JP5542967B2 - 空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク内の負荷ないし発生器を識別する方法 - Google Patents

Description

先行技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載した、空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク内の負荷ないし発生器を識別する方法に関する。

複数の電気負荷の総電力消費量は、例えば電気ネットワークの場合、中央制御ユニットを用いて時間の経過に亘って検出および記録される。電気負荷は、例えば工場建物内で種々異なる位置に配置されている電気機器または電気機械とすることができる。この際、電気機器または電気機械の使用ないしスイッチオンオフは自動化されていることが多い。建物ないしシステムの全体エネルギ需要を最小化したい場合には、いつどの機器ないし機械がスイッチオンないしスイッチオフされるのかを把握することが重要である。この際、機器ないし機械が全く使用されていないにも拘わらずこれらの機器ないし機械がスイッチオンされているということがしばしば認識され得る。このことは例えば、使用者が機器を必要としていないにも拘わらず機器が例えば週末または休暇期間に稼働しているという場合に認識され得る。

請求項１の上位概念に記載した従来技術においては、確かに１つのネットワークにおける複数の電気機器または電気機械の総数における電力消費量が中央制御ユニットによって検出されるが、しかしながらその電力曲線または電力ピークに個々の機器または機械を対応付けることは容易にはできない。したがって従来技術では、例えば専門の人員による見回りによってこの対応付けを実施している。この専門の人員は、使用されている電気機器および電気機械に関する概括的な知識を有し、システム全体の電力消費量の曲線経過を個々の機器ないし機械に対応付けることを試みる。このことは例えば、個々の電気機器または電気機械への立ち入りないしアクセスが決まった時間（例えば平日や昼間のみ）にしか容易にできないことによって困難となっており、その他には部分的に著しいコストがかかってしまう。

発明の概要
上述した従来技術を前提として本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載した空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク内の負荷ないし発生器を識別する方法を発展させて、ネットワークにおける空圧負荷、液圧負荷、または電気負荷の少なくとも充分な自動対応付けを可能にすることである。この課題は、請求項１の特徴部分に記載した空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク内の負荷ないし発生器を識別する方法によって解決される。本発明によればネットワークの全体エネルギ管理が簡単になる。なぜなら、例えば個々の負荷の自動対応付けによって個々の負荷のスイッチング特性に関する表現および制御が簡単になるからである。

本発明の基礎となる技術思想は、負荷ないし発生器の特徴的なスイッチオンないしスイッチオフ工程を備える負荷ないし発生器の比較プロフィールを中央制御ユニットに記憶し、記憶された比較プロフィールを実際に生じたプロフィールと比較することによって、実際のプロフィールを所定の確率で特定の負荷に対応付けることができるということにある。

空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク内の負荷ないし発生器を識別するための本発明の方法の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲および／または図面に開示された少なくとも２つの特徴からなる全ての組み合わせは、本発明の範囲内に含まれる。

とりわけ負荷ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程中に、測定量、とりわけ電流または電圧、電力消費量、もしくは空気圧力または作動液圧力または体積流の時間推移が検出される。この場合に重要なのは、測定量は負荷ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程を確実に識別するために適当なものであり、測定値に基づいて所定の負荷ないし発生器へ測定値を対応付けることができるということだけである。

さらに特に有利には、測定量の推移に基づいて測定値記録ユニットへの位置的な距離が推定される。測定値記録ユニットとの位置的な距離を推定できることにより、個々のスイッチオンないしスイッチオフ工程を所定の負荷ないし発生器に比較的簡単に対応付けることが可能となる。この対応付けは重要である。なぜならこの対応付けに基づいてのみ、負荷ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程が所定の時点に必要であるか否かを決定することができるからである。

本発明の別の実施形態においては、実際に検出された測定量の時間推移が、中央制御ユニットに記憶されている時間推移と相違する場合に、実際に検出された時間推移を、確率判定基準に基づいて特定の負荷ないし発生器に対応付けることができる。これによって識別方法はノイズの影響に対して強くなる、ないしは、例えば経年変化または公差によって負荷ないし発生器が時間的に（僅かに）変化した場合でも実際の状況に簡単に適合させることが可能となる。

さらには検出された測定量を例えばエネルギアドバイザーによって正しく解釈できるよう、この検出された測定量の表示を評価するために、中央制御ユニットが少なくとも出力ユニットに接続されていると有利である。出力ユニットは少なくとも、検出されたスイッチオンおよびスイッチオフ工程の時間推移と、スイッチオンおよびスイッチオフ工程に対応付けられた負荷ないし発生器とを表示する。

とりわけ方法の新規インストール時ないしは初回の実施時に、入力ユニットを介して中央制御ユニットに既知の負荷ないし発生器の特性量が入力されると有利である。この特性量に基づいて制御ユニットは実際に検出された測定量の時間推移との比較を実行するか、または、負荷ないし発生器を検証するための付加的なデータベースとして考慮する。これによって負荷ないし発生器を特に確実かつ迅速に識別することが可能となる。

さらには中央制御ユニットを設置する際に、中央制御ユニットを既知の較正器および既知の距離を用いて較正すると特に有利である。これによって検出される測定値の精度が向上し、個々の負荷ないし発生器への測定値推移の正しい対応付けの確率が上昇する。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、図面に基づいた有利な実施形態に関する以下の説明において明らかとなる。

図１は、１つの電流ネットワークにおける数日間の電力消費量を示している。 図２は、典型的な電気負荷がスイッチオンないしオフされる場合の、当該電気負荷の電力消費量を示している。 図３は、電流ネットワークの概略図である。 図４は、本発明による方法のフローチャートを示す。 図５は、ある１つの同一の機器にて、線路長が異なる場合における測定値の異なる時間推移を説明した図である。

図１には、１つの電気ネットワークにおける時間ｔに亘る電力消費量Ｐの推移が曲線１で示されており、ここでは多数の負荷が電気ネットワークの構成部分となっている。この図には、それぞれに昼間の電力最大値ならびに夜間の電力最小値を有する合計５日間に亘る時間推移が表されている。とりわけ曲線１の領域５からわかるように、夜間において、電力ピークないし電力最小値をもたらす複数の負荷の複数のスイッチオン／オフ工程が記録されている。

図２には、時間ｔに亘る複数の電気負荷の電力消費量Ｐが曲線２によって示されており、この際複数の電気負荷はそれぞれ個別にスイッチオンないしスイッチオフされる。この図では、負荷のそれぞれのスイッチオンないしスイッチオフに対して曲線２の特徴的な推移が記録されている。この特徴的な推移を以下により詳細に説明する方法によって識別して、それぞれのスイッチオンないしスイッチオフに対し特定の負荷を対応付けることができる。まず曲線２の第１領域６において送風機のスイッチオンが認識される。このことは、電力消費量Ｐの値Ｐ_１への典型的なほぼ垂直の上昇によって表されている。その後、第２領域７において冷蔵庫のスイッチオフが認識される。これによって同様に、典型的な電力特性、つまりネットワークにおける値Ｐ_２への典型的な電力低下が生じる。第３領域８において、送風機が最初の比較的高い出力から低減された動作へと弱められたことが認識できる。このことは、ネットワークの電力消費量の値Ｐ_３への若干の低下によって表されている。第４領域９において、値Ｐ_４への跳躍的な電力消費量Ｐの上昇が認識される。これはトースタのスイッチオンによって引き起こされたものである。さらにトースタがスイッチオンされた後、電力消費量Ｐが、特徴的な降下する曲線推移をたどって値Ｐ_５まで低下する様子が認識される。最後に第５領域１０において、電力消費量Ｐの値Ｐ_６への上昇が、その直後に生じた電力消費量Ｐの降下と共に認識される。これは照明のスイッチオンの特性を示している。

このように図２に基づき、電気負荷のそれぞれのスイッチオンないしスイッチオフ工程に対して電力消費量Ｐの曲線２の１つの特徴的な推移が検出されることが認識される。この特徴的な推移を本発明の方法によって識別して、特定の負荷に対応付けたい。

本発明の方法を説明するためにまず図３を参照する。図３は全体として概略的に電流ネットワーク１００を図示している。ここでの電流ネットワーク１００は、とりわけ位置的に画定された領域内部、例えば家または工場建物内部における電流ネットワーク１００である。電流ネットワーク１００は例えば４つの負荷１２〜１５を有しており、これらの負荷には線路１６〜１９を介して電圧ないし電流が供給される。さらに各線路１６〜１９はそれぞれ、測定値記録ユニットとして構成された電流分配器２０との距離に関して、とりわけ負荷１２〜１５の設置位置に依存した特有の長さを有することを特徴としている。電流分配器２０には中央制御ユニット２１が接続されており、中央制御ユニット２１はとりわけ個々の負荷１２〜１５のスイッチング工程を検出する。この場合個々のスイッチング工程の検出は、とりわけ図１および図２に相応した電流分配器２０における電力消費量ないし総電力量の検出において達成することができる。

中央制御ユニット２１は、線路２２を介して任意の入力／出力ユニット２５に接続されている。入力／出力ユニット２５はとりわけ（図示していない）入力キーならびに出力手段を含んでおり、出力手段は例えばディスプレイの形態で、または、中央制御ユニット２１によって検出された測定量を表示ないしは文書により示すその他の適当な装置の形態で構成されている。中央制御ユニット２１には、任意に付加的に負荷１２〜１５のスイッチオンないしスイッチオフ工程に対してスイッチオンないしスイッチオフプロフィールが記憶されている。このスイッチオンないしスイッチオフプロフィールを、別の形式ないし方法によって（例えば無線によって）伝送することもできる。

図４のフローチャートにおいて、中央制御ユニット２１へと供給される測定量、例えば電力Ｐが入力量として示されている。フローチャートの第１分岐２６では、第１プロセスステップ２７によって、負荷１２〜１５のうちの１つのスイッチオンが識別される。第２プロセスステップ２８において前記負荷１２〜１５の電力消費量が測定され、つまりこの負荷１２〜１５の時間推移がスイッチオンプロフィールによって記録される。第１分岐２６と並行して第２分岐３１においては、第１プロセスステップ２７ａにて、負荷１２〜１５のうちの１つのスイッチオフが認識される。第２プロセスステップ２８ａにおいても同様に、電流ネットワーク１００の電力消費量の時間推移が記録され、この負荷１２〜１５のスイッチオフプロフィールが算出される。

続いてさらなる第３プロセスステップ３５において、第２プロセスステップ２８および２８ａの結果、つまり算出された負荷１２〜１５のスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィールが、中央制御ユニット２１に記憶されている負荷１２〜１５のスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィールと比較されて、算出された特定のスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィールから特定の負荷１２〜１５を推定することが可能となる。このことが直接には不可能である場合には、第４プロセスステップ３６において、実際に記録されたスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィール（またはこれとは択一的に、記憶されたスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィール）が、線路１６〜１９の種々異なる長さＬがシミュレートされるよう修正される。この修正されたスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィールによって、場合によっては直接特定の負荷１２〜１５が導かれる。このことはとりわけ、入力／出力ユニット２５を介して負荷１２〜１５の特有のスイッチオンプロフィールないしスイッチオフプロフィールが予め記憶されている場合に可能である。さらにはこのことは、電流ネットワーク１００の運転開始前に、較正装置ならびに該較正装置と中央制御ユニット２１との間の既知の距離を用いてスイッチオンならびにスイッチオフがシミュレートされる場合に容易になり、これによって中央制御ユニット２１にて測定曲線が作成され、この測定曲線が、線路１６〜１９の種々異なる長さＬのシミュレーションを容易にする。

第４プロセスステップ３６の結果として、第５プロセスステップ３７において特定の負荷１２〜１５が識別されるか、または、所定の機器タイプないし機器と中央制御ユニット２１との所定の距離に関する提案がなされ、この提案は操作者によって認証または却下することができ、これによって特定の負荷１２〜１５を識別ないし却下することができる。

ブロック３８においては、電流ネットワーク１００のスイッチオンないしスイッチオフ工程の結果が処理され、スイッチオンおよびスイッチオフ工程のペアリング、ならびに、ここから生じる負荷１２〜１５のスイッチング持続時間が算出される。これらの結果（とりわけ発見された機器のリスト、機器のスイッチオンないしスイッチオフに対する指示、機器タイプ、および距離）が、ステップ３９にて入力／出力ユニット２５によって示される。ここでは場合によってステップ４０において、中央制御ユニット２１が、負荷１２〜１５のエネルギ最適化のために効果的なスイッチオンないしスイッチオフ工程に関する提案を予め設定することができる。

図５には測定量Ｍの時間推移が図示されており、この測定量のようなものは直接負荷において形成される。この図にはスイッチオンイベント４１およびスイッチオフイベント４２が図示されており、これらは測定量Ｍの相応の変化を生じさせる。スイッチオンイベント４１とスイッチオフイベント４２との間において負荷がスイッチオンされている。負荷と例えば中央制御ユニット２１との間における異なる線路長さＬ１ないしＬ２に依存して、異なる測定量Ｍ１ないしＭ２の推移が生じる。より長い線路長さＬ２の場合には測定量Ｍ２の時間推移が遅れることが見て取れる。それと同時にこの測定量Ｍ２の推移は、短い線路長さＬ１の場合の測定量Ｍ１に比べて僅かに変化している。これらの結果によって、異なる線路長さＬのシミュレーション時に、検出されたスイッチオンないしスイッチオフプロフィールを異なる線路長さＬを用いてシミュレートできるようになり、このようにして負荷（とりわけ負荷１２〜１５）と中央制御ユニット２１との所定の距離を推定することができるようになる。

詳細な説明ないし実施形態では電流ネットワーク１００を仮定しており、すなわち負荷１２〜１５は電気負荷１２〜１５である。しかしながら本発明の範囲内では、電気負荷１２〜１５の代わりに空圧負荷または液圧負荷も、本発明の方法によって認識ないし位置特定することができる。さらに測定量の種類に関して、特定の負荷１２〜１５の識別を可能にする、負荷１２〜１５に関する全ての特徴的な測定量が意義深いないし考えられる。特に空圧負荷ないし液圧負荷の場合には、この測定量は、例えば体積流、空気圧力ないし作動液圧力等の測定量とすることができる。

本発明は負荷の範囲内で示し説明した。しかしながら本発明は負荷の識別に限られず、発生器の識別にも転用され、負荷ならびに発生器が設けられている空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワークも含んでいる。

Claims (10)

1. 空圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク（１００）内の負荷（１２〜１５）ないし発生器を識別するための方法であって、
   制御ユニット（２１）が前記負荷（１２〜１５）ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程を検出し、前記スイッチオンおよびスイッチオフ工程が前記負荷（１２〜１５）ないし発生器に対応付けられる、
   方法において、
   前記制御ユニット（２１）に前記負荷（１２〜１５）ないし発生器の比較プロフィールが記憶されており、
   検出された各スイッチオンおよびスイッチオフ工程が、前記記憶された比較プロフィールと比較され、
   前記検出されたスイッチオンおよびスイッチオフ工程が、少なくとも所定の確率で所定の負荷（１２〜１５）ないし発生器に対応付けられ、
   測定量（Ｍ）の時間推移に基づいて、測定量記録ユニット（２０）との位置的な距離が推定され、
   実際に検出された測定量（Ｍ）の時間推移に対応する可能性のある複数の負荷（１２〜１５）ないし発生器が存在する場合に、前記制御ユニット（２１）に可能性のある選択肢が表示され、対応付けが手動で行われる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記負荷（１２〜１５）ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程中に、前記測定量（Ｍ）の時間推移が検出される、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記実際に検出された前記測定量（Ｍ）の時間推移が、前記制御ユニット（２１）に記憶されている時間推移と相違する場合に、前記実際に検出された時間推移が、確率判定基準に基づいて特定の負荷（１２〜１５）ないし発生器に対応付けられる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 検出された前記測定量（Ｍ）の時間推移が、前記制御ユニット（２１）に既に記憶されている時間推移に加えられる、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
5. 前記制御ユニット（２１）に、入力ユニットを介して既知の負荷（１２〜１５）ないし発生器の特性量が入力され、
   前記特性量に基づいて、前記制御ユニット（２１）は、前記実際に検出された前記測定量の時間推移との比較を実施するか、または、負荷（１２〜１５）ないし発生器を検証するための付加的なデータベースとして参照する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
6. 前記制御ユニット（２１）は少なくとも出力ユニット（２５）と接続されており、
   前記出力ユニット（２５）は少なくとも、前記検出されたスイッチオンおよびスイッチオフ工程の時間経過と、前記スイッチオンおよびスイッチオフ工程に対応付けられた負荷（１２〜１５）ないし発生器とを表示する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記制御ユニット（２１）は、既知の装置および既知の距離（Ｌ）を用いて較正される、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の方法。
8. 前記制御ユニット（２１）はさらに、少なくとも、前記負荷（１２〜１５）ないし発生器のエネルギ消費を最小化するための最適化提案を出力する、
   ことを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 前記測定量（Ｍ）が、電流、電圧、電力消費量（Ｐ）、空気圧力、作動液圧力、または体積流のいずれかであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の方法。
10. 空気圧ネットワーク、液圧ネットワーク、または電気ネットワーク（１００）内の負荷（１２〜１５）ないし発生器を識別する装置であって、
    前記負荷（１２〜１５）ないし発生器のスイッチオンないしスイッチオフ工程を検出し、当該検出されたスイッチオンおよびスイッチオフ工程を前記負荷（１２〜１５）ないし発生器に対応付ける制御ユニット（２１）を備える装置において、
    該制御ユニットは、前記負荷（１２〜１５）ないし発生器の比較プロフィールを記憶しており、前記検出された各スイッチオンおよびスイッチオフ工程を、前記比較プロフィールと比較することにより、少なくとも所定の確率で、前記検出されたスイッチオンおよびスイッチオフ工程を前記負荷（１２〜１５）ないし発生器に対応付け、
    測定量（Ｍ）の時間推移に基づいて、測定量記録ユニット（２０）との位置的な距離が推定され、
    実際に検出された測定量（Ｍ）の時間推移に対応する可能性のある複数の負荷（１２〜１５）ないし発生器が存在する場合に、前記制御ユニット（２１）に可能性のある選択肢が表示され、対応付けが手動で行われる、
    ことを特徴とする装置。

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