verbraucher auf Grundlage eines Vergleichs von Lastinformation eines bestimmten Abnehmers mit denjenigen anderer Abnehmer oder Durchschnittswerten Vorschläge zur Verringerung des eigenen Stromverbrauchs gemacht werden und somit bei der Verringerung der Erzeugung von Treibhausgasen helfen. Auf ähnliche Weise kann ein Nutzer ebenfalls Informationen zu einem individuellen Budget, beispielsweise durch das Endgerät 172 oder einen Internetdienst, bereitstellen. In diesem Fall kann das Energiemesssystem 100 die Aufmerksamkeit eines Nutzers auf einen hohen Energieverbrauch lenken, bevor das angegebene Budget überschritten ist, wodurch es dem Verbraucher ermöglicht wird, seinen Energieverbrauch innerhalb eines vereinbarten Budgets zu halten. Zudem kann ein Lieferant den Strombedarf eines bestimmten Kunden auf Grundlage vergangener Aufzeichnungen dieser Kunden und potentieller weiterer Informationen, etwa Wetter- und Temperaturdaten, vorhersagen.
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Zudem kann ein Energieverbrauch im Laufe der Zeit mit hoher Auflösung, z.B. pro Minute, Sekunde, oder sogar noch häufiger, z.B. mit einer Frequenz von 100 Hz oder mehr, überwacht werden. Durch die Überwachung Schaltkreis-spezifischer Lastinformationen über der Zeit können ungewöhnliche Ereignisse wie Fehler oder Verschleiß von Vorrichtungen erkannt werden, indem ein plötzlicher oder langsamer Abfall oder Anstieg von assoziierten elektrischen Lasten erkannt wird. Mit immer höheren Tastfrequenzen, wie etwa mehreren kHz, kann eine Oberwellenanalyse der Einschaltcharakteristik von einzelnen elektrischen Geräten durchgeführt werden, was es ermöglich, einzelne Vorrichtungen zu identifizieren, selbst wenn sie mit dem gleichen Schaltkreis verbunden sind. Eine solche Analyse kann auf Grundlage einer Fouriertransformation der erhaltenen Stromwerte erfolgen.
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Obgleich das Energiemesssystem 100 unter Bezugnahme auf verschiedene, gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass das beschriebene System auf verschiedene Weise verändert werden kann, ohne von den erfindungsgemäßen, hier offenbarten Konzepten abzuweichen. Anstatt ein herkömmliches Smartphone, auf dem eine Anwendungssoftware läuft, einzusetzen, kann vielmehr eine dedizierte tragbare Vorrichtung verwendet werden, um den Laststatus der Verteilertafel 112 zu überwachen und aufzuzeichnen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Energiemesssystem
- 110
- Sensor-Teilsystem
- 112
- Verteilertafel
- 114
- Schutzschalter
- 120
- Sensor
- 122
- Verbindungskabel
- 124
- Verbindungskabel
- 126
- Anschlusskasten
- 130
- Versorgungskabel
- 140
- Datensammel-Teilsystem
- 142
- Datenaggregationsvorrichtung
- 144
- Wandsteckdose
- 146
- Drahtlosübertragungssystem
- 170
- Datenanalyse-Teilsystem
- 172
- Remote-Endgerät
- 174
- Drahtlosübertragungssystem
- 176
- Rückplatte
- 178
- AC/DC Adapter
- 180
- Versorgungskabel
- 182
- Netzwerkkomponente
- 190
- Datennetzwerk
- 192
- Cloud-Dienst
- 194
- Datenbank
- 196
- tragbare elektronische Vorrichtung
- 210
- Gehäuse (des Schutzschalters)
- 212
- Stirnfläche (des Schutzschalters)
- 214
- Bedienelement
- 216
- Ausnehmung
- 220
- Sensorvorrichtung
- 222
- Stirnfläche (der Sensorvorrichtung)
- 224
- Statusanzeige
- 300
- Sensorstreifen
- 302, 304, 306
- Gehäuse (des Sensors)
- 310, 312
- flexibler Streifen
- 314
- erster Steckverbinder
- 316
- zweiter Steckverbinder
- 318
- Identifizierungssymbol
- 322
- Stirnfläche
- 324
- Leuchtvorrichtung
- 326
- dekoratives Element
- 400
- Smartphone
- 410
- Anzeigebildschirm
- 412, 214, 416
- Farbcodes