KR20120138753A - 전기기기의 자동 검출 방법 및 장치 - Google Patents

전기기기의 자동 검출 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120138753A
KR20120138753A KR1020127022224A KR20127022224A KR20120138753A KR 20120138753 A KR20120138753 A KR 20120138753A KR 1020127022224 A KR1020127022224 A KR 1020127022224A KR 20127022224 A KR20127022224 A KR 20127022224A KR 20120138753 A KR20120138753 A KR 20120138753A
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electrical
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KR1020127022224A
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패트릭 에이. 라다
존 에이치. 매그나스코
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제네바 클린테크 인코포레이티드
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Abstract

전기 디바이스의 네트워크에 있어서 전기 디바이스와 그 상태를 식별하는 디바이스 및 방법이 개시되어 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 전원의 연속적인 측정치에 있어서의 변화로부터, 전원에 결합된 전기 디바이스와 그 디바이스의 상태를 식별하도록 프로그램된다. 전기 디바이스와 그 상태에 대한 로드 시그니쳐를 산출하는 알고리즘이 개시되어 있다. 상태에 대해 저장된 로드 시그니쳐의 표(table)가 디바이스와 상태를 식별하는데 사용된다. 에너지 모니터링 정보가 수집되고 사용자에게 디스플레이 또는 원격 디바이스 상에 제공되거나, 네트워크를 통하여 PC, PDA, iPhone®, 휴대 전화, 보이스 메일, 이메일, 또는 문자 메시지와 같은 원격 디바이스에 전송된다.

Description

전기기기의 자동 검출 방법 및 장치{AUTOMATIC DETECTION OF APPLIANCES}
관련 특허출원에 대한 상호 참조
본 특허출원은 2010년 1월 26일자로 출원된 "원격 디스플레이를 구비한 에너지 사용 모니터링 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 포함하는 전기기기의 자동 검출"이라는 명칭의 공동 계류중인 미국 특허출원 일련번호 제 12/694,171호의 부분계속출원이고, 상기 특허출원은 2009년 1월 26일자로 출원된 "원격 디스플레이를 통한 에너지 사용 모니터링 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 포함하는 전기기기의 자동 검출"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/206,072호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리, 2010년 1월 25일자로 출원된 "전기기기의 자동 검출"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/298,127호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리, 및 발명자 패트릭 에이 라다(Patrick A. Rada)와 존 에이치 매그내스코(John H. Magnasco)에 의해 2011년 1월 24일자로 출원된 "전기기기의 자동 검출"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/435,658호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리를 주장하며, 상기 특허출원 모두는 참고로 병합되어 있다. 본 특허출원은 또한 2010년 1월 26일자로 출원된 "전력 공급 분배 네트워크에 있어서의 역률(power factor) 보정과 왜곡 및 노이즈 저감 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제12/694,153호의 부분계속출원이며, 상기 특허출원은 2009년 1월 26일 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/206,051호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리, 2010년 1월 25일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/298,112호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리, 발명자 패트릭 에이 라다와 존 에이치 매그내스코에 의해 2011년 1월 9일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/434,250의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리, 및 발명자 패트릭 에이 라다와 존 에이치 매그내스코에 의해 2011년 1월 25일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/431,921호의 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 권리를 주장하며, 상기 특허출원 모두는 그 전체 내용이 다양한 목적으로 본 명세서에 참고로 병합되어 있다.
발명자 패트릭 에이 라다와 존 에이치 매그내스코에 의해 2011년 1월 25일자로 출원된 "전력 공급 분배 네트워크에 있어서의 역률 보정과 왜곡 및 노이즈 저감 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제 xx/xxx,xxx호의 미국 특허출원(대리인 관리번호 제 RADA-00301호)은 그 전체가 다양한 목적으로 본 명세서에 참고로 병합되어 있다.
기술분야
본 발명은 에너지 사용을 모니터링하는 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 네트워크의 단일점으로부터 가정 또는 소규모 사무실(small office)과 같은 전기 디바이스의 네트워크에 있어서의 전기 디바이스의 상세한 에너지 사용을 모니터링하는 것에 관한 것이다.
에너지부(Department of Energy)의 연구에 의하면 단지 소비자들로 하여금 그들이 얼마나 많은 에너지를 사용하고 있는지와 그 에너지 사용과 관련된 비용을 의식하게 하는 것만으로도 에너지 사용에 있어서 최대 15%의 절감을 가져다줌을 보여준다. 하이브리드 자동차 시장에 있어서도 유사한 결과를 보여주고 있다. 에너지 사용과 관련하여 운전자에게 제공되는 피드백을 이용함으로써 하이브리드 자동차 운전자는 연비(gas mileage)를 향상시키고 에너지 사용을 줄일 수 있다. 에너지 소비자들은 "탄소이력(carbon footprint)"이라고 종종 표현되는, 그들의 에너지 사용이 환경에 미치는 영향을 또한 인식하게 되었다. 따라서, 에너지 사용의 절감은 모든 에너지 사용자들에게 경제적 및 생태학적 이점을 가져다준다. 하지만, 어떻게 (에너지) 사용을 가장 잘 절감할 지를 결정하기 위해서, 에너지 사용자는 디바이스에 대한 관련 에너지 사용 정보 및 사용자의 에너지 사용을 포함하는 사용 패턴을 필요로 한다.
가정 및 사무실의 에너지 사용을 절감하기 위한 현재의 해법은 단일 전력 공급점에서의 복수의 전기 디바이스의 총합 전력 사용을 모니터링하는 것과, 하나 이상의 벽 콘센트(wall outlet) 전력 공급점에서의 전력 사용을 모니터링하는 것과, 디바이스들의 시간 조절된 계획에 따른 제어를 통해 개별 디바이스의 상태를 제어하는 것, 및 하나 이상의 전기 디바이스가 켜져 있으나 사용중이지는 않음을 관찰하고 이들 디바이스를 끔으로써 디바이스들을 수동으로 제어하는 것을 포함한다.
총합 전력 모니터링
종래기술에서 찾을 수 있는 가장 단순하면서도 가장 널리 사용되는 총합 전력 사용 모니터링 시스템은 전력 회사(power utility)가 주 배전 그리드(main distribution grid)의 분기점에 인접하게 위치된 고객의 공급점(supply point)에 배치된 파워미터(power meter)를 통하여 고객의 총 사용량을 모니터링하는 것이다. 파워미터는 사용된 총 전력을 누적하며, 파워미터는 일정 주기마다, 예를 들면 매달 1회씩 실제 판독(검침)이 이루어지며, 해당 과금(billing) 기간에 고객이 사용한 전력에 대해 고객에 과금이 이루어진다. 전력 회사는 등급(tier)화된 과금 요율(billing rate)을 가지며, 소정의 사용 한계치에 이르고 난 후에는 KWH(kilowatt hour)당 더 높은 요율이 부과된다. 어떤 요율표(tariff schedule)는 최대 수요 시간대에 사용량에 기초하여 KWH 당 더 높은 요율을 부과한다. 고객에게 각 요율마다 얼마의 전력량이 과금되었는지를 보여주기 위해 전기요금 청구서(utility bill)는 종종 요율표에 따라 총 전력 사용량을 세분화하게 된다. 이러한 정보에는, 절전(節電) 결정을 위해 고객이 이용할 수 있는 사실은 거의 없다.
새로운 총합 전력 모니터링 시스템은 유틸리티 미터(utility meter)의 하류에 고객 파워미터를 포함할 수 있다. 고객 파워미터는 보통 유틸리티 미터의 하류의 고객의 주 회로 차단기에 또는 이에 근접하게 설치된다. 고객 파워미터는 특정 증분(specified increments)마다 고객에 의해 사용되는 총 전력량을 읽어들이며, 이 값을 디스플레이에 보여준다. 파워미터의 정보는 파워미터 판독값이 처리될 수 있는 PC로 전송될 수 있다. 이러한 디바이스의 일례로는 잉글랜드, 런던 소재의 DIY KYOTO에 의해 제작되는 "WATTSON"이 있다. 역시 DIY KYOTO에 의해 제작되는 대응 제품 "HOLMES"는 WATTSON으로부터 수시된 정보를 처리하여 고객에게 하루의 시간대에 따른 총 전력 소비량의 보다 세세한 기록을 제공한다. 하지만, 이 역시 고객에게 총 사용 전력에 대한 전망 및 과금 기간에 걸쳐서 전체 전력 사용량이 시계열적으로 어떻게 분포되는지 만을 제공할 뿐이다.
각 콘센트에서의 전력 사용 모니터링
전력 사용을 모니터링하는 다른 방법은 배전 시스템에서 각 콘센트(power outlet)에서의 (전력) 사용을 모니터하는 것이다. 몇몇 예시적인 제품에서는, 전기 디바이스가 콘센트 모니터에 꽂아지며, 이 콘센트 모니터는 다시 벽 콘센트에 꽂아진다. 콘센트 모니터는 총 사용 KWH, 이러한 사용량에 대한 비용, 및 현재의 전압, 전류, 와트(watt), 주파수(Hz), 및 콘센트 상의 활성 볼트-암페어(volt-amps)를 표시하는 LCD 디스플레이를 포함할 수 있다. 일례의 제품은 P3 International에 의해 제작되는 "Kill A WattTM"이 있다. 이 디바이스는 사용자로 하여금 LCD 디스플레이를 통하여 특정 벽 콘센트에서의 전력 사용을 모니터할 수 있게 하지만, 데이터는 검색 및 분석 용도로 저장되지는 않는다. 엑스테크(Extech)에 의해 제작되는 "에너지 로거 및 전력 사용 분석기((energy logger and power usage analyzer)"는 데이터 로그화(data logging)를 위한 스토리지를 더 포함하며, 사용 데이터는 저장될 수 있으며 나중에 에너지 로거에 있는 온보드 메모리에 의해 PC로 전송될 수 있다. 에너지의 사용자가 2개 이상의 엑스테크 로거를 구비한 경우에, 각 로거에 의해 확보된 전력 사용 정보는 합계가 이루어지지 않는다. 전력 사용 데이터의 수집은 데이터가 분석되기 전에, 각 벽 콘센트 모니터에 있는 메모리 카드의 수작업에 의한 회수 및 메모리 카드 판독 성능을 갖는 컴퓨팅 디바이스에 의한 각 메모리 카드로부터의 정보의 회수를 요한다. 사용 데이터는 콘센트마다의 디바이스의 개수만큼만 구체적이게 된다. 예를 들면, 각 콘센트에 디바이스가 꽂혀있는 멀티탭(multi-outlet power strip)이 벽 콘센트 모니터에 꽂아지게 되면, 각 디바이스에 대한 전력 사용량은 측정되지 않는다. 게다가, 각 콘센트 모니터가 $50.00 이상의 비용이 들 수 있으므로 전력을 측정하는데 드는 비용은 비현실적으로 높아질 수 있으며, 모니터하고자 하는 모든 콘센트에 대해 이러한 디바이스가 하나씩 필요하게 된다. 모니터링 장비에 대한 높은 초기 하드웨어 비용, 수작업으로 각 콘센트 모니터 메모리 카드를 회수하고 판독하는 불편함, 절감된 전력 사용에 기초한 불확실한 비용 절감으로 인해, 설사 가능하다하더라도, 각 콘센트에서의 전력 사용을 모니터링하는 것은 에너지 사용 절감을 위한 비현실적인 해법이 된다.
각 회로 차단기에서의 사용량 모니터링
총합 전력 사용을 모니터링하는 또 다른 방법은 각 회로 차단기에서 전력 사용을 모니터링하는 것이며, 그에 따라 각 회로에 대한 전력 사용을 모니터링하는 것이다. 관련 iPhone® 앱(application)을 갖는 이러한 시스템은 WattBot라 명명되며, 데인 피터슨(Dane Peterson), 제이 스티일(Jay Steele) 및 조 윌커슨(Joe Wilkerson)을 저자로 하여 CHI 2009 - Student Design Competition 항목에 기술되어 있다. 그 논문, WattBot: A Residential Electricity Monitoring and Feedback System, 에서 저자들은 WattBot이 집 전체에 대한 전력 사용을 측정하는 대신에 집의 각 회로에서 사용되는 전력을 측정하는 것을 제외하고, 전술한 DIY KYOTO의 Wattson과 유사한 시스템을 기술하고 있다. 에너지 정보가 iPhone®에 표시된다. WattBot은 각 회로에서 사용되는 에너지를 감지하고 모니터하기 위한 하드웨어를 필요로 하며, 전기 디바이스가 집의 회로 차단기에 있는 단일 회로에 전용으로 되지있지 않는 이상 단일 전기 디바이스에 대한 상세한 전력 사용 정보를 제공하지 않는다. 단일 회로가 단일 디바이스에 전용으로 되어 있다 하더라도, 전기 기기의 각 상태에 따른 구체적인 에너지 사용을 제공하지 않는다.
수동 모니터링 및 제어
전력 소비자는 항상 그 가정 또는 사무실을 주기적으로 걸어다닐 수 있으며, 켜져있으나 사용중이지 않은 디바이스를 발견하고는, 전력 사용을 절감하기 위해 이들 디바이스를 끌 수 있다. 이러한 방법은 관련 장비에 대한 비용없이 돈을 절약할 수 있기는 하나, 켜진 상태로 놔두어도 무난한 디바이스들 또는 사실 디바이스가 실제로 전기를 소비하고 있음에도 부적절하게 꺼진 것으로 보여지는 디바이스들의 분석을 위한 데이터가 획득되지 않는다. 중요한 것은, 많은 현대의 전자 디바이스는 디바이스가 켜져있다는 가시적인 외관을 보여주지 않으면서 전력을 소비하는 "대기(standby)" 상태를 갖는다는 것이다. 따라서, 이들 디바이스를 수동으로 모니터링하는 소비자는 꺼진 것으로 보이지만 실제로는 대기 모드로 에너지를 소비하는 디바이스들과 연관된 전력 사용 비용 또는 효과를 알지 못하게 된다.
개별 디바이스의 계획에 따른 제어
에너지 소비를 절감하기 위한 또 다른 방법은 비사용이 예상될 때 디바이스들이 확실이 꺼지도록 하나 이상의 디바이스를 계획에 따라 제어하는 것이다. 예를 들면, 전기 디바이스들을 계획에 따라 제어하는 시스템은, 서재(den)가 11 p.m과 6 a.m. 사이에는 사용되지 않을 것이 예상되기 때문에 서재의 천정등(overhead light)과 같은 소정의 디바이스가 상기 시간 동안에는 꺼지도록 계획을 마련할 수 있다. 이러한 시스템은 디머(dimmer) 또는 스위치와 같이 각 콘센트 또는 전력 제어를 위한 제어 회로 및 전기 디바이스 네트워크 프로그래밍을 관리하기 위한 중앙 제어기를 필요로 한다. 예를 들면, SmarthomeTM이 판매하는 INSTEON® 스마트랩 디자인 제품은 디머, 스위치, 서모스탯(thermostat) 컨트롤, 및 중앙 제어기에 결합된 INSTEON® 또는 X10 프로토콜 혹은 양자의 조합과 같은 디바이스 네트워크 프로토콜를 이용하는 전기기기 콘센트와 같은 INSTEON® 네트워크 제어가능 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 전기 디바이스의 동작을 계획에 따라 제어하는 이점을 가지나, 그 전력 사용을 어떻게 절감할지를 결정할 수 있도록 사용자에게 보고되는 확인된 비용절감 정보 없이 하드웨어, 설치 및 관련 비용에 대한 실질적인 투자를 요한다.
가정 및 사무실의 에너지 사용을 절감하기 위한 현재의 해법은 단일 전력 공급점에서의 전기 디바이스의 네트워크의 총합 전력 사용을 모니터링하는 것과, 하나 이상의 벽 콘센트 전력 공급점에서의 전력 사용을 모니터링하는 것과, 계획에 따른 제어를 통해 개별 디바이스의 상태를 제어하는 것, 및 하나 이상의 전기 디바이스가 켜져 있으나 사용중이지는 않음을 수동으로 관찰하고 이들 디바이스를 끄는 것을 포함한다. 공급점에서 전력 사용을 모니터링하는 것은 특정 디바이스와 연관된 전력 사용을 산출할 수 있도록 전기 디바이스에 의해 소비되는 전력에 관한 충분한 정보를 제공하지 못한다. 콘센트에서 전력 사용을 모니터하는 해법은 분석을 위한 전력 사용 정보를 통합하지 않거나 또는 수작업 수단에 의해서 및 높은 장비 비용에 의해서만 이러한 정보를 통합하게 된다. 설사 자동화된 전력 사용 정보의 통합이 가능하다 하더라도, 현재의 수단은 모니터링 장비에 대한 상당한 투자가 요구된다. 종래기술은 가정 또는 사무실의 개별 전기 디바이스와 관련된 상세한 에너지 사용 정보를 제공하는 저비용의 효과적인 수단이 결여되어 있다. 종래기술은 에너지 사용자가 에너지 사용 및 에너지 비용을 절감할 수 있게 그 에너지 사용 양태에 있어서 의미있는 변화를 이룰 수 있도록 에너지 사용자에게 제공하기 위한 개별 디바이스와 관련된 상세한 에너지 사용 정보를 통합하는 효과적인 수단이 또한 결여되어 있다.
가정 또는 사무실에 전기 디바이스를 배선(wiring)하거나 추가적인 하드웨어를 요하지 않으면서, 단일의 중앙 지점으로부터 가정 또는 사무소의 각 전기 디바이스의 에너지 사용에 대한 저비용 실시간 모니터링을 제공하는 에너지 모니터링 디바이스가 개시된다. 에너지 모니터링 디바이스는 부동산 구내(property)에 존재하는 다른 센서 시스템을 에너지 모니터링 디바이스에 접속하는 I/O 모듈을 포함한다. 이와 달리, 부동산 구내에 존재하는 다른 센서 시스템은 홈 네트워크 시스템에 의해 에너지 모니터링 디바이스에 접속될 수도 있다. 다른 센서 시스템은 윈도우 센서, 도어 센서, 동작 탐지기, 사운드 센서, 및 광 센서(light sensor)를 구비한 홈 시큐리티 시스템, 홈 웨더(weather) 시스템, 가스, 물, 가압 가스, 연료용 오일 등을 위한 유량계 센서, 및 온수 히터 내의 온수의 온도, 에너지 모니터링 디바이스가 위치된 부동산 구내의 빌딩에 있는 사무실의 기온, 증기 온도, 냉장고 온도, 냉동고 온도, 및 오븐 온도를 포함하는 온도 센서를 포함하나, 이에 국한되지 않는다. 에너지 모니터링 디바이스는 부동산 구내의 전기 다비이스를 검출 및 식별할 수 있고, ON, OFF, 최대 전력의 30%, 대기(standby)와 같은 디바이스의 상태를 검출할 수 있으며, 디바이스에 의해 소비되는 에너지를 측정할 수 있다. 다른 홈 시스템 및 센서를 에너지 모니터링 디바이스에 접속함으로써 에너지 사용을 절감하고 사용자의 그 부동산을 관리하는 능력을 향상시키는 파워툴(power tool)을 형성할 수 있다. 이하의 예는 다른 홈 시스템 및 센서에 접속된 에너지 모니터링 디바이스가 사용자로 하여금 에너지 사용을 절감하고 그 부동산을 관리할 수 있게 도움을 주는 몇 개의 흔히 발생하는 상황을 예시한다.
예
첫 번째 예에서, 부동산 소유주는 직장에 있고 그의 딸은 방금 학교에서 돌아왔으나, 현관문을 완전히 닫는 것을 깜빡했다. 현재 실외 온도는 100°F(38℃)이고, 에어 컨디셔너가 가동되고 있으며, 찬 공기가 현관문을 통해서 밖으로 나가고 있어서 에너지를 낭비하고 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 에어 컨디셔너가 가동되고 있음을 탐지한다. 홈 시큐리티 시스템의 도어 탐지기(door detector)는 현관문이 열려있음을 탐지하고 에너지 모니터링 시스템에 통보한다. 홈 시큐리티 시스템의 동작 탐지기는 한 사람이 집 안에 있음을 탐지하고 에너지 모니터링 시스템에 통보한다. 에너지 모니터링 시스템은 부동산 소유주에게 집에 있는 딸에게 전화를 걸어서 현관문을 닫게 하라는 메시지를 생성 및 전송한다.
다른 예에서는, 홈 웨더 시스템이 현재 바깥에는 비가 내리고 있으며 기온이 42°F(6℃)임을 탐지하고 에너지 모니터링 시스템에 통보한다. 홈 시큐리티 시스템은 창문이 열려있음을 탐지하고 에너지 모니터링 시스템에 통보한다. 에너지 모니터링 시스템은 히터(난방기)가 가동 중임을 탐지한다. 가스 미터기(gas meter)는 가스가 미터기를 통하여 흐르고 있으며 히터가 켜진 상태임을 확인한 것을 에너지 모니터링 시스템에 통보한다. 에너지 모니터링 시스템은 창문이 열려고있고 히터가 켜진 상태이며 밖에는 비가 내리고 있다는 메시지를 생성하여 부동산 (소유주)에게 전송한다. 부동산 소유주는 집으로 돌아와서 창문을 닫음으로써 난방용 에너지를 절감하고 창문을 통하여 비가 들어옴으로 인한 부동산의 손상을 줄이도록 결정할 수 있다.
또 다른 예에서, 부동산 소유주는 직장에 있다. 오븐에 있는 온도 센서가 오븐의 온도가 400°F(204℃)이고 따라서 오븐이 ON 상태임을 탐지하여 에너지 모니터링 디바이스에 통보한다. 부동산 구내의 가스 미터기는 에너지 모니터링 디바이스에 접속되어 있으며, 가스 소비 사실을 에너지 모니터링 디바이스에 통보한다. 만약 오븐이 전기 오븐이면, 에너지 모니터링 디바이스는 그 로드 시그니쳐(load signature) 및 전력 소비를 통해 오븐이 ON 상태임을 탐지한다. 에너지 모니터링 디바이스는 오븐이 ON 상태라는 메시지를 생성하여 부동산 소유주에게 전송한다. 부동산 소유주는 이웃에게 전화를 걸어 집으로 와서는 오븐을 꺼달라고 할 수 있다.
또 다른 예에서, 부동산 소유주는 유틸리티 수요 응답 프로그램(utility demand response program)에 가입해 있다. 100°F(38℃)가 넘는 기온의 무더운 날에, 냉방 장치의 최대 전력 수요는 특정 시간대에 전력 공급망의 용량을 초과한다. 전력 회사는 전체 정전사태를 피하도록 모든 가입자에게 수요 응답 지령(demand response command)을 전송한다. 부동산 소유주의 에너지 모니터링 시스템은 이 지령을 수신하여 HVAC를 자동으로 약 3시간동안 가동 중지시킨다. 에너지 모니터링 디바이스는 그리고 나서 소유주에게 메시지를 전송하여 부동산 소유주에게 지령/응답 조치에 대해 통보한다. 부동산 소유주는 그의 부동산 구내에 있는 냉방 장치가 충분히 긴 시간 동안 다시 가동되어 부동산 구내의 그의 집이 냉방되었을 때 집으로 돌아오도록 스케쥴을 재조정할 수 있다.
자신의 월풀 터브(whirlpool tub)로 온수 목욕을 하는데 얼마나 많은 에너지가 소비되는지, 그 (에너지 사용) 비용은 얼마나 되는지를 궁금해하는 사용자는 자신의 목욕에 대한 전체 비용을 산출하기 위해 에너지 모니터링 디바이스를 사용할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 가스 미터기와 수도 계량기(water meter)에 접속되어 가스와 물의 사용 및 비용을 측정한다. 에너지 모니터링 디바이스는 월풀 젯 펌프 모터의 개시(開始)를 탐지할 수 있다. 목욕 후에, 사용자는 가스, 물, 및 전기의 사용량과 물을 데우는 것, 물을 순환시키는 것, 목욕을 위해 물을 공급하는 것을 포함하여 목욕과 관련된 비용을 볼 수 있다. 결과는 각 사용량 및 비용 항목으로 세분화되어 보여질 수 있다.
다른 예에서, 사용자는 에너지 모니터링 디바이스와 연계하여 물 사용량을 모니터링 함으로써 관개(irrigation) 비용을 모니터할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 자동 관개 사이클(automatic irrigation cycle)이 시작되었음을 탐지할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 관개 사이클 동안에 사용된 물을 모니터한다. 총 관개 비용을 산출할 수 있도록 물 사용량 및 전기 사용량이 저장되어 이전 사용량 데이터와 비교될 수 있다. 분석은 분, 시, 일, 주(週), 월, 절기 또는 년 단위로 과거의 관개 사이클로부터의 변화량을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 현재의 사용량을 과거의 데이터와 비교함으로써, 사용자는 이전의 데이터와 비교하여 관개 라인에 누설이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또 다른 예에서, 솔라 패널 시스템(solar panel system)은 2개의 직렬 패널 스트링(string)을 가지며, 이들 스트링은 에너지 모니터링 디바이스를 구비한 부동산에 병렬로 결합된다. 바람이 불어서 나뭇잎과 쓰레기가 16개의 패널 중 2개의 패널 위에 놓임으로써, 2개의 차단된 패널의 출력이 감소된다. 2개의 차단된 패널은 서로 다른 솔라 패널 스트링에 있다. 에너지 모니터링 시스템은 솔라 패널 시스템 생산량이 명목상 35% 떨어졌음을 탐지하였다. 홈 웨더 시스템과 접속된 에너지 모니터링 시스템은 실외의 주변 조도(ambient light)을 모니터하여, 실외의 일광이 실질적으로 변화가 없음을 판단하는데, 이러한 변화는 구름이나 비로 인해 발생할 수 있다. 강수량은 측정되지 않았으나, 풍속의 증가가 탐지되었다. 따라서, 에너지 모니터링 디바이스는 솔라 패널 시스템 생산량이 예기치않게 35% 떨어졌으며 솔라 패널 시스템이 점검되어야 한다는 경고 통보(warning notice)를 부동산 소유주에게전송한다. 그러면, 부동산 소유주는 패널을 검사하고, 2개의 패널 위에 놓인 쓰레기를 보고는 이 쓰레기를 치움으로써, 그의 솔라 에너지 생산량이 예상치보다 낮았다는 요금 청구서를 받을 때까지 한 달을 기다릴 필요없이 그의 솔라 에너지 생산량을 복귀시킬 수 있다.
초소형 구현(ultra-compact implementation)에 있어서, 에너지 모니터링 디바이스는 아래에 기재되는 특징들로 프로그램된 단일 집적 회로 또는 칩을 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 유틸리티 에너지 미터기의 하류에, 회로 차단기 패널의 상류에, 가정 또는 사무소에 설치된 전기 디바이스의 네트워크의 상류에, 및 이들 전기 디바이스에 어떠한 추가적인 접속도 없이 설치된다. 다른 양태의 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 전형적인 회로 차단기 유닛의 동일한 폼 팩터(form factor)인 회로 차단기 내의 비어있는 슬롯에 설치된다. 에너지 모니터링 디바이스는 로드(load: 전기 에너지를 공급받는 것 또는 소비하는 것의 총칭)가 ON 또는 OFF 되었을 때 자동으로 검출할 수 있고 어느 로드가 스위치 ON 되고 OFF 되었는지를 식별할 수 있다. 로드는 전기 다비이스 네트워크에 설치된 각 전기 디바이스의 각 상태에 대한 로드 시그니쳐(load signature)를 검출함으로써 식별된다. 전기 디바이스 네트워크의 각 전기 디바이스는 그 로드 시그니쳐 및 상태에 의헤 식별될 수 있다. 전기 디바이스의 상태 및 각 상태에 대한 로드 시그니쳐는 습득 단계(learning phase) 동안에 획득될 수 있다. 습득 단계는 자동화되거나 또는 수동 단계로 행해질 수 있다. 수동 습득 단계를 용이하게 하기 위해, 에너지 모니터링 디바이스의 사용자는 가정 또는 소규모 사무실에 있는 전기 디바이스의 위치 및 특성에 대한 정보를 데이터 저장소(data store)에 공급할 수 있다. 이러한 사적 정보는 전기 디바이스의 목록, 가정 또는 소규모 사무실의 각 실(室), 및 전기 디바이스의 가능한 상태를 포함하는 사적 데이터베이스에 저장될 수 있다. 사적 정보를 데이터 저장소에 공급하는 과정은 스마트폰, 휴대 전화, PDA(personal digital assistant)와 같은 휴대용 전자 기기, 또는 사용자 디스플레이 및 사용자 입력 인터페이스를 포함하는 다른 휴대용 전자 기기에서 구동되는 앱(application: 응용프로그램)에 의해 용이해질 수 있다. 사적 데이터베이스는 에너지 모니터링 디바이스 상의 통신 커넥터를 통하여, 또는 유선 또는 무선 네트워크 접속을 통하여 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드될 수 있다. 사용자가 사전 식별하는 디바이스 및 상태가 많을수록, 수동 습득 단계는 더 수월해질 수 있다. 사적 데이터베이스 및 사적 정보는 특정 에너지 모니터링 디바이스에 의해 생성된 정보, 특정 에너지 모니터링 디바이스가 설치된 개인, 디바이스, 구조 또는 이들의 특성에 관련된 정보를 지칭한다. 사적 정보의 예로는 에너지 모니터링 디바이스가 설치된 가정 또는 사무실 구조의 사용자들의 이름, 상기 구조에 설치된 구체적인 디바이스들, 구조 내의 각 실(室), 사용자가 그 사용 정보를 공유하기를 원치않을 때의 그 사용자에 의해 생성된 사용 정보, 사용자의 전기 요금 청구서 등이 포함된다. "공공 데이터베이스(public databas)" 또는 "공공 정보"는 공중에 의해 사용될 수 있도록 생성되거나, 공중이 접근할 수 있거나, 또는 공중에 의해 생성된 정보를 지칭한다. 공공 정보의 예로는 공중의 이용 또는 공중의 접근을 위해 생성된 디바이스에 대한 로그 시그니쳐 및 상태, 다른 경우라면 사적 정보일 수 있는 사용자가 공유하기로 결정한 공공 사용 정보, 공공기관 또는 공공 시설 위원회(Public Utilities Commisions)에 의해 반포된 요율표, 정전(power outage) 통지, 및 공공 시설로부터의 다른 방송 정보가 포함된다. "공공 데이터베이스" 또는 "사적 데이터베이스"라는 용어는 일반적으로 데이터베이스에 포함된 데이터, 본 명세서에 개시된 데이터베이스 구조, 및 그 동등물 모두를 지칭하며, 어느 특정 데이터 포맷에 국한되지 않는다. 당업자에게는 데이터 및 정보를 취급하고, 저장하며 액세스하는 다양한 방법이 이용될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 방법에 국한되지 않음이 자명할 것이다. 데이터베이스 및 표는 본 시스템의 구현에 효과적으로 이용될 수 있는 많은 방법 등 중 단지 하나의 방법일 뿐이다.
수동 습득 단계에서, 에너지 모니터링 디바이스는 사용자에게 사적 데이터베이스에 있는 디바이스들 중 하나의 디바이스의 상태를 변경할 것을 재촉한다. 그러면 사용자는 상태를 변경하고는, 상태가 변경되었음을 에너지 모니터링 디바이스에 통보하거나 또는 에너지 모니터링 디바이스가 이러한 변경을 탐지할 수 있게 한다. 로드 시그니쳐가 계산되고 편집 및/또는 수용 용도로 사용자에게 제공된다. 이와 달리, 사용자는 디바이스의 단일 상태에 대한 로드 시그니쳐의 탐지는 생략되거나 또는 단일 디바이스의 모든 상태에 대한 로드 시그니쳐의 탐지는 생략할 수 있다. 사용자가 로드 시그니쳐 데이터를 수용하게 되면, 로드 시그니쳐 및 관련 스테이트는 로드 시그니쳐 표에 저장된다. 로드 시그니쳐 표는 그 목적 전용의 메모리에서 또는 일반 목적의 메모리에서 에너지 모니터링 디바이스 내부에 유지될 수 있다. 자동화 습득 과정에서, 에너지 모니터링 디바이스는 하나 이상의 전원 매개변수(power supply parameter)에 있어서의 변화에 대해 전원을 모니터하여, 가정 또는 사무실 내의 전기 디바이스가 상태가 변경되었음을 신호한다. 그리고 나서 에너지 모니터링 디바이스는 변경된 데이터로부터 로드 시그니쳐를 계산하거나 또는 필요한 추가 샘플을 받아들여서는 로드 시그니쳐를 계산한다. 다음 단계는 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스 및 공공 데이터베이스로부터의 디바이스의 목록과 비교하여 전기기기에 대한 시그니쳐를 식별하는 것이다. 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스는 다수의 가능한 전기기기의 시그니쳐 및 이들 전기기기의 상태에 대한 로드 시그니쳐를 포함한다. 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스는 특정 가정 또는 소규모 사무실의 로드 시그니쳐에 국한되지 않는다. 시그니쳐가 식별되고 대응하는 전기기기 및 상태가 식별되고 나면, 그 결과는 편집 및 수용할 수 있도록 사용자게게 제공되거나, 또는 시스템이 타임아웃되어 데이터를 수용하게 된다.
각 전기 디바이스의 로그 시그니쳐와 상태를 식별함으로써, 에너지 모니터링 디바이스는 가정 또는 소규모 사무실에서 에너지를 소비하는 각 전기 디바이스에 대해 상세한 에너지 사용을 제공할 수 있다. 각 전기 디바이스에 대한 상세한 에너지 사용 정보는 에너지 모니터링 디바이스, 스마트폰(iPhone®, Droid®, Blackberry®), 태블릿 PC, PDA, 또는 원격 랩탑과 같은 원격 디스플레이 디바이스, 혹은 로컬 PC에 표시될 수 있다. 상세한 에너지 사용 정보는 일반적으로 임의의 유선 또는 무선 디바이스를 통하여 표시될 수 있다. 상세한 에너지 사용 정보는 전력 소비, 에너지, 전류, 역률(파워팩터), THD, 스펙트럼 성분 및 사용자에게 유익을 주는 다른 관련 매개변수를 포함할 수 있다. 에너지 사용 정보는 비교 목적으로 하루 중의 시간대, 경과 시간, 주, 월, 년, 및 계절별로 추적될 수 있다. 에너지 비용이 계산되어 표시됨으로써, 시간당 미화 달러(USD)의 단위로 현재의 소비율 및 소정 기간에 걸친 누적 비용을 보여준다. 에너지 모니터링 디바이스는 이 에너지 모니터링 디바이스에 의해 추적된 에너지 사용 이력(history)에 기초하여 주, 월, 분기, 계절 또는 년 단위로 에너지 소비 전망치를 제공할 수 있다. 상세한 에너지 사용 정보는 동작 대기 모드를 갖는 전기 디바이스에 대한 특정 정보, 및 예컨대 야간 또는 사용자가 휴가 중일 때와 같이 근무(영업)외 시간의 에너지 소비에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 상세한 에너지 사용 정보는 월별 전기 요금을 절감하기 위한 방법과 같이 최종 사용자에 대한 조언을 또한 포함할 수 있다. 이는 역률을 향상시키기 위한 디바이스를 추가하는 것, 구형 또는 비효율적인 전기기기를 교체하는 것, 또는 이와 달리, 요율표의 보다 유익한 이용을 위해 에너지 사용에 대한 하루의 시간대의 일정을 변경하는 방법에 대한 조언, 또는 다른 요율표의 제안을 포함할 수 있다. 상세한 에너지 사용 정보는 냉장고의 온도 설정과 같이 다양한 전기기기의 설정을 최적화하는데에도 또한 사용될 수 있다. 조언 정보는 전력 회사로부터의 긴급 경고, 제안 또는 장려금, 요율표 변경 통지, 사용자의 계정이 요금 지불 기한이 되었거나 경과되었다는 통지와 같은 전력 회사로부터의 통지를 또한 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 네트워크의 품질을 모니터하여 사용자에게 낮은 역률, 낮은 전고조파 왜곡, 저성능 또는 잡음성 그리드(noisy grid), 및 이들 비효율성을 향상 또는 보정하기 위한 방법에 대해 통보할 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스의 하류에서 전원에 결합된 전기 디바이스를 구비한, 그리드 전원(grid powe supply)와 같은 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스가 개시되어 있으며, 전기 디바이스는 복수의 상태를 갖는다. 일 양태에서, 에너지 모니터링 디바이스는 전원에 결합된 전기 디바이스의 존재 및 모니터 대상 전기 디바이스의 상류의 일 지점에서 취해진 전원의 연속 샘플에 있어서의 변화로부터 전기 디바이스의 상태를 식별하도록 프로그램되고, 에너지 모니터링 디바이스는 에너지 모니터링 디바이스에 결합된 추가 입력을 모니터하도록 또한 프로그램된다. 추가 입력은 유량계(flow meter)에 결합될 수 있다. 유량계는 이 유량계가 측정하는 물자(commodity)에 대해 에너지 모니터링 디바이스에 사용 정보를 전송할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 소정 기간에 걸친 소비 유량, 측정 체적, 및 관련 비용이 에너지 모니터링 디바이스에 전송될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 물(수도) 및 천연가스와 같은 공공설비에 대한 요율표를 추가로 다운로드할 수 있다. 유량계는 물, 증기, 가스, 오일, 연료용 오일, 공기, 또는 비활성 기체의 유량 또는 체적을 측정할 수 있다. 당업자는 유량계가 매우 다양한 물자의 유량 또는 체적을 측정할 수 있음을 인식할 것이다. 몇몇 예에서, 이들 데이터는 로드 데이터와 결합될 수 있으며 시그니쳐 탐지 알고리즘을 향상시키기 위해 관련될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 홈 시큐리티 시스템에 추가 입력이 결합될 수 있다. 홈 시큐리티 시스템은 임의의 홈 시큐리티 시스템 입력에 대해 에너지 모니터링 시스템에 상태 정보를 전송할 수 있다. 이러한 입력은 창문이 열렸는지 닫혔는지, 문이 열렸는지 닫혔는지, 동작 탐지기가 동작을 탐지하는지, 오디오 센서가 사운드를 탐지하는지, 및 광 센서가 빛을 탐지하는지를 포함한다. 추가 입력은 온도 센서에도 또한 결합될 수 있다. 온도 센서는 에너지 모니터링 디바이스에 온도 정보를 전송할 수 있다. 온도 센서는 에너지 모니터링 디바이스가 위치된 부동산의 구조 내의 방(사무실)의 온도, 온수 히터 내의 온수의 온도, 부동산 내의 구조 외부의 기온, 부동산 내의 구조 내부의 기온, 냉난방 공조기를 빠져나가는 공기, 증기 온도, 냉장고 온도, 냉동고 온도 및 오븐 온도를 모니터할 수 있다. 홈 웨더 시스템에도 또한 추가 입력이 결합될 수 있다. 강수량(mm, inch), 풍속, 양지 온도, 음지 온도, 대기압, 및 습도를 포함하는 기상 정보(weather information)가 에너지 모니터링 디바이스에 전송될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스에 전송되는 전술한 임의의 정보는 부동산 소유주에게 중계될 수 있다. 프로그램된 에너지 모니터링 디바이스는 적어도 하나의 선택 및 상호접속된 개별 컴포넌트, 마이크로프로세서, ASIC(Application specific integrated circuit), 프로그램된 FPGA(field programmable gate array), 및 아날로그-디지털 혼합 모드를 포함하는 하나 이상의 구성 및 상호접속된 집적 회로를 포함한다. 에너지 모니터링 디바이스는 작게는 iPhone® 또는 사용자 인터페이스 애플리케이션(응용프로그램)이 구동되는 유사한 소비자 전자 디바이스와 상호작용하도록 프로그램된, 단일 집적 칩 세트가 될 수 있다. 전원 매개변수는 전원의 하나 이상의 측정된 매개변수의 값 및 측정된 매개변수로부터 유도될 수 있는 산출된 매개변수의 값으로 정의된다. 바람직한 실시예에서, 전원 매개변수는 상전압(phase voltage), 상전류, 중성점 전압(neutral voltage), 중성점 전류, 피상 전력(apparent power), 유효전력, 무효전력, 에너지, 에너지 소비 경과 시간, 역률 백분률, cos(φ), 전류의 전고조파 왜곡(total harmonic distortion), 전압, 유효전력, 무효전력, 제한된 수의 고조파(예를 들면, 최대 15번째 고조파)를 고려한 전고조파 왜곡의 근사치, 전류의 스펙트럼 성분, 전압, 유효전력, 무효전력, 기본 유효전력, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압, 상태, 최대 전력 성립 시간 또는 정착 시간, 돌입전류(in-rush current), 사건에 대한 주기의 수 및 새그(sag), 네트워크의 품질, 및 시간, 날짜, 온도, 습도 등과 같은 비전기적인 데이터를 포함한다. 전압 및 전류 값은 1차원 표로서 저장된 순간 샘플값의 컬렉션이거나, 또는 샘플값의 1차원 표를 평균화하거나 적분하여 계산된 RMS 값으로 계산될 수 있다. RMS 값은 "n" 개의 점의 고정 이동 윈도우(fixed moving window)로부터도 또한 유도될 수 있으며, 그에 따라 초기 설정 시간, 예를 들면 1초 후에는 예를 들면, 매 밀리초(millisecond)마다 이용 가능하다. 단상(single phase), 2-와이어 구성에 대한 기록 및/또는 산출 데이터의 예시적인 표가 아래에 도시되어 있다.
전원 매개변수 예시적인 수치
RMS 상전압[VAC], 0-최대치 112
RMS 상전류[VAC], 0-최대치 4.7
RMS 중성점 전압[VAC] 0-최대치 2.4
RMS 중성점 전류[도] 0-360 4.6
RMS 피상 전력[VA] 0-최대치 645
RMS 유효전력[W] 0-최대치 527
RMS 무효전력[VAR] 0-최대치 167
에너지[J], 시간 T1[초] 동안 소비, 0-최대치 2340, 7456
역률[%], 0-100 87
상전류 THD에서 예를 들면 25번째 고조파까지[%] 14
상전류 THD에서 예를 들면 5번째 고조파까지[%] 12.7
상전압 THD에서 예를 들면 25번째 고조파까지[%] 2.1
상전압 THD에서 예를 들면 5번째 고조파까지[%] 1.8
주파수[Hz], 40-70 59.5
네트워크의 품질[%], 0-100 96
시간, 날짜 (09:37pm, 12/04/2009)
온도, ℃ 28
습도[%] 43
벡터 AA = 순간 전류[A], n 샘플 (12.1, 13.5, 14.5, 15.1, 13.8, 11.9, 8.2, 5.6, 2.1, -0.1, -2.8)
벡터 AA = 순간 전압[A], n 샘플 (65, 78, 99, 107, 112, 103, 87, 64, 21, 3, -34)
샘플은 (i) 시간 간격에 관계없이 측정되거나 계산된 하나 이상의 전원 매개변수의 하나 이상의 사례, (ii) 고정 시간 간격 내에서 특정되거나 계산된 하나 이상의 전원 매개변수의 하나 이상의 사례, 또는 (iii) 측정되거나 계산된 하나 이상의 전원 매개변수의 하나 이상의 사례로부터 계산된 RMS 값으로 정의된다. 연속적인 샘플에 있어서의 변화의 검출은 (i) 샘플 간격이 고정 간격이 아닐 때, 제2의 샘플에 있어서의 하나 이상의 매개변수에 대한 제1의 샘플에 있어서의 하나 이상의 전원 매개변수의 변화의 검출, (ii) 샘플 간격이 고정 간격일 때, 제2의 샘플에 있어서의 하나 이상의 매개변수에 대한 제1의 샘플에 있어서의 하나 이상의 전원 매개변수의 변화의 검출, (iii) 제1의 샘플에 대해 변화가 검출될 때까지 모든 후속 샘플에 대한 제1의 샘플에 있어서의 하나 이상의 매개변수의 변화의 검출, (iv) 제2의 샘플에 대해 제1의 샘플에 있어서의 하나 이상의 전원 매개변수의 변화의 검출, 및 이어서 후속 샘플을 획득하기 전에 제1의 샘플을 제2의 샘플과 동등화하는 것, 및 (v) 각 후속 샘플에 대해 하나 이상의 전원 매개변수의 베이스 샘플의 RMS 값을 비교하는 것으로 정의된다. 전기 디바이스의 상태는 온, 오프, 대기, 파워다운, 파워업, 최대 전력의 백분율, 또는 상태의 명명 순서를 포함할 수 있다. 전기 디바이스의 존재의 식별은 전원 매개변수를 모니터링하고 하나 이상의 전원 매개변수에 있어서의 변화를 검출함으로써 달성된다. 전기 디바이스 및 전기 디바이스의 상태에 대응하는 로드 시그니쳐는 위의 표 1에 도시된 바와 같이 하나 이상의 전원 매개변수를 포함한다. 로드 시그니쳐, 전기 디바이스의 식별자, 및 전기 디바이스의 상태가 메모리에 있는 사적 데이터베이스에 저장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전기 디바이스 및 상태를 식별하는 것은 메모리에서 로드 시그니쳐를 검색하는 것을 포함한다. 로드 시그니쳐는 일치되는 로드 시그시쳐를 제공할 가능성이 가장 큰 것으로 미리 결정된 복수의 전기 디바이스에 대응하는 제1 그룹의 로드 시그니쳐에서 검색될 수 있다. 그룹은 그 그룹에 전기 디바이스의 목록을 입력하는 사용자에 의해 미리 지정될 수 있다. 그룹은 예를 들면, 사용자가 직장에 가려고 준비하고 있을 6:30am 내지 7:30am와 같이 특정 시간대에 켜지거나 꺼지는 로드의 패턴을 인식하는 에너지 모니터링 디바이스에 의해서도 또한 결정될 수 있다. 제2의 그룹이 또한 생성될 수 있다. 제2의 그룹은 검색 대상 로드 시그니쳐에 매칭될 수 있는 확률이 더 낮을 수 있다. 그룹 내의 각 로드 시그니쳐 및 디바이스는 그와 결부된 확률을 가질 수 있다. 제1의 그룹에서 로드 시그니쳐가 검색되고, 발견되지 않으면, 가장 근접한 비매칭 시그니쳐는 그 확률을 낮출 수 있다. 확률이 특정 한계치 미만으로 떨어지게 되면, 전기 디바이스 및 로드 시그니쳐는, 예를 들면 제1의 그룹으로부터 제2의 그룹으로, 낮은 그룹으로 떨어질 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스 내의 메모리는 복수의 미리 저장된 시그니쳐를 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 몇몇 실시예에서 네트워크를 통하여 원격 디바이스에 결합된 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 에너지 모니터링 디바이스 디스플레이 모듈 및 원격 디바이스 중 적어도 하나의 전송할 수 있다. 통신 모듈은 에너지 모니터링 정보를 송신 및 수신할 수 있다. 에너지 모니터링 정보는 전기 디바이스 정보, 전력 사용 정보, 전기 네트워크 정보, 사용자 조언, 및 전력 회사 정보를 포함할 수 있다. 전기 디바이스 정보의 예로는 복수의 전기 디바이스에 있어서의 전기 디바이스의 식별자, 상기 전기 디바이스의 상태, 상기 디바이스의 상태에 대한 디바이스의 로드 시그니쳐 데이터, 및 상기 디바이스와 결부된 전력 사용 정보가 포함된다. 전력 사용 정보의 예로는 총합 전력 소비 정보, 에너지, 전류, 역률, 및 전고조파 왜곡이 포함될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 전기 네트워크 정보는 저역률(weak power factor), 낮은 THD, 잡음성 그리드, 및 회로 성능을 포함할 수 있다. 사용자 조언은 사용자에의 요금 청구서의 이용 가능성 및 기한의 경과에 대한 정보, 요금을 절감하는 방법에 대한 조언, 전기 디바이스에 의해 분류된 사용 정보, 과거 사용 패턴에 기초한 예상 사용 정보, 역률을 향상시키는 방법에 대한 조언, 구형 또는 비효율적인 전기기기의 교체 시기, 및 계획된 또는 계획되지 않은 정전의 탐지 및 조언을 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 전기 다바이스 및 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산하는 것은 제1의 전원 매개변수에 있어서의 유효전력과 제2의 전원 매개변수에 있어서의 유효전력 사이의 차로서 유효전력(P)를 계산하는 단계와, 고조파와 잡음 모두를 포함하는 전체 유효전력(PT)을 계산하는 단계와, 제1의 전원 매개변수에 있어서의 무효전력과 제2의 전원 매개변수에 있어서의 무효전력 사이의 차로서 무효전력(Q)을 계산하는 단계와, 고조파와 잡음 모두를 포함하는 전체 무효전력(QT)을 계산하는 단계와, RMS 전압(U)을 계산하는 단계, 및 "n"개의 값을 포함하는 전체 유효전력 스펙트럼을 계산하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 전체 무효전력(QT)과 무효전력(Q) 사이의 차로서, 전체 무효전력 내의 고조파와 잡음(QT_THD)을 계산하는 단계와, 전체 유효전력(PT)과 유효전력(P) 사이의 차로서, 전체 유효전력 내의 고조파와 잡음(PT_THD)을 계산하는 단계와, 로드 시그니쳐에서 QT를 QT_THD로 대체하는 단계, 및 로드 시그니쳐에서 PT를 PT_THD로 대체하는 단계를 포함한다. 연속 가변 로드(continuously variable load)에 대해, 로드 시그니쳐를 계산하는 단계는 로드 시그니쳐의 데이터 요소를 연속 가변 로드를 발생시킬 수 있는 전기 디바이스의 제2의 상태를 나타내는 제2의 로드 시그니쳐의 데이터 요소와 상관(相關)시키는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 전원 매개변수에 있어서의 변화를 탐지하는 단계는 유효전력, 무효전력, 또는 피상 전력에 있어서의 변화를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다. 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법은 적어도 하나의 전원 매개변수에 있어서의 변화의 탐지 이후에 및 그 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐를 계산하기 전에 추가적인 전원 매개변수를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 전원 매개변수를 샘플링하는 것은 상전압, 상전류, 중성점 전압, 중성점 전류, 피상전력, cos(φ), 주기, 주파수, 유효 에너지, 무효 에너지, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 온도, 및 습도 중 하나를 측정하는 것을 포함한다. 전기 디바이스의 상태는 오프, 온, 대기, 파워업, 파워다운, 최대 전력의 백분율, 및 상태의 명명 순서를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전기 디바이스 및 상태에 대한 로드 시그니쳐는 상전압, 상전류, 중성점 전압, 중성점 전류, 피상전력, cos(φ), 유효 에너지, 무효 에너지, 피상전력, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 역률 백분율, RMS 전류, 순간전류, RMS 전압, 순간전압, 전류 고조파 THD 백분율, 전압 고조파 THD 백분율, 네트워크의 품질 백분율, 시간, 날짜, 온도, 및 습도를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 로드 시그니쳐는 측정된 유효전력, 측정된 무효전력, 계산된 피상전력, 전원의 공정 전압에 기초한 계산된 전류, 및 계산된 역률을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 모니터링 정보는 하나 이상의 디스플레이 디바이스 및 iPhone®과 같은 휴대 전화기를 포함하는 원격 디바이스에 전송될 수 있다. 에너지 모니터링 정보는 전기 디바이스 정보, 전력 사용 정보, 전기 네트워크 정보, 사용자 조언, 및 전력 회사 정보를 포함할 수 있다. 전기 디바이스 정보는 복수의 전기 디바이스에 있어서의 전기 디바이스의 식별자, 상기 전기 디바이스의 상태, 상기 디바이스의 로드 시그니쳐 데이터, 및 상기 디바이스와 결부된 전력 사용을 포함할 수 있다. 전력 사용 정보는 총합 전력 소비 정보, 에너지, 전류, 역률, 및 전고조파 왜곡(THD)을 포함할 수 있다. 전기 네트워크 정보는 저역률, 낮은 THD, 잡음성 그리드, 및 회로 성능을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자 조언은 사용자에게 현재의 매일, 매주, 또는 매월 요금 청구서를 통보하는 것과, 요금 절감 방법, 사용 패턴에 기초하여 미래의 전력 사용에 관한 예상 정보, 전기 디바이스별로 분류된 요금 청구 정보, 역률 향상 방법, 구형 또는 비효율적인 전기기기의 교체 시기, 비용 절감을 위한 디바이스 사용을 조정하기 위한 하루 중의 시간대, 및 전력 회사 정전에 대한 탐지 및 조언을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전력 회사 정보는 요율 변경 통지, 계획된 정전, 긴급한 전력 차단, 요금 납부 기한, 전기 요금 절감 방법에 대한 제안, 장려금 제의, 전기 요금, 및 예상 전기 요금을 포함한다.
또 다른 양태에 있어서, 복수의 상태를 갖는 복수의 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐 데이터베이스를 생성하는 방법은, 제1의 상태에 있는 전기 디바이스를 선택하는 단계와, 제1의 복수의 전원 매개변수를 측정하는 단계와, 선택된 전기 디바이스의 상태를 제2의 상태로 변경하는 단계와, 제2의 복수의 전원 매개변수를 측정하는 단계와, 로드 시그니쳐를 계산하는 단계와, 로드 시그니쳐, 제2의 상태, 및 선택된 디바이스에 대한 식별자를 포함하는 데이터베이스 기록을 저장하는 단계를 포함하며, 그에 따라 복수의 상태를 갖는 복수의 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐 데이터베이스를 생성한다. 제1의 상태는 OFF 될 수 있고, 제2의 상태는 ON될 수 있다. 로드 시그니쳐의 데이터베이스를 생성하는 방법은 로드 시그니쳐의 계산 후에, 가장 근접하게 매칭되는 전기 디바이스와 상태를 결정하기 위해 데이터베이스의 로드 시그니쳐를 검색하는 단계와, 전기 디바이스 및 상태의 확인을 위해 가장 근접하게 매칭되는 전기 디바이스 및 상태를 사용자에게 제공하는 단계, 및 사용자가 전기 디바이스 또는 상태를 변경하면, 로드 시그니쳐를 더 포함하는 데이터베이스 기록의 전기 디바이스 및 상태 중 적어도 하나에 대해 사용자 변경을 수용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전기 디바이스에 의해 소비되는 전력에 관한 충분한 정보를 제공하고, 분석을 위한 전력 사용 정보를 통합하고 저비용으로 이러한 정보를 통합하며, 가정 또는 사무실의 개별 전기 디바이스와 관련된 상세한 에너지 사용 정보를 제공하는 저비용의 효과적인 수단을 제공하고, 에너지 사용자가 에너지 사용 및 에너지 비용을 절감할 수 있게 그 에너지 사용 양태에 있어서 의미있는 변화를 이룰 수 있도록 에너지 사용자에게 개별 디바이스와 관련된 상세한 에너지 사용 정보를 통합하는 효과적인 수단을 제공하는 등의 효과를 갖는다.
도 1a는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 1b는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스의 외부의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 1c는 몇몇 실시예에 따른, 에너지 인식 전기기기(Energy Aware Appliance)의 내부의 전원에 결합된 매입형 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 1d는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트 및 외부 접속 장치의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 1e는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합되고 회로 차단기 박스의 내부에 설치된 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 1f는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합되고 회로 차단기 박스의 내부에 설치된 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하는 도면.
도 2는 몇몇 실시예에 따른, 서머스탯 모듈(thermostat module)을 포함하는 원격 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트의 다이어그램을 예시하는 도면.
도 3a는 몇몇 실시예에 따른 에너지 모니터링 디바이스 및 관련 장비의 통신 네트워크의 다이어그램을 예시하는 도면.
도 3b는 몇몇 실시예에 따른 에너지 모니터링 디바이스 및 관련 장비의 통신 네트워크의 다이어그램을 예시하는 도면.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 공공(public) 전력 사용 데이터베이스의 다이어그램을 예시하는 도면.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 공공 로드 시그니쳐 데이터베이스의 다이어그램을 예시하는 도면.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 에너지 미터 동작의 순서도를 예시하는 도면.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 로드 시그니쳐 데이터베이스를 자동으로 생성하는 방법의 순서도를 예시하는 도면.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 로드 시그니쳐 데이터베이스를 수동으로 생성하는 방법의 순서도를 예시하는 도면.
도 9a는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 9b는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 9c는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 9d는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 9e는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 9f는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10a는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10b는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10c는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10d는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10e는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 10f는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하는 도면.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 전력 회사, 부동산, 및 공공 데이터베이스 사이의 정보의 순서도를 예시하는 도면.
도 12는 몇몇 실시예에 따른, 솔라 패널과 솔라 패널에 결합된 인버터(inverter) 사이의 TDR(time domain reflectometry) 시스템에 결합된 솔라 패널 시스템을 예시하는 도면.
도 13은 몇몇 실시예에 따른 반사 신호의 시퀀스를 예시하는 도면.
도 14는 몇몇 실시예에 따른, 병렬 로드(parallel load)와 함께 사용될 수 있는 TDR 시스템을 예시하는 도면.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 자기상관(autocorrelatioin) 및 의사잡음(PN: pseudo noise) 시퀀스를 이용하는 TDR 시스템을 예시하는 도면.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 직교 방식(quadrature)에 기초한 TDR 시스템을 예시하는 도면.
에너지 모니터링 디바이스의 바람직한 실시예는 전원 시스템(power supply system)에 결합된 에너지 미터(energy meter)를 포함하며, 에너지 미터는 전원 매개변수의 연속적인 샘플을 취득한다. 전원 매개변수는 메모리를 갖는 제어기에 의해 추가로 처리될 수 있다. 측정치는 현재의 에너지 사용 정보를 표시하고 전원(190)에 결합된 전기 디바이스의 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산하는데 사용될 수 있다. 최소한, 모니터링되는 전기 디바이스는 ON(온) 상태를 포함하는 다수의 상태를 가질 수 있으며, ON 상태 동안에는 전기 디바이스가 전기적인 부하를 가지게 되고, 가장 흔하게는 전기 디바이스가 부하로서 동작하지 않거나 또는 부하가 경감되는 OFF(오프) 상태도 또한 갖는다. 대기(standby) 상태를 포함하여 다른 중간 상태로 가능하며, 대기 상태에서는 전기 디바이스는 시각적으로는 OFF 된 것처럼 보일 수 있으나 전기 디바이스는 그 대기 상태를 유지하기 위해 소정량의 전력을 소비하고 있다. 대기 상태에서는, 전기 디바이스가 전형적으로 디바이스가 OFF 상태로부터 전원이 켜지는 것보다 더 빨리 ON 상태에 이를 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스는 제어기 또는 프로세서, 메모리, 및 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 제어기 또는 마이크로프로세서는 에너지 미터로부터 연속적인 전원 측정치를 획득할 수 있고 처리를 위해 이 전원 측정치를 원격 디바이스에 전송할 수 있다. 전원 측정치의 처리는 전형적으로 날짜/시간 스탬프와 함께 측정치를 저장하는 것과, 연속적인 전원 측정치에 있어서의 변화에 기초하여 전원에 결합된 전기 디바이스의 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산하는 것과, 사용된 KWH(kilowatt-hour), 시간 경과에 따른 전력 사용 추세, 및 비용 정보를 포함하여 전력 사용 정보를 표시하는 것을 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 예를 들면, 통신 모듈에 결합된 USB 인터페이스를 더 포함할 수 있다. USB 인터페이스는 예를 들면, 에너지 모니터링 디바이스에 소프트웨어 업그레이드를 다운로드하거나 또는 다른 데이터 교환을 위해 PC에 결합될 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스
도 1a는 전원 접속부(140)를 통하여 전원(190)에 접속된 에너지 모니터링 디바이스(100)를 예시하며, 전원은 전력 회사로부터 미터를 통하여 본선 박스(mains box)로 및 가정 또는 소규모 사무실로 공급되는 그리드 전력(grid power)일 수 있다. 전원은 예컨대 110V 단상, 110V 3상, 440V 3상, 220V 3상, 380V 3상 등과 같이 임의의 다양한 알려진 전원 유형을 포함할 수 있다. 전원(190)은 솔라 패널(solar panel)을 갖는 자가발전 구조, DC 발전기, 또는 다른 비-그리드 전원과 같은 DC 전압원(voltage source)을 더 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 에너지 미터(110), 메모리(125)를 갖는 제어기(120), 통신 모듈(130), 로드 시그니쳐 표(150)를 위한 메모리, 배터리 백업을 갖는 시계/캘린더(160), 디스플레이 모듈(170), 결부된 I/O 커넥터(195)를 갖는 I/O 모듈(175), 입력 모듈(180), 무선 안테나(134), 및 USB 포트(138)를 포함한다. I/O 모듈(175) 및 결부된 커넥터(195)는 에너지 모니터링 디바이스로 하여금 가스 미터, 워터 미터(water meter), 및 홈 시큐리티 시스템과 같은 다른 비전기적인 디바이스를 모니터할 수 있게 한다. 임베디드 시스템 디자인의 당해 업자는 제어기(120), 메모리(125), 로드 시그니쳐 표(150), 통신 모듈(130), 및 에너지 미터(110)가 칩 상에 단일 시스템으로 구현될 수 있고, 칩 상의 시스템은 이들 기능을 위한 전용 모듈 또는 리스소를 갖거나 또는 이들 기능을 이행하도록 메모리와 프로그래밍을 가질 수 있음을 인식할 것이다. 에너지 미터(110)는 전원(190)의 연속적인 측정치를 획득한다. 이러한 측정치는 상전압, 상전류, 중성점 전압, 중성점 전류, 피상전력, cos(φ), 유효 에너지, 무효 에너지, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 네트워크의 품질 백분율, 시간, 날짜, 온도, 및 습도 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어기(120)는 연속적인 전원 측정치로부터 로드 시그니쳐를 계산하기 위한 명령들로 프로그램된 메모리(125)를 더 포함한다. 제어기는: 선택 및 상호접속된 개별 컴포넌트, 마이크로프로세서, ASIC(Application specific integrated circuit), 프로그램된 FPGA(field programmable gate array), 및 하나 이상의 구성 및 상호접속된 집적 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 프로그램된 디바이스일 수 있다. 시계/캘린더 모듈(160)은 제어기가 에너지 미터 측정치에 날짜/시간 스탬프를 찍을 수 있도록 제어기(120)에 결합된다. 디스플레이와 디스플레이 인터페이스를 포함하는 디스플레이 모듈(170)은 전원 사용 정보가 디스플레이(170) 상에 표시될 수 있도록 제어기(120)에 결합된다. 입력 모듈(180)은 제어기(120)가 사용자 입력에 응답하여 다양한 기능을 행할 수 있도록 복수의 키패드 및 키패드 인터페이스를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(170)과 입력 모듈(180)은 터치스크린 모듈(176: 도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 디스플레이의 디폴드 디스플레이 모드는 사용 중인 전력의 디스플레이, 또는 특정 기간에 걸친 전력 사용의 그래프 추세선을 포함할 수 있다. 임베디드 시스템 디자인의 당해 업자는 에너지 모니터링 디바이스에 의해 측정되거나, 계산되거나, 또는 분석된 임의의 데이터가 디스플레이 모듈(170)에 표시될 수 있음을 인식할 것이다. 제어기(120)는 통신 모듈(130)에도 또한 결합된다. 통신 모듈(130)은 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, IEEE 802.11 무선통신, IEEE 802.15 무선통신, Zigbee® 무선통신, Bluetooth® 무선통신, USB, IEEE 802.3x, IEEE-1394, IEEE 802.15.4, I2C 시리얼 통신, Ida, 또는 다른 통신 프로토콜을 포함하는 하나 이상의 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다. 통신 모듈은 프라이버시를 유지하기 위해 보안(암호화) 전송 프로토콜을 더 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서 통신 모듈(130)은 USB 포트(138) 및 무선 안테나(134)에 결합된다. 메모리(125)와 로드 시그니쳐 표(150)는 통신 인터페이스를 통하여 판독 및 기록될 수 있다. 예를 들면, USB 포트(138)는 메모리(125)에 저장된 소프트웨어를 업그레이드하는데 사용될 수 있다. 에너지 미터 정보와 로드 시그니쳐 정보는 무선 안테나(134)를 통하여 원격 디바이스(들)에 전송될 수 있다. 제어기(120)는 로드 시그니쳐를 계산하여 로드 시그니쳐 표 메모리(150)에 저장하도록 또한 프로그램될 수 있다. 제어기(120)는 또한 로드 시그니쳐 표(150)로부터 로드 시그니쳐를 검색할 수 있다. 로드 시그니쳐 표 메모리(150)는 아래에서 더 설명되는 사적 데이터베이스, 구성 정보 및 다른 사용을 저장하기 위한 메모리를 더 포함할 수 있다.
도 1b는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스를 예시한다. 도 1b에는, 전력 사용 추세선이 디스플레이(170)에 도시되어 있으며, 사용 전력의 총 KWH("I KWH")와 사용된 현재 KWH("KWH")가 매시간 추세선으로 디스플레이되어 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 전력 소비, 에너지, 전류, 역률, THD, 및 시, 하루중의 시간대, 주, 월, 및 계절에 따른 스펙트럼 성분을 표시할 수 있다. 에너지 모니터링 정보는 통신 모듈(130) 및 예를 들면, 무선 안테나(134)를 통하여 원격 디바이스에 전송될 수 있다. 입력 모듈(180)을 이용함으로써, 특정 디바이스의 에너지 사용, 각 실(室) 또는 층(層)당 에너지 사용, 회로당 에너지 사용, 전기기기 유형당 에너지 사용, 예를 들면 에너지 사용이 켜진 전기기기의 로고와 혼합되고 그리고/또는 컬러가 정보를 제공하는 경우의 혼합 디스플레이, 접속된 디바이스의 목록 및 그 현재 상태, 특정 상태의 디바이스의 목록 및 그 에너지 사용 정보와 같은 다른 시각의 에너지 사용 정보(도시하지 않음)가 표시될 수 있다. 키패드는 구성 스크린을 선택하고 에너지 모니터링 디바이스 구성 정보를 입력하는데에도 또한 사용될 수 있다.
도 1a와 도 1b 모두 무선 인터페이스(134)와 USB 포트(138)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 에너지 모니터링 디바이스와 원격 디바이스 사이의 통신은 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, Ida., 이더넷, IEEE-1394(Firewire®), X10 또는 다른 전력선 캐리어, IEEE 802.11 무선통신, IEEE 802.15 무선통신, Zigbee® 무선통신, Bluetooth® 무선통신, 또는 다른 통신 프로토콜과 같은 임의의 적절한 유선 또는 무선 통신 프로토콜에 의해 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 통신 모듈은 프라이버시를 유지하기 위해 보안(암호화) 전송 프로토콜을 더 포함할 수 있다. 당업자는 시계/캘린더 모듈(160), 로드 시그니쳐 표(150), 디스플레이 모듈(170), 및 키패드 모듈(180)이 임의의 적절한 원격 디바이스에도 위치될 수 있음을 또한 이해할 것이다. 적절한 원격 디바이스로는 도 2에 개시된 원격 디바이스, 도 3에 도시된 바와 같은 iPhone®(200), PC(300), PDA(342), 포켓 PC(도시하지 않음), 휴대형 컴퓨터(344), 또는 시간 유지 기능, 메모리, 및 디스플레이와 입력 디바이스를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하는 다른 디바이스가 포함되나, 이에 국한되지 않는다.
도 1c는 몇몇 실시예에 따른 에너지 인식 전기기기(Energy Aware Appliance)의 내부의 전원에 결합된 매입형 에너지 모니터링 디바이스(105)의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하고 있다. 내부 컴포넌트는 에너지 모니터링 디바이스(100)의 내부 컴포넌트와 꽤 유사할 수 있다. 매입형 에너지 모니터링 디바이스의 기능을 구현하는 명령들로 프로그램된 메모리(125)에 제어기(120)가 결합된다. 제어기(120)는 통신 모듈(130)에도 또한 결합된다. 통신 모듈(130)은 예를 들면, 이더넷 포트(132: 도시하지 않음)에 결합된다. 이더넷 포트(132)는 에너지 모니터링 디바이스와 통신이 가능하도록 라우터를 통하여 홈 네트워크에 결합될 수 있다. USB 또는 이더넷 포트는 메모리(125)에 프로그램된 소프트웨어를 업그레이드하고 에너지 인식 전기기기와 정보 교환을 위한 목적으로 PC에 결합될 수 있다.
도 1d는 몇몇 실시예에 따른 전원에 결합된 에너지 모니터링 디바이스의 내부 컴포넌트 및 외부 접속 장치의 다어어그램을 예시하고 있다. 저비용, 초소형 버전의 에너지 모니터링 디바이스(100)는 에너지 미터(110), 메모리(125)를 갖는 제어기(120), 통신 모듈(130), 로드 시그니쳐 표(150)를 위한 메모리, 결부된 I/O 커넥터(195)를 갖는 I/O 모듈(175), 무선 안테나(134), USB 포트(138), 및 이더넷 포트(132: 도시하지 않음)을 포함할 수 있다. I/O 모듈(175) 및 결부된 커넥터(195)는 에너지 모니터링 디바이스로 하여금 가스 미터, 워터 미터, 및 홈 시큐리티 시스템과 같은 다른 비전기적인 디바이스를 모니터할 수 있게 한다. 이 초소형 버전의 에너지 모니터링 디바이스는 iPhone®(200), 랩탑 컴퓨터(도시하지 않음), PDA와 같은 원격 디바이스, 또는 도 2에 도시된 원격 디스플레이 디바이스(200)와 같은 다른 원격 디스플레이 디바이스와 직접 통신을 행할 수 있다. iPhone®(200)은 위에서 도 1a에서 설명한 바와 같이 터치스크린(176)을 포함한다. 제어기(120)는 연속적인 전원 측정치로부터 로드 시그니쳐를 계산하기 위한 명령어들로 프로그램된 메모리(125)를 더 포함한다. 제어기는, 선택 및 상호접속된 개별 컴포넌트, 마이크로프로세서, 칩 상의 시스템, ASIC(Application specific integrated circuit), 프로그램된 FPGA(field programmable gate array), 및 하나 이상의 구성 및 상호접속된 집적 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 프로그램된 디바이스일 수 있다. 제어기(120)는 통신 모듈(130)에도 또한 결합된다. 통신 모듈(130)은 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, IEEE 802.11 무선통신, IEEE 802.15 무선통신, Zigbee® 무선통신, Bluetooth® 무선통신, USB, IEEE 802.3x, IEEE-1394, I2C 시리얼 통신, Ida., 또는 다른 통신 프로토콜을 포함하는 하나 이상의 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다. 통신 모듈은 프라이버시를 유지하기 위해 보안(암호화) 전송 프로토콜을 더 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서 통신 모듈(130)은 USB 포트(138) 및 무선 안테나(134)에 결합된다. 메모리(125)와 로드 시그니쳐 표(150)는 통신 인터페이스를 통하여 판독 및 기록될 수 있다. 예를 들면, USB 포트(138)는 메모리(125)에 저장된 소프트웨어를 업그레이드하는데 사용될 수 있다. 에너지 미터 정보와 로드 시그니쳐 정보는 무선 안테나(134)를 통하여 원격 디바이스(들)에 전송될 수 있다. 제어기(120)는 로드 시그니쳐를 계산하여 로드 시그니쳐 표 메모리(150)에 저장하도록 또한 프로그램될 수 있다. 제어기(120)는 또한 로드 시그니쳐 표(150)로부터 로드 시그니쳐를 검색할 수 있다. 로드 시그니쳐 표 메모리(150)는 아래에서 더 설명되는 사적 및 공공 데이터베이스, 구성 정보, 및 다른 사용을 저장하기 위한 메모리를 더 포함할 수 있다.
도 1e와 도 1f는 몇몇 실시예에 따른, 전원(190)에 결합되고, 모든 모니터 대상 전기 디바이스의 상류에 차단기 스위치(193)를 갖는 회로 차단기 박스(도 3: 부재 364)의 내부에 설치된 에너지 모니터링 디바이스(100)의 내부 컴포넌트의 다어어그램을 예시하고 있다. 이 초소형 실시예에서, 전체 에너지 모니터링 디바이스(100)는 도 1f에 도시된 바와 같이 무선 통신을 용이하게 하기 위해 회로 차단기 박스의 외부에 장착되는 무선 안테나(134)를 제외하고, 회로 차단기 박스 또는 패널 내에 설치 또는 포함하기 위해 회로 차단기 하우징의 폼 팩터 내에 설치된다. 예를 들면, 110V 상, 중성점 및 110V 역상(counter-phase)이 공급되는 220V 네트워크를 모니터링하는 경우에, 220V 회로 차단기 폼 팩터는 기존 회로 차단기 패널과 함께 사용될 수 있는 소형 폼 팩터를 달성하고 용이한 설치를 허용하면서, 네트워크를 모니터하는데 필요한 모든 전력 본선(power mains)에 액세스를 제공한다. 내부 컴포넌트는 도 1a와 실질적으로 유사하다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 회로 차단기 설계 분야에 알려진 바와 같이 전원 접속부(140)를 통하여 전원(190)에 결합된다. 회로 차단기 타입의 하우징(192)을 전원(190)에 및 그에 따라 전원 접속부(140)에 결합하는데 스크루 단자(screw terminal: 197)가 사용된다. 스크루 단자는 회로 차단기 타입의 하우징(192)에 있는 액세스 홀(access hole)을 통하여 액세스된다. 에너지 미터(110)가 전원 접속부(140)에 결합되고 메모리(125)를 갖는 제어기(120)에 통신 가능하게 결합된다. 제어기(120)는 로드 시그니쳐 표(150)와 통신 모듈(130)에 통신 가능하게 결합된다. 에너지 미터(110), 메모리(125)를 갖는 제어기(120), 로드 시그니쳐 표(150) 및 통신 모듈(130)은 모두 단일 인쇄 회로 기판(105)에 장착될 수 있다. 통신 모듈(130)은 무선 안테나(134)에 접속되어 도시되어 있다. 통신 인터페이스가 무선일 필요는 없음을 당업자는 이해할 것이다. USB, 이더넷, RS232 시리얼 통신, RS485 시리얼 통신 또는 I2C 시리얼 통신을 포함하는 임의의 적절한 통신 매체면 된다. 도 1d에 도시된 소형 에너지 모니터링 디바이스와 마찬가지로, 도 1e와 도 1f에 따른 실시예는 iPhone®(도시하지 않음) 또는 다른 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 컴퓨터(도시하지 않음), 또는 위에서 도 2에 도시된 바와 같은 원격 디스플레이 디바이스와 같은 원격 디바이스와 통신을 행할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스가 정상적으로 기능하고 있음을 나타내기 위해 LED(107)가 추가될 수 있다. 도 1g는 차단기 스위치(193')를 갖는 220V 차단기를 도시하며, 그 외에는 도 1e와 도 1f에 도시되어 있다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른, 서머스탯(thermostat)을 포함하는 원격 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스(200)의 다이어그램을 예시하고 있다. 내부 컴포넌트는 에너지 모니터링 디바이스(100)의 내부 컴포넌트와 꽤 유사할 수 있다. 원격 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스의 기능을 구현하는 명령들로 프로그램된 메모리(125)에 제어기(120)가 결합된다. 히터, 에어 컨디셔너, 또는 복합 장치와 통신할 수 있도록 제어기(120)는 대응하는 터미널 스트립 인터페이스(terminal strip interface: 124)에 의해 서머스탯(123)에 결합될 수 있다. 제어기(120)는 통신 모듈(130)에도 또한 결합된다. 통신 모듈(130)은 예를 들면, USB 포트(138) 및 무선 안테나(134)에 결합된다. USB 포트(138)는 메모리(125)에 프로그램된 소프트웨어를 업그레이드하기 위해 PC에 결합될 수 있다. 무선 안테나(134)는 에너지 모니터링 디바이스(100)로부터 에너지 모니터링 정보를 수신하고, 처리하여 에너지 사용 정보를 표시할 수 있다. 제어기(120)는 디스플레이 모듈(170) 및 입력 모듈(180)에도 또한 결합된다. 디스플레이 모듈(170), 결부된 I/O 커넥터(195)를 갖는 I/O 모듈(175), 입력 모듈(180), 및 서머스탯 모듈(123)은 연결된 히터, 에어 컨디셔너, 또는 복합 장치를 동작시키기 위해 제어기(120)의 프로그래밍을 통하여 공동 작용한다. I/O 모듈(175) 및 결부된 커넥터(195)는 에너지 모니터링 디바이스로 하여금 가스 미터, 워터 미터, 및 홈 시큐리티 시스템과 같은 다른 비전기적인 디바이스를 모니터할 수 있게 한다. 통신 모듈(130)을 통하여 에너지 모니터링 정보가 수신될 수 있고 디스플레이 모듈(170)에 표시될 수 있다. 디스플레이 모듈(170)과 입력 모듈(180)은 터치스크린(176: 도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 원격 디바이스(200)의 구성(configuration)은 입력 모듈(180)을 통하여 사용자에 의해 달성될 수 있다. 이와 달리, 통신 포트, 예를 들면 USB 포트(138)를 통하여 구성이 행해질 수도 있다. 구성은 아래에서 설명되는 바와 같이 원격 디바이스에 대해 디폴트 디스플레이 모드를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 원격 디바이스(200)에 대한 전력은 터미널 스트립 인터페이스(124)를 통한 서머스탯 배선(thermostat wiring)에 의해서 또는 DC 입력(210) 및 AC/DC 어댑터(220)를 통하여 원격 디바이스에 공급될 수 있다.
도 3a는 가정 또는 소규모 사무실의 전형적인 설치 구성을 예시한다. 전력 설비 미터(power utility meter: 350)가 건물 벽(355)의 외부에 위치하여 건물용 본선 접속 배선함(mains junction box: 360)에서 그리드(grid)에 결합된다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 본선 접속 배선함(360)에 근접하게 바로 하류에서 회로 차단기 박스(364)의 상류에 설치될 수 있다. 도 1e 및 도 1f에 개시된 바와 같은 몇몇 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 모든 회로 차단기의 상류에서 회로 차단기 박스(364)의 내부에 설치될 수도 있다. 전형적인 설치는 에너지 모니터링 디바이스(100) 상의 통신 모듈(130), 이 경우에는 802.3x 이더넷 접속(132)을 인터넷 인터페이스(365)에 또는 네트워크 라우터(320), D.L. 또는 케이블 모뎀(330)에 결합하고 그리고 나서 인터넷 인터페이스(365)에 결합하는 것을 더 포함할 수 있다. 전력 회사(370)는 에너지 모니터링 디바이스(100)로부터 에너지 모니터링 정보를 수신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전력 회사(370)는 원격 디바이스(200), 또는 원격 디바이스로 기능하는 컴퓨터(310)로부터 에너지 모니터링 정보를 수신할 수 있다. 또한 전력 회사(370)는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 메시지는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 의해 처리되거나, 또는 통신 모듈(130)을 통하여 에너지 모니터링 디바이스(100)에 통신 가능하게 결합된 원격 디바이스(200)에 전달될 수 있다. 메시지는 그 대신에 또는 부가적으로, 무선 인터페이스(315)를 갖는 PC(310), 또는 휴대 전화(340), PDA(342), 또는 휴대용 랩탑 컴퓨터(344)와 같은 휴대형 원격 디바이스를 포함하나, 이에 국한되지 않는 원격 디바이스에도 또한 전송될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 인터넷 인터페이스(365)를 통하여, 또는 네트워크 라우터(320), D.L. 또는 케이블 모뎀(330)을 통하여 인터넷을 거쳐, 셀 타워(celluar tower: 335)로 및 그리고 나서 원격 휴대형 디바이스로, 휴대형 원격 디바이스(340, 342, 344)와 통신을 행할 수 있다. 당업자는 휴대형 디바이스(340, 342, 344), 원격 디바이스(200), 및 컴퓨터(310)가 전력 회사(370), 공공 사용 데이터베이스(400), 공공 로드 시그니쳐 데이터베이스(500), 및 에너지 모니터링 디바이스(100)에 질의 메시지를 또한 전송할 수 있음을 인지할 것이다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 유사하게 에너지 사용 정보를 전력 회사(370)에 제공할 수 있다. 에너지 모니터링 정보는 사용 데이터의 공공 데이터베이스(400)에도 또한 제공될 수 있다. 전력 회사(370)는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 정보를 제공할 수 있고, 에너지 모니터링 디바이스는 다시 전력 회사로부터의 정보를 상기 원격 디바이스 중 임의의 것들에 전달할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스(100)는 공공 사용 데이터베이스(400) 및 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스(500)에도 또한 액세스할 수 있다. 냉장고(361) 및 세탁기/건조기(362)와 같은 에너지 인식 전기기기는 각 에너지 인식 전기기기에 있는 매입형 에너지 모니터링 디바이스(105)를 포함할 수 있으며, 이는 라우터(320)에 결합되거나 또는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 다른 방식으로 통신 가능하게 결합된다. 에너지 인식 전기기기는 아래에서 상세히 설명된다. 솔라 패널(363), 발전기(도시하지 않음) 또는 풍력 발전기(도시하지 않음)와 같은 에너지 생성 DC 디바이스가 전원에 전기 접속될 수 있으며, 에너지 모니터링 디바이스는 생성되어 전력 설비 그리드(utility grid)로 되공급되는 전력을 측정할 수 있다.
도 3b는 가정 또는 소규모 사무실의 전형적인 설치 구성을 예시한다. 전력 설비 미터(350), 워터 미터(351), 및 가스 미터(352)가 건물 벽(355)의 외부에 배치된다. 건물 내부에는, 윈도우 센서(371), 도어 센서(372), 동작 탐지기(373), 및 광 탐지기(light detector: 374)를 포함하는 홈 시큐리티 시스템(364)이 홈 네트워크 라우터(320)를 통하여 또는 도 1a, 도 1d, 및 도 2에 도시된 에너지 모니터링 디바이스 I/O 커넥터에서 에너지 모니터링 디바이스(100)에 접속할 수 있다. 워터 미터(351)와 가스 미터(352)는 I/O 커넥터(195)에서 또는 홈 시큐리티 시스템(364)에 도시된 구성과 유사한 홈 네트워크 라우터(320)을 통하여 에너지 모니터링 디바이스(100)에 접속될 수 있다. 상기 디바이스들을 에너지 모니터링 시스템에 접속함으로써, 이들 디바이스로부터 수신된 정보가 에너지 비용을 절감하는데 사용될 수 있다. 에너지 모니터링 시스템(100)은 가정의 에어 컨디셔너(도시하지 않음)가 가동되고 있음을 탐지할 수 있다. 홈 웨더 시스템(378)에 의해 측정된 실외 온도가 100°F(38℃)라고 가정하자. 홈 시큐리티 시스템(364)는 창문(371)이 열려 있음을 탐지하고, 홈 시큐리티 시스템(364)에 있는 동작 탐지기(373)는 한 사람이 집 안에 있음을 탐지하였다. 이들 디바이스가 모두 에너지 모니터링 디바이스(100)에 접속되었으므로, 에너지 모니터링 디바이스(100)는 실외로 빠져나가는 냉각 공기에 의해 에어 컨디셔너가 에너지를 낭비하지 않도록 집으로 전화를 해서 집에 있는 사람에게 창문(371)을 닫으라고 하도록 건물 소유주에게 메시지를 전송할 수 있다. 당업자는 홈 시스템을 에너지 모니터링 디바이스에 접속함으로써 에너지를 절약할 수 있는 많은 이러한 실제적인 상황을 그려볼 수 있을 것이다. 에너지 모니터링 디바이스(100)에 접속될 수 있는 다른 디바이스들(도시하지 않음)은 온수 히터에 있는 온수의 온도를 검지하는 온도 센서, 증기 온도, 연료용 오일 유량계, 공기, 천연가스, 또는 공정용 비활성 기체와 같은 가압 가스 유량, 냉장고 온도, 냉동고 온도, 및 부동산 구내의 건물의 방의 내부 온도를 포함하나, 이에 국한되지 않는다. 에너지 모니터링 디바이스에 접속할 수 있는 센서를 구비한 다른 디바이스로는 배터리에 기반한 축전지(electricity storage), 압축 가스, 증기, 공기의 저장소, 물 저장소가 포함된다. 가스 미터 또는 워터 미터와 같은 센서는 소비 체적 및 소정 시간 동안의 관련 비용과 같은 정보를 제공할 수 있다.
도 4는 샘플 공공 사용 데이터베이스를 예시한다. 각 에너지 모니터링 디바이스는 고유 IP 어드레스, 공공 설비 미터 일련번호, 또는 사용자의 익명성을 유지하면서 에너지 미터 데이터의 근원지를 식별할 수 있는 다른 고유 식별자(410)를 가질 수 있다. 사용자 요금청구 정보, 물리적 주소지 정보, 요율 일자, 또는 우편번호(420)가 에너지 미터 정보가 유래된 집과 이웃을 식별하는데 사용될 수 있으며, 에너지 모니터링 디바이스에 결부될 수 있다. 사용자는 데이터를 공공 사용 데이터베이스(400)에 공개하기 위해, 그 에너지 미터를 사업지, 주거지, 상업용 사용자, 또는 다른 사용자 유형의 식별자(430)로 구성할 수 있다. 사용자는 에너지 미터가 설치된 그 건물의 면적(440: 평방 피트)을 공개하도록 선택할 수 있다. 공공 데이터베이스는 조회를 용이하게 하기 위해 사용자 유형(450), 디바이스 유형, 및 다른 세분화를 더 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 증분식(구간별) 또는 총합 에너지 사용 정보(460)를 공개할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스 사용자에 의해 공공 사용 데이터베이스에 공개된 에너지 모니터링 정보의 집합은 개별 사용자, 지방 정부, 및 전력 회사에 사용 정보를 제공할 수 있도록 조회 및 취합될 수 있는 데이터 집합체를 제공한다.
도 5는 샘플 공공 로드 시그니쳐 데이터베이스(500)를 예시한다. 공공 로드 시그니쳐 데이터베이스 기록은 전기 디바이스의 제조업체(510), 모델(520), 설명(530), 및 하나 이상의 관련 상태(540)를 포함할 수 있다. 전기 디바이스의 각 상태에 대해, 에너지 미터가 탐지한 전기 디바이스 및 상태에 대한 디폴트 로드 시그니쳐로서 에너지 미터가 액세스할 수 있는 디폴트 로드 시그니쳐(560)가 제공될 수 있다. 디폴트 로드 시그니쳐는 전기 디바이스의 제조업체, 또는 독립적인 시험원(testing labortory)에 의해 제공될 수 있거나, 또는 에너지 모니터링 디바이스 사용자에 의해 공공 데이터베이스에 공개될 수 있다. 또한, 이와 달리, 전형적인 가정 또는 소규모 사무실에 적합한 일반적인 로드 시그니쳐도 또한 에너지 모니터링 디바이스에 탑재되거나 또는 사전 탑재될 수 있다. 탑재 및 사전 탑재는 도 1a에 도시된 통신 포트(138)을 통해 행해질 수 있다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 에너지 미터 동작의 순서도를 예시한다. 단계(605)에서, 에너지 미터는 전원의 제1의 샘플을 측정한다. 에너지 미터 샘플로부터 추가 전원 매개변수가 계산될 수 있다. 함께, 에너지 미터의 제1의 샘플과 계산된 전원 매개변수는 제1의 전원 매개변수를 구성한다. 단계(610)에서, 유사한 제2의 전원 매개변수 세트가 측정 및 계산된다. 하나 이상의 전원 매개변수가 변경되었는지에 대한 판단이 단계(615)에서 이루어진다. 단계(615)에서 전원 매개변수가 변경되지 않았으면, 단계(625)에서 현재 에너지 사용 정보가 에너지 모니터링 디바이스에 있는 디스플레이 모듈로 또는 건물 내의 원격 디바이스로, 혹은 이 둘 모두로 전송된다. 선택적으로, 단계(625)에서, 현재 에너지 사용 정보는 전력 회사 및/또는 공공 데이터베이스로 전송될 수 있다. 그리고 나서, 제1의 전원 샘플은 단계(630)에서 제2의 전원 샘플로 설정되고, 새로운 제2의 세트의 에너지 미터 측정치가 판독되며, 단계(610)에서 새로운 제2의 전원 매개변수 목록을 포함하는 추가 매개변수가 계산된다. 단계(615)에서 하나 이상의 전원 매개변수가 변경되었으면, 단계(620)에서 도 7의 로드 시그니쳐 로직이 불러들여진다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 로드 시그니쳐 데이터베이스를 생성하는 자동 습득(automatic learning) 방법의 순서도를 예시한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 단계(740)에서 사용자는 습득에 도움을 주기 위해 이 습득 모드의 에너지 모니터링 디바이스와 상호작용할 수 있다. 하지만, 사용자가 자동 습득 과정에 참여하지 않으면, 자동 습득 과정은 단순히 타임 아웃되며, 사용자 입력이 허용되어 디폴드 동작을 자동으로 수행한다. 먼저, 새로운 계산된 로드 시그니쳐가 단계(710)에서 산출된다. 단계(715)에서, 계산된 로드 시그니쳐는 메모리에서 검색된다. 로드 시그니쳐가 발견되면, 로드 시그니쳐와 그 대응하는 상태가 회신된다. 단계(720)에서 로드 시그니쳐가 발견되지 않으면, 가장 근접하게 매칭되는 로드 시그니쳐 및 상태가 단계(725)에서 회신된다. 단계(730)에서, 단계(725)에서 회신된 발견된 로드 시그니쳐 또는 가장 근접하게 매칭되는 로드 시그니쳐 및 결부된 시그니쳐가 사용자 디스플레이 상에 표시된다. 단계(740)에서 사용자는 변경이 허용된다. 도 8은 "습득 모드(learning mode)"에서의 사용자의 상호작용을 기술한다. 단계(735)에서 사용자가 수용하거나 또는 타이머가 종료되면, 단계(745)에서 로드 시그니쳐와 상태가 사적 데이터베이스에 있는 기록에 저장된다. 그러면 본 방법은 종료되어 도 6의 단계(625)로 돌아간다. 도 6의 단계(625)에서 설명한 바와 같이, 에너지 사용 정보는 에너지 모니터링 디바이스 상의 디스플레이 모듈로 또는 건물 내의 원격 디바이스로, 혹은 이 둘 모두로 전송된다. 선택적으로, 단계(625)에서, 현재 에너지 사용 정보는 전력 회사 및/또는 공공 데이터베이스로 전송될 수 있다.
도 8은 하나 이상의 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐와 상태를 수동으로 습득하는 단계의 다이어그램을 예시한다. 아래의 "사적 데이터베이스"에서 설명되는 바와 같이, 사용자는 그의 집에 또는 소규모 사무실에 설치된 하나 이상의 전기 디바이스를 식별하는 사적 데이터베이스에 기록을 저장할 수 있다. 각 전기 디바이스에 대해, 사용자는 사적 데이터베이스에 각 전기 디바이스에 대한 하나 이상의 상태에 대한 기록을 또한 저장할 수 있다. 그리고 나서 사적 데이터베이스는 잘 알려진 통신 방법을 사용하여 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드된 사적 데이터베이스는 사용자가 도 8에 예시된 바와 같은 수동 습득 과정을 통과하게 하는데 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 습득 과정에 대한 사용자 인터페이스는 무선 통신, 터치스크린과 같은 디스플레이 스크린 및 입력 모듈에 의해 iPhone® 또는 다른 휴대형 디바이스 상의 응용프로그램(앱)으로 구현된다. 단계(810)에서, 에너지 모니터링 디바이스가 아직 전기 디바이스들 모두에 대해 습득하지 않았으면, 습득하고자 하는 후속 디바이스가 사용자 디스플레이 디바이스 상에 표시되고, 모두 습득되었으면 과정이 종료된다. 단계(820)에서, 표시된 디바이스에 대해 습득해야 할 상태가 더 있으면, 단계(825)에서 습득되어야 할 후속 상태가 사용자에게 표시되고, 전원 샘플이 취해지며, 사용자는 전기 디바이스의 상태를 표시된 상태로 변경하도록 촉구받는다. 예를 들어, 디바이스가 60W 백열전구를 갖는 램프이면, 사용자는 그 램프를 ON 상태로 켜도록 촉구받는다. 본 과정은 단계(830)에서 사용자가 상태를 변경하는 것을 기다린다. 기다리는 과정은 사용자가 상태를 변경했음을 확인하는 것에 의해, 에너지 모니터링 디바이스가 전원을 모니터링하여 피상 전력이 약 60W 증가되었다는 확인하는 것에 의해, 또는 사용자 또는 타임 아웃에 의한 과정의 수동 종료와 같은 다른 수단에 의해 종료된다. 단계(835)에서, 전원 샘플이 취해지고, 새로운 로드 시그니쳐가 계산되어 사용자에게 표시된다. 단계(840)에서, 사용자는 로드 시그니쳐에 대한 선택 및 편집 모드(845), 로드 시그니쳐를 저장하는 저장 옵션(850), 현 상태를 생략하고 본 전기 디바이스에 대한 다른 상태를 체크하기 위해 단계(820)를 되돌아 보는 것, 현 전자 디바이스를 생략하고 더 많은 전자 디바이스를 체크하기 위해 단계(810)를 되돌아 보는 것, 또는 습득 과정을 빠져나가는 것을 포함할 수 있는 복수의 옵션을 갖는다. 본 개시를 소유하고 있는 당업자는 본 개시의 범위 내에서 단계들이 부가 또는 삭제되거나, 또는 순서가 변경될 수 있음을 인지할 것이다.
도 9a는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시한다. 단계(905)에서, 로드 시그니쳐가 계산되어야할 지를 판단하기 위해 PTRIG가 계산된다. 단계(910)에서 PTRIG가 변경되었으면, 어느 와이어(상, 역상)가 변화를 겪었는지를 판단한다. 단계(910)에서 PTRIG에 변화가 없으면, 본 방법은 종료된다. 단계(920)에서 거짓 트리거(false trigger)가 체크된다. 거짓 트리거가 존재하면, 본 방법은 종료된다. 거짓 트리거가 없으면, 아래의 "로드 알고리즘"에서 설명되는 바와 같이 단계(925)에서 데이터 부분집합(SB1a, 1b, 2a, 및 2b)이 계산된다. 단계(930)에서, 아래에서 설명되는 바와 같이 로드 시그니쳐 검색 알고리즘이 불러들여진다.
도 9b는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(931)에서, 에너지 모니터링 디바이스에 있는 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스가 예를 들면, ±25%와 같은 대강 매칭(coarse match)을 위해 PTRIG에 대해 검색된다. 단계(932)에서 더 이상의 매칭이 없으면, 본 방법은 추가 분석을 위해 도 9d로 빠져나간다. 단계(933)에서, 단계(931)의 검색에 대한 매칭에 대해, 검색되는 로드 시그니쳐의 SB1a에 있는 각 데이터 요소가 매칭되는 각 데이터 요소에 대해 비교가 이루어진다. 단계(934)에서, 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 단계(938)에서 매칭이 생략되고, 그렇지 않으면 단계(935)에서 데이터가 정규화되며 다시 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(936)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 매칭이 생략된다. 단계(937)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐에 매칭되는 것이 발견되었으며 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 도 9c에서 제2의 수준의 분석이 행해진다.
도 9c는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(941)에서, 데이터 부분집합(SB2a)의 각 요소가 매칭되는 그 대응하는 요소에 대해 비교가 이루어진다. 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 매칭이 생략되고 본 방법은 도 9b로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 데이터는 정규화되며 단계(941)와 유사하게 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(944)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 본 방법은 도 9b로 되돌아간다. 단계(945)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐가 발견되었으며 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 본 방법은 도 9b로 되돌아간다.
도 9d는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 사적 데이터베이스에 대한 검색이 매칭되는 로드 시그니쳐를 산출하지 못하면, 단계(951)에서 ±25%의 대강 검색으로 공공 데이터베이스가 PTRIG에 대해 검색이 이루어진다. 단계(952)에서 더 이상 매칭되는 것이 없으면, 본 방법은 추가 분석을 위해 도 9f로 빠져나간다. 단계(953)에서, 단계(951)의 검색에 대한 각 매칭에 대해, 검색되는 로드 시그니쳐의 SB1a에 있는 각 데이터 요소가 매칭되는 각 데이터 요소에 대해 비교가 이루어진다. 단계(954)에서 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 단계(958)에서 매칭이 생략되고, 그렇지 않으면 단계(955)에서 데이터가 정규화되며 다시 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(956)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 매칭이 생략된다. 단계(957)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐에 매칭되는 것이 발견되었으며 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 도 9e에서 제2의 수준의 분석이 행해진다.
도 9e는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(961)에서, 데이터 부분집합(SB2a)의 각 요소가 매칭되는 그 대응하는 요소에 대해 비교가 이루어진다. 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 매칭이 생략되고 본 방법은 도 9d로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 데이터는 정규화되며 단계(961)와 유사하게 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(964)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 본 방법은 도 9d로 되돌아간다. 단계(965)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐가 발견되었으며 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 본 방법은 도 9d로 되돌아간다.
도 9f는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(971)에서, 전류 및 전압 파형(waveform)이 샘플링된다. 도 9b 내지 도 9e의 단계들이 반복된다. 단계(972)에서 로드 시그니쳐가 식별되면, 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 사용자는 로드와 상태를 식별하는 것을 돕도록 회신을 재촉받는다. 사용자가 로드와 상태를 식별하면 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 고조파 분석, 샘플의 연장화(lengthening), 스펙트럼 분석, 및 도 9b 내지 도 9e의 분석의 재연을 포함하나 이에 국한되지 않는 추가 분석이 행해진다. 로드 시그니쳐가 여전히 식별될 수 없으면, 에너지 사용이 누적되어 "미확인 에너지 사용"으로 보고된다.
도 10a는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(1005)에서, 로드 시그니쳐가 계산되어야할 지를 판단하기 위해 PTRIG가 계산된다. 단계(1010)에서 PTRIG가 변경되었으면, 어느 와이어(상, 역상)가 변화를 겪었는지를 판단한다. 단계(1010)에서 PTRIG에 변화가 없으면, 본 방법은 종료된다. 단계(1020)에서 거짓 트리거가 체크된다. 거짓 트리거가 존재하면, 본 방법은 종료된다. 거짓 트리거가 없으면, 아래의 "로드 알고리즘"에서 설명되는 바와 같이 단계(1025)에서 데이터 부분집합(SB 3a와 3b)이 계산된다. 단계(1030)에서, 아래에서 설명되는 바와 같이 로드 시그니쳐 검색 알고리즘이 불러들여진다.
도 10b는 로드 시그니쳐에 대한 매칭을 찾기 위해 사적 데이터베이스를 검색하는 방법의 순서도를 예시하고 있다. 단계(1031)에서, 에너지 모니터링 디바이스에 있는 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스가 예를 들면, ±25%와 같은 대강 매칭(coarse match)을 위해 PTRIG에 대해 검색된다. 단계(1032)에서 더 이상의 매칭이 없으면, 본 방법은 추가 분석을 위해 도 10d로 빠져나간다. 단계(1033)에서, 단계(1031)의 검색에 대한 매칭에 대해, 검색되는 로드 시그니쳐의 SB3a에 있는 각 데이터 요소가 매칭되는 각 데이터 요소에 대해 비교가 이루어진다. 단계(1034)에서, 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 단계(1038)에서 매칭이 생략되고, 그렇지 않으면 단계(1035)에서 데이터가 정규화되며 SB3a에 대해 요소마다 다시 비교가 이루어진다. 단계(1036)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 매칭이 생략된다. 단계(1037)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐에 매칭되는 것이 발견되었으며 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 도 10c에서 제2의 수준의 분석이 행해진다.
도 10c는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(1041)에서, 데이터 부분집합(SB3b)의 각 요소가 매칭되는 그 대응하는 요소에 대해 비교가 이루어진다. 단계(1042)에서, 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 매칭이 생략되고 본 방법은 도 10b로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 데이터는 정규화되며 단계(1041)와 유사하게 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(1044)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 본 방법은 도 10b로 되돌아간다. 단계(1045)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐가 발견되었으며 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 본 방법은 도 10b로 되돌아간다.
도 10d는 로드 시그니쳐에 대한 매칭을 찾기 위해 공공 데이터베이스를 검색하는 방법의 순서도를 예시하고 있다. 사적 데이터베이스에 대한 검색이 매칭되는 로드 시그니쳐를 내지 못하면, 단계(1051)에서 ±25%의 대강 검색으로 공공 데이터베이스가 PTRIG에 대해 검색이 이루어진다. 단계(1052)에서 더 이상 매칭되는 것이 없으면, 본 방법은 추가 분석을 위해 도 10f로 빠져나간다. 단계(1053)에서, 단계(1051)의 검색에 대한 각 매칭에 대해, 검색되는 로드 시그니쳐의 SB3a에 있는 각 데이터 요소가 매칭되는 각 데이터 요소에 대해 비교가 이루어진다. 단계(1054)에서 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 단계(1058)에서 매칭이 생략되고, 그렇지 않으면 단계(1055)에서 데이터가 정규화되며 SB3a에 대해 요소마다 다시 비교가 이루어진다. 단계(1056)에서 상관계수가 0.80 미만이면 매칭이 생략된다. 단계(1057)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐에 매칭되는 것이 발견되었으며 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 도 10e에서 제2의 수준의 분석이 행해진다.
도 10e는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(1061)에서, 데이터 부분집합(SB3b)의 각 요소가 매칭되는 그 대응하는 요소에 대해 비교가 이루어진다. 어떤 요소라도 25% 초과의 에러를 가지면, 매칭이 생략되고 본 방법은 도 10d로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 데이터는 정규화되며 단계(1061)와 유사하게 요소마다 비교가 이루어진다. 단계(1064)에서 상관계수가 0.80 미만이면, 본 방법은 도 10d로 되돌아간다. 단계(1065)에서 상관계수가 0.95보다 크면, 로드 시그니쳐가 발견되었으며 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 본 방법은 도 10d로 되돌아간다.
도 10f는 몇몇 실시예에 따른, 로드 시그니쳐로부터 디바이스와 상태를 식별하는 방법의 일부의 순서도를 예시하고 있다. 단계(1071)에서, 전류 및 전압 파형이 샘플링된다. 도 10b 내지 도 10e의 단계들이 반복된다. 단계(1072)에서 로드 시그니쳐가 식별되면, 본 방법은 종료된다. 그렇지 않으면, 사용자는 로드와 상태를 식별하는 것을 돕도록 회신을 재촉받는다. 사용자가 로드와 상태를 식별하면 본 방법은 종료되고, 그렇지 않으면 고조파 분석, 샘플의 연장화(lengthening), 스펙트럼 분석, 및 도 10b 내지 도 10e의 분석의 재연을 포함하나 이에 국한되지 않는 추가 분석이 행해진다. 로드 시그니쳐가 여전히 식별될 수 없으면, 에너지 사용이 누적되어 "미확인 에너지 사용"으로 보고된다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 전력 회사(1124), 부동산(1115, 1115' 및 1115''), 및 공공 데이터베이스(1120) 사이의 정보의 순서도(1100)를 예시하고 있다. 에너지 모니터링 데이터의 처리 및 저장의 많은 측면은 부동산 소유주의 구내에서 이루어진다. 에너지 모니터링 디바이스의 미가공 데이터(raw data)를 처리하고 부동산 소유주에 의해 원격 접근이 가능하게 되거나 또는 선택적으로 공공 데이터베이스에 이용가능하게 되는 정보를 생성하기 위해, 부동산 소유주의 PC 또는 다른 로컬 전산 장치에서 구동되는 응용프로그램이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 미가공, 미처리 데이터는 원격 위치의 부동산 소유주 및 선택적으로 에너지 사용 정보에 대한 공공 데이터베이스에 전송된다. 이들 실시예에서, 미가공 데이터는 이 데이터가 범죄자, 법 집행기관, 외판원 등에 의해 가로채이거나 남용되지 않도록 보호될 필요가 있다.
많은 전력 회사는 현재 "스마트 미터(Smart Meters)"를 사용하고 있다. DR 신호(1102) 및 스마트 미터 사용 데이터(1104)를 포함하는, 전력 회사(1124)로부터 소비자의 스마트 미터(1117) 또는 표준형 미터(1118', 1118")로 전송되는 데이터는 에너지 모니터링 디바이스의 통제 밖에 있으며 그에 따라 에너지 모니터링 디바이스에 의해 보호되지 않는다. 결함있거나 열화되는 전기기기(1108)에 대해 소매업자/제조업자에게 제공된 이전 통보에 기초하여 사용자에 의해 선택된 서비스에 기초하여, 부동산 소유주에 의해 선택된 추천 꼬리표가 달린, 소매업자 또는 제조업자의 업그레이드/교체 권고(1106)가 부동산 소유주에게 전달된다. 사용자에 의해 선택된 서비스에 기초하여 소매업자에게 제공된 인구통계학적 및 지리학적 정보(1112)를 처리함으로써 소매업자/제조업자 대상 마케팅 프로그램(1110)이 생성될 수 있다.
전달된 수요 응답(DR: demand response) 신호(1114)는 전력 회사 유래의 DR 신호(1102)에 응답하여 선택된 서비스에 의해 발생된 것이며, 전력 회사에 의해 식별된 영향을 받는 정전 블록에 있는 특정 참가 소비자(1115, 1115', 1115")에게 방송된다. 선택한 소비자 또는 참여가 요구되는 소비자에 대한 정보가 저장되며, 수요 응답은 소비자가 스마트 미터를 갖고 있는지 또는 표준형 미터를 갖고 있는지를 프로그램한다. 전달된 DR 신호(1114)는 보안의 관점에서 전력 회사에 의해 생성된 DR 신호(1102)와 다르지 않다.
수요 응답(DR) 확인(1116)이 DR 프로그램을 선택하는 사용자에 대한 선택된 서비스에 의해 수신된 확인으로부터 전달된다. 사용 데이터가 요구되지 않는 한 암호화 또는 보안이 필수적이지는 않다.
P2P 메트릭(peer-to-peer metrics: 1118)은 개인 또는 그룹의 데이터를 다른 개인 또는 그룹의 데이터와 비교하는 것이다. 이 데이터/정보는 개별 소비자와 결부될 수 없는 수준으로 익명화되어야 한다. 예상 가격, 면적(평방피트), 방의 개수 및 건축일자와 같은 집의 다양한 특성을 보여주는 Zillow® 목록과 같이, 에너지 효율 및 사용과 관련하여 메트릭이 표시될 수 있는 카테고리는 유사할 수 있다. 하지만, Zillow®와 달리, 소비자 주소는 열거되지 않는다. 우편번호 62xxx의 4명의 거주자가 있는 다른 4BR, 3BA 집들의 월간 사용량 또는 기후대에 대한 거주자의 평방피트당 사용량과 같은 비교를 볼 수 있다. 이상적으로, 메트릭 생성을 위한 모든 데이터 처리는 소비자의 구내에서 행해지며, 단지 메트릭만이 선택된 서비스로부터 인터넷을 통하여 전송된다.
전기기기들은 초기에 벤치마크(benchmark)를 행하고 그리고 나서 시간 경과에 따라 모니터링될 수 있는 구체적인 스펙트럼 및 매개변수 성능 특성을 갖는다. 예를 들면, 냉장고는 보통 전원에 꽂혀있으며, 특정 세팅을 하고는, 놔둠으로써 오래 기간에 걸쳐 동작한다. 공공 데이터베이스 호스팅 시스템(1120)은 냉장고의 성능을 특징짓는 정보를 소비자의 네트워크 접속된 컴퓨터에 저장하며, 그 성능 특성을 주기적으로 시간의 경과에 따라 비교할 수 있다. 이 비교는 중요한 변화를 식별하며, 열화성/결함성 전기기기/디바이스 통지(1122)를 통하여 소비자에게 주의/조언을 준다. 그러면 공공 데이터베이스 호스팅 선택 서비스는 "당신의 냉장고는 20% 더 많은 에너지를 사용하고 있습니다. 설정을 바꾸셨나요? 아니면, 코일을 청소하거나 서비스를 부르는 것을 생각해보십시오"와 같은 권고안(1122)을 생성할 수 있다. 사용자가 소매업자/제조업자(1126) 인터페이스를 선택하였으면, "10년이나 된 냉장고를 갖고 있는 것 같습니다. 여기 열거된 EnergyStar® 모델들 중 하나로 교체하시게 되면 매월 $3.75 내지 $14.00를 절약할 수 있습니다."와 같은 소매업자(1126)로부터의 권고안이 소비자에게 제시될 수 있다. 제공되는 정보가 그 소비자에게 특정되기 때문에, 최소한 암호화할 필요가 있다.
전달된 제품/서비스 주문(1128)은 공공 데이터베이스(1120)의 선택된 서비스를 통한 보안 거래(secured transaction)가 될 수 있다. 제품/서비스 주문(1128)은 전달된 제품/서비스 주문(1130)으로서 소매업자/제조업자(1126)에 전달될 수 있다. 보안 거래는 VeriSign®과 같이 당해 업계에 알려져 있다.
모든 고객들(1132)로부터의 익명화된 전기기기 데이터는 선택적으로 모든 고객들(1115, 1115', 및 1115")로부터 HAN(home area network)을 통하여 공공 데이터베이스(1120)에 전송된다. 익명화된 사용 데이터(1128)는 고객 자신의 사용량을 그 지역의 유사한 부동산의 사용량과 비교하기 위해 고객(1115)에 의해 조회될 수 있다. 사용 데이터(1132)의 익명화는 부동산 소유주의 구내에서 행해져야 한다. 최소한, 공공 데이터베이스(1120)로부터 다른 부동산 소유주 및 제3자에게로 전송되는 모든 개별 사용 데이터(1132)는 전적으로 익명화될 필요가 있다. 이 익명화된 전기기기 데이터(1134)는 목표 마케팅 프로그램 또는 신제품 고객 요건을 지정할 수 있도록 소매업자/제조업자(1126)와 같은 제3자에게 전송 및 사용된다. 익명화는 집주소를 구체적으로 식별할 수 있는 데이터의 필드(field) 또는 다른 개인 식별 정보를 제거, 마스킹(masking), 삭제, 또는 암호화하는 것을 포함한다.
부동산 소유주가 선택할 수 있는 공공 데이터베이스(1120)에 상주된 서비스는 보안 라인(1136)을 통하여 전송된다. 서비스는 업데이트된 로드 시그니쳐, 에너지 모니터링 디바이스 소프트웨어 업그레이드, 에너지 사용 분석을 위한 다운로드 가능한 응용프로그램, 기상 정보, 및 부동산 소유자를 위한 전기 디바이스 사용 정보의 분석을 포함한다.
전력 회사(1124)로부터의 수요 응답(DR) 신호(1138)는 공공 데이터베이스(1120)에 방송되며, 전달된 수요 응답 신호(1114)로서 사용자에게 전달된다. 공공 데이터베이스 시스템(1120)은 어플라이 컨트롤(apply control) 및 릴리스 컨트롤(release control) 측 모두로부터의 모든 수용 응답 수준에 응답할 수 있으며, 결국에는 비-DR 상태로 정착하게 된다. DR 신호(1138)는 전력 회사 또는 독립적인 시스템 조작자(1124)로부터 방송 신호로 전송된다.
수요 응답(DR) 확인(1140)은 DR 신호가 수신되었으며 사용 제어가 전개되었음을 나타내는, 전력 회사(1124)로 되전송된 확인 신호이다. DR 확인은 반드시 구체적인 사용 측정치일 필요는 없으나, 전력 회사(1124) DR 규칙에 대한 준수 입증(verification of compliance)이다.
전력 회사(1124)는 공공 데이터베이스 호스트(1120)에 비용청구 주기 동기화 신호 및 요율표(1142)를 전송할 수 있다. 요율표는 공공 데이터베이스 호스트(1120)로 하여금 공공 데이터베이스(1120)에 전송된 사용 데이터(1132)에 기초하여 부동산 소유주에 의해 사용된 비용을 계산할 수 있게 한다. 요금청구 주기 동기화 신호(1142)는 에너지 사용 정보(1132)로부터 계산된 에너지 사용 비용을 전력 회사(1124)의 요금청구 주기와 동기화시킨다. 요율표와 요금청구 주기 정보는 공중 정보이며 보안 전송될 필요가 없다.
열화성/결함성 전기기기/디바이스 통지(1122)는 단일 전기기기 또는 디바이스가 열화 또는 결함 상태로 동작하고 있음을 탐지하고 확인했을 때 소매업자(1126)에게 전송된다. 소매업자 또는 제조업자(1126)와 부동산 소유주는, 부동산 소유주로부터의 결함성 또는 열화성 전기기기 통지(1108)에 기초하여 부동산 소유주의 전기기기가 결함 또는 열화 상태에 있음을 소매업자 또는 제조업자(1126)에 알리는 서비스를 선택할 수 있다. 공공 데이터베이스(1120)가 업그레이드 또는 교체 전기기기(1106)에 대한 정보를 수신하도록 선택한 부동산 소유주로부터 열화성 또는 결함성 전기기기 통지(1108)를 수신했을 때, 결함성 또는 열화성 전기기기 통지(1122)가 공공 데이터베이스(1120)에 의해 이러한 통지(1122)를 수신하기로 선택한 소매업자 또는 제조업자(1126)에게 전송되고, 소매업자 업그레이드 또는 교체 권고(1106)가 부동산 소유주에게 전송된다. 열화성 또는 결함성 전기기기 통지(1108)를 전송하는 부동산 소유주의 에너지 모니터링 디바이스로부터, 열화성 또는 결함성 전기기기 통지를 서비스를 선택한 소매업자 또는 제조업자(1126)로 전송하는 공공 데이터베이스(1120)까지의 전체 통신 루프(loop), 및 부동산 소유주에게 전송된 업그레이드 또는 교체 권고(1106)는, 소유주의 이름, 가전기기 정보 및 연락처 정보가 보안화되도록 익명화되고 보안화되어야 한다. 사용자는 정책 또는 규칙 기반의 선택을 통하여 서비스를 선택할 수 있으며, 제공되는 정보는 이용 가능한 디바이스의 유형/모델#/일련번호 데이터와 함께, 성능 데이터에 국한되며, 사용 시간 정보는 포함되지 않는다. 탐지(detection)는 에너지 모니터링 디바이스에서 또는 부동산 소유주의 전산 장치에서 현지에서 행해질 수 있거나, 또는 공공 데이터베이스(1120)에 저장된 에너지 사용 정보(1132)로부터 계산될 수 있다.
데이터 수집은 현지에서 이루어지고 현지에서 처리 및 분석될 수 있으나, 이와 달리 특정 서버, 클라우드(cloud), 또는 스마트폰 또는 태블릿과 같은 최종 사용자 디바이스로 배치(batch)로 전송되거나 또는 스트리밍될 수 있으며, 이곳에서 응용프로그램이 데이터를 처리, 후처리, 및/또는 분석하여 정보를 제공할 수 있다.
사용자는 공공 데이터베이스(1120)와 인구통계학적/지리학적 데이터(1112)를 공유하도록 선택한다. 이 데이터는 소비자 특정이지만, 공공 데이터베이스(1120)의 외부에서 공유되기 전에 익명화된다. 바람직하게는, 이 데이터는 소비자의 부동산(1115, 1115', 및 1115")로부터 전송되기 전에 익명화된다. 이와 달리, 데이터가 작은 부분으로 세분화될 수 있으며, 사적 성질(private natur)을 갖는 데이터는 암호화되고, 다른 민감하지 않는 데이터는 별도로 전송된다.
전기기기/디바이스 사용 데이터(1132)는 그 소유 부동산에 현지 저장된 소비자 데이터를 보호하는 최상의 보안 수단에 의해 보안화되어야 한다. 사생활 침해 우려를 최소화하고 익명화된 요약 데이터만 전송하기기 위해 이러한 데이터의 현지 처리가 바람직하다. 이러한 것이 가능하지 않거나 바람직하지 않은 경우, AES, RSA 또는 PGP 타입의 암호화, 소프트 키 및 다른 수단을 이용한 최상의 수준의 보안이 적용되어야 한다.
사용자 인터페이스 패널이 웹-브라우저, 스마트폰 또는 PC에 다운로드 가능한 응용프로그램, 또는 다른 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 공급됨으로써, 소비자가 어떻게 제조업자 또는 소매업자(1126)와 접속하기를 원할 지와 관련하여 2진(binary) 선택 및/또는 규칙 기반 설정을 할 수 있게 한다. 소비자는 소매업자/제조업자(1126)을 선택할 수 있으며, 만약 있다면 어떤 정보를 소매업자들 예를 들면, The Home Depot® 또는 Lowes® 또는 제조업자들 예를 들면, Whilpool®, GE®, LG®, SiemensTM, 또는 Amana®와 공유하기를 원할 지를 선택할 수 있다. 소매업자/제조업자와 정보를 공유하는 것은 인센티브, 할인 및/또는 리베이트와 같은 형태뿐만 아니라 에너지 절감 권고의 이점이 있을 수 있다.
사용자 인터페이스 패널이 웹-브라우저, 스마트폰 또는 PC에 다운로드 가능한 응용프로그램, 또는 다른 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 공급될 수 있으며, 그에 따라 소비자가 어떻게 전력 회사(1124)와 접속기를 원할 지와 관련하여 2진 선택 및/또는 규칙 기반 설정을 할 수 있게 한다. 소비자는 전력 회사(1124)의 서비스를 선택할 수 있으며, 전력 회사(1124)와 어떤 정보를 공유하기를 원할지를 선택할 수 있다. 전력 회사(1124)와 정보를 공유하는 것은 수요 응답(DR) 프로그램 또는 다른 에어지 효율 프로그램과 관련된 할인, 다른 인센티브 또는 리베이트와 같은 형태뿐만 아니라 에너지 절감 권고의 이점이 있을 수 있다.
사용자 인터페이스 패널이 웹-브라우저, 스마트폰 또는 PC에 다운로드 가능한 응용프로그램, 또는 다른 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 공급될 수 있다. 사용자 인터페이스 패널은 소비자가 어떻게 공공 데이터베이스(1120)와 접속하기를 원할 지 및 어떻게 그들의 에너지 모니터링 시스템이 공공 데이터베이스(1120)와 관련하여 동작하기를 원할지와 관련하여 2진 선택 및/또는 규칙 기반 설정을 할 수 있게 한다. 소비자는 공공 데이터베이스(1120)의 소정 형태를 선택할 수 있으며, 공공 데이터베이스(1120)와 어떤 정보를 공유하기를 원할지를 선택할 수 있다. 데이터 공유의 이점은 공공 데이터베이스(1120) 서비스에 의해서 또는 이를 통하여 제공되는 추가 특징 또는 기능, 할인, 인센티브, 리베이트, 및 에너지 절감 권고를 포함한다.
전력 회사(1124)의 스마트 미터(1117)와 부동산 소유주의 HAN(home area network) 사이의 통신은 스마트 미터의 내향성 무선 시스템(inward facing wirelss system), 가장 흔하게는 Zigbee® 네트워크 인터페이스를 통하여 이루어진다. HAN과 스마트 미터는 미터 규정 보안 및 프라이버시 프로토콜에 의해 무선 프로토콜을 통하여 통신하게 된다.
도 12는 인버터(1210), TDR(time domain reflectometry) 시스템(1230), 솔라 패널 결합기(1220) 및 4개의 패널의 직렬 스트링(1251-1254 및 1255-1258)으로 배열된 8개의 솔라 패널(1251-1258)을 포함하는 솔라 패널 시스템(1200)을 예시한다. 인터버(1210)와 결합기(1220)는 예를 들면, 24 VDC의 VDC 버스(1260)를 통하여 서로 결합된다. TD 시스템(1230)은 24 VDC 버스(1260)에 결합된다. TDR 시스템은 결합기 및 솔라 패널로 펄스(1225)를 전송할 수 있다. 펄스는 어느 솔라 패널이 TDR 펄스(1225)를 반사하는지에 따라 변하는 시간(t1 내지 t8)에 TDR 시스템(1230)으로 되반사된다.
도 13은 도 12의 24 VDC 버스(1260) 상의 반사 신호(t0-t8)의 시퀀스를 예시한다. 반사 신호 t0는 인버터의 반사이다. 신호 t1, t5, t2, t3, t7, 및 t8의 프로파일은 이들 신호에 대응하는 패널들이 유사한 프로파일 및 크기를 가짐을 나타내며, 솔라 패널이 정상적으로 작동함을 나타낸다. 신호 t6는 예상 극성(polarity)과 반대의 극성을 가지며, 가능케는 지면에 단락되었음을 나타낸다. 신호 t4는 정상적으로 작동하는 솔라 패널보다 시간적으로 더 넓고(temporally broader) 더 작은 크기를 갖고 있다. 따라서, t4에 대응하는 패널은 그늘에 있거나 또는 패널의 표면 상의 부스러기에 의해 가려져있을 수 있다. 스마트폰과 같은 사용자의 원격 디스플레이 디바이스로 적절한 메시지가 전송될 수 있다.
도 14는 몇몇 실시예에 따른 저 임피던스 AC 전력 네트워크에서 병렬 로드(parallel load)와 함께 사용될 수 있는 TDR 시스템을 예시하고 있다. TDR 시스템(1430)은 상전압 120 VAC(1405)와 중성점(1407) 사이에 결합된다. 고속 스위치(1440)가 저항기(1445)를 통하여 로드(1450 및 1460)의 병렬 네트워크로 고 임피던스, 전류 펄스를 주입한다. 펄스는 전력 네트워크 부동산 내부에서는 아래쪽으로, 및 그리드(grid)에서는 위쪽으로 양방향에서 일정한 임피던스의 비율로 전파된다. TDR 시스템은 반사된 신호(IP1과 IP2)를 측정한다. 회로 상의 과도한 잡음을 저감시키기 위해 120 VAC 소스(1405)에 필터(1410)가 추가될 수 있다.
도 15는 자기상관(autocorrelatioin) 및 의사잡음(PN: pseudo noise) 시퀀스를 이용하는 TDR 시스템(1500)을 예시하고 있다. TDR 시스템(1500)은 PN 시퀀스 발생기(1510), 변조기(1520), 믹서(1530), 입력 고주파 디지털/아날로그 발진기(1590), TDR 발생기 출력(1540), TDR 측정(1545), 믹서(1550), 복조기(1560), 아날로그-디지털 컨버터(1570), 및 상관 처리 및 윈도윙 모듈(correlation processing and windowing module: 1580)을 포함한다. 바람직한 실시예에서는, 고속 펄스(fast pulse: 1505)가 생성되고, 측정되어 시간 공간이 아닌 자기상관 공간(autocorrelation space)에서 처리된다. PN 시퀀스(1505)의 자기상관은 디랙 델타 함수(Dirac Delta function)를 갖는 것과 같은 단일 펄스에 근접하다. 측정된 응답(1545)은 믹서(1550)에서 고주파 디지털/아날로그 발진기(1590)와 혼합되고, 복조기(1560)에서 복조되며, ADC(1570)에서 아날로그로부터 디지털로 변환된다. 이 디지털 신호는 처리되고 비상관화(decorrelate)될 수 있으며, 모듈(1580)에서 전력 네트워크의 임펄스 응답을 출력할 수 있다. 이점은 TDR의 생성 및 측정에 대한 완화된 요건 및 복잡도와 비용의 절감을 포함한다.
PN 시퀀스(1505)의 주기는 측정 시간보다 더 길어야 하며, 그렇지 않으면 상관 결과(correlation result)가 주기적이 될 수 있다. 임의의 기능 또는 컴포넌트의 선형성에 영향을 미치는 반사를 회피하기 위해 TDR 발생기(1540)와 TDR 측정 수신기(1545)에 특히 주의를 기울여야 한다. TDR 시스템(1500) 전체 또는 일부는 집적 RF 전송기 및 수신기와 같이, 상업적으로 이용 가능한 기술로부터 차용해올 수 있다. 본 적용에서는 공기 중의 안테나에 의해 방사되는 표준형 무선 통신기(무전기 등)와 반대로, RF 에너지가 신호 와이어(signal wire)를 통하여 전송된다. 도 15의 이러한 구현은 "TMR 측정, 제어 및 분석" 및 아래의 도 16의 TDR 발생기 블록과 함께 사용될 수 있다. TDR 시스템(1500)은 WLAN 디바이스에 사용되는 칩 상의 시스템으로 구현될 수 있다.
TDR 시스템(1500)은 베이스밴드(baseband)로 구현될 수 있으며, 그에 따라 주파수가 편이(shift)된다(혼합 없음). 이는 보다 간단하기는 하나, 이전에 습득한 바와 같은 시분할(time division) 조치가 취해지지 않으면 THD 정정 방법과 상충될 수 있다. 또한 이는 잡음 또는 전력 네트워크의 전기적 또는 비전기적 매개변수에 더 취약할 수 있다.
다른 구현은 베이스밴드의 또는 RF 변조된 PN 시퀀스 및 상관 방법을 이용한, TDR 발생 및 측정 전압 펄스이다.
도 16은 베이스밴드 또는 RF의 직교방식(quadrature)에 기초한 TDR 시스템(1600)을 예시하고 있다. 제1의 PN 시퀀스 발생기(1610)가 직교 복조기(quadrature demodulator: 1635)의 "I" 입력에 대해 제1의 PN 시퀀스(1615)를 발생시킨다. 제2의 PN 시퀀스 발생기(1620)가 직교 복조기(1635)의 "Q" 입력에 대해 제2의 PN 시퀀스(1625)를 발생시킨다. 직교 복조기의 출력은 믹서(1630)의 입력이며, 고주파 디지털/아날로그 발진기(1690)와 혼합된다. 믹서(1630)의 출력은 TDR 발생기 출력(1640)으로서 전송된다. TDR 측정치(1645)는 고주파 디지털/아날로그 발진기(1690)와 혼합되는 믹서(1650)에 수신되어 직교 복조기(1660)로 출력된다. 직교 복조기(1660)의 I 및 Q 출력은 각각 제1의 아날로그-디지털 컨버터(1670) 및 제2의 아날로그-디지털 컨버터(1675)로의 출력이다. 두 아날로그-디지털 컨버터의 출력은 상관, 처리 및 윈도윙 모듈(1680)로의 출력이다.
공공 데이터 베이스
공공 사용 데이터베이스
에너지 모니터링 디바이스(100)는 고객의 전원에 접속된 전기 디바이스에 대한 상세한 사용 정보 및 고객의 에너지 사용을 생성할 수 있다. 이러한 상세한 정보는 Google®, MSN® 또는 Yahoo®와 같은 널리 액세스 가능한 공공 데이터베이스 서비스에 의해 관리될 수 있는 공공 데이터베이스 서버에 의해 용이하게 수신 및 취합될 수 있다. 공공 사용 데이터베이스는 사용 정보를 발생하는 에너지 모니터링 디바이스에 대한 고유 식별자, 이웃 지역, 도시 및 주의 우편번호 또는 거리명과 같은 지리학적 및 지역 정보, 가정, 소규모 사무실 또는 상업지와 같은 구조의 유형, 에너지 사용 디바이스가 위치한 구조물의 대략적인 면적(평방피트), 및 전자제품, 가전기기, 조명 등과 같은 디바이스의 등급에 대한 식별자, 또는 특정 디바이스의 식별자를 포함하는 데이터베이스 기록의 스토리지를 포함한다. 도 4에 개시된 바와 같은 데이터베이스 기록에 액세스하기 위해 조회 툴(query tool)이 사용될 수 있다. 최소한, 조회 툴은 에너지 모니터링 디바이스로 하여금 전기 디바이스에 대해 로드 시그니쳐 및 결부된 상태를 검색할 수 있게 한다. 정보를 관리하길 원하는 다른 당사자는 자신들 제품의 로드 시그니쳐 데이터베이스를 관리하는 제조업자, 로드 시그니쳐 데이터베이스를 관리하는 시험원, 및 에너지 절감 열성팬들을 포함할 수 있다. 공공 사용 데이터베이스에 저장된 정보는 에너지 모니터링 디바이스(100)의 구성이 생성할 수 있는 만큼 상세할 수 있고, 사용자가 공유하기를 원하는 한도 및 에너지 모니터링 디바이스에 대한 사용자 구성에 의해 제어되는 한도로 제한적일 수 있다. 상세한 정보는 구체적인 전기 디바이스의 제조업자, 모델, 및 구매일자, 특정 디바이스가 상태를 변경하는 시간 및 날짜, 디바이스가 설치된 방(사무실), 그 디바이스를 전형적으로 사용하는 사용자, 특정 상태에서의 전체 에너지 사용 및 지속시간, 사용 비용, 및 사용된 요율표를 포함할 수 있다. 상세한 정보는 일반적인 전기기기 정보, 예를 들면 1/4 HP 전기 드릴(제조업자 미상), 12,000 BTU 에어 컨디셔너, 또는 40W 백열 전구를 더 포함할 수 있다. 일반적인 디바이스 정보는 사용자로부터 업로드될 수 있거나, 또는 하나 이상의 유사한 디바이스의 분석으로부터 계산되거나 추산될 수 있다. 고객이 살고 있거나 근무하는 곳의 우편번호 또는 거리명, 가구 또는 사무소 내의 사람 수, 및 가구 또는 사무소의 면적(평방피트)와 같은 고객 인구통계학적 정보도 또한 저장될 수 있다. 공공 사용 데이터베이스는 상세한 정보를 취합할 수 있으며 다른 에너지 사용자들의 사용 패턴과 관련하여 고객에게 조회 툴을 제공할 수 있다. 공공 사용 데이터베이스는 유사한 상황에 놓인 에너지 사용자들이 에너지 사용을 절감하는 알려진 옵션들을 배울 수 있도록 고객들이 어떻게 에너지 소비를 절감하는지와 관련하여 사용자들에 의한 제안을 위한 포럼(forum)을 더 포함할 수 있다. 당업자는 에너지 사용 패턴에 대한 폭넓은 대중 인식을 가능케 하고, 그에 따라 에너지 절감 툴의 넓은 범위를 가능케 하도록, 다양한 에너지 사용자 프로파일 정보가 상세한 사용 정보에 추가될 수 있음을 인지할 것이다. 에너지 모니터링 디바이스(100)에 의해 제공된 상세한 에너지 사용 정보 및 그 결부된 사적 데이터베이스의 이용 가능성 공영 사용 데이터베이스의 구현을 가능케 한다.
공공 전기 디바이스 데이터베이스
전기 디바이스의 공공 데이터베이스의 기록은 전기 디바이스, 제조업자, 모델번호, 생산국, 소프트웨어 버전, 하드웨어 버전, 디바이스의 공칭 전압, 최대 정격 암페어(전류), 및 그 전기 디바이스의 동작 상태의 리스트에 대한 식별자를 포함할 수 있다. 개별 사용자들이 그 에너지 모니터링 시스템을 사용함에 따라, 사용자들은 전기 디바이스의 그 사적 데이터베이스를 송출(export)하여 공공 전기 디바이스 데이터베이스를 채울 수 있다. 또한, 전기 디바이스의 공공 데이터베이스는 수동으로 디바이스 데이터를 입력하거나, 또는 제조업자로부터의 업로드를 통하여 디바이스 데이터를 수신하는 것과 같은 데이터베이스 관리 방법을 통하여 채울 수 있다.
사용자는 그의 에너지 모니터링 디바이스를 인터넷 접속을 갖는 그의 랩탑 컴퓨터에 접속할 수 있다. 랩탑 컴퓨터에 있는 응용프로그램은 사용자로 하여금 그의 부동산 구내의 전기 디바이스에 대한 정보를 입력할 수 있게 한다. 식별 정보는 에너지 모니터링 디바이스 사적 표(Private Tables)에 저장된다. 그리고 나서, 사용자는 그의 랩탑 컴퓨터에 있는 인터페이스를 사용하여 위에서 설명한 바와 같이, 공공 전기 디바이스 데이터베이스로부터 추가적인 전기 디바이스 정보 및 그의 전기 디바이스의 초기 로드 시그니쳐를 다운로드할 수 있다. 이와 달리, 에너지 모니터링 디바이스가 인터넷 자체에 액세스하여 공공 전기 디바이스 데이터베이스로부터 추가적인 전기 디바이스 정보 및 초기 로드 시그니쳐를 다운로드할 수 있다. 다른 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 에너지 모니터링 디바이스에 있는 키패드 및 디스플레이 인터페이스를 사용하여 공공 전기 디바이스 데이터베이스로부터 추가적인 전기 디바이스 정보를 다운로드하도록 지시받을 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 필요한 정보에 액세스할 수 있도록 제조업자의 웹 사이트에 링크(link)를 갖는 공공 데이터베이스에도 또한 액세스할 수 있다. 이와 달리, 에너지 모니터링 디바이스는 서버 상의 응용프로그램에 액세스할 수 있으며, 이 응용프로그램은 필요한 정보가 저장된 위치를 검색하고 그 정보를 에너지 모니터링 디바이스에 전달하도록 프로그램된다. 사용자는 공공 전기 디바이스 데이터베이스에 액세스하는데 필요한 정보로 에너지 모니터링 디바이스를 수동으로 프로그램할 수도 있다. 이러한 과정은 세탁기, 식기 세척기, 냉난방 공조기(HVAC)와 같이 많은 다양하게 변하는 동작 상태 및 로드 시그니쳐를 갖는 전기기기에 대한 에너지 모니터링 디바이스의 초기 셋업에 특히 유익할 수 있다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 전기기기는 이 전기기기에 매입된 에너지 인식 전기기기라 불리는 에너지 모니터링 디바이스를 가질 수 있다. 에너지 인식 전기기기는 전기기기의 특정 상태에 대해 공공 전기 디바이스 데이터베이스로부터 로드 시그니쳐를 요청할 수 있다. 이와 달리, 에너지 인식 전기기기는 전기기의 복수의 상태에 대해 로드 시그니쳐를 요청할 수 있다. 공공 전기 디바이스 데이터베이스로부터 다운로드된 정보는 그리고 나서 에너지 모니터링 디바이스에 대한 로드 시그니쳐의 초기 셋업을 제공할 수 있도록 에너지 모니터링 디바이스의 사적 로드 시그니쳐 표에 다운로드될 수 있다. 에너지 인식 전기기기에는 제조업자에 의해 로드 시그니쳐의 초기 셋업 및 공공 전기 디바이스 데이터베이스에 대한 위에 열거된 다른 정보도 또한 사전 프로그램될 수 있다.
공공 전기 디바이스 상태 데이터베이스
전기 디바이스 상태의 공공 데이터베이스의 기록은 디바이스 식별자, 상태 식별자, 상태 설명, 및 그 상태의 로드 시그니쳐를 포함할 수 있다. 개별 사용자들이 그 에너지 모니터링 시스템을 사용함에 따라, 사용자들은 디바이스 상태의 그 사적 데이터베이스를 송출(export)하여 공공 전기 디바이스 상태 데이터베이스를 채울 수 있다. 또한, 전기 디바이스 상태의 공공 데이터베이스는 독립적인 시험원이 디바이스 상태 로드 시그니쳐를 공공 데이터베이스에 제공하는 것 또는 제조업자가 그 전기 디바이스에 대한 상태 및/또는 로드 시그니쳐를 업로드하는 것과 같은 데이터베이스 관리 방법을 통해서도 채울 수 있다.
공공 로드 시그니쳐 데이터베이스
로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스의 기록은 위에서 공공 전기 다비이스 데이터베이스에 대해 설명한 바와 같은, 전기 디바이스 식별자 정보를 포함할 수 있다. 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스는 일반적인 디바이스 및 유형을 포함할 수 있다. 각 디바이스 유형의 각 상태에 대해, 아래의 "로드 시그니쳐 알고리즘"에서 설명되는 바와 같은 로드 시그니쳐가 저장될 수 있다. 도 5에 개시된 바와 같이, 로드 시그니쳐와 관련된 추가 정보가 전기 디바이스 및 상태에 대한 로드 시그니쳐와 함께 저장될 수 있다.
사적 데이터베이스
에너지 모니터링 디바이스는 그 에너지 사용이 모니터되는 하나 이상의 전기 디바이스의 상류의 전원에 결합된다. 전기 디바이스 및 그 결부된 상태는 에너지 모니터링 디바이스가 액세스할 수 있는 사적 데이터베이스에 저장된다. 최소한, 사적 데이터베이스는 전원에 결합된 전기 디바이스 및 그 상태와 결부된 로드 시그니쳐를 더 포함한다. 에너지 모니터링 디바이스는 전기 디바이스에 대한 사용 정보가 보고될 수 있도록 그 전기 디바이스 및 그 상태를 식별하기 위해 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스를 사용한다. 예를 들면, "ON"으로 상태가 변경되는 "램프 1"과 결부된 로드 시그니쳐가 에너지 모니터링 디바이스가 액세스할 수 있는 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스에 저장된다. 연속적인 전원 측정치로부터 로드 시그니쳐가 계산되면, 이 로드 시그니쳐는 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스와 비교되어 이 로드 시그니쳐와 결부된 전기 디바이스와 상태를 식별한다. 사적 데이터베이스는 에너지 모니터링 디바이스 또는 PC와 같은 다른 전산장치에 있는 소프트웨어 툴을 사용하여 생성될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스 이외의 디바이스에 사적 데이터베이스가 생성되면, 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스는 이더넷과 같은 통신 접속 또는 에너지 모니터링 디바이스 상의 USB 포트를 통하여 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드될 수 있다.
사용자에게 제공된 에너지 모니터링 정보가 더 의미를 갖거나 조치를 취할 수 있도록 하기 위해, 추가적인 정보의 표 또는 목록이 채워질 수 있다. 이러한 표 또는 목록은 접속된 전기 디바이스 및 그 상태에 대한 로드 시그니쳐 데이터베이스를 형성하는 것을 또한 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 사적 데이터베이스는 건물 내의 방(사무실), 건물 내의 전기 디바이스, 건물 내의 에너지 사용자, 사용자와 방(사무실)과의 결부, 및 전기 디바이스와 방(사무실)과의 결부의 목록을 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스의 셋업을 용이하게 하기 위해, 이들 데이터 항목 및 관계가 임의의 편리한 전산장치에 생성될 수 있고 에너지 모니터링 디바이스 상의 USB 포트 또는 다른 통신 방법을 통하여 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드될 수 있다. 일례의 사적 데이터베이스는 아래에 기재되어 있다. 당업자는 데이터베이스의 필드가 추가되거나 삭제될 수 있음을 이해할 것이다.
방(사무실)의 표
건물의 방(사무실)의 표 또는 목록은 방(사무실) 및 방(사무실)과 결부된 특성에 의한 에너지 사용을 모니터링할 수 있게 한다. 방(사무실)의 표 또는 목록은 방(사무실)의 식별자, 방(사무실)의 문자적인 설명, 방(사무실)의 면적(평방피트), 및 방(사무실)의 유형(사무실, 침실, 사실(den), 이사회실, 설비함, 차고, 주방 등)을 포함할 수 있다.
에너지 사용자의 표
에너지 사용자의 표 또른 목록은 사용자의 식별자, 사용자의 문자적인 설명, 연령대, 성별, 직업, 직위와 같은 인구통계학적 정보, 소정 방(사무실)에 대해 사용자가 점유하는 시간 백분율, 직원이 근무하는 부서, 그 사용이 그 부서에 다시 청구되는 계좌, 및 다른 사용자 관련 정보를 포함할 수 있다. 사용자 정보는 흔히 개인적인 것으로 간주되며 절대로 개시 또는 송출되지 않아야 하거나, 또는 총칭적으로만 개시 또는 송출되어야 하거나, 또는 패스워드 보호되거나 달리 개시되지 않아햐 함을 생각해 볼 수 있다.
액세스 가능한 네트워크 디바이스 표
에너지 모니터링 디바이스는 매입 에너지 모니터를 포함하는 에너지 인식 전기기기와, 라우터 또는 허브, 서버, 및 네트워크 클라이언트와 같은 접속된 네트워크 장비와, 그리고 공공 설비회사 웹 사이트, 공공 데이터베이스를 관리하는 웹 사이트, 사용자의 건물에 설치된 장비의 브랜드의 제조업자의 웹 사이트, 및 휴대 전화기, PDA, 휴대용 컴퓨터, 또는 다른 통신 디바이스와 같은 사용자 자신의 원격 통신 디바이스와 같은 원격 위치와 통신할 수 있다. 사적 액세스 가능한 네트워크 디바이스 데이터베이스의 기록은 IP 어드레스, 웹 페이지 URL, 또는 다른 액세스 식별자와 같은 고유 식별자, 네트워크의 문자적인 설명, 및 원격 사이트에 대한 액세스 및 원격 사이트에 의한 액세스에 대한 한 세트의 허가(permissions)를 포함한다. 당업자는 에너지 모니터링 디바이스에 의한 원격 디바이스에 대한 액세스의 제어는 다양한 알려진 방식으로 달성될 수 있음을 인지할 것이다. 유사하게, 원격 디바이스에 의한 에너지 모니터링 디바이스에 대한 액세스의 제어는 다양한 알려진 방식으로 달성될 수 있다.
전기 디바이스 표
전기 디바이스의 표 또는 목록은 디바이스 식별자, 문자적인 설명, 구매일, 디바이스의 일반적인 카테고리(가전기기, 전자제품, 조명 등), 전기 디바이스가 결합된 부동산 구내의 전기 회로를 식별하는 회로 차단기 번호와 같은 구체적인 회로 번호, 및 디바이스의 구체적인 유형(스토브, 전자레인지, 스테레오, 컴퓨터, 냉장고, 세탁기(세척기), 등)을 포함할 수 있다. 사적 데이터베이스는 전기 디바이스의 제조업자 및 모델 번호를 더 포함할 수 있으며, 그에 따라 사적 데이터베이스가 전기 디바이스의 공공 데이터베이스에 액세스하여 전기 디바이스 정보, 상태, 및 그 전기 디바이스의 각 상태에 대한 디폴트 로드 시그니쳐 정보를 검색할 수 있게 한다.
기타 표, 목록 및 결부사항
사적 데이터베이스는 전기 디바이스의 표 또는 목록, 상태, 사용자를 포함할 수 있고, 방(사무실)은 방(사무실), 사용자, 디바이스, 날짜/시간, 디바이스, 디바이스별로 상세한 에너지 사용 정보 보고가 가능하도록 잘 알려진 관계 데이터베이스 기법을 사용하여 서로 결부될 수 있으며, 상태 및 이러한 다른 관련 세부사항은 사적 및 공공 데이터베이스에 의해 가능케 된다. 예를 들면, 사용자는 방별로 에너지 사용 정보를 입수하여, 그의 13살짜리 아들의 비디오 게임 콘솔이 상당한 양의 에너지를 소비하고 있음을 알 수 있다. 그는 상태(ON/OFF)와 날짜 및 시간에 기초하여 게임 콘솔의 에너지 사용 정보를 더 살펴봄으로써, 게임 콘솔 사용 시간도 또한 모니터할 수 있다. 사용자는 대기(STANDBY)와 같은 특정 상태에 있는 디바이스가 소비하는 에너지의 양도 살펴볼 수 있다. 많은 현대의 디바이스는 시각적으로는 OFF 상태와 매우 유사해 보이나 전력을 소비하는 대기 상태를 갖는다. 사용자는 사적 데이터베이스를 조회하여 대기 모드에 있는 디바이스들을 찾아내서 이들 디바이스를 전원 OFF 함으로써, 식별가능한 양의 에너지를 절감할 수 있다.
당업자는 사적 데이터베이스와, 그 관련 표, 목록 및 결부관계를 채우는 것이 공공 데이터베이스에 액세스 가능한 종래의 전산장치를 사용하여, 그리고 나서 초기화된 사적 데이터베이스를 에너지 모니터링 디바이스에 다운로드하여 가장 편리하게 달성될 수 있음을 이해할 수 있다.
에너지 모니터링 정보의 프라이버시
위에서 설명한 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스는 다수의 목적 및 청중을 위해 상당한 양의 정보를 수신, 수집, 및 교환한다. 임의의 정보 시스템과 마찬가지로, 본 명세서에 개시된 에너지 모니터링 디바이스와 관련하여 프라이버시와 보안은 중요한 이슈이다. 이하의 예시적이며, 비제한적인 예들은 에너지 모니터링 디바이스에 대한 프라이버시 특징 몇가지를 설명한다.
에너지 모니터링 디바이스와 사용자간의 정보 교환
에너지 모니터링 디바이스 상의 인터페이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 컴퓨터, 또는 사용자 인터페이스, 메모리 및 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스를 사용하여, 사용자는 위에서 설명한 에너지 모니터링 디바이스의 사적 데이터베이스를 채울 수 있다. 사적 데이터베이스는 부동산 소유주의 이름, 연락처 정보, 부동산 소유주의 이메일 주소 또는 휴대 전화 번호와 같은 디바이스 전달(forwarding) 정보, 부동산 소유주 또는 다른 사용자의 로그인(login), 부동산 구내의 방(사무실)의 표, 부동산 구내의 에너지 사용자의 표, 부동산 구내의 전기 디바이스의 표, 및 그 상태와 로드 시그니쳐를 포함하는 부동산에 대한 설명(description of property)을 포함할 수 있다. 부동산 소유주는 방과 부동산 소유주의 딸 "수지" 사이의 관계를 생성하는 것과 같이, 표들 사이에 관계를 생성할 수 있다. 전자 디바이스의 표(table)는 에너지 모니터링 디바이스가 디바이스의 로드 시그니쳐에 기초하여 임의의 시간에 수지의 방에 있는 디바이스가 온 또는 오프 상태에 있는지를 판단할 수 있도록 방들과도 또한 관련될 수 있다. 상기의 정보는 부동산 소유주의 사적인 것이며, 패스워드에 의한 로그인, 보안 로그인, 암호화, 또는 당해 업계에 알려진 다른 수단으로 보안이 이루어질 수 있다.
사용자는 현지에서 또는 원격으로 에너지 모니터링 디바이스에 액세스하여, 현재의 에너지 사용 정보를 살펴보고, 부동산 구내의 전자 디바이스의 상태를 체크하며, 사용 보고서를 요청하고, 분석 및 보관을 위해 에너지 모니터링 정보를 다운로드 및 저장할 수 있다. 상기 정보에 대한 액세스는 또한 패스워드에 의한 로그인, 보안 로그인, 암호화, 또는 당해 업계에 알려진 다른 수단으로 보안이 이루어질 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스와 공공 데이터베이스간의 정보 교환
에너지 모니터링 디바이스의 하나의 목적은 일반 대중이 부동산 구내에 유사한 전자 디바이스를 갖는 유사한 부동산에 대한 에너지 사용 평균에 대해 알 수 있도록 사용 정보를 공유하는 것이다. 위에서 논의한 바와 같이, 부동산 소유주의 딸이 집에 있는지 여부와 같은 사용 정보의 일부는 사적인 것이다. 각 가구의 보안을 유지하기 위해, 어떤 정보는 익명화되어야 한다. 공공 데이터베이스에 에너지 사용 정보를 전송할 때, 부동산을 식별하는 정보는 개별 에너지 사용자에 대한 상세한 정보를 생략할 수 있고, 부동산의 우편번호를 삭제하거나, 또는 도시 및 주(州)만을 열거하고, "주거용 부동산, 1920 평방피트, 방 3개, 욕실 2개"와 같이 같이 부동산에 대한 설명을 개괄적으로 언급할 수 있다. 에너지 사용 데이터를 공공 데이터베이스로 전송할 때, 부동산을 에너지 모니터링 디바이스의 IP 어드레스로 구체적으로 식별하는 모든 정보 또는 다른 고유 식별자는 생략될 수 있다.
사용자는 에너지 절감 전기기기에 대한 할인판매에 대한 공지를 수신하는 것, 에너지 사용 정보에 기초한 노후 전기기기의 수리 및 교체에 대한 권고 및 조언을 수신하는 것과 같은 소정의 에너지 절감 프로그램을 선택할 수 있다. 이들 선택된 프로그램을 용이하게 하기 위해, 선택한 서비스로부터 공지를 수신하고 자신이 선택한 서비스에 대해 비용을 지불할 수 있도록 사용자는 공공 데이터베이스 서비스에 적어도 충분한 정보를 제공해야 한다. 프로그램에 대한 선택은 공공 서버 상의 서비스 또는 사적 서비스에 의해 관리되는 서비스에 대한 등록으로 이루어질 수 있으며, 사용자는 서비스에 대한 로그인 계정을 포함하는 당해 업계에 잘 알려진 서비스에 등록함으로써 프로그램을 선택할 수 있다. 그 후에, 사용자는 그의 계정을 유지하여 연락처 정보를 업데이트하거나, 서비스를 해제하거나, 그의 계정에 로그인하여 새로운 서비스를 선택할 수 있다. 상품 및 서비스에 대한 비용 지불은 당해 업계에 알려진 보안 거래로 이루어질 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스는 주기적으로 소프트웨어 업데이트를 필요로 한다. 선택한 서비스는 무료로 또는 다른 상품 및 서비스에 대한 요금 지불에 대해 위에서 설명한 보안 거래를 이용하여 다운로드 가능한 소프트웨어를 제공할 수 있다.
공공 데이터베이스와 제조업자간 정보의 교환
위에서 설명한 바와 같이, 공공 데이터베이스 및 결부된 서비스는 사적 서비스 제공자 또는 Google® 또는 Yahoo®와 같은 다른 인터넷 웹 호스트에 의해 관리될 수 있다. 어떤 서비스는 전자 디바이스의 제조업자와 상거래(비즈니스) 관계를 설정함으로써 이익을 가져다 줄 수 있다. 사용자는 그의 현재 노후화된 디바이스와 유사한 전기기기에 대한 할인에 관한 통지를 수신하는 서비스를 선택할 수 있다. 사용자는 전기기기가 Energy Star® 등급을 갖는 것인지, 예상되는 비용 절감은 얼마나 될지, 및 그 전자 디바이스와 결부된 로드 시그니쳐를 포함하는 전기기기의 특징을 고려한 구매 결정을 할 수 있을 것이다. 제조업자는 공공 데이터베이스에 저장을 위한 서비스에 대한 그 전기기기에 관한 상세한 정보를 또한 제공할 수 있다. 전기기기의 정보가 널리 전파되는 것이 제조업자의 이익에 부합하기 때문에, 전기기기의 정보의 전달에 있어서 프라이버시는 이슈가 되지 않는다.
제조업자와 사용자간의 정보의 교환
공공 데이터베이스 상의 선택된 서비스를 통하여 수신된 제조업자 정보 외에, 제조업자는 그러한 정보를 관리할 수 있으며 사용자는 제조업자와의 서비스를 선택할 수 있다. 따라서, Amana® 전기기기를 선호하는 사용자는 그 서비스가 Amana®에 의해 관리되고 사용자는 Amana® 전기기기에 대한 정보만을 수신하는 것을 제외하고, 위에서 설명한 것과 유사한 서비스를 선택할 수 있다. 마찬가지로, 제조업자의 정보는 프라이버시 이슈가 되지 않는다. 사용자가 제조업자로부터 직접 전기기기를 구매하거나 서비스를 선택하면, 당해 업계에 알려진 보안 구매 거래를 통해 판매가 이루어질 수 있다.
전력 회사와 사용자간 정보의 교환
전력 회사와 사용자는 전력 회사와 사용자의 에너지 모니터링 디바이스의 사이에 정보를 교환할 수 있다. 전력 회사는 사용자의 주기적인 에너지 비용청구서를 에너지 모니터링 디바이스에 전자 전송하고(electronically send), 사용자에게 예고된 정전을 통보하며, 사용자에게 정전 후의 복구를 통보하고, 사용자의 에너지 요금을 절감할 수 있는 요율표 변경에 대해 권고하며, 사용자의 에너지 요금을 절감할 수 있고 최대 에너지 사용 시간대에 전력 회사가 그리드를 유지하는 것을 도울 수 있는 에너지 사용 일정 조정에 대해 권고할 수 있다. 사용자는 전력 회사에 의해 제시된 인센티브 프로그램의 통지도 또한 수신할 수 있다. 정보의 교환은 궁극적으로 사용자와 이루어지기 때문에, 정보의 교환은 로그인, 보안 소켓, 암호화, 또는 당해 업계에 알려진 다른 보안 수단에 의해 이루어질 수 있다.
어떤 지역에는, 전력 회사가 그 전력 회사가 필요로 하는 정보를 전력 회사에 제공하는 "스마트 미터(Smart Meter)"를 설치하기 시작했다. 다른 모든 지역에는, 사용자에 의해 수집된 에너지 모니터링 정보가 전력 회사가 그 그리드를 관리하는 것을 도와 줄 수 있다. 전력 회사는 그 전력 회사에 상세한 에너지 사용 정보를 제공하도록 사용자에 인센티브를 제공할 수 있다. 전력 회사에 전송된 에너지 사용 정보는 부동산의 식별을 반드시 필요로 하지만, 구체적인 전자 디바이스, 방(사무실), 부동산 구내의 에너지 사용자의 이름에 대한 식별은 필요로 하지 않는다. 따라서 에너지 모니터링 정보는 생략할 수 있는 한 일반화될 수 있거나, 또는 사용자 및 부동산에 대한 소정의 정보를 일반화시킨다. 전력 회사로의 사용 정보의 전송은 위에서 설명되고 당해 업계에 알려진 보안 접속을 통하여 이루어질 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스는 전력 회사로부터 수요 응답 신호를 수신할 수 있고, 선택적으로 에너지 사용 정보를 포함하여 수요 응답 확인을 전력 회사에 제공할 수 있다. 수요 응답 확인 및 선택적인 에너지 사용 정보는 부동산 구내의 스마트 미터를 통하여 전력 회사에 전송될 수 있다. 스마트 미터를 아직 사용하고 있지 않은 부동산의 경우는, 수요 응답 확인 및 선택적인 에너지 사용 정보가 공공 데이터베이스를 통하여 전력 회사에 전송될 수 있다. 공공 데이터베이스를 통하여 전송되는 부동산에 특정한 에너지 사용 정보는 위에서 설명한 바와 같이 익명화될 수 있다.
사용자는 또한 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 에너지 비용 청구서를 검토하고 지불할 수 있다. 비용 지불은 위에서 설명된 바와 같이 당해 업계에 알려진 보안 거래로 이루어진다.
에너지 모니터링의 입도의 개선
식별해야 할 전기적 로드(electrical load: 전기 부하)와 상태가 수 십개 있는 경우 및 회로가 잡음성(noisy)이거나 또는 불량한 역률을 갖는 경우, 부동산이 많은 전기 회로를 가질 때 전기적 로드들 간에 구분하는 것이 어렵게 된다. 이하의 예시적인 실시예에서는, 에너지 모니터링의 입도를 개선하기 위해 복수의 에너지 모니터링 디바이스가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 부동산의 본선 차단기(mains breaker)와 회로 차단기 패널 사이에 설치될 수 있으며, 도 1e와 도 1f에 도시된 바와 같이 부가적인 에너지 모니터링 디바이스들이 각 회로 차단기에 설치될 수 있다. 주거용 부동산에서는, 전등들(lights)이 종종 하나의 회로에 설치되고, 벽 콘센트들이 다른 하나의 회로에 설치된다. 차고 내의 세탁기/건조기와 같은 대형 전기기기들은 전형적으로 자체의 회로에 설치된다. 접지 사고(ground fault) 보호된 회로들은 종종 또 다른 회로에 설치된다. 회로 상에서 측정하고자 하는 최대 와트수(maximum wattage)가 전류 분류기 값과 전압의 곱에 의해 제한되도록 전류 제한 분류기(current limiting shunt)가 회로에 설치될 수 있다. 이 회로의 에너지 모니터링 디바이스는 최대 와트수 값으로 프로그램될 수 있다. 회로 상의 에너지 모니터링 디바이스에 있는 ADC(아날로그-디지털 컨버터)는 그 회로 상의 로드의 복수의 전기적 매개변수를 측정한다. ADC는 고정 개수의 비트(bits)를 가지며, 이에 의해 측정을 행한다. 회로 상에서 측정할 최대 전류와 와트수를 제한함으로써, ADC는 로드의 측정에 더 많은 비트를 할당할 수 있으며, 그에 따라 측정치의 입도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 12 비트의 ADC는 4,096 개의 데이터 포인트를 구분할 수 있다. 회로가 최대 4,000 와트까지 허용하면, 와트당 약 1 비트가 로드의 분류에 사용된다. 만약 동일한 회로가 1,000 와트로 전류 제한되면, 와트당 4 비트가 로드의 분류에 사용될 수 있으며, 그에 따라 입도가 증가한다.
다른 실시예에서, 냉장고, 세탁기, 건조기, 식기세척기, 또는 냉난방 공조기와 같은 대형 전기기기는 바람직하게는 전기기기 내에 매입된 그 자체의 에너지 모니터링 디바이스를 각각 가질 수 있다. 아래의 "에너지 인식 전기기기"에서 설명되는 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스가 전기기기 내에 매입(embed)될 때, 전기기기는 이 전기기기의 현재의 상태 및 이 전기기기에 변경되려고 하는 상태를 에너지 모니터링 디바이스에 통보할 수 있고, 상태 변화가 일어났음을 또한 확인할 수 있다. 예를 들면, 냉장고는 이 냉장고에 있는 매입 에너지 모니터링 디바이스에 냉장고가 아이스 메이커(ice maker)를 켜려고 하고 있다거나, 또는 냉동칸의 성에 제거 사이클(defrost cycle)을 시작하려고 하고 있다는 것을 통보할 수 있다. 냉장고의 매입 에너지 모니터링 디바이스는 그리고 나서 주 에너지 모니터링 디바이스에 다가오는 상태 변경을 통보할 수 있고, 냉장고의 매입 에너지 모니터링 디바이스가 로드 시그니쳐를 계산하게 된다. 매입 에너지 모니터링 디바이스는 냉장고의 상태 변경에 대한 로드 시그니쳐를 계산하고, 주 에너지 모니터링 디바이스가 냉장고의 새로운 상태로 인한 에너지 사용에 대응하도록 주 에너지 모니터링 디바이스에 상태 변경을 통보한다. 따라서, 주 에너지 모니터링 디바이스는 전산 자원(computational resource)을 이용할 필요가 없고, 에너지 인식 전기기기의 상태 변경에 의해 초래된 로드 시그니쳐에 대응하기 위해 동적 범위(dynamic range)를 사용할 필요가 없다.
비전기적인 데이터의 모니터링
에너지 모니터링 디바이스는 비전기적인 데이터를 모니터링하기 위해 범용 디지털 및 아날로그 입력을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 부동산 구내의 워터 미터와 가스 미터에 결합된다. 에너지 모니터링 디바이스는 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 사용자 인터페이스, 프로세서, 및 메모리를 포함하는 다른 전자 디바이스 상의 응용프로그램을 통하여 부동산 소유주가 액세스할 수 있는 에너지 사용 정보 외에 물과 가스 사용 정보를 수집할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 전기 디바이스들을 제어 및 모니터하기 위한 자체 에너지 생성과 같은 전기 다비이스에도 또한 접속될 수 있다. 자체 생성 에너지 시스템은 배터리 기반 또는 커패시터 기반의 축전지, 수력-전기 시스템, 물 저장소, 공기, 증기 및 다른 가스와 같은 압축 가스 저장소, 솔라 패널 시스템, 지열 시스템, 풍력 시스템, 천연가스 및 증기 터빈 구동 열병합 발전 시스템과 같은 열병합 발전 시스템을 포함한다. 다른 비전기적인 정보는 홈 웨더 센서 장치에 의해 통보되는 온도 및 대기압, 온수 히터 내의 온수의 온도, 부동산 구내의 n번째 층의 평균 온도, 부동산 구내의 양지 및 음지의 실외 온도, 부동산 구내의 냉수의 온도, 증기 온도, 온수 또는 가스의 압력, 물의 유량, 가스의 유량, 오일의 유량, 증기의 유량, 온수의 유량, 태양열 가열 온수의 온도, 냉장고용 압축 유체, 적절한 센서가 위치된 부동산 구내의 위치마다의 사람, 동물, 및 움직이는 물체의 존재의 탐지, 실내 조명을 감지하기 위한 광 탐지(light detection), 하루 중의 시간대, 적절한 센서가 위치된 부동산 구내의 위치의 사운드 레벨, 부동산 구내의 문과 창문의 상태를 포함할 수 있다. 상세한 에너지 모니터링과 함께 전술한 탐지의 이용은 사용자에게 그의 에너지 사용 및 부동산 상태에 대한 분명한 정보를 줄 수 있다. 일례로서, 사용자는 부동산 구내의 사람의 존재, 창문이 열려 있는 것, 및 실내 온도가 100°F(38℃)가 넘는 날에 에어 컨디셔너가 가동되고 있다는 것을 탐지할 수 있다. 찬 공기가 열린 창문을 통하여 빠져가나고 있다는 것은 에너지와 돈이 낭비되고 있음을 나타낸다. 사용자는 부동산 구내의 사람에게 적절한 메시지를 전송하여 창문을 닫도록 하거나, 또는 창문이 자동 닫힘 기능을 지원하는 경우에는 창문을 원격으로 닫을 수 있다. 당해 업자는 에너지 모니터링과 낭비되는 에너지를 탐지하여 절감하는 센서와의 수많은 이러한 조합을 인지할 것이다. 에너지 모니터링 디바이스는 홈 시큐리티 시스템에 접속할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스와 홈 시큐리티 시스템은 에너지 인식 전기기기 프로토콜, 또는 다른 적절한 프로토콜을 통하여 통신을 행할 수 있다.
여러 개의 전기적 및 비전기적 매개변수와 에너지 소비 통합 사이의 상관
소비의 근원을 결정하고 다양한 에너지 매개변수를 통합하기 위해, 본 방법은 시간 동시성으로 다양한 과정을 상관(相關: 서로 연관)시킬 수 있다. 예를 들면, 100 갤런(378 리터)의 물을 가열하기 위한 히터의 (에너지) 소비량을 산출하기 위해, 본 시스템은 바람직하게는 정확한 결과를 도출하기 위해 몇 개의 과정을 동시에 모니터할 수 있다. 수 개의 에너지 매개변수의 동시 제어 및 상세한 모니터링 없이는 상관이 가능하지 않거나 또는 달성하기 어렵다. 이는 최종 사용자에게 전체 에너지 소비의 개관을 제공하고, 수 개의 전기적 및 비전기적 매개변수를 분석 및 통합하는 결과로서 전기기기의 탐지(검출)를 향상시키며, 물, 가스 및 온수 모니터링의 다음 수준을 제공하고 이들이 어떻게 전기 소비와 연관되는지를 제공하며, 가스, 물 및 전기와 같이 여러 가지 에너지원을 사용하는 전기기기를 통합하는 것을 가능케 한다.
전력 회사 인터페이스
에너지 모니터링 디바이스(100)는 전력 회사와 에너지 사용자 사이의 편리한 전자 통신 인터페이스를 제공한다. 전력 회사의 고객 계정 기록의 일부로서, 전력 회사는 사용자의 집 또는 사무실 통신 네트워크와 통신하기 위해서 및 휴대 전화, PDA, 포켓 PC, 또는 다른 휴대용 전산장치와 같은 소비자의 휴대용 디바이스와 통신하기 위해, 고객의 에너지 모니터링 디바이스(100)의 IP 어드레스, 또는 사용자의 홈 네트워크의 웹 URL 또는 이메일 주소와 같은 다른 식별자를 저장할 수 있다. 사용자가 그의 에너지 모니터링 디바이스(100)를 맞게 설정하면, 전력 회사는 고객의 에너지 사용 정보를 수신할 수 있고, 전력 회사는 고객의 계정에 관련된 메시지 및 그 에너지 사용에 관련된 정보를 고객에게 전송할 수 있다. 이러한 정보는 새로운 요율표, 에너지 사용과 관련된 제의 및 인센티브의 통지, 요금 청구 마감일이 언제인지 또는 경과하였는지와 같은 고객의 계정 상태에 대한 통지, 고객에게 HVAC 장치, 세탁기, 및 건조기와 같은 소정의 에너지 고사용 디바이스의 사용에 대한 일정 재조정과 같은 에너지 사용 절감 방법에 관한 조언을 포함할 수 있다. 전력 회사는 사용자의 에너지 사용이 그의 이웃에 있는 다른 사람들의 에너지 사용과 어떻게 비교되는지에 대해 사용자에게 또한 통보할 수 있다. 상기 정보는 에너지 사용자에게 전송되거나 또는 에너지 사용자에 의해 조회될수 있음을 당해 업자는 인지할 수 있을 것이다. 통신 및 정보 인프라스트럭쳐(infrastructure)는 에너지 모니터링 디바이스(100)와 전력 회사(170) 사이의 양방향 통신을 가능케 한다.
로드 시그니쳐 알고리즘
본 발명의 범위 내에서 사용되는 로드 시그니쳐는 에너지 모니터링 디바이스의 하류에서 전원에 결합된 전기 디바이스의 상태에 있어서의 변화에 응답하여 측정되거나 계산된 전원의 복수의 매개변수이다. 에너지 모니터링 디바이스는 전원으로부터 전원 매개변수를 측정하고, 측정된 매개변수로부터 추가적인 전원 매개변수를 계산한다. 유효전력과 같은 전원 매개변수에 있어서의 변화는 전원에 결합된 전기 디바이스의 상태의 변화를 나타낼 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전기 디바이스의 네트워크 내의 디바이스의 상태에 대한 로드 시그니쳐를 검출하기 위해 다단계 방법이 사용된다. 본 실시예의 경우, 4개의 데이터의 부분집합(subset)이 사용된다: SB1a, SB1b, SB2a, 및 SB2b. SB1a는 제1의 수준의 로드 검출을 수행하는데 가장 많은 시간이 사용된 매개변수를 포함한다. SB1b는 제1의 수준의 유용한 그러나 전형적으로 로드 시그니쳐의 검출에는 사용되지 않는 매개변수를 포함한다. SB2a는 제2의 수준의 로드 검출을 수행하는데 가장 많이 사용된 매개변수를 포함한다. SB1b는 제2의 수준의 유용한 그러나 전형적으로 로드 시그니쳐의 검출에는 사용되지 않는 매개변수를 포함한다.
3-와이어 단상 구성(상, 역상, 중성점)의 바람직한 구현에서, 시그니쳐는 이하의 매개변수의 4개의 데이터의 부분집합이다.
부분집합 SB1a
데이터 요소 설명
CFG 로드의 연결상태(상-중성점, 상-역상, 또는 역상-중성점), 값: 0, 1, 2
THD_PPH 유효전력 THD + 상(phase)의 잡음
THD_PCPH 유효전력 THD + 역상(counter-phase)의 잡음
THD_QPH 무효전력 THD + 상의 잡음
THD_QCPH 무효전력 THD + 역상의 잡음
PPH 상의 유효전력(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
PCPH 역상의 유효전력(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
QPH 상의 무효전력(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
QCPH 역상의 무효전력(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
UPH 상의 RMS 전압(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
UCPH 역상의 RMS 전압(최대 샘플링 대역폭까지의 기본파 및 고조파)
대기휴지/
돌입전류		 10-90% 성립 시간(establishment time)
부분집합 SB1b
데이터 요소 설명
L_ST 로드 추가 또는 제거(1 또는 0)
LT_LS 로드 추가 또는 제거된 가장 최근 시간(YYYYMMDD,HHMMSS)(년월일, 시분초)
SPG 디바이스의 네트워크 내의 자체 전력 발생(0, 1, 2). 0은 없음, 1은 하나, 2는 다수를 의미함.
LT_CH 변화가 일어난 가장 최근 시간, YYYYMMDD, HHMMSS
PFUPH 상(phase)의 기본 유효 전력(고조파 제거됨)
PFUCPH 역상(counter-phase)의 기본 유효 전력
QFPH 상의 기본 무효 전력
QFCPH 역상의 기본 무효 전력
SFPH 상의 기본 피상 전력
SPH 상의 피상 전력
SFCPH 역상의 기본 피상 전력
SCPH 역상의 피상 전력
IPH 상의 전류
ICPH 역상의 전류
PFPH 상의 역률
PFCPH 역상의 역률
P 상 및 역상의 전체 소비 유효 전력
Q 상 및 역상의 전체 소비 무효 전력
S 상 및 역상의 전체 소비 피상 전력
I 상 및 역상의 전체 소비 전류
IN 중성점의 전류
10% 전력 비율 성립 시간 10% 후의 전력 비율
30% 전력 비율 성립 시간 30% 후의 전력 비율
60% 전력 비율 성립 시간 60% 후의 전력 비율
90% 전력 비율 성립 시간 90% 후의 전력 비율
IOCR 돌입 과전류 비율
P_B 베이스라인에 대한 포인터(노후 관련 변화 측정을 위한 구(舊) 시그니쳐)
CT_S 사이클 시간 시그니쳐 Y/N, 값: 0 또는 1.
P_CS 사이클 시그니쳐에 대한 포인터(적용 가능한 경우. 그렇지 않으면 nil)
MarkerType 마커 유형(시간, 주파수, 기타)
MarkerTable 마커 표(각 서브-시그니쳐의 유효 개시 조건을 제공함)
부분집합 SB2a
데이터 요소 설명
PSPH m 포인트, 상의 유효 전력 스펙트럼(실수, 허수)
PSCPH m 포인트, 역상의 유효 전력 스펙트럼(실수, 허수)
PSPH_Subset s 포인트, 상의 유효 전력 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
PSCPH_Subset s 포인트, 역상의 유효 전력 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
QSPH m 포인트, 상의 무효 전력 스펙트럼(실수, 허수)
QSCPH m 포인트, 역상의 무효 전력 스펙트럼(실수, 허수)
QSPH_Subset s 포인트, 상의 무효 전력 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
QSCPH_Subset s 포인트, 역상의 무효 전력 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
IWPH 2n 포인트, 상의 전류 파형(실수, 허수)
IWCPH 2n 포인트, 역상의 전류 파형(실수, 허수)
ISPH_Subset u 포인트, 상의 전류 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
ISCPH_Subset u 포인트, 역상의 전류 스펙트럼의 부분집합(실수, 허수)
부분집합 SB2b
데이터 요소 설명
Avr_PSPH r 포인트, 상의 유효 전력 스펙트럼의 평균의 t배(실수, 허수)
Avr_PSCPH r 포인트, 역상의 유효 전력 스펙트럼의 평균의 t배(실수, 허수)
Avr_QSPH r 포인트, 상의 무효 전력 스펙트럼의 평균의 t배(실수, 허수)
Avr_QSCPH r 포인트, 역상의 무효 전력 스펙트럼의 평균의 t배(실수, 허수)
T_LT 가장 최근 변화시의 온도
T_PR 현재 시간 온도
ISPH 2n 포인트, 상의 전류 스펙트럼(실수, 허수)
ISCPH 2n 포인트, 역상의 전류 스펙트럼(실수, 허수)
ISN 2n 포인트, 중성점의 전류 스펙트럼(실수, 허수)
USPH 2n 포인트, 상의 전압 스펙트럼(실수, 허수)
USCPH 2n 포인트, 역상의 전압 스펙트럼(실수, 허수)
IWN 2n 포인트, 중성점의 전류 파형(실수, 허수)
UWPH 2n 포인트, 상의 전압 파형(실수, 허수)
UWCPH 2n 포인트, 역상의 전압 파형(실수, 허수)
표 3의 SB1b 매개변수는 1차적으로 표 2의 SB1a 매개변수로부터 계산된다. 표 5의 SB2b 매개변수는 1차적으로 표 4의 SB2a 매개변수로부터 계산된다. 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스는 알려진 전기기기, 전기적 로드 및 그 결부된 상태를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 공공 데이터베이스의 로드 시그니쳐는 표 2 내지 표 5의 4개의 표 모두를 포함한다. 구체적인 로드 및 상태에 따라, CFG와 같은 몇몇 값들은 정의되지 않거나, 0이거나 닐(nil)일 수 있으며, 로드의 전기 접속상태는 설치 이전에는 전형적으로 알려지지 않으며 부동산마다 달라질 수 있다. 이 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스는 실제 값이 에너지 모니터링 디바이스에 의해 탐지된 실제 로드에 특정되는 것을 제외하고, 동일한 표의 요소(table elements)를 이용하는 로드 시그니쳐를 포함할 수 있다. 전기 디바이스 및 상태를 판단하는 바람직한 방법에 있어서, 4개의 데이터 부분집합 모두, 즉 표 2 내지 표 5가 측정되거나 계산된다. 네트워크의 전력 소비의 변화를 추적하기 위해 PTRIG = PPH + PCPH가 사용된다. 이 방법은 먼저 사적 데이터베이스를 이용하는 로드 시그니쳐를 식별하려고 한다. 변화가 탐지되면, 어느 와이어(들)(상, 역상, 중성점)에 변화가 일어났는지를 판단한다. 예를 들면, 상(phase)에 ON된 로드는 전형적으로 상과 중성점에 있어서 변화를 나타내게 된다. 역상(counter-phase)에 ON된 로드는 전형적으로 역상과 중성점에 있어서 변화를 나타내고, 상으로부터 역상으로 ON된 로드는 전형적으로 상과 역상에 있어서 변화를 나타내지만 중성점에는 변화를 나타내지 않는다. 어떤 계산도 하기 전에, 본 방법은 PTRIG가 거짓 트리거(false trigger)가 아님을 확인한다. 예를 들면, 본 방법은 전력 변화의 길이를 확인한다. 0.50초보다 짧으면, 잡음에 의한 거짓 트리거로 가정한다. 그리고 나서 4개의 데이터 부분집합, 즉 표 2 내지 표 5의 값들이 측정되거나 또는 측정된 값들로부터 계산된다. 다음으로, 25%와 같은 넓은 허용오차를 이용하여 로드 시그니쳐에 대한 잠재적인 후보에 대해 사적 데이터베이스를 검색하기 위해 PTRIG가 사용된다. 각 잠재적인 후보에 대해, 표 2의 데이터에 대해 넓은 허용오차의 체크(검사)가 행해진다. 적어도 하나라도 표 2의 데이터 요소가 후보 로드 시그니쳐의 25% 허용오차를 벗어나게 되면, 그 후보는 스킵되고 다음 후보가 동일한 방식으로 고려된다. 그리고 나서 각 후보에 대해, 표 2의 각 매개변수에 대해, 후보의 대응 요소가 로드 매개변수의 대응 요소에 근접하게 정규화된다. 정규화는 후보 매개변수가 로드 매개변수에 매우 근접하거나 동일하면 값 1에 근접한 비율을 제공하고, 그렇지 않고 1로부터 먼 값을 제공하면, 이는 낮은 상관도를 나타낸다. 그후에, 모든 정규화된 매개변수는 임시 표(temporary table)에 넣어지며, 이 표는 모든 매개변수들 간의 상관에 대한 평균에 자기 상관화된다(auto correlated). 각 후보에 대해, 표 2의 각 데이터 요소는 정규화된 후보 데이터 요소와 비교된다. 임시 표의 최대 상관 값이 0.95보다 크면, 본 방법은 높은 확률로 로드가 발견되었으며 전기 디바이스 및 로드에 대응하는 상태가 식별되었다고 추정한다. 비교 결과의 최대 상관 값이 0.80보다 작으면, 제2의 수준의 알고리즘이 사용된다. 제2의 수준의 알고리즘의 첫번째 루프는 표 2의 데이터 요소 대신에 표 4의 데이터 요소를 이용하는 것을 제외하고, 상기 단계와 동일한 단계를 이용한다. 표 4의 값은 표 2에서와 같은 단일 데이터 값이 아니라, 데이터 요소마다 복수의 매개변수를 포함할 수 있음을 주의할 필요가 있다. 복수의 값들(값들의 벡터)을 갖는 데이터 요소에 대해, 로드 시그니쳐는 두 단계로 분석된다. 먼저, 표 4의 각 데이터 요소에 대해, 데이터 요소의 값들의 벡터와 후보 로드 시그니쳐 데이터 요소의 값들의 대응 벡터 사이에 최대 상관 값을 계산하고, 그리고 나서 최대 상관 값을 계산하기 위해 사용된 단일 값들을 비교함으로써, 이 두 벡터가 비교된다. 최대 상관 값이 0.80보다 작으면, 다음 후보가 평가된다. 사적 데이터베이스의 잠재적인 후보들 중 어느 것에 대해서도 식별되는 것이 없으면, 식별하고자 하는 로드 시그니쳐는 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스에 대해 상기의 2개 수준의 알고리즘 각각을 이용하여 분석된다. 로드 시그니쳐가 식별되면, 에너지 모니터링 디바이스는 계산된 로드 시그니쳐와 식별된 전기 디바이스 및 상태를 사적 데이터베이스에 저장한다. 로드 시그니쳐가 여전히 식별되지 않으면, 로드 시그니쳐를 식별하기 위해 제3의 수준의 알고리즘이 사용된다. 제3의 수준의 알고리즘에서는, 전압 및 전류 파형 샘플을 이용하여 로드 시그니쳐 매개변수가 재계산된다. 재계산된 로드 시그니쳐가 다르면, 본 방법은 사적 데이터베이스에 대한 재계산된 로드 시그니쳐를 이용하여 상기 2개의 수준의 분석을 행한다. 매칭되는 것이 발견되지 않으면, 본 방법은 공공 데이터베이스에 대한 재계산된 로드 시그니쳐를 이용하여 상기 2개의 수준의 분석을 행한다. 재계산된 로드 시그니쳐가 여전히 식별되지 않으면, 본 방법은 로드 및 상태에 관한 피드백(feedback)을 요청하기 위해 사용자에게 신호를 보낼 수 있다. FFT(fast Fourier transform)를 이용한 고조파 분석, 디지털 필터, 상관, 비교, 평균화, 스펙트럼 분석 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 신호 처리 기법을 이용하여 추가 분석이 또한 행해질 수도 있다. 표 3과 표 5를 이용하고 전술한 바와 같은 동일한 2개의 수준의 분석에 따라 추가적인 분석이 행해질 수 있다. 재계산된 로드 시그니쳐가 다르면, 본 방법은 사적 데이터베이스에 대한 재계산된 로드 시그니쳐를 이용하여 상기 2개의 수준의 분석을 행한다. 매칭되는 것이 발견되지 않으면, 본 방법은 공공 데이터베이스에 대한 재계산된 로드 시그니쳐를 이용하여 상기 2개의 수준의 분석을 행한다. 게다가, 예를 들면, 펌프, 팬 또는 컴프레서의 구동과 같이 대형 모터의 시동 사이클(start up cycle)과 같은 복잡하거나 긴 지속시간 로드 시그니쳐에 대해 샘플 시간이 연장된다. 샘플링 비율에 대해 여러 개의 로드가 동시에 그 상태를 변경할 수 있다는 것을 고려하여 후속 수준(next level)이 추가될 수 있다. 이러한 상황에서는, 식별 검색이 그 상태가 변하는 2개 이상의 로드의 조합을 이용할 수 있고, 사적 데이터베이스 또는 공공 데이터베이스에 대해 이 새로운 표를 이용할 수 있다.
추가적인 로드 시그니쳐 계산 및 식별 방법은 이하의 것을 포함한다. 로드 시그니쳐의 단순 구현은 유효 전력과 무효 전력을 측정하고 계산하는 것이다. 이들 값으로부터, 역률 백분율, cos(φ), 및 다른 전원 매개변수와 같이 더 많은 것들이 도출될 수 있다. 선간 전압(line voltage: VNOMINAL)이 알려지고 예컨대, 미국에서는 110VAC이고 대부분의 유럽 국가에서는 220VAC와 같다고 가정하면, 피상 RMS 전류, 유효 RMS 전류, 및 무효 RMS 전류가 유효 전력, 무효 전력, 공칭 전압 및 역률로부터 또한 계산될 수 있다.
로드 시그니쳐의 제2의 구현은 피상 전력, 유효 전력, 무효 전력, 및 소정 기간에 걸친 에너지를 측정 및 계산하는 것이다. 다시, 이들 값으로부터, 역률 백분율, cos(φ), 및 다른 매개변수와 같은 더 많은 전원 매개변수가 도출될 수 있다. 선간 전압(VNOMINAL)이 알려졌다고 가정하면, 피상 RMS 전류, 유효 RMS 전류, 및 무효 RMS 전류가 가능케는 더 높은 정확도로 또한 계산될 수 있다.
제3의 구현은 유효 전류, 피상 전류 및 무효 전류의 RMS 값들의 측정 및 계산을 추가할 수 있다. 부가적으로, 본 방법은 유효 전압, 피상 전압 및 무효 전압의 RMS 값들의 측정 및 계산을 추가할 수 있다.
로드 시그니쳐의 다른 구현은 유효 전력의 파형(waveform)을 측정 및 계산하는 것이다. 이 데이터의 표로부터, 로드 시그니쳐를 계산 및 식별하기 위해 FFT, 평균화, 필터링 및 상관이 계산될 수 있다.
로드 시그니쳐의 또 다른 구현은 피상 전력의 파형을 측정 및 계산하는 것이다. 이 데이터의 표로부터, 로드 시그니쳐를 계산 및 식별하기 위해 FFT, 평균화, 필터링 및 상관이 계산될 수 있다.
또 다른 구현은 THD의 측정 및 계산 또는 예를 들면 "n번째" 고조파까지의 제한된 수의 고조파를 고려한 유효 전력의 THD의 근사치, 어떠한 고조파 성분도 없는 기본 유효 전력의 THD, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 새그(sag), 사건에 대한 주기의 수, 네트워크의 품질, 및 시간, 날짜, 온도, 습도 등과 같은 비전기적인 데이터를 추가할 수 있다.
또 다른 실시예는 순간 전류 및/또는 순간 전압, 돌입 전류, 또는 안정 시간과 같은 순간 샘플들의 집합체(collection)의 측정 및 계산을 추가할 수 있다. 돌입 전류는 안정 시간과 같을 필요는 없다. 예를 들어 전기 모터가 개시될 때, 모터가 150 rpm의 속도를 얻기까지는 돌입 전류가 3초 동안에 15A 피크일 수 있다. 이 예에서, 안정 시간은 7.3초일 수 있으며, 이는 모터가 7.3초 후에 대기 휴지 전류의 90%에 도달함을 의미한다.
안정 시간과 돌입 전류는 다음과 같이 시그니쳐에 추가될 수 있다:
(1) 안정 시간: 90% IQUIESCENT < IPEAK < 110% IQUIESCENT에서의 ts
(2) 돌입 전류: t1에서의 IINRUSH_MAX 및 t2에서의 I < 130% IQUIESCENT
부분집합 Sb3a
데이터 요소 설명
PPH 와트 단위의, 상(phase)의 기본 유효 전력, 0-최대치
PCPH 와트 단위의, 역상(counter-phase)의 기본 유효 전력, 0-최대치
PTPH 와트 단위의, 상의 전체 유효 전력, 0-최대치. 고조파 및 잡음 성분 모두를 포함.
PTCPH 와트 단위의, 역상의 전체 유효 전력, 0-최대치. 고조파 및 잡음 성분 모두를 포함.
QPH 상의 기본 무효 전력
QCPH 역상의 기본 무효 전력
QTPH 고조파 및 잡음 성분 모두를 포함하는, 상의 전체 무효 전력
QTCPH 고조파 및 잡음 성분 모두를 포함하는, 역상의 전체 무효 전력
UPH 상의 RMS 전압, 0-최대치
UCPH 역상의 RMS 전압, 0-최대치
APSPH 상의 전체 유효 전력 스펙트럼, "n" 값[db]
APSCPH 역상의 전체 유효 전력 스펙트럼, "n" 값[db]
부분집합 Sb3a의 값 외에, 상과 역상에 대해 다음의 매개변수가 측정되거나 상기 Sb3a의 값으로부터 계산될 수 있다: 피상 전력, 전류, 역률, 기본 유효 전력에 대한 전고조파 왜곡 및 잡음, 및 전체 무효 전력에 대한 전고조파 왜곡 및 잡음. 또한, 주파수, 피크 전류, 피크 전압, 전압 새그, 과전류, 및 각 상의 과전압, 돌입 전류, 최대 출력에 대한 정착 시간, 무효 상(reactive phase)의 스펙트럼 성분, 및 역상, 전류의 스펙트럼 성분이 측정되거나 계산될 수 있다.
상태에 대한 전기 디바이스의 로드 시그니쳐는 전체 유효 전력과 전체 무효 전력을 아래의 표 7, 데이터 부분집합 3b에 도시된 바와 같은 그 대응하는 왜곡 및 잡음 값, THD_N으로 대체함으로써 얻어질 수 있다.
부분집합 3b
데이터 요소 설명
PPH 와트 단위의, 상의 기본 유효 전력, 0-최대치
PCPH 와트 단위의, 역상의 기본 유효 전력, 0-최대치
THD_PPH 상의 전체 유효 전력
THD_PPH =(PTPH-PPH)/PPH (%단위) 및 모든 고조파 및 잡음 성분을 포함.
THD_PCPH 역상의 전체 유효 전력
THD_PCPH =(PTCPH-PCPH)/PCPH (%단위) 및 모든 고조파 및 잡음 성분을 포함.
QPH 상의 기본 무효 전력
QCPH 역상의 기본 무효 전력
THD_QPH 상의 전체 무효 전력
THD_QPH =(QTPH-QPH)/QPH (%단위) 및 모든 고조파 및 잡음을 포함.
THD_QCPH 역상의 전체 무효 전력
THD_QCPH =(QTCPH-QCPH)/QCPH (%단위) 및 모든 고조파 및 잡음을 포함.
UPH 상의 RMS 전압, 0-최대치
UCPH 역상의 RMS 전압, 0-최대치
APSPH 상의 전체 유효 전력 스펙트럼, "n" 값[db]
APSCPH 역상의 전체 유효 전력 스펙트럼, "n" 값[db]
"이전 로드 시그니쳐"라는 용어는 복수의 전원 매개변수에 있어서 변화가 탐지되기 전에 마지막으로 계산된 로드 시그니쳐를 지칭한다. "현재 로드 시그니쳐"라는 용어는 복수의 전원 매개변수에 있어서 변화가 탐지되고 난 후에 계산된 로드 시그니쳐를 지칭한다. 이하에서는 아래첨자 "P"로 지칭된 상(phase)에 대해 위에 열거된 매개변수를 계산하는 방법을 설명한다. 이 계산은 역상 및 DC 전원에 대해서도 동일하게 적용된다.
기본 유효 전력, PPH는 기본 유효 전력에 있어서 현재 로드 시그니쳐와 이전 로드 시그니쳐 사이의 차(差)를 말한다. 기본 무효 전력, QPH는 기본 무효 전력에 있어서 현재 로드 시그니쳐와 이전 로드 시그니쳐 사이의 차를 말한다. 전체 유효 전력, PTP는 전체 유효 전력에 있어서 현재 로드 시그니쳐와 이전 로드 시그니쳐 사이의 차를 말한다. 전체 무효 전력, QTPH는 전체 무효 전력에 있어서 현재 로드 시그니쳐와 이전 로드 시그니쳐 사이의 차를 말한다. 상의 전체 유효 전력 스펙트럼, AS는 표의 각 값에 대해, 현재 로드 시그니쳐와 이전 로드 시그니쳐 사이의 차를 말한다(단위: dB). 상기 매개변수들의 RMS 값은 아래의 표 8에 도시된 방식으로 계산된다. 상과 역상의 전체 값을 계산하는 것을 제외하고, 상과 역상의 아래첨자는 생략되어 있다. 상과 역상 모두 그 각각의 값에 대해 동일한 알고리즘을 사용할 수 있다.
계산된 RMS 매개변수 및 전체 소비 전력
데이터 요소 설명 계산
S 피상 전력 S = sort(P2 + Q2)
I 전류 I = S/U
PF 역률 PF = S/P
THD_N 유효 전력 THD THD_N = (PT-P)/P
THD_N 무효 전력 THD THD_N = (QT-Q)/Q
PT 전체 소비 기본 유효 전력 PPH + PCPH
QT 전체 소비 기본 무효 전력 QPH + QCPH
ST 전체 소비 기본 피상 전력 sqrt(PT2 + QT2)
IT 전체 소비 전류 IPH + ICPH
전등의 디머(dimmer) 또는 팬(선풍기)와 같이 연속 가변 로드의 경우, 로드 시그니쳐는 제1의 상태, 예컨대 100% ON에서의 로드에 대해 계산될 수 있고, 로드의 제2의 상태의 로드 시그니쳐는 제2의 로드 시그니쳐의 데이터 요소를 제1의 로드 시그니쳐의 데이터 요소와 상관시킴으로써 계산될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2의 상태의 로드 시그니쳐의 데이터 요소는 제1의 상태의 로드 시그니쳐의 각 대응하는 데이터 요소에 적용될 수 있는 스칼라 값이다.
다른 실시예에서, 로드 시그니쳐는 2배가 될 수 있다: 하나는 ON으로 스위칭되는 로드에 대한 것이고 다른 하나는 OFF로 스위칭되는 로드에 대한 것이다. 변화가 긍정이면, 제1의 시그니쳐가 사용되고, 그렇지 않으면 제2의 로드 시그니쳐가 사용된다. 이는 긍정 또는 부정 변화에 대해 로드 전이(load transient) 대 샘플링 비율이 다르게 보일 때 유용할 수 있다.
다른 실시예에서, 전압, 전류, 유효 전력 및 무효 전력 파형의 유효 비트수, FFT, 자기상관, 교차상관(cross-correlation), 디지털 필터링, 윈도윙 및 메트릭/에러 최소화와 같은 매트릭스 계산 및/또는 아날로그-디지털 처리를 포함하는 더 많은 측정 및 계산이 추가될 수 있다. 예를 들면 전류 파형, 전압 파형, 유효 전력 파형, 및 무효 전력 파형의 n번째 고조파까지의 고조파 성분을 포함하여 스펙트럼 성분이 분석될 수 있다. 스펙트럼 성분은 측정 스펙트럼 성분 대 기준 스펙트럼, 스펙트럼 크기 및 위상에 있어서의 차이, FFT의 각 포인트의 실수 및 허수 값, 주파수 스펙트럼, 및 시간에 대한 스펙트럼의 하나의 애스펙트(aspect)의 변화에 대해서도 또한 분석될 수 있다. 로드 시그니쳐는 많은 고조파를 포함하는 스펙트럼의 광대역 애스펙트(wideband aspect)를 더 포함할 수 있다. 로드 시그니쳐는 특정 고조파의 저주파 위상 잡음과 같은 하나 또는 몇 개의 고조파의 선택적인 구체사항을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 2개의 로드가 동일한 유사 전력 소비 및 유사 THD를 가질 수 있으나, 이 2개의 로드를 구분하는데 사용될 수 있는 상이한 스펙트럼 성분을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 로드 시그니쳐는 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, RMS 전압, 전류, 역률, 및 유효 전력 THD의 계산을 포함한다.
상기 로드 시그니쳐 알고리즘은 상이한 디바이스간에 및 각 디바이스의 상이한 상태 간에 구분할 수 있다. 모니터 대상 동적 범위는 꽤 클 수 있다. 예를 들면, 본 시스템은 켜지고 있는 5W 짜리 야간등(night light)과 같은 소형 전기적 로드와, 대규모의 세탁물에 대해 그 회전 사이클을 시작하고 있는 세탁기 또는 추운 겨울 주말 후 월요일에 그 난방 사이클을 시작하고 있는 대형 건물에 맞는 크기의 HVAC 유닛과 같은 초대형 전기적 로드간에 구분할 수 있다. 대형 디바이스는 종종 다수의 상태를 포함하는 복잡한 동작 특성을 또한 갖는다. 또한 현대의 디바이스들은 종종 그 동작 상태를 설정하는 매입형 제어기에 의해 제어된다. 따라서, 전기기기가 새로운 상태로 전이할 때 전기 디바이스의 제어기가 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 통보할 수 있도록, 이러한 전기기기에 에너지 모니터링 디바이스를 매입하고 매입된 에너지 모니터링 디바이스를 전기 디바이스의 제어기에 접속하는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 이 매입된 에너지 모니터링 디바이스가 전기 디바이스의 하나 이상의 제어 명령을 어써트(assert)할 수 있도록 전기 디바이스의 제어기에 접속될 수 있다. 전기기기에 에너지 모니터링 디바이스를 완전히 매입하는 것에 대한 대안으로서, 본 명세서에 기재된 에너지 모니터링 디바이스와 함께 사용될 수 있는 통신 프로토콜을 갖는 전기기기의 제어기가 에너지 모니터링 디바이스에 접속되고, 전기기기의 상태에 대해 출고시 저장된 로드 시그니쳐를 전기기기로부터 에너지 모니터링 디바이스로 전송할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전기기기 제어기에 접속된 에너지 모니터링 디바이스는 아래에서 설명하는 바와 같이, 전기기기에 실제 로드 시그니쳐 정보를 전송하여 전기기기에 저장된 출고시의 로드 시그니쳐를 업데이트할 수 있다.
변화 탐지- 트리거링(triggering) 방법
본 섹션은 전력 네트워트에 있어서의 변화를 정확하기 탐지하는 방법의 집합체를 기술한다. 트리거링은 그 자체가 과학이며, 여러가지 방법들 중에서 신호 및 상황에 따라 어느 하나가 다른 것보다 더 적합할 수 있다. 오실로스코프를 예로 들어보자. 트리거링에는 많은 옵션이 존재하며, 캡쳐하고자 하는 신호가 AC, DC, HF, 저주파 또는 고주파, 잡음성, 반복성, 또는 단일성인지, 신호가 대체로 디지털 또는 아날로그인지, 그것이 드문 또는 흔한 글리치(glitch)를 갖는 지 등, 항상 동일한 옵션이 사용되는 것은 아니다.
전기기기의 자동 탐지 방법에 대해 적용할 수 있는 트리거의 여러 등급을 정의할 수 있다: 단순 트리거, 스마트 트리거, 로직 트리거, 상관 기반, 스펙트럼 분석 기반에 기초한 디지털 필터.
전력 네트워크의 변화를 탐지하는 것은 이들 변화에 대해 우수한 상관을 갖는 대표 메트릭(representative metric)의 선택으로부터 시작된다. 여러 개 중에서, 바람직한 매개변수는 VA 단위인 전체 피상 전력(S)이다. 한 가지 기억할 점은 트리거가 새로운 시그니쳐 계산 및 식별 과정을 시작한다는 것이다. 거짓 트리거는 어떠한 시그니쳐도 발견되지 않는 상황을 유발할 수 있는데, 이는 실제 변화가 없는 경우에는 무해하다. 하지만, 놓친 트리거(missed trigger)는 전기기기를 놓치게 하고 전력 네트워크의 상태에 대한 오해도 불러일으킬 수 있는 중요한 에러가 된다.
1) 단순 트리거: S의 인접 샘플에 있어서의 변화가 검색된다. 이 변화가 소정의 한계값을 초과하면, 본 방법은 트리거(T)를 발생시킨다: T = (ΔS > ΔSTHSD).
2) 평균화에 의한 단순 트리거: S의 인접 평균 샘플에 있어서의 변화가 검색된다. 단순 평균화 방법은 각 샘플을 그 m개의 이웃과 평균화하는 것이다. 그 변화가 소정의 한계값을 초과하면, 본 방법은 트리거(T)를 발생시킨다: T = (ΔSAVR _M > ΔSTHSD).
3) 로직 트리거: 변화 이전에 p개의 인접 샘플이 서로 근사한 값을 가져야 하고 상태 "0"에 근접해야 하는 것과 같이, 로직 조건이 변화에 추가된다. 전이 이후에는, q개의 샘플이 그 값이 유사해야 하고 상태 "1"에 근접해야 한다. t=n에서의 전이를 가정하면, 트리거 T = [(ΔS0→1 > ΔSTHSD) AND {S(0)≒S(tn-1)≒S(tn-2)≒ ...S(tn-j)} AND {S(1)≒S(tn+1)≒S(tn+2)≒ ...S(tn+K)}].
4) 지연을 갖는 로직 트리거: 상기 "로직 트리거"와 유사하게, 변화 상태로 인한 전기기기 정착 시간을 고려하여 전이 주변에 f+g 샘플의 지연이 추가된다. 변화 이전에 지연 f를 갖는 p개의 인접 샘플이 서로 근사한 값을 가져야 하고 상태 "0"에 근접해야 하는 것과 같은, 지연이 로직 조건에 추가된다. 전이 이후에, 지연 g를 갖는 q개의 샘플은 그 값이 유사해야 하고 상태 "1"에 근접해야 한다. t=n에서의 전이를 가정하면, 트리거 T = [(cS0→1 > ΔSTHSD) AND {S(0)≒S(tn-f-1)≒S(tn-f-2)≒ ...S(tn-f-j)} AND {S(1)≒S(tn+g+1)≒S(tn+g+2)≒ ...S(tn+g+K)}.
5) 최대 상관/정합 필터: m 샘플의 정합 필터 기준 신호가 정의된다. 스텝 응답(step response)과 같은 하나 이상의 기준 시간 응답이 생성될 수 있다. 이 트리거는 정합 필터와 입력 신호 사이의 최대 상관값을 검색한다. 상관값이 corr_thrd 보다 더 크게 되면 트리거가 발생된다. 언제 상관값이 corr_start를 초과하기 시작하는 지 및 양호한 상관값 이후에 언제 상관 계수가 corr_end 아래로 감소하기 시작하는지를 나타내기 위해, 선택적으로 start_trig 및 end_trig 트리거가 발생될 수 있다. 두 값은 확인된 상관 트리거에 의해 입증되어야 하며, 그렇지 않으면 무효하다. 최상의 성능을 위해, 트리거 신호는 -1과 +1 사이에서 이루어지는 것과 같이 정규화되고 편이되어야 한다. 상관 신호에는 약간의 아티팩트(artifact)가 있을 수 있다.
6) 에러 최소화: 상기의 상관 방법 "최대 상관/정합 필터"와 유사하나, 더 간단하고 더 효과적이다. 스텝 응답과 같은 하나 이상의 기준 시간 응답이 생성될 수 있다. 이 트리거는 기준 응답과 입력 신호 사이의 최소 에러를 검색한다. 상관 에러가 err_thrd 보다 아래로 떨어지면 트리거가 발생된다. 언제 에러가 err_start 보다 더 낮아지기 시작하는지 및 양호한 매칭 후에, 언제 에거가 err_end 보다 위로 상승하기 시작하는지를 나타내기 위해, 선택적으로 start_trig 및 end_trig 트리거가 발생될 수 있다. 두 값은 확인된 에러 트리거에 의해 입증되어야 하며, 그렇지 않으면 무효하다. 최상의 성능을 위해, 트리거 신호는 0과 +1 사이로 정규화되어야 한다.
7) 디지털 필터링: 이 방법에서는 피상 전력(S)이 디지털 필터에 의해 필터링되고, 필터링 이후의 변화의 진폭이 소정의 한계값을 초과할 때 트리거가 발생된다. 고주파(잡음)를 억제하고 DC 값을 절단하기 위해 대역 필터(bandpass filter)가 사용될 수 있다. 필터링된 신호는 입력 신호와 필터 응답의 컨벌루션(convolution)이기 때문에, 언제 변화의 진폭이 filt_start 보다 더 놓아지기 시작하는지 및 전이 이후에 언제 필터링된 신호가 filt_end 보다 아래로 떨어지기 시작하는지를 나타내기 위해 선택적인 start_trig 및 end_trig 트리거가 발생될 수 있다. 두 값은 확인된 필터 트리거에 의해 입증되어야 하며, 그렇지 않으면 무효하다.
8) 스펙트럼 분석:
i. 기준 템플레이트(reference template): S 신호의 다수의 n 샘플이 FFT에 공급된다. 임의의 스펙트럼 성분이 템플레이트를 초과하는지를 판단하기 위해 스펙트럼 기준 한계값 템플레이트가 사용된다. 초과하게 되면, 트리거가 발생된다. 슬라이딩 모드에서, k 샘플에 의한 동일 신호 슬라이드에서 후속 FFT가 처리되며, k는 1 내지 m일 수 있다. 블록 단위 처리에서, n개의 새로운 샘플의 블록이 FFT에 제공되어 처리된다. 특히 블록 단위의 접근에 있어서 아티팩트를 줄이기 위해 윈도윙이 추가될 수 있다.
ii. 기준 메트릭: 다른 스펙트럼 분석 방법에 있어서, 변화의 에너지가 한계값보다 더 높은지, 및 잡음 시그니쳐와 다른지, 변화 없는 상태 등을 판단하기 위해 메트릭이 사용된다.
iii. 기준 스펙트럼 시그니쳐: 이 방법은 기준 템플레이트와 유사하나, 임의의 주파수에 대해서 템플레이트를 초과하는 것을 검사하는 대신에, 본 방법은 전기기기의 시그니쳐와 혼합되지 않도록 기준 스펙트럼 시그니쳐와의 최대 상관을 검색한다.
9) 복수의 트리거: 어떠한 것도 상기한 여러 개의 트리거 방법을 구현하는 것을 금하지 않는다. 이 경우에, 복잡도가 증가할 수 있고 상충하는 트리거 결과가 발생하는 경우에 추가 분석이 이루어져야 한다. 공통 분모는 모든 트리거 방법을 통합하는 것인데, 이는 거짓 트리거가 발생하는 경우에 무해한 에러를 유발하기 때문이다.
10) 복수의 매개변수 트리거: 본 방법은 상기와 같은 트리거 방법의 집합체 및 각 트리거 가능 매개변수에 대한 하나 이상의 트리거 방법을 이용한다. 예를 들면 일 구현에 있어서, 본 방법은 전력 네트워크에 있어서 변화를 촉발하기 위해 유효 전력, 무효 전력 및 잡음 수준을 이용할 수 있다. 마찬가지로, 복잡도가 증가할 수 있고 상충하는 트리거 결과가 발생하는 경우에 통합 원리가 사용되고 발생된 트리거가 유효하다고 하지 않는 한 추가 분석이 요구된다.
적용성 및 고려사항:
i. 임의의 트리거 방법이 적용되기 전에 잡음을 저감하기 위해 트리거 신호는 필터링될 수 있다.
ii. 다른 방법에서는, 적응성 잡음 저감이 적용된다.
iii. 지체(Hold off): 관측창(observation window)의 길이 또는 기준 상관 메트릭이 중요하다. 너무 길면, 수 십개의 샘플의 지연을 추가하게 될 수 있고 임의의 새로운 전력 네트워크의 변화를 지체할 수 있다(놓칠 수 있다). 너무 짧으면, 트리거 구분을 저감시키고 잡음의 존재시에 너무 많은 거짓 트리거를 발생시킬 수 있다.
iv. 최대 지연, 샘플링 비율, 탭(tap)의 디지털 필터 수, FFT의 지연, 필터 및 상관: 이들 매개변수는 중요하며 독립적일 수 있다. 설계 사양에 대해 장단점이 평가되어야 한다.
v. 처리 능력, 고정 또는 부동 소수점 계산도 고려해야 할 중요한 점들이며, 사양에 대한 수행은 프로세서, DSP, 메모리, 및 처리 부서의 유형을 결정할 수 있다.
시간 가변 로드(Time Varing Loads)의 탐지
느리게 변하는 로드: 노후화되는 전기기기
전기기기가 노후화됨에 따라, 하나 이상의 상태에 대한 로드 시그니쳐가 변한다. 예를 들면, 모터의 베어링이 노후화됨에 따라, 식기세척기, 냉장고, 세탁기, 건조기, 또는 HVAC의 팬에 있는 모터에 대한 돌입 전류는 전기기기가 새 것이었을 때의 로드 시그니쳐와 비교하여 변하게 된다. 전부하(full load)시의 전류, 돌입 전류, 유효 및 무효 전력 모두는 전기기기가 노후화됨에 따라 시간과 함께 천천히 변한다. 에너지 모니터링 디바이스는 그 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스에 있는 전자 디바이스의 가장 최근에 검출된 로드 시그니쳐를 추적한다. 에너지 모니터링 디바이스는 전자 디바이스 및 상태에 대한 하나 이상의 이전(old) 로드 시그니쳐의 사본을 로컬에 저장할 수 있다. 더 오래되거나 또는 원래의 로드 시그니쳐도 또한 로드 시그니쳐의 공공 데이터베스에 저장될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 사용자 인터페이스, 메모리, 및 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램은 전자 디바이스와 상태의 가장 최근의 로드 시그니쳐를 그 전자 디바이스와 상태의 더 이전 로드 시그니쳐와 비교하여 전자 디바이스의 노후화를 판단한다. 돌입 전류, 대기휴지 상태에 이르는데 걸리는 시간, 과전류 비율, 휴지대기 상태 성립 시간의 구체적인 세부 구간에서의 전력 비율에 있어서의 변화가 측정되어 전자 디바이스의 노후화를 판단할 수 있다. 전기기기에 있어서의 노후화 부품을 식별하기 위해 구체적인 결함과 로드 시그니쳐에 있어서의 변화 사이의 상관이 이용될 수 있다.
돌입 전류
모터가 시동될 때, 모터의 시동과 결부된 돌입 전류는 모터가 정상 상태(steady state)에 이를 때까지 시간과 함께 변한다. 돌입 전류를 탐지하기 위해, 모터가 정상 상태에 이를 때까지 고정 간격으로 연속적인 전류 측정이 이루어질 수 있다. 로드 시그니쳐는 위의 표 2의 SB1a에 도시된 바와 같이 대기휴지 상태 시간의 10% 내지 90% 동안의 돌입 전류에 대한 필드(field)를 포함할 수 있다. 이와 달리 또는 부가적으로, 표 3의 부분집합 SB1b에 도시된 바와 같이 대기휴지 상태의 성립 시간의 10%, 30%, 60%, 및 90% 후에 복수의 전력 비율이 측정될 수 있다.
복합 로드(Complex Load)
세탁기, 식기세척기, 건조기, 및 냉난방 공조기(HVAC)와 같은 어떤 전기기기는 많은 다양한 상태 및 복합 로드를 포함하는 상태의 조합을 갖는다. 복합 로드의 시그니쳐의 검출은 전자 디바이스의 현재 상태에 대해 에너지 모니터링 디바이스에 피드백을 제공하는 사용자, 인공 지능을 이용한 패턴 매칭, 및 본 명세서에 기재된 에너지 인식 전기기기 프로토콜을 이용한 디바이스간 통신에 의해 도움을 받는다. 예를 들면, 식기세척기는 예열 사이클, 헹굼(린스) 사이클, 및 주의를 요하는 식기의 세척 사이클, 식기의 상하요동, 및 열 건조 사이클을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 타임 마커(time marker)가 헹굼 사이클의 시작(start)과 같은 전기기기의 기능의 시작을 나타낼 수 있다. 시작의 표시는 에너지 모니터링 디바이스의 입력 인터페이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 사용자 인터페이스, 프로세서, 및 스토리지를 갖는 전자 디바이스 상에서 사용자에 의해 입력될 수 있다. 게다가, 에너지 모니터링 디바이스가 본 명세서에 기재된 에너지 인식 전기기기 프로토콜을 지원하면, 전기기기는 전기기기 기능의 시작에 대해 에너지 모니터링 디바이스에 통보할 수 있다. 사전 헹굼(pre-rinse), 세척, 헹굼, 및 건조와 같은 초기 사이클 패턴 세트가 알려지고 나면, 본 명세서에서 "사이클 패턴"에 기재된 바와 같이 후속 전기기기 기능을 예측하기 위해 인공지능이 이용될 수 있다. 사이클 패턴을 더 확립하기 위한 확인을 위해 전기기기 기능이 사용자에게 표시될 수 있다. 예를 들면, 에너지 모니터링 디바이스는 "식기세척기의 시작이 탐지되었습니다. 어느 프로그램이 사용되었습니까?"라는 메시지를 표시할 수 있다. 사용자는 세척의 말미에 가열 건조 사이클을 갖는 다량의 식기의 세척을 위한 식기세척기가 시작되었음을 확인할 수 있다. 사이클 패턴 내의 각 전기기기 기능은 전기기기 기능의 사이클 패턴의 서브-시그니쳐(sub-signature)로 해석될 수 있는 로드 시그니쳐를 가지며, 각 기능은 그 자체의 타임 마커를 갖는다. 또한 본 명세서에 기재된 바와 같이, 다수의 로드 시그니쳐를 포함하는 복합 동작 패턴을 갖는 전기기기는 그 자체의 매입 에너지 모니터링 디바이스를 더 구비할 수 있으며, 그에 따라 전기기기가 에너지 인식 전기기기가 될 수 있다. 에너지 인식 전기기기는 그 자신의 상태를 알고, 그 자체의 로드 시그니쳐를 측정하며, 로드 시그니쳐, 상태 및 사용 정보를 에너지 모니터링 디바이스에 전송할 수 있다.
다수의 동작 수준(level)을 갖는 로드
다수의 동작 전력 수준을 갖는 로드를 특징짓는 특정 구현은, 동작 수준이 동작 전력 범위의 최소치로부터 최대치로 변할 때 그 시그니쳐의 매개변수들 사이의 상관을 분석하는 것이다.
다수의 동작 전력 수준을 갖는 로드를 발견하는 방법은, 최소치로부터 최대치까지 다양한 동작 수준에서 그 여러 개의 서브-시그니쳐를 사전에 정의하고, 그것을 식별하기 위해 새로이 측정된 시그니쳐의 공칭 전력 수준에서 그 시그니쳐의 매개변수들을 보간(interpolate)하는 것이다.
구체적인 구현에 있어서, 이하와 같은 시퀀스 1-7의 추가에 의해 연속 가변 로드에 대한 시그니쳐를 식별하기 위해 로드 시그니쳐가 업데이트될 수 있다.
1. 전력 네트워크의 변화를 탐지한다.
2. 새로운 시그니쳐를 계산하고 새로운 로드의 접속을 식별한다.
3. 잠재적인 후보로 시그니쳐 식별을 위해 사적 데이터베이스를 검색한다.
4. 높은 수준의 확률을 갖는 것이 발견되지 않으면, 최소-최대 범위가 측정된 새로운 시그니쳐 내에 있는 연속 가변 로드로 두 번째 처리를 행한다.
5. 각각에 대해, 측정된 새로운 시그니쳐의 수준에서 시그니쳐에 보간법을 행한다.
6. 시그니쳐의 식별을 시도한다. 발견 확률이 높으면, 처리를 중지하고 새로운 시그니쳐를 데이터베이스에 있는 것과 일치되는 것으로 간주한다.
7. 높은 수준의 확률을 갖는 일치되는 것이 없으면, 공공 데이터베이스를 검색한다.
시간 가변 로드를 탐지하는데에도 동일한 방법이 이용될 수 있다.
에너지 인식 전기기기
위에서 도 1c에 예시된 바와 같이, 위에서 설명된 에너지 모니터링 디바이스(100)는 전기 디바이스에 매입하고 그에 따라 에너지 인식 전기기기를 생성할 수 있도록 변경될 수 있다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 대량의 에너지를 소비하고 그리고/또는 각각 그 자체의 로드 시그니쳐를 갖는 다수의 상태를 포함하는 복합 동작 패턴을 갖는, 특히 디바이스가 높은 초기 비용을 갖는 전기 디바이스에 매입하는데 특히 적합하다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스를 추가함에 따른 부가적인 증가 비용은 전기기기의 비용에 쉽게 흡수되고, 매입된 에너지 모니터링 디바이스의 효과적인 사용을 통해 달성되는 에너지 절감에 위해 지불된다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 디바이스의 상태에 대한 로드 시그니쳐에 있어서의 시간 경과에 따른 변화가 전기기기 내의 하나 이상의 전기 부품에 있는 과도한 소모(wear)를 탐지하는데 사용될 수 있은 경우 더욱 이점을 갖는다. 이러한 예에서는, 에너지 인식 전기기기가 전기기기에 대한 다가오는 유지보수 이슈 또는 그 전기기기의 교체 시기에 대해 사용자에게 통보할 수 있다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 출고시의 디폴트 로드 시그니쳐 및 에너지 인식 전기기기의 각 동작 상태에 대한 출고시의 시험 결과 로드 시그니쳐, 에너지 인식 전기기기가 동작하는 상태의 목록, 제조업자 및 모델 정보, 공칭 동작 전압, 최대 동작 전류, 및 에너지 모니터링 디바이스(100)와 통신을 행하기 위한 에너지 인식 전기기기 프로토콜을 갖는 사적 데이터베이스를 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스(100)가 최초로 전원이 켜질 때, 모든 접속된 에너지 전기기기에 이러한 디바이스가 존재하고 통신 네트워크에 접속되었는지를 조회하는 메시지를 방송할 수 있다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 자신이 매입된 디바이스의 전원을 모니터하며 에너지 인식 전기기기의 각 동작 상태에 대한 실제 로드 시그니쳐를 생성한다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)가 이미 계산을 했기 때문에 에너지 모니터링 디바이스(100)가 상태가 변하는 전기 디바이스의 현재 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산할 필요가 없다는 것을 또한 통보할 수 있다. 각 상태에 대해, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 계산된 로드 시그니쳐를 출고시 디폴트 또는 검사원(testing laboratory)에 의해 계산된 로드 시그니쳐와 비교하여, 디바이스의 전기 동작 효율을 결정할 수 있다. 이러한 정보는 사용자를 위한 선택적인 조언 메시지와 함께, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)로부터 에너지 모니터링 디바이스(100)로 전송될 수 있다. 예를 들면, 컴프레서가 노후화되는 냉장고에 있어서, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 컴프레서가 켜지거나 또는 꺼짐에 따라 로그 시그니쳐에 있어서의 변화를 탐지할 수 있고 이를 에너지 모니터링 디바이스(100)를 통해 보고할 수 있다. 전기기기의 기능이 제어기로 구현되는 에너지 인식 전기기기는 그 전기기기 제어기를 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)에 접속하여 에너지 모니터링 디바이스에 전기기기가 에너지 인식 전기기기의 동작 상태에서 상태가 변하고 있다는 것을 통보할 수 있다. 예를 들면, 세탁기의 전기기기 제어기는 매입된 에너지 모니터링 제어기에 세탁기가 "대규모 세탁물 헹굼 사이클" 상태로 전이하고 있다는 것을 통보할 수 있다. 이에 응답하여, 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 적절한 로드 시그니쳐 계산을 할 수 있다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스를 전기기기 제어기에 접속함으로써 전기 디바이스, 상태, 및 상태에 대한 로드 시그니쳐를 결정하는 계산 및 에러 확률을 크게 줄일 수 있는데, 이는 전기 디바이스의 정체 및 상태가 전기기기 제어기에 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 제공되기 때문이다. 에너지 인식 전기기기의 구조는 에너지 모니터링 시스템의 자동화 및 정확도를 또한 크게 증대시킬 수 있는데, 이는 사용자가 디바이스와 상태를 확인할 필요가 없고, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)가 알려진 디바이스 및 상태 및 대략적인 로드에 적합한 로드 시그니쳐 알고리즘을 선택할 수 있기 때문이다. 아래에 설명된 에너지 인식 전기기기 프로토콜을 이용함으로써, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 전기 디바이스, 상태, 및 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 의해 계산된 관련 로드 시그니쳐에 대해 통보할 수 있다. 당업자는 전기 디바이스의 제조업자가 어떻게 그 전기 디바이스의 부품들이 노후화되고 서비스 또는 교체를 필요로 하는지를 이해할 수 있는 최상의 위치에 있음을 인지할 것이다. 따라서, 제조업자의 그 자신의 전기기기에 대한 전문화된 지식에 기초하여 부품의 수리 및 교체에 대해 사용자에게 에너지 절감 정보 및 조언을 제공할 수 있도록, 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 핵심의 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 추가된 상당한 커스톰 로직(custom logic)을 가질 수 있다. 매입된 에너지 모니터링 디바이스는 홈 엔터테인먼트 시스템, 컴퓨터, 또는 다른 현대식 전자 디바이스에서 발견될 수 있는 것과 같이 전원 서브시스템에도 또한 매입될 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스를 전기기기에 매입하는 대신에, 양방향 통신 수단을 갖는 전기기기의 제조업자는 전기기기의 스토리지에 전자 디바이스에 대한 한 세트의 로드 시그니쳐를 저장할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스는 전기기기에 초기 로드 시그니쳐를 요청하기 위해 아래에 설명된 에너지 인식 디바이스 프로토콜을 이용할 수 있다. 제조업자는 전기기기 유형, 기능, 브랜드, 부품 번호, 생산국, 소프트웨어 버전, 하드웨어 버전, 및 구매일을 포함하는 다른 정보도 또한 저장할 수 있다.
전기기기의 원격 제어
일방향 통신만을 갖는 디바이스 및 전기기기는 전기기기의 로드 및 상태의 검출에 도움을 줄 수 있다. 본 명세서에 기재된 에너지 인식 전기기기 프로토콜의 수신 및 처리를 지원하는 디바이스는 에너지 모니터링 디바이스에 의해 알려진 상태에 명령이 이루어질 수 있다. 그러면, 에너지 모니터링 디바이스는 디바이스에 명령으로 주소가 지정된 디바이스 및 상태에 대한 로드를 검출할 수 있다. 디바이스에 대한 원격 명령은 복수의 전기 디바이스에 전기 결합되고 에너지 모니터링 디바이스에 통신 가능하게 결합된 제어판(control panel)에 의해서도 또한 구현될 수 있다. 사용자는 전자 디바이스의 상태에 대한 명령을 수동으로 입력하거나, 또는 제어판에 통신 가능하게 결합된 적외선 리모트 컨트롤 또는 프로그램된 스마트폰과 같은 원격 제어 디바이스를 사용하여 제어판에 결합된 전자 디바이스를 제어할 수 있다. 이와 달리, 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 사용자 인터페이스, 프로세서, 및 메모리를 갖는 다른 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램은 소정의 상태를 입력하기 위해 일방형 통신을 갖는 전자 디바이스에 명령을 전송할 수 있다. 그러면 에너지 모니터링 디바이스는 명령된 디바이스 및 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산하고, 이 로드 시그니쳐를 사적 데이터베이스에 저장한다.
전기기기 교체 조언자
에너지 모니터링 디바이스는 부동산 구내의 각 전기 디바이스에 대한 상세한 에너지 사용 정보를 판독 및 저장한다. 디바이스에 의한 에너지 사용에 관하여 사용자에게 디바이스 특정 권고를 할 수 있도록 에너지 모니터링 정보는 디바이스별로 취합될 수 있다. 디바이스 특정 권고는 특정 수리 서비스를 권하는 것, 디바이스의 교체를 권하는 것, 및 새로운 교체 디바이스와 결부된 예상되는 에너지 절감을 보여줌으로써 디바이스의 교체 기회비용에 대해 사용자에게 통지하는 것을 포함할 수 있다. 위에서 "사적 데이터베이스"에서 설명한 바와 같이, 사용자는 전기 디바이스에 대해 제조업체, 모델, 부품 번호, 및 구매년을 입력할 수 있다. 역시 위에서 "공공 데이터베이스"에서 설명한 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스는 공공 데이터베이스에서 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐를 검색할 수 있으며, 그에 따라 전기 디바이스의 제조업체 및 모델 정보, 및 디바이스의 관련 특징에도 또한 액세스할 수 있다. 예를 들어, 냉장고의 특징은 냉장고의 용량(입방피트), 자동 성에 제거 사이클, 아이스 메이커, 또는 워터 디스펜서와 같은 다른 특징을 포함하는지 여부, 병치형(side-by-side) 모델인지 상하형(over-under) 모델인지, 디바이스가 EnergyStar® 지정되었는지, 및 디바이스의 예상 에너지 사용량을 포함할 수 있다. 디바이스의 식별 정보를 이용함으로써, 에너지 모니터링 디바이스는 전기 디바이스의 공공 데이터베이스를 검색하여, 유사한 특징을 갖지만 더 적은 양의 에너지를 사용하는 새로운 모델이 있는지를 판단할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 그러면 새로운 디바이스(들)에 기초한 예상 에너지 비용을 비교한 보고서를 작성하여 사용자에게 추천할 수 있다. 보고서는 본 명세서에 기재된 통신 수단들 중 임의의 것에 의해 사용자에게 전송된다. 위에서 설명한 바와 같이, 공공 데이터베이스는 하나 이상의 전력 회사, 전기 디바이스의 제조업자, 전기 디바이스의 판매자, 또는 웹 호스팅 서비스에 의해 유지될 수 있다. 사용자에 대한 추천은 전기기기 판매자 또는 제조업자에 대한 첨부된 링크를 포함할 수 있다. 전력 회사는 직접 또는 부동산 구내의 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 부동산 소유주의 전기기기 교체에 대한 인센티브 제의를 전송할 수 있다.
에너지 인식 전기기기 프로토콜
에너지 인식 전기기기는 에너지 모니터링 기능을 증진시키는데, 이는 (1) 매입된 에너지 모니터링 디바이스 기능을 이용하여 그 자체의 전기적인 상태를 모니터할 수 있고, (2) 스마트 디바이스 정체 또는 그 동작하는 상태의 두 정보 모두 에너지 인식 전기기기에 알려져 있고 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)에만 전송하고, 그 후 에너지 모니터링 디바이스(100)에 중계될 필요가 있기 때문에, 에너지 모니터링 디바이스(100)가 스마트 디바이스의 정체 또는 그 동작하는 상태를 결정할 필요가 없기 때문이다. 위에서 논의된 바와 같이, 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)는 달리 상태 및 디바이스 식별자와 함께 로드 시그니쳐를 에너지 모니터링 디바이스(100)에 전송할 수 있으며, 그에 따라 사용자가 디바이스의 식별 및 상태를 확인하는 단계가 제거되게 된다. 에너지 인식 전기기기의 제조업자는 에너지 모니터링 디바이스(100)를 통하여 에너지 인식 전기기기의 제어가 가능하도록 동작 상태의 제어를 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)에 접속시킬 수 있다. 예를 들면, 그 제어가 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)에 접속된 에너지 인식 전기기기 오븐은 사용자에게 오븐이 2시간 이상 켜진 상태로 있다는 것을 통보할 수 있다. 에너지 인식 전기기기 또는 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)로부터 메시지가 생성되어, 에너지 모니터링 디바이스(100)로 전송되고, 그리고 나서 문자 메시지를 통하여 사용자의 휴대 전화로 전송될 수 있다. 사용자는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 "OVEN OFF(오븐 끌 것)"라는 문자 메시지를 회신할 수 있고, 에너지 모니터링 디바이스(100)는 이 명령을 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105) 및 에너지 인식 전기기기에 전달할 수 있게 되어, 오븐을 끄게 된다.
에너지 인식 전기기기 프로토콜 명령은, 에너지 모니터링 디바이스(100), 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105), 및 에너지 인식 전기기기의 제조업자가 이를 지원하는 한 에너지 인식 전기기기로부터 유래될 수 있다. 아래에 설명된 바와 같이, 다음과 같은 일반적인 포맷을 가질 수 있다. 당업자는 개시된 기능이 다양한 방식으로 구현될 수 있음을 인지할 것이다.
시작 출처 디바이스 목적지 디바이스 명령 매개변수 중지
시작, 중지 - 시작 및 중지 필드는 커맨드 패킷(command packet) 내의 다른 데이터와 구분 가능한 임의의 문자 또는 비트 패턴을 포함할 수 있다.
출처 디바이스, 목적지 디바이스 - 이들은 IP 어드레스, 또는 출처 및 목적지 디바이스의 다른 고유 식별과 같은 고유 식별자일 수 있다. 에너지 인식 전기기기, 에너지 인식 전기기기 내의 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105), 및 에너지 모니터링 디바이스(100)는 명령(커맨드)을 지원하는 고유 어드레스를 가질 수 있다. 모든 접속된 디바이스에 전역 명령(global command)을 어드레스 지정하기 위해 "모두(ALL)"와 같은 통칭 식별자가 사용될 수 있다.
명령 - 다음의 것은 위에서 설명된 기능을 구현하는데 사용될 수 있는 작은 명령 집합체(command set)이다. 당업자는 본 명세서에 기재된 기능으로부터 벗어남이 없이 많은 명령들이 추가되고, 일부는 삭제될 수 있음을 이해할 것이다.
매개변수 - 매개변수는 위에서 설명한 복수의 매개변수를 포함하여, 명령 특정(command-specific)이다. 일부 명령은 어떠한 매개변수 없이도 그 기능을 구현할 수 있다.
이하의 명령의 목록에 있어서, EMD는 에너지 모니터링 디바이스(100)를 지칭하고, EEMD.x는 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)를 지칭하며, SA는 그 EEMD.x(105)에 결합된 에너지 인식 전기기기를 지칭한다. 대부분의 명령은 EMD에 의해 EMD.x 또는 SA로, 또는 EEMD.x에 의해 그 SA로 전송될 수 있다. 저장된 로드 시그니쳐 표를 갖는 전기기기 제어기는 전기기기가 매입된 에너지 모니터링 디바이스를 구비할 필요없이 에너지 모니터링 디바이스에 직접 접속하기 위해 이하의 명령들 중 다수를 사용할 수 있음을 임베디드 시스템 디자인의 당해 업자는 인지할 것이다.
명령:
디바이스 설명 회신 - 이 명령은 목적지 디바이스로부터 설명 정보를 회신한다. 설명 정보는 문자적인 설명, IP 어드레스 또는 다른 고유 식별자, 제조업자, 모델, 공칭 전압, 최대 암페어, 또는 다른 디바이스 정보를 포함할 수 있다.
상태 목록 회신 - 이 명령은 로드 시그니쳐를 디바이스 및 상태와 결부시키기 위해, SA에 대한 상태의 목록을 회신한다. 상태의 목록을 회신하는 것은, 모니터링을 통하여 상태를 발견하고, 사용자에게 제시하고, 사용자에 의한 확인을 받는 대신에, EMD 및/또는 EEMD.x가 상태의 목록을 알 수 있게 한다.
로드 시그니쳐 회신 - 이 명령은 디바이스의 상태에 대한 그 디바이스의 로드 시그니쳐를 회신한다. 매개변수는 로드 시그니쳐가 요청된 상태, 및 그 로드 시그니쳐를 획득하는 출처를 포함한다. 출처는 공장, 일반, 각 상태에 대한 디폴트 로드 시그니쳐, 시험원 결과에 기초한 로드 시그니쳐, 에너지 인식 전기기기에 있는 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 의해 획득된 실제 로드 시그니쳐일 수 있다.
SA 명령 목록 회신 - 이 명령은 명령 목록, 설명, 및 EEMD.x가 매입된 전기 디바이스의 제어기에 SA가 접속될 때 SA에 의해 EEMD.x에 노출된 매개변수를 회신한다.
소트트웨어 수정 회신 - 이 명령은 목적지 디바이스의 현재 소프트웨어 수정 수준(revision level)을 회신한다. 이 명령은 그 수정 수준으로부터 소프트웨어 업그레이드가 적절한지 및 설치된 소프트웨어에 의해 지원되는 기능을 알아내기 위해 디바이스의 소트트웨어 수정 수준을 검색하는데 사용될 수 있다.
에너지 인식 전기기기 명령 실행 - 이 매우 강력한 명령은 에너지 모니터링 디바이스로 하여금 아래에서 설명되는 정전(power outage) 후의 제어된 복구를 이행하고, 하루 중의 시간대, 현재 및 예상되는 로드에 기초하여 에너지 비용 및 소비를 절감하기 위한 에너지 사용을 관리하고, 부주의로 인해 켜져있는 디바이스를원격으로 제어할 수 있게 한다.
현재 상태 회신 - 이 명령은 위에서 설명된 기능을 구현하는 것을 돕기 위해 에너지 인식 전기기기 명령 실행과 함께 사용될 수 있다.
소프트웨어 수정 설정 - 이 명령은 목적지 디바이스에 소프트웨어의 업그레이드를 다운로드한다.
디바이스의 조회 - 이 명령은 에너지 모니터링 디바이스(100) 또는 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)가 매입되거나 또는 네트워크에 달리 접속된 다른 에너지 모니터링 디바이스가 있는지에 대해 조회하고 이러한 디바이스의 어드레스를 획득할 수 있게 한다. 상기한 명령들 중 하나 이상을 통해서, 매입되거나 또는 달리 접속된 에너지 모니터링 디바이스는 접속된 에너지 모니터링 디바이스의 성능을 판단할 수 있다.
당업자는 이 최소한의 명령 집합체가 본 명세서에 개시된 가르침의 범위 내에서 수월하게 확장될 수 있음을 인지할 것이다.
정전 후의 제어된 복구
정전 후에는, 그 이전 상태(previous state) 또는 다른 설정된 상태로 전기 디바이스들의 제어된 복구가 이루어지는 것이 바람직하다. 제어된 복구가 없으면, "OFF" 이외의 이전 상태를 갖는 모든 디바이스들은 그 내부 제어 전자장치(이러한 전자장치를 구비한 경우)가 달리 프로그램되지 않는 한 정전 후에 전력이 복구되자 마자 전력을 끌어다 쓰기 시작하게 된다. 특히 복합 동작 상태를 갖는 전기 디바이스 및 높은 에너지 사용을 갖는 전기 디바이스와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 너무 많은 전류를 끌어다 쓰지 않고 안전하게 전기 디바이스를 안전 동작 상태로 라인으로 복귀하도록 하는 방식으로 정전 후에 복구하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전기 톱이 정전 시에 차고 내에서 "ON" 상태였다면, 전력이 복구된 후에 재개시되는 것이 방지될 수 있고 이를 재개시하기 위해 사용자에 의한 수동 조작이 요구될 수 있다. 음식물이 상하는 것을 방지하기 위해 냉장고는 우선 순위가 될 수 있다. 무더운 날 장시간 동안 정전이 되면, 세탁 사이클 중에 있는 의류는 전기가 나갔을 때 진행 중이던 세탁 사이클을 재개하는 대신에 재세탁될 수 있고, 그에 따라 발생 가능한 곰팡이 문제를 회피할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 전기 디바이스들을 OFF 상태로 유지시킬 수 있고, 각 전기기기가 에너지 인식 전기기기에 매입된 에너지 모니터링 디바이스(105)를 통하여 에너지 모니터링 디바이스(100)에 의해 재개시하도록 명령이 이루어질 때까지 모든 에너지 인식 전기기기를 OFF 상태로 유지시킴으로써 재개시를 제어할 수 있다. 그 시퀀스는 에너지 모니터링 디바이스(100)에 의해, 사용자에 의해 형성된 단계의 시퀀스에 의해, 또는 제조업자의 권고에 따라, 또는 이들의 조합에 의해 미리 정해질 수 있다. 제어기와 제어 명령을 매입된 에너지 모니터링 디바이스에 접속시킨 에너지 인식 전기기기는 이러한 복구 로직을 구현할 수 있다.
인공 지능 - 사용 패턴, 최적화, 예상
위에서 설명한 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스 날짜/시간은 그 에너지 모니터링 디바이스가 모니터하는 에너지 사용에 스탬프를 찍으며, 그 사용을 하나 이상의 디바이스와 또한 결부시는데, 각 디바이스는 상태를 갖는다. 위에서 설명한 바와 같이, 에너지 모니터링 디바이스(100)는 이 에너지 모니터링 디바이스에 의해 모니터되는 에너지 사용의 비용을 보고하는 기준을 형성하는 요율표에 액세스할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스, 또는 PC(310)와 같이 데이터 로그화 능력(data logging capability)을 갖는 원격 디바이스는 에너지 사용 패턴을 변경함으로써 비용 절감이 가능한지를 판단할 수 있도록 에너지 사용 패턴을 분석할 수 있다. 예를 들면, 에너지 사용자가 보통 그 피크 사용 시간대에 그 의류를 세탁 및 건조함으로써, 더 높은 요율을 초래하는지를 판단하기 위해 데이터가 분석될 수 있다. 더 낮은 요율을 갖는 다른 시간대가 조언을 따름에 따른 비용 절감 예상치와 함께, 사용자에게 제안될 수 있다. 사용 패턴은 과거의 사용 및 하나 이상의 요율표에 따른 장래의 에너지 사용을 전망하기 위해서도 또한 사용될 수 있다. 전망은 시간, 일, 주, 월, 분기, 년, 또는 계절에 대해 이루어질 수 있다.
사이클 단위로 동작하는 세탁기, 식기세척기 및 히터와 같은 복합성이지만 반복적인 전기 디바이스는 로드 시그니쳐의 반복성 시퀀스를 생성할 수 있다. 로드 시그니쳐의 시퀀스는 명명(이름지어짐)이 되어 에너지 모니터링 디바이스, 원격 디스플레이 디바이스, 또는 데이터 로그화 디바이스의 로컬 메모리에 저장될 수 있다. 예를 들면, "세탁기, 대량 세탁물, 충전(FILL) 사이클"은 물 충전(채움) 밸브를 틀고, 충전 레벨 스위치를 작동시키고, 물 충전 밸브를 잠그는 시그니쳐를 포함하는 로드 시그니쳐의 시퀀스를 지칭하는 이름이 될 수 있다.
사용 패턴
사이클 패턴이라고 지칭되는 에너지 사용 패턴은 과거의 에너지 사용 데이터에 기초하여 확률로 전기 디바이스가 부동산 구내에서 사용될 거 같은 시간을 예측하는데 사용될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 스토리지와 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램은 과거의 에너지 사용 데이터를 분석하여, 디바이스가 소정 시간 간격 동안에 이용될 가능성을 나타내는 관련 확률로 시간 간격마다 사용 등급(usage class)을 생성할 수 있다. 시간 간격은 15분 간격, 1시간, 하루, 1주, 1개월, 1분기, 한 계절, 또는 1년이 될 수 있다. 사용 등급은 로드 시그니쳐 검출 알고리즘에 소정 시간 간격 동안에 ON이 될 가능성이 매우 높은 전자 디바이스의 목록을 제공함으로써 로드 시그니쳐 검출 알고리즘에 도움을 주는데 사용될 수 있다. 전자 디바이스의 1등급은 이 등급 내의 전자 디바이스가 특정 시간 간격 동안에 ON이 될 높은 정도의 확률을 갖는 부동산 구내의 로드들의 작은 부분집합일 수 있다. 전자 디바이스의 2등급은 1등급의 상위집합(superset: 확대집합)일 수 있으나, 이 등급 내의 전자 디바이스가 그 특정 시간 간격 동안에 ON 될 확률은 더 낮다. 3등급은 전자 디바이스의 사적 데이터베이스 내의 전자 디바이스의 나머지의 상당 부분을 포함할 수 있다. 4등급은 사적 데이터베이스 전체를 포함할 수 있다. 5등급은 공공 데이터베이스의 일부를 포함할 수 있고, 6등급은 전자 디바이스의 공공 데이터베이스 전체를 포함할 수 있다.
일례로서, 과거의 전자 디바이스 에너지 사용 데이터의 분석은 콘센트 접속형 전기 면도기(pug-in type electric razor)가 0.75의 발생 확률로 매주 월요일부터 금요일까지 7:00 am 내지 07:30 am 사이에 사용됨을 보여줄 수 있다. 그에 따라, 전기 면도기는 1등급으로 분류될 수 있다. 월요일부터 금요일까지 7:00 am 내지 07:30 am 사이에 전원 매개변수의 변화가 탐지되고 새로운 로드 시그니쳐가 계산되면, 로드 시그니쳐 검출 알고리즘은 먼저 전기 면도기의 상태의 로드 시그니쳐에 대해 새로이 계산된 로드 시그니쳐의 매칭을 시도할 수 있는데, 이는 7:00 am 내지 07:30 am 시간 간격 동안에는 전기 면도기가 사용될 확률이 높음을 알고 있기 때문이다. 새로이 계산된 로드 시그니쳐가 전기 면도기가 아니면, 1등급의 다른 디바이스의 로드 시그니쳐가 체크될 수 있다. 새로이 계산된 로드 시그니쳐가 1등급 내에서 발견되지 않으면, 로드 시그니쳐 검출 알고리즘은 전자 디바이스의 2등급 내에서 체크할 수 있다. 로드 시그니쳐 검출 알고리즘은 디바이스가 발견되거나 또는 모든 등급이 검색되지만 디바이스가 발견되지 않을 때까지 지속된다. 검색 과정을 고속화하기 위해 소정 등급 내의 전자 디바이스가 로드 시그니쳐의 임의의 데이터 요소에 대해 소트(sort)되거나 색인처리될 수 있음을 당업자는 인지할 것이다. 예를 들어, 그 로드 시그니쳐가 1등급인 전자 디바이스는 평균 전력 소비, 유효 전력, 무효 전력, 또는 로드 시그니쳐의 다른 데이터 요소에 의해 소트되거나 색인처리될 수 있다. 이력 데이터(historic data)의 분석에 의해 등급이 생성될 수 있다. 이와 달리, 또는 부가적으로, 사용자가 디바이스, 또는 시간 간격, 또는 다른 측정 간격에 대해 특정 등급을 생성할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 "겨울, 월요금 내지 금요일, 6:30 am 내지 08:00 am"에 대해 등급을 생성할 수 있다. 이 시간 동안에, 사용자는 일어나서 직장에 가려고 준비할 수 있고, 시계 달린 라디오가 켜지며, 면도기 또는 헤어 드라이기가 켜지고, 집안을 따뜩하게 하기 위해 히터가 켜지게 된다. 등급 지정은 사용자가 소정의 디바이스가 작동될 것임을 알고 있는 구체적인 시간을 모니터하는 것에 도움을 줄 수 있다.
특정 시간대에 대해 등급이 생성되고 나면, 등급 및 그 등급 내의 디바이스는 인공 지능 패턴으로 사용될 수 있다. 디바이스와 등급을 매치시키고 그에 따라 등급화를 확인하는 추가적인 사건(event)이 등급화 내의 전자 디바이스에 할당된 가중치(weight)를 증가시키는데 이용될 수 있다. 전자 디바이스가 초기에 1등급으로 분류되지만 모니터링 시간 동안에 이 디바이스가 ON 되지 않았으면, 1등급의 이 전자 디바이스의 가중치는 저감될 수 있다. 전자 디바이스의 가중치가 한계치 아래로 떨어지면 이 디바이스가 그 데이터베이스 유형 내에서 자동으로 한 단계 낮은 등급으로 재분류되도록 등급에 대해 한계 가중치(threshold weight)가 설정될 수 있다. 예를 들어, 전기 면도기가 월요일부터 금요일까지 7:00 am 내지 07:30 am의 시간대에 대해 1등급으로 분류되고 특정 요일의 그 시간대에 이 디바이스가 ON 되지 않으면, 전기 면도기의 가중치는 1이 차감될 수 있다. 가중치가 0에 이르면, 전기 면도기는 사적 데이터베이스 내에서 월요일부터 금요일까지 7:00 am 내지 07:30 am의 시간대에 대해 2등급으로 떨어진다.
전기기기 세팅 최적화
사용 패턴 정보는 로드 시그니쳐 정보와 함께, 예컨대 냉장고에서와 같이 전기기기의 세팅을 회적화하는데 사용될 수 있다. 사용자는 최적화할 전기기기를 선택하고, 조정 매개변수, 그 단위, 최소치 및 최대치, 매개변수 증분, 테스트 지속시간, 및 테스트 시간과 시간 증분을 입력한다. 예를 들면, "냉장고, 온도, °F, 25°,35°, 1°, 3시간, 30분." 테스트 시간 동안에, 에너지 미터는 사용자에게 표시할 수 있도록, 1개월 또는 1년과 같은 예측 기간에 대해 각 세팅 값에 대한 예측 비용과 함께, 각 구간 세팅에서 소비된 에너지를 측정한다. 그러면 사용자는 에너지 절감에 기초한 최적치에 따라 그의 냉장고의 온도를 설정할 수 있다. 새로운 보다 에너지 효율적인 세팅으로 냉장고를 설정하고 난 후에, 사용자는 소정의 시간 동안에 새로운 온도도 그의 음식물을 신선한 상태로 유지시킨다는 것을 독립적으로 입증할 수 있다.
예측
위에서 논의된 바와 같이, 사이클 패턴이라고 불리는 에너지 사용 패턴은 과거의 에너지 사용 데이터에 기초하여 확률로 전자 디바이스가 부동산 구내에서 사용될 것 같은 시간을 예측하는데 사용될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 스토리지와 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램은 과거의 에너지 사용 데이터를 분석하여, 디바이스가 소정 시간 간격 동안에 이용될 가능성을 나타내는 관련 확률로 시간 간격마다 사용 등급을 생성할 수 있다. 시간 간격은 15분 간격, 1시간, 하루, 1주, 1개월, 1분기, 한 계절, 또는 1년이 될 수 있다. 사이클 패턴은 장래의 에너지 사용 예측을 생성하는데에도 또한 사용될 수 있다. 예측은 그래프, 파이 차트(pie chart)의 형태일 수 있다. 예측은 주말 대 주말 사용 비교, 매주, 매월, 계절, 및 매년의 예측 패턴에 사용될 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 스토리지와 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스는 과거의 기상 패턴 정보를 검색하여 과거의 기상 정보와 과거의 에너지 사용 정보를 상관(相關)시킬 수 있다. 응용 프로그램은 또한 과거의 에너지 사용 정보로부터 에너지 사용 패턴을 예측하기 위해 일정 시간에 대해 예보된 기상 데이터를 검색하여 과거의 기상 정보를 예보된 기상 정보와 상관시킬 수 있다. 예측된 기상 패턴이 주어지면, 응용프로그램은 과거의 에너지 사용 및 예보된 기상 패턴의 관점에서 에너지 사용을 최소화할 수 있는 냉난방 공조 프로그래밍을 또한 제안할 수 있다.
AC 적용 및 자가 발전
에너지 모니터링 디바이스 및 위에서 설명된 특징은 독립형 자가 발전(off-grid self-power) AC 적용에도 또한 이용될 수 있다. 독립형 자가 발전 AC 전원은 가스 동력식 발전기에 의한 전기 생산, 가스 동력식휴대용 발전기, 배터리 또는 터빈 동력식 발전기. DC-AC 변환을 위해 전기 인버터를 사용하는 솔라 패널, 풍력, 지열, 및 생체 전기(bio-electric) 발전을 포함할 수 있다. 대상 부동산은 가정집, 오두막집, 농가주택, 곡물 탱크, 물탱크, 화재 통제소, 소방서, 국립공원 관리소, 놀이공원 관리소, 상업용 빌딩, RV(레저용 차량), 또는 다른 구조물일 수 있다.
DC 적용 및 자가 발전
상기 디바이스들은 하이브리드 카 또는 사용자가 발전기, 솔라 패널, 또는 풍력 발전기와 같은 자가 발전 전기 시스템을 갖는 경우와 같이 DC(direct current) 전기 환경에 사용될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 DC 자가 발전 시스템에 의해 발생된 전력을 모니터할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 그리드에 자가 발전 전력을 공급하는 것을 최적화하고, 그에 따라 하루 중의 시간대의 요율표에 기초하여 그의 에너지 절감을 극대화할 수 있도록, 자가 발전과 연계하여 언제 에너지 사용을 재조정할지를 사용자에게 조언할 수 있다. DC 적용에 있어서, cos(φ), 상(phase) 전압, 상 전류, 상 전력, 무효 전력, 피상 전력, 역률, 및 이들 매개변수의 상관 또는 FFT 분석과 같이, DC 디바이스에 대한 로드 시그니쳐 계산에 논리적으로 적용할 수 없는 소정의 측정치들은 생략될 수 있다. THD(전고조파 왜곡)와 주파스는 전형적으로 DC 신호에 적용되지 않으나, 신호는 주파수 또는 THD의 측면에서 분석될 수 있는 잡음 성분을 포함할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 DC 적용에 맞게 변경된 위에서 설명한 알고리즘에 따라 DC 로드 시그니쳐를 측정 및 계산할 수 있다.
태양광/열 발전 시스템 적용
많은 가정과 사업체에서는 이제 그들의 에너지 비용을 절감하고 클린 에너지(청정 에너지)를 생산하기 위해 태양광/열 발전 시스템을 설치하고 있다. 태양광/열 발전 시스템은 솔라 패널 어레이를 포함한다. 어레이는 단일 솔라 패널, 직열로 연결된 솔라 패널 스트링, 또는 병렬 결합된 직렬 솔라 패널 스트링의 집합체일 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 개별 솔라 패널, 패널의 하나의 직렬 스트링, 병렬 결합된 솔라 패널의 직렬 스트링의 집합체를 모니터할 수 있다. 일 실시예에서, 각 솔라 패널은 에너지 모니터링 디바이스에 센서 정보를 전송할 수 있는 DC 전류 및 전압 센서를 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 센서 정보가 RFID(radio frequency identification) 태그에 의해 전송된다. 이 정보는 어레이 내의 특정 솔라 패널의 성능 특성을 산출할 수 있도록 타임 스탬프가 찍히고 다른 에너지 모니터링 정보와 함께 기록될 수 있다. 예를 들어, 솔라 패널 어레이 내의 하나의 솔라 패널이 그 어레이 내의 다른 솔라 패널들보다 더 적은 에너지를 생산하면, 그 솔라 패널은 결함을 갖거나, 청소되어야 하거나, 또는 나뭇잎, 먼지 혹은 눈과 같은 것이 그 위에 쌓여있을 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스를 통하여 특정 패널이 패널들 모두의 평균보다 예를 들면, 20% 더 적은 에너지를 공급하고 있다는 것과 태양에 대한 그 패널의 배향(orientation)을 확인해야 해야 하고, 패널을 청소해야 하고, 그리고 그 패널이 그늘 또는 찌꺼기에 의해 규칙적으로 가려졌는지를 체크해야 한다는 것을 경고하는 적절한 메시지가 사용자에게 전송될 수 있다. 태양광/열 발전 시스템으로부터의 전체 출력이 시간의 경과에 따라 감소하면, 솔라 패널 어레이 전체가 청소되어야 하며, 적절한 메시지가 사용자에게 전송될 수 있다. 적절한 메시지로는 예를 들면, "경고: 한달 전과 비교하여 시스템이 매일 15% 더 적은 에너지를 규칙적으로 생산하고 있으며, 시스템의 평균으로부터 크게 벗어나는 구체적은 패널은 없음. 모든 패너를 청소할 것"이 있을 수 있다. 문제가 지속되면, 시스템을 점검하기 위해 태양광/열 발전 시스템의 설치업자에게 전화를 한다. 어레이 내의 각 솔라 패널로부터의 정보는 또한 취합되고 태양광/열 발전 시스템으로부터 회신된 전체 전류 및 전압과 비교가 이루어짐으로써, 태양광/열 발전 시스템 전체적으로 효율을 산출할 수 있다. 에너지 모니터링 시스템은 태양광/열 발전 시스템의 제어기 또는 인버터가 결함일 수 있다는 것을 사용자에게 통보할 수 있다.
부동산이 태양광/열 발전 시스템 외에 그리드 전력(grid power: 전력 회사로부터의 전력)을 사용하고 있으면, 에너지 모니터링 디바이스는 그리드 전력 시스템의 선 주파수(line frequency) 및 부호 변화점 동기화 신호(zero-crossing synchronization signal)를 태양광/열 발전 시스템의 제어기에 또한 제공할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 태양광/열 발전 시스템의 출력에 대한 부호 변화점 및 주파수를 또한 비교하여, 태양광/열 발전 시스템의 제어기 및 인버터가 정상적으로 작동하고 있느지를 판단하고 사용자에게 적절한 메시지를 송신할 수 있다. 이러한 메시지로는 예를 들면, "경고: 태양광/열 발전 시스템의 제어기 및/또는 인버터가 그른 주파수(wrong frequency) 또는 위상 불일치(out of phase)로 전력을 생산하고 있음. 귀하의 태양광/열 발전 시스템 설치업자에게 전화를 하여 제어기와 인버터를 점검할 것"이 있을 수 있다. 측정 취합 기간마다 예상되는 에너지 절감을 산출할 수 있도록 취합된 태양광/열 발전 시스템 출력도 또한 시간 스탬프가 찍혀지고 과거의 에너지 사용가 비교될 수 있다. 취합 기간은 매분, 매10분, 매시간, 매주, 매월, 매년, 또는 다른 시간 구간일 수 있다. 사용자는 에너지 모니터링 디바이스 상의 사용자 인터페이를 이용하거나 또는 에너지 모니터링 디바이스에 통신 가능하게 결합된 컴퓨터를 통하여 취합 보고 시간을 설정할 수 있다.
다른 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 이 에너지 모니터링 디바이스의 하류의 부동산의 전력 시스템의 역률 보정을 실행하기 위해 태양광/열 발전 시스템의 출력 전류의 주입을 또한 제어할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 이 에너지 모니터링 디바이스 대신에 태양광/열 발전 시스템 제어기에서 전류의 역률 보정 주입을 관리할 수 있도록 태양광/열 발전 시스템의 제어기와 또한 양방향으로 통신을 행할 수 있다. 역률 보정 방법은 공동 계류 중인, 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 2009년 1월 26일 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/206,501호; 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 2010년 1월 25일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/298,112호; 2010년 1월 26일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제12/694,153호, 및 2011년 1월 25일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 특허출원, 대리인 관리번호 제 RADA-00301호에 상세히 기재되어 있으며, 상기 특허출원 모두는 그 전체 내용이 다양한 목적으로 본 명세서에 참고로 병합되어 있다.
다른 실시예에서, 태양광/열 발전 시스템의 어레이 내의 솔라 패널이 결함을 갖는지를 판단하기 위해 광반사 측정법 형태가 이용될 수 있다. 광반사 측정법은 TDR(time-domain reflectometry), TDT(time-domain transmissometry), 및 SSTDR(spread-spectrum time-domain reflectometry)을 포함한다. 태양광/열 발전 시스템의 제어기와 통신을 행함으로써, 에너지 모니터링 디바이스, 패널의 특정 스트링이 어드레스 지정될 수 있다. 그러면 에너지 모니터링 디바이스는 솔라 패널 시스템으로 에너지의 임펄스를 발생시킬 수 있으며, 어드레스 지정된 솔라 패널의 스트링으로 향하게 된다. 에너지 모니터링 디바이스는 그리고 나서 솔라 패널 스트링으로부터의 반사 신호를 측정한다. 에너지 모니터링 디바이스는 그 다음에 솔라 패널로부터의 반사 신호를 특징짓는 한 세트의 매개변수를 생성하고, 그 매개변수 세트를 사용하여 패널의 상태를 특징짓는다. 개별 패널들이 솔라 패널의 제어기를 통하여 어드레스 지정될 수 없으면, 에너지 모니터링 디바이스는 스트링 내의 솔라 패널들 각각에 대해 복수의 반사 임펄스 신호를 수신할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 그리고 나서 복수의 반사 신호들 각각에 대해 특징 매개변수 세트를 구성한다. 스트링 내의 특정 패널은 반사 임펄스의 수신 시간에 있어서의 그 상대 위치에 의해 특징지어진다. 수신된 첫 번째 반사는 스트링 내의 첫 번째 패널이고, 수신된 마지막 반사는 스트링 내의 마지막 패널이다. 이 과정이 솔라 패널 어레이 내의 각 패널 스트링에 대해 반복된다. 솔라 패널들 모두로부터의 특징 매개변수 세트는 정확히 스트링 내의 어느 패널이 결함을 갖는지 또는 성능 미달인지를 판단할 수 있도록 비교될 수 있다. 매개변수는 크기, 피크 값, 피크피크 값(peak to peak value), RMS 값, 평균값, 위상, 지속시간, 전파시간, 과도 지연확산, 지연확산 표준편차, +/- 3의 표준편차를 갖는 지연확산, 반사파의 극성, 스펙트럼 성분, 적용 가능한 경우 도플러 편이(Doppler shift), 및 각 반사파형의 형상을 포함할 수 있다. 솔라 패널에 대한 매개변수 세트는 입력 임펄스에 비교될 수 있고, 임의의 다른 솔라 패널들 또는 다른 솔라 패널들 모두에 비교될 수 있다.
그래픽 사용자 인터페이스(GUI)
본 발명의 에너지 모니터링 디바이스 시스템 및 방법은 가정 또는 소규모 사무실의 디바이스의 네트워크에 있는 각 디바이스의 각 상태에 대해 매우 상세한 에너지 사용 정보를 생성한다. 에너지 모니터링 정보는 다양한 목적으로 복수의 수준(multiple levels)으로 취합될 수 있다. 스마트폰(iPhone®, Droid®, Blackberry® 등), 휴대 전화, PDA, 또는 휴대용 컴퓨터와 같이 그래픽 디스플레이 기능을 갖는 원격 디스플레이 디바이스 상에서 구동되는, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 갖는 하나 이상의 응용프로그램은 상세한 에너지 모니터링 정보를 이용하여 조회, 디스플레이, 및 최적화 툴을 제공할 수 있다. 휴대용 디바이스 상의 응용프로그램을 이용함으로써, 부동산 소유주는 에너지 모니터링 디바이스에 의해 생성된 데이터에 액세스하여 실시간으로 부동산의 에너지 사용 상태를 체크하고, 부동산 구내에 있는 전기 디바이스를 원격으로 제어하고, 에너지 모니터링 디바이스에 의해 수집된 임의의 데이터를 조회할 수 있다. 응용프로그램은 또한 부동산 소유주로 하여금 에너지 모니터링 디바이스에 대한 보안 특징을 원격으로 설정하고 체크할 수 있게 한다.
에너지 모니터링 디바이스와 원격 사용자 디바이스간의 통신
바람직한 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 4G의 모든 IP(internet protocol) 네트워크의 휴대전화 기지국(cell tower)으로의 인터넷을 통하여 부동산 소유주에게 경보 및 메시지를 전송한다. 당해 업계에 알려진 바와 같이, 메시지는 3G, WiMax, WiFi, TCP/IP 및 다른 네트워크 프로토콜과 같은 다른 네트워크 유형에 의해서도 전달될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스에 의해 캡쳐된 데이터는 부동산 구내의 원격 디스플레이 디바이스 또는 사용자의 휴대용 전자 디바이스로 직접 전송될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 에너지 모니터링 데이터는 저장을 위해 서버에 보내진다. 이러한 서버는 사용자의 부동산 구내의 사적 데이터베이스, 전력 회사에 있는 보안 데이터베이스, 또는 호스팅 서비스에 의해 관리되는 공공 데이터베이스일 수 있다. 사용자는 그의 사적 데이터베이스로부터 그 자신의 데이터를 조회하는 스마트폰과 같은 그의 원격 디바이스 상에서 응용프로그램을 구동할 수 있다. 사용자는 관리되는 공공 데이터베이스도 또한 조회하여 그 자신의 에너지 사용과 데이터가 공공 데이터베이스에 저장된 유사한 사용자의 에너지 사용과 비교할 수 있다.
부동산 소유주는 이 부동산 소유주의 원격 디스플레이 디바이스의 주소 또는 식별자로 에너지 모니터링 디바이스를 구성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 부동산 소유주의 원격 디스플레이 디바이스는 4G 스마트폰이며 SMS 문자 메시지를 수신할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 경보 또는 메시지를 생성하고, 그 메시지를 부동산 소유주의 스마트폰으로 어드레스 지정하며, 문자 메시지가 부동산 소유주의 스마트폰으로 전송된다. 사용자는 SMS 문자 메시지로 그의 스마트폰으로 메시지에 응답할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 사용자의 스마트폰으로 전송된 메시지에는 사용자가 선택하는 유한 해답 선택(finite answer selctions) 목록이 병합되어 있다. 예를 들어, 사용자가 출근하기 전에 실수로 오븐을 켜두게 되고 월요일부터 금요일까지의 근무 시간과 같이 가동되지 않는 것이 예상되는 시간에 오븐이 가동되고 있으면, 에너지 모니터링 디바이스는 사용자의 스마트폰으로 "경고: 오븐이 아직도 켜져 있음. OFF 할까요(끌까요)? Y/N(예/아니오)" 메시지를 전송할 수 있다. 사용자는 "Y(예)"라는 응답으로 메시지를 전송할 수 있고, 오븐이 에너지 모니터링 디바이스에 의한 원격 제어를 지원하면 에너지 모니터링 디바이스는 오븐을 끌 수 있다.
부동산 소유주는 에너지 모니터링 디바이스로부터 스트리밍되는 데이터 및 사용자의 사적 데이터베이스에 저장되거나 또는 그 부동산 소유주의 저장 데이터를 다른 부동산 소유주들의 저장 데이터와 함께 관리하는 공공 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회할 수 있다. 사용자의 스마트폰 상에서 구동되는 응용프로그램은 저장된 정보를 액세스할 수 있고, 그 자신의 에너지 사용 정보를 그의 구역에 있는 비숫한 에너지 사용자들과 비교할 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스는 홈 시큐리티 시스템, 온도, 빛(light), 소리, 동작, 각종 유량, 및 기타 센서와 같은 부동산 구내의 다른 센서 시스템에 접속하는 범용 I/O 모듈(input-output module)을 포함한다. 사용자는 부동산 구내에서 일어나고 있는 일에 대해 iPhone®에 경보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 에너지 모니터링 디바이스는 비디오 게임이 켜졌음을 탐지한다. 홈 시큐리티 시스템은 부동산 소유주가 그의 딸이 숙제를 하고 있을 것으로 기대하는 시간에 대응하는 날짜-시간 스탬프와 함께 부동산 소유주의 딸의 방 안의 동작을 탐지한다. 에너지 모니터링 시스템은 부동산 소유주의 딸이 비디오 게임을 하고 있고 숙제는 하고 있지 않다는 것을 알리는 부모 경보(parental alert)를 부동산 소유주의 iPhone®에 전송할 수 있다. 애완동물 출입문의 센서 또는 홈 시큐리티 시스템의 범위 내의 애완동물에 부착된 GPS 태그와 같은 다른 홈 시큐리티 특징부도 에너지 모니터링 디바이스를 통해서 부동산 소유주에게 유사한 홈 경보(home alert)를 촉발할 수 있다. 가정 내의 다른 센서들과 접속된 에너지 모니터링 디바이스는 스마트폰 또는 iPhone®과 같은 부동산 소유주의 원격 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스에 다양한 경보를 전달할 수 있다.
자신의 에너지 모니터링 원격 디스플레이 디바이스 상의 응용프로그램을 사용하여, 부동산 소유주는 사건들과 관련된 규칙들을 프로그램할 수 있고, 응용프로그램은 이들 사건에 대해 에너지 모니터링 디바이스를 조회할 수 있으며, 이 규칙과 관련된 경보를 부동산 소유주에게 전송한다. 사건과 관련된 규칙의 요소들이 충족되면, 경보 메시지가 부동산 소유주의 전화에 전송된다.
예
사용자는 iPhone®으로 규칙과 경보를 프로그램한다. 규칙은 "현재의 시간이 3:00 pm과 5:00 pm 사이이고, 부동산 소유주의 딸의 방에 있는 동작 탐지가가 작동되고, 비디오 게임이 켜져 있거나 TV가 켜져 있으면, 부동산 소유주의 iPhone®에 부모 경보 메시지를 전송한다"라고 규정한다.
다른 예로서, 현재의 시간이 월요일부터 금요일까지의 9:00 am과 5:00 pm 사이이고, 스토브의 온도 센서가 스토브가 200°F(93℃)를 넘는다고 표시하고, 가스 가스 미터로 흐르고 있고, 주방에 어떠한 동작도 탐지되지 않으면, 스토브가 뜻하지 않게 켜져 있다는 안전 경보를 부동산 소유주에게 전송한다.
프리우스(Prius) 효과
사용자가 얼마나 많은 에너지를 사용하고 있는지, 언제 에너지를 사용하고 있는지, 얼마나 비용을 지불하고 있는지, 및 무슨 용도로 에너지가 사용되고 있는지를 인식하게 될 때, 에너지 사용은 감소한다(프리우스 효과). 본 발명의 에너지 모니터링 디바이스는 에너지 사용 정보가 GUI(그래픽 사용자 인터페이스) 디바이스에 표시되도록 취합될 수 있도록 에너지 사용 정보에 시간 스탬프를 찍을 수 있다. 가정 또는 소규모 사무실에 대한 누적 에너지 사용은 GUI 응용프로그램에서의 데이터 확대 수준에 따라 년, 계절, 월, 주, 일, 시, 분, 또는 초 단위로 에너지 사용자에게 제공될 수 있다. 에너지 사용은 또한 임의의 상기의 시간 구간으로 세분화되어, 전기 디바이스에 표시될 수 있도록 취합될 수 있다. 에너지 사용 정보는 특정 디바이스의 사용 정보에 대해 더욱 확대함으로써 디바이스의 다양한 상태에 의해 더욱 세분화될 수 있다.
많은 현대의 디바이스들, 특히 제어기에 의해 전원이 켜지는 디바이스들이 갖는 한 가지 상태는 대기(STANDBY) 상태이다. 대기 상태의 목적은 디바이스가 전원 OFF 상태로부터 전원 ON 상태로 되는 것보다 더 빠른 시간에 디바이스를 전원 ON 상태에 이르도록 하는 것이다. 따라서 대기 상태의 디바이스는 전력을 소비한다. 종종 대기 상태의 디바이스는 시각적으로는 OFF 상태인 것처럼 보인다. 따라서, 에너지를 절감하기 위해 디바이스들을 끄기 위해 시각적으로 이들을 검사하는 사용자는 대기 상태에 있는 디바이스들을 간과하게 된다. 본 발명의 에너지 모니터링 디바이스는 위에서 설명한 시간 세분화에 의해, 상태 수준(state level)으로 에너지 사용을 추적할 수 있다. 따라서, 사용자는 대기 상태에서 전력을 소비하는 디바이스에 대해, 디바이스 단위로 그 에너지 사용을 산출할 수 있다.
위에서 설명한 사적 데이터베이스의 추가 표 또는 목록을 이용함으로써, 에너지 사용자는 방(사무실)별로 및 그에 따라 사용자 별로, 및 시간 단위, 디바이스 단위, 및 디바이스의 상태 단위로 에너지 사용을 산출할 수 있다. 몇몇 실시예에 따른 GUI는 각 방(사무실)에 대해 디스플레이되는 선택된 시간대에 대한 에너지 사용으로, 사용자의 가정 또는 소규모 사무실의 맵(map)을 디스플레이한다. 이와 달리, 또는 부가적으로, 몇몇 실시예에 따른 GUI 기반의 응용프로그램은 가정 또는 소규모 사무실의 방(사무실)에 배정된 사용자에 기초하여 선택된 시간대에 대한 에너지 사용을 디스플레이한다. GUI 기반의 분석 응용프로그램은 상이한 시간대 간에 에너지 사용을 비교할 수 있다. 예를 들면, 겨울의 난방을 위한 에너지 사용과 여름의 냉방을 위한 에너지 사용이 비교될 수 있다. 에너지 사용은 KWH로, 미화달러로, BTU로, 또는 변환 모듈 및 요율표에 의해 지원되는 다른 단위로 표시될 수 있다.
그리드 품질의 개선
로드 시그니쳐의 계산시에, 몇몇 실시예에 따른 에너지 모니터링 디바이스의 통상적인 동작의 일부로서, 역률 백분율, 잡음, 및 하나 이상의 계산된 매개변수의 스펙트럼 성분에 있어서의 왜곡을 포함하는 전기 네트워크의 품질이 계산된다. 이 에너지 모니터링 정보는 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 2009년 1월 26일 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/206,501호와 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)에 따른 2010년 1월 25일자로 출원된 "역률 및 고조파 보정 방법"이라는 명칭의 미국 가특허출원 일련번호 제61/298,112호에 개시된 바와 같은 역률 보정 시스템 및 방법과 연계되어 사용될 수 있으며, 상기 두 특허출원 모두는 참고로 병합되어 있다.
전기기기 수리 조언자
전기기기가 노후화됨에 따라, 하나 이상의 상태에 대한 로드 시그니쳐(들)은 변할 수 있다. 예를 들면, 모터의 베어링이 노후화됨에 따라, 식기세척기, 냉장고, 세탁기, 건조기, 또는 HVAC의 팬에 있는 모터에 대한 돌입 전류는 전기기기가 새 것이었을 때의 로드 시그니쳐와 비교하여 변하게 된다. 전부하(full load)시의 전류, 돌입 전류, 유효 및 무효 전력 모두는 전기기기가 노후화됨에 따라 시간과 함께 천천히 변한다. 에너지 모니터링 디바이스는 그 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스에 있는 전자 디바이스의 가장 최근 로드 시그니쳐를 추적한다. 에너지 모니터링 디바이스는 전자 디바이스와 상태에 대한 하나 이상의 이전(old) 로드 시그니쳐의 사본을 로컬에 저장할 수 있다. 더 오래되거나 또는 원래의 로드 시그니쳐도 또한 로드 시그니쳐의 공공 데이터베스에 저장될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스, 에너지 모니터링 디스플레이 디바이스, 또는 사용자 인터페이스, 메모리, 및 프로세서를 갖는 다른 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램은 전자 디바이스와 상태의 가장 최근 로드 시그니쳐를 그 전자 디바이스와 상태의 더 이전 로드 시그니쳐와 비교하여 전자 디바이스의 노후화를 판단한다. 돌입 전류, 대기휴지 상태에 이르는데 걸리는 시간, 과전류 비율, 및 휴지대기 상태 성립 시간의 구체적인 세부 구간 이후의 전력 비율에 있어서의 변화가 측정되어 전자 디바이스의 노후화를 판단할 수 있다. 전기기기에 있어서의 노후화 부품을 식별하기 위해 구체적인 결함과 로드 시그니쳐에 있어서의 변화 사이의 상관이 이용될 수 있다.
사이클 패턴 발견
에너지 사용자들은 종종 패턴화된 방식으로 그 에너지 소비 디바이스들을 사용한다. 에너지 모니터링 디바이스는 디바이스와 그 상태를 습득하는 것을 돕기 위해 타임 스탬프가 찍힌 과거 에너지 사용 정보와 함께 로드 시그니쳐 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, 월요일부터 금요일까지, 에너지 사용자는 모두 좁은 시간대에 있는 전기 온수 히터, 면도기, 하나 이상의 백열등, 및 커피 메이커를 사용할 가능성이 높다. 로드 시그니쳐와 이러한 패턴화된 사용과의 상관은 로드를 성공적으로 식별할 확률을 증대시킬 수 있다. 이러한 상관은 로드 식별에 있어서 높은 신뢰성을 얻기 위해 제2의 수준의 로드 시그니쳐 계산 대신에, 또는 이에 부가하여 사용될 수 있다.
동작시, 에너지 모니터링 디바이스는 가정 또는 사무실의 전원에 결합된 에너지 미터, 제어기, 메모리, 및 선택적인 디스플레이 모듈 및 입력 모듈을 포함한다. 에너지 모니터링 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 및 입력 모듈 대신에, 또는 이에 부가하여 원격 디스플레이 디바이스가 사용될 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 전력 미터(power utility meter)와 본선 박스의 하류, 및 가정 또는 사무실의 회로 차단기의 상류, 및 모니터 대상 전기 디바이스들의 상류에 위치된다. 전원에 결합된 각 전기 디바이스는 이 전기 디바이스에 결부된 하나 이상의 상태를 갖는다. 전기 다비이스의 상태의 단순 예로는 ON, OFF, 대기, 및 반값 전력(half power)이 포함된다. 전기 디바이스의 상태가 변할 때, 에너지 미터에 의해 연속적으로 판독된 전원 측정치들의 비교는 전기 디바이스의 상태의 변화를 나타내게 된다. 추가적인 에너지 미터 판독으로부터 추가적인 전원 매개변수가 계산 및/또는 샘플링될 수 있다. 전기 디바이스 및 그 결부 상태에 대한 로드 시그니쳐는 하나의 상태에 있는 전기 디바이스를 특징짓는 매개변수의 집합체이다. 로드 시그니쳐는 에너지 모니터링 디바이스에 설치된 장비 및 구체적인 구성에 따라, 로드 시그니쳐의 사적 및/또는 공적 데이터베이스에서 검색된다. 습득 단계시에, 로드 시그니쳐가 발견되면, 사용자에게 디스플레이 디바이스 위에 제시된다. 그렇지 않으면, 가장 가깝게 매칭되는 로드 시그니쳐와 상태가 사용자에게 제시된다. 그러면 사용자는 그 디바이스와 상태의 식별을 편집 또는 수용하며, 로드 시그니쳐와, 전기 디바이스 식별, 및 상태는 사적 로드 시그니쳐 데이터베이스에 저장된다. 모니터 대상 전기 디바이스의 네트워크 내의 디바이스, 상태, 및 방(사무실)에 관한 소정 정보를 프리로드(preload)함으로써 습득 단계가 개선될 수 있다. 예를 들면, 사용자는 모니터 대상 전기 디바이스가 위치한 건물의 방(사무실)과, 구조물의 각 방(사무실)에 있는 알려진 전기 디바이스와, 이들 전기 디바이스가 사용할 수 있는 상태의 목록과, 건물 내의 에너지 사용자를 결부시키도록 에너지 모니터링 디바이스를 프로그램할 수 있다. 에너지 모니터링 디바이스는 방(사무실)들과 이들 방(사무실)에 설치된 전기 디바이스를 결부시키고, 전기 디바이스에 상태를 상관시키도록 또한 프로그램될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 공공 데이터베이스에서 전기 디바이스의 로드 시그니쳐를 참조하기 위해, 모니터 대상 전기 디바이스와 상관(相關)되는 고유 식별자를 수신할 수 있다. 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스는 사용자가 업로드하거나 또는 달리 이 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스를 변경하지 못하도록 로드 시그니쳐의 읽기 전용(read-only) 데이터베이스를 포함할 수 있다. 이와 달리, 또는 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스에 대한 보완으로서, Google® 또는 Yahoo®와 같이 잘 알려진 웹 호스트, 또는 공공 설비 회사(public utility company) 또는 주(州)의 공공 시설 위원회와 같은 이해 집단을 포함하여 임의의 곳에 개방형 공공 데이터베이스가 상주할 수 있다.
새로운 로드 시그니쳐가 계산됨에 따라, 이들은 기존의 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스와 비교가 이루어진다. 새로운 로드 시그니쳐가 로드 시그니쳐의 사적 데이터베이스에 있는 것과 상관되지 않으면, 로드 시그니쳐의 공공 데이터베이스와 비교된다. 새로이 계산된 로드 시그니쳐가 기존의 로드 시그니쳐와 시간에 따라 변하는 상태를 나타내는지, 또는 로드 시그니쳐가 실제로 새로운 디바이스 및/또는 상태를 나타내는지를 판단하기 위해, 예컨대 80%와 같은 최소 상관값이 필터를 설정하도록 세팅될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유사한 로드들간의 더 나은 구분을 가능케 함으로써 얻어진 실제 값에서의 더 높은 신뢰도를 반영하기 위해 수용 허용오차(acceptance tolerance)가 시간 경과에 따라 축소될 수 있다.
에너지 모니터링 정보는 연속적인 에너지 미터 판독값, 계산된 전원 매개변수, 및 전기 디바이스와 그 상태들로부터 수집된다. 에너지 모니터링 정보는 로컬 메모리의 한계치까지 로컬에 저장될 수도 있고, 또는 데이터 로그화 및 분석을 위해 원격 디스플레이 디바이스 또는 PC로 전송될 수도 있다. 에너지 모니터링 정보는 에너지 모니터링 디바이스에 설치된 시계/캘린더에 의해, 또는 에너지 정보를 수신하는 원격 디스플레이 디바이스 또는 PC에 설치된 시계/캘린더 기능에 의해 날짜/시간 스탬프가 찍혀질 수 있다. 전기 디바이스와 그 상태 및 그 사용이 식별되고 날짜/시간 스탬프가 찍혀질 수 있기 때문에, 에너지 정보는 디바이스 단위로, 매 순간 단위로 획득되고 표시될 수 있다. 에너지 정보는 시간 경과에 따른 사용 추세를 보여주기 위해서도 또한 취합될 수 있다.
에너지 모니터링 디바이스 또는 원격 디바이스 혹은 PC는 사용자에 의한 선택에 의해 이용 가능한 요율에 해당하는 또는 그 전력 회사에 의해 지정된 하나 이상의 전력 요율표를 저장할 수 있다. 에너지 모니터링 정보의 분석은 그리고 나서 비용 기준으로 어느 요율이 더 유익한지에 대해 사용자에게 추천안을 생성할 수 있다. 에너지 모니터링 시스템이 인터넷을 통하여 공공 설비회사에 결합된 실시예에서, 에너지 모니터링 디바이스는 새로운 요율표가 이용 가능해짐에 따라 이를 다운로드할 수 있고, 인센티브 프로그램의 통지, 계획된 정전에 관한 정보, 및 에너지 사용 비용을 낮출 수 있는 다른 에너지 사용 프로그램을 수신할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 사용자는 에너지 모니터링 디바이스로부터 사건에 대한 통지를 휴대 전화, PDA, 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대용 디바이스에 수신할 수 있다. 인터넷, SMS 메시지, 보이스 메일(voice mail), 이메일, 또는 다른 통신 매체를 통하여 메시지가 전송될 수 있다. 사건의 예로는 정전의 통보, 현재의 에너지 사용이 한 단계 더 높은 요율을 촉발했음을 나타내는 통지, 또는 과거의 추세 정보와 일치하지 않는 비정상적인 사용 패턴의 통지가 포함된다.
본 발명의 구성 및 동작의 원리의 이해를 용이하게 하기 위해 상세사항을 포함하는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명이 설명되었다. 본 명세서에서의 구체적인 실시예 및 그 상세사항에 대한 이러한 참조는 여기에 첨부된 특허청구의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 당업자에게는 특허청구의 범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 예시를 위해 선택된 실시예에 대해 다른 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 가정 또는 소규모 사무실에서의 사용에 대해 설명되었다. 당업자는 본 발명이 복수의 주거지와 단일의 중앙 전력 공급원을 갖는 아파트 건물 또는 튜플렉스(duplex: 두 가구가 독립적으로 살 수 있도록 구성된 주택)와 같은 복수의 주거지에도 또한 적합하게 될 수 있음을 용이하게 인지할 수 있을 것이다. 본 발명에 개시된 방법과 시스템은: 상, 역상 및 중성점을 갖는 단상 3-와이어; 상과 역상을 가지나 중성점을 갖지 않는 단상 3-와이어; 3상과 중성점을 갖는 4-와이어; 상 1, 상 2 및 중성점을 갖는 2중상 3-와이어; 독립형 AC; 독립형 DC: 솔라 패널, 발전기, 1차 전원으로서의 그리드 전원에 결합된 전기 디바이스의 네트워크에서 음(-)으로 나타나는 병합 발전기와 같은 발전원(power generation source)를 포함하나 이에 국한되지 않는 넓은 범위의 전기 구성에도 적용될 수 있다.
100, 105: 에너지 모니터링 디바이스 110: 에너지 미터
120: 제어기 125: 메모리
130: 통신 모듈 134: 무선 안테나
138: USB 포트 140: 전원 접속부
150: 로드 시그니쳐 표(table)
160: 배터리 백업을 갖는 시계/캘린더
170: 디스플레이 모듈 175: I/O 모듈
180: 입력 모듈 190: 전원
195: I/O 커넥터

Claims (37)

  1. 전기 디바이스에 의해 소비되는 에너지를 모니터하는 에너지 모니터링 디바이스에 있어서,
    a. 전원에 결합된 제어기와,
    b. 모니터 대상 전기 디바이스의 상류의 일 지점에서 취해지는, 제1의 복수의 전원 매개변수와 후속의 제2의 복수의 전원 매개변수를 측정하는 수단과,
    c. 상기 에너지 모니터링 디바이스에 결합된 I/O 모듈(input/output module)과,
    d. 상기 제1의 복수의 전원 매개변수와 상기 제2의 복수의 전원 매개변수 사이에서 탐지된 변화로부터, 상기 전원에 결합된 상기 전기 디바이스의 존재와 상기 전기 디바이스의 상태(state)를 식별하는 명령(instructions)으로 프로그램된 메모리로서, 상기 에너지 모니터링 디바이스는 상기 에너지 모니터링 디바이스에 결합된 상기 I/O 모듈도 또한 모니터하도록 프로그램되는, 상기 메모리를
    포함하는 에너지 모니터링 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 디바이스의 상태는 on(온), off(오프), 대기(standby), 파워 업(power up), 파워 다운(power down), 최대 전력의 백분율, 또는 상태의 명명 순서(a named sequence of states) 중 하나인, 에너지 모니터링 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 디스플레이 디바이스, 사용자 입력 디바이스, 및 사용자 인터페이스 소프트웨어를 더 포함하는 에너지 모니터링 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스, 상기 사용자 입력 디바이스, 및 상기 사용자 인터페이스 소프트웨어는 소비자 전자 디바이스 상에서 구현되는, 에너지 모니터링 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소비자 전자 디바이스는 iPhone®, 휴대 전화기, 스마트폰, PDA(personal digital assistant), 휴대용 컴퓨터, 및 데스크탑 컴퓨터로 이루어진 그룹으로부터의 어느 하나인, 에너지 모니터링 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기 디바이스와 상기 상태를 식별하는 것은 상기 전원의 연속적인 샘플들에 있어서의 변화로부터 상기 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐(load signature)를 계산하는 것을 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전기 디바이스와 상기 상태에 대응하는 로드 시그니쳐는 상전압(phase voltage), 상전류, 중성점 전압(neutral voltage), 중성점 전류, 피상 전력(apparent power), cos(φ), 유효전력, 무효전력, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 역률 백분률, RMS 전류, 순간 전류, RMS 전압, 순간 전압, 전류 고조파 THD 백분율, 전압 고조파 THD 백분율, 전류 파형의 스펙트럼 성분, 전압 파형의 스펙트럼 성분, 유효 전력 파형의 스펙트럼 성분, 무효 전력 파형의 스펙트럼 성분, 네트워크 품질 백분율, 시간, 날짜, 온도, 및 습도 중 하나 이상을 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  8. 제6항에 있어서, 상기 계산된 로드 시그니쳐는 상기 전기 디바이스 및 그 상태와 결부되어 메모리에 저장되는, 에너지 모니터링 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 추가 입력이 유량계(flow meter)에 결합되고, 상기 유량계는 유량 측정되는 물자(commodity)에 대한 사용 정보를 제공하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 유량계에 의해 측정되는 상기 물자는 물, 증기, 천연가스, 연료용 오일, 공기, 및 비활성 기체로 이루어진 그룹으로의 어느 하나인, 에너지 모니터링 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 추가 입력이 홈 시큐리티 시스템에 결합되고, 상기 홈 시큐리티 시스템은 상기 에너지 모니터링 디바이스에 상태 정보(status information)를 전송하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 홈 시큐리티 시스템의 상태 정보는 문(도어)의 상태, 창문의 상태, 동작 탐지기에 대한 응답, 오디오(음향) 센서에 대한 응답, 및 광 센서(light sensor)에 대한 응답 중 어느 하나를 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 홈 시큐리티 시스템의 상태 정보는 상기 에너지 모니터링 디바이스에 전송될 상기 상태 정보에 대응하는 상기 가정에 있는 방의 식별자를 더 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 추가 입력이 온도 센서에 결합되고, 상기 온도 센서는 상기 에너지 모니터링 디바이스에 온도 정보를 전송하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 온도 센서는, 상기 에너지 모니터링 디바이스가 위치된 부동산 구내의 방(사무실), 온수 히터 내의 온수, HVAC 장치(냉난방 공조기)를 빠져나가는 공기, 증기 파이프 내의 증기, 상기 에너지 모니터링 디바이스가 위치된 구조물의 외부의 기온, 상기 에너지 모니터링 디바이스가 위치된 구조물의 내부의 기온, 냉장고의 내부, 냉동고의 내부, 압축 기체 저장소의 온도, 압축 기체 전송 라인의 온도, 및 오븐 내부를 포함하는 그룹으로 선택되는 하나의 온도를 측정하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  16. 제1항에 있어서, 추가 입력이 웨더(weather: 기상) 센서 시스템에 결합되고 상기 웨더 센서 시스템은 기상 정보를 상기 에너지 모니터링 디바이스에 전송하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기상 정보는 강수량(인치 단위), 풍속, 양지의 온도, 음지의 온도, 대기압, 및 습도 중 어느 하나를 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  18. 제3항에 있어서, 상기 에너지 모니터링 디바이스는, 상기 디스플레이 상에, 전기 에너지 사용 정보, 유량 측정되는 물자의 유량 측정 정보, 홈 시큐리티 정보, 온도 정보, 기상 정보, 및 이들의 임의의 조합 중 어느 하나를 디스플레이하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전기 에너지 사용 정보는 총합 전력 소비 정보, 에너지, 전류, 역률, 및 THD(total harmonic distortion: 전고조파 왜곡) 중 어느 하나를 포함하는, 에너지 모니터링 디바이스.
  20. 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법에 있어서,
    제1의 복수의 전원 매개변수를 수신하는 단계와,
    제2의 복수의 전원 매개변수를 수신하는 단계와,
    상기 제1 및 제2의 복수의 전원 매개변수 사이에서, 적어도 하나의 전원 매개변수에 있어서의 변화를 검출하는 단계와,
    상기 제1 및 제2의 복수의 전원 매개변수에 기초하여 유효 전력(P), 전체 유효 전력(PT), 무효 전력(Q), 전체 무효 전력(QT), RMS 전압(U), 및 "n" 값을 포함하는 전체 유효 전력 스펙트럼(APS)을 포함하는, 상기 전기 디바이스에 대한 로드 시그니쳐를 계산하는 단계와,
    매치되는 로드 시그니쳐를 제공할 가능성이 가장 큰 것으로 미리 결정된 복수의 전기 디바이스에 대응하는 제1의 그룹의 로드 시그니쳐를 포함하는 상기 전기 디바이스의 로드 시그니쳐를 메모리에서 검색하는 단계로서, 상기 메모리에 저장된 로드 시그니쳐는 전기 디바이스의 식별자 및 상기 로드 시그니쳐와 결부된 상기 전기 디바이스의 상태와 결부되는, 상기 로드 시그니쳐를 검색하는 단계와,
    상기 제1 및 제2의 복수의 전원 매개변수 사이의 차(差)로서 상기 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 계산하는 단계, 및
    상기 사용된 에너지를 상기 전기 디바이스와 결부시키는 단계를
    포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1의 그룹은, 상기 그룹을 정의하는 전기 디바이스들의 목록을 상기 에너지 모니터링 디바이스에 저장하는 사용자에 의해 결정되는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 로드 시그니쳐가 상기 검색되는 로드 시그니쳐에 매치될 확률을 상기 제1의 그룹의 각 로드 시그니쳐에 결부시키는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 검색되는 로드 시그니쳐에 가장 근접하게 매칭되는 비매칭 로드 시그니쳐와 결부된 확률을 낮추는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 확률이 특정된 한계치보다 아래로 떨어지면 로드 시그니쳐와 전기 디바이스는 제2의 그룹으로 재분류되는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  25. 제20항에 있어서, 매치되는지를 판단하기 위해 상기 검색되는 로드 시그니쳐를 상기 제1의 그룹의 로드 시그니쳐와 비교하기 전에 상기 검색되는 로드 시그니쳐를 상기 제1의 그룹의 로드 시그니쳐와 상관(相關)시키는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  26. 제20항에 있어서, 상기 제1의 그룹보다 더 낮은, 매칭되는 로드 시그니쳐를 제공할 확률을 갖는 것으로 산출된 복수의 디바이스에 대응하는 제2의 그룹의 로드 시그니쳐를 검색하는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  27. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 전원 매개변수에 있어서의 변화를 검출하는 단계는 상기 유효 전력, 상기 무효 전력, 상기 피상 전력, 및 상기 RMS 전류 중 어느 하나에 있어서의 변화를 검출하는 것을 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  28. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전원 매개변수에 있어서의 변화를 검출하는 단계 이후에, 및 상기 전기 디바이스와 상기 상태에 대한 로드 시그니쳐를 계산하기 전에, 추가적인 전원 매개변수를 수신하는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  29. 제20항에 있어서, 복수의 전원 매개변수를 측정하는 단계는 상전압, 상전류, 중성점 전압, 중성점 전류, 피상 전력, cos(φ), 주기, 주파수, 유효전력, 유효 에너지, 무효 에너지, 무효 전력, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 온도, 및 습도 중 어느 하나를 측정하는 단계를 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  30. 제20항에 있어서, 상기 전기 디바이스의 상태는 on(온), off(오프), 대기(standby), 파워 업(power up), 파워 다운(power down), 최대 전력의 백분율, 또는 상태의 명명 순서 중 하나인, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  31. 제20항에 있어서, 로드 시그니쳐는 상전압, 상전류, 중성점 전압, 중성점 전류, 피상 전력, cos(φ), 유효전력, 유효 에너지, 무효전력, 무효 에너지, 주파수, 주기, 과전압/미달 전압 상태, 역률 백분률, RMS 전류, 순간 전류, RMS 전압, 순간 전압, 전류 고조파 THD 백분율, 전압 고조파 THD 백분율, 무효 전력 고조파 THD 백분율, 유효 전력 고조파 THD 백분율, 전류 파형의 스펙트럼 성분, 전압 파형의 스펙트럼 성분, 유효 전력 파형의 스펙트럼 성분, 무효 전력 파형의 스펙트럼 성분, 네트워크 품질 백분율, 시간, 날짜, 온도, 및 습도 중 어느 하나를 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  32. 제20항에 있어서, 상기 전기 디바이스 및 상기 상태의 로드 시그니쳐를 계산하는 단계는:
    상기 제1의 전원 매개변수에 있어서의 유효 전력과 상기 제2의 전원 매개변수에 있어서의 유효 전력 사이의 차로서, 상기 유효 전력(P)을 계산하는 단계와,
    상기 전체 유효 전력에 있어서 모든 고조파와 잡음을 포함하는, 상기 전체 유효 전력(PT)을 계산하는 단계와,
    상기 제1의 전원 매개변수에 있어서의 무효 전력과 상기 제2의 전원 매개변수에 있어서의 무효 전력 사이의 차로서, 상기 무효 전력(Q)을 계산하는 단계와,
    상기 전체 무효 전력에 있어서 모든 고조파와 잡음을 포함하는 상기 전체 무효 전력(QT)을 계산하는 단계와,
    상기 RMS 전압(U)을 계산하는 단계, 및
    "n" 값을 포함하는 상기 전체 유효 전력 스펙트럼을 계산하는 단계를
    포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 전체 무효 전력(QT)과 상기 무효 전력(Q) 사이의 차로서, 상기 전체 무효 전력에 있어서의 고조파와 잡음(QT_THD)을 계산하는 단계와,
    상기 전체 유효 전력(PT)과 상기 무효 전력(P) 사이의 차로서, 상기 전체 유효 전력에 있어서의 고조파와 잡음(PT_THD)을 계산하는 단계와,
    상기 로드 시그니쳐에서 상기 QT를 QT_THD로 대체하는 단계, 및
    상기 로드 시그니쳐에서 상기 PT를 PT_THD로 대체하는 단계를
    더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  34. 제20항에 있어서, 상기 로드 시그니쳐의 데이터 요소를 연속 가변 로드(continuously variable load)를 발생시킬 수 있는 전기 디바이스의 제2의 상태를 나타내는 제2의 로드 시그니쳐의 데이터 요소와 상관시키는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  35. 제20항에 있어서, 디스플레이 디바이스와 원격 디바이스 중 어느 하나에 에너지 사용 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 에너지 모니터링 정보는 전기 디바이스 정보, 전력 사용 정보, 전기 네트워크 정보, 사용자 조언, 및 전력 회사 정보 중 어느 하나를 포함하는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
  37. 제35항에 있어서, 에너지 모니터링 정보는 휴대 전화, 스마트폰, PDA, 휴대용 컴퓨터, 및 데스크탑 컴퓨터로 이루어진 그룹으로부터의 소비자 전자 디바이스 상에서 구동되는 응용프로그램에 의해 사용자에게 제공되는, 전원에 결합된 전기 디바이스에 의해 사용되는 에너지를 산출하는 방법.
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US13/013,764 2011-01-25
US61/435,921 2011-01-25
US13/013,737 US8674544B2 (en) 2009-01-26 2011-01-25 Methods and apparatus for power factor correction and reduction of distortion in and noise in a power supply delivery network
US13/013,764 US9020769B2 (en) 2009-01-26 2011-01-25 Automatic detection of appliances

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101457360B1 (ko) * 2013-10-14 2014-11-03 안효복 디지털 사이니지 전력 제어 시스템
KR101503644B1 (ko) * 2014-04-07 2015-03-17 한국과학기술원 비간섭 전력 부하 감시에 알맞도록 고차 적률 특징을 쓰는 전력 신호 인식 방법 및 그 시스템
KR101863500B1 (ko) 2017-04-28 2018-06-01 김성규 공기유해 물질의 비산을 원천 차단하는 바람벽 장치
KR20180092750A (ko) * 2017-02-10 2018-08-20 주식회사 테크포아이 동적 환경에 적응할 수 있는 사용자 중심 상황 인지시스템 및 그 방법
US20210116482A1 (en) * 2018-11-15 2021-04-22 Opple Lighting Co., Ltd. System and method for identifying product information

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2012211955A1 (en) 2011-02-04 2013-09-12 Bidgely Inc. Systems and methods for improving the accuracy of appliance level disaggregation in non-intrusive appliance load monitoring techniques
WO2012145715A2 (en) 2011-04-22 2012-10-26 Expanergy,Llc. Systems and methods for analyzing energy usage
ES2396851B1 (es) * 2011-07-29 2014-07-14 Endesa Energ�A, S.A.U. Sistema de compensación de potencia reactiva, de especial aplicación en viviendas.
JP5839930B2 (ja) * 2011-10-19 2016-01-06 三菱電機株式会社 負荷系統の電気的諸量監視システムおよび電気的諸量監視システムに使用される電子式指示計器
JP6258861B2 (ja) 2011-11-28 2018-01-10 エクスパナージー，エルエルシー エネルギーサーチエンジンの方法及びシステム
US8734009B2 (en) 2011-12-06 2014-05-27 Millercoors, Llc System and method for determining the state of a beverage
JP6267852B2 (ja) * 2012-02-03 2018-01-24 サターン ライセンシング エルエルシーＳａｔｕｒｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ ＬＬＣ 情報処理装置及び情報処理方法
US20130274936A1 (en) * 2012-04-15 2013-10-17 Swan, Llc Broadcast energy demand systems and methods
CA2871616C (en) 2012-04-25 2019-10-08 Bidgely Inc. Energy disaggregation techniques for low resolution whole-house energy consumption data
JP5615390B2 (ja) * 2013-01-17 2014-10-29 三菱電機株式会社 使用電力推定装置、使用電力推定方法及びプログラム
US10753979B2 (en) 2013-04-04 2020-08-25 The Boeing Company In-situ battery monitoring system
US11002773B2 (en) 2013-07-17 2021-05-11 Nec Corporation Monitoring apparatus, monitoring method, and storage medium
JP6450074B2 (ja) * 2014-02-12 2019-01-09 株式会社ダイヘン 計測装置、電力系統監視システム、および、計測方法
TWI517079B (zh) 2013-07-30 2016-01-11 財團法人工業技術研究院 電器辨識裝置、方法及其系統
KR101487735B1 (ko) * 2013-10-08 2015-01-29 (주)이젝스 돌입 전류를 이용한 가전기기 식별 시스템 및 그 식별 방법
US9417092B2 (en) 2014-04-25 2016-08-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Automatic fixture monitoring using mobile location and sensor data with smart meter data
US10324117B2 (en) * 2014-04-28 2019-06-18 Landis+Gyr Innovations, Inc. Monitoring power consumption by electrical devices using monitored operational parameters
JP6287619B2 (ja) * 2014-06-20 2018-03-07 株式会社デンソー 電力管理システム
JP2016059126A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 株式会社東芝 電力負荷推定装置、電力負荷推定方法、及び電力負荷推定プログラム
KR102129630B1 (ko) * 2014-09-15 2020-07-03 매그나칩 반도체 유한회사 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법
US9634489B2 (en) * 2014-10-23 2017-04-25 Glenn Kenton Rosendahl Electrical power transmission network
US20160116508A1 (en) 2014-10-28 2016-04-28 Eaton Corporation System and method to characterize and identify operating modes of electric loads
US9152737B1 (en) 2014-11-26 2015-10-06 Sense Labs, Inc. Providing notifications to a user
CN107430399B (zh) * 2014-11-26 2019-07-09 圣思实验室公司 用于向用户提供通告的方法、系统和计算机可读介质
US9819226B2 (en) 2014-12-01 2017-11-14 Eaton Corporation Load power device and system for real-time execution of hierarchical load identification algorithms
US9866021B2 (en) 2014-12-09 2018-01-09 Eaton Corporation Load power device, system and method of load control and management employing load identification
GB2535712A (en) * 2015-02-24 2016-08-31 Energy Tech Inst Llp Method and system of monitoring appliance usage
JP6559981B2 (ja) * 2015-03-13 2019-08-14 埼広エンジニヤリング株式会社 記録計、記録計の設置構造及び締結構造
DE102015113885A1 (de) * 2015-08-21 2017-02-23 Kriwan Industrie-Elektronik Gmbh Anlage mit wenigstens einer Anlagenkomponente zur Überwachung und/oder Einstellung der Anlage
WO2017057180A1 (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 日本電気株式会社 推定装置、推定方法、及び、プログラム
CN108449955B (zh) * 2015-10-21 2021-06-29 英诺吉创新有限公司 供应系统的计量器和供应系统
JP6191974B2 (ja) * 2016-01-29 2017-09-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 エネルギーマネジメントシステム
CN107451930B (zh) * 2016-06-01 2021-02-02 江苏源网和智能科技有限公司 一种企业电力负荷自检及调节系统及方法
US10524312B2 (en) 2016-07-01 2019-12-31 Weber-Stephen Products Llc Electric grill with current protection circuitry
US11454677B2 (en) 2016-07-01 2022-09-27 Weber-Stephen Products Llc Wireless control and status monitoring for electric grill with current protection circuitry
US10551893B2 (en) 2016-07-01 2020-02-04 Weber-Stephen Products Llc Digital power supply with wireless monitoring and control
KR20180004581A (ko) 2016-07-04 2018-01-12 엘에스산전 주식회사 무효 전력 보상 시스템의 모니터링 장치 및 그 방법
IT201600123334A1 (it) * 2016-12-05 2018-06-05 Univ Degli Studi Di Firenze Presa intelligente e sistema di monitoraggio e controllo utilizzante detta presa
EP3361272A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-15 ABB Schweiz AG Grid impedance estimation based on total least squares
US9699529B1 (en) 2017-02-22 2017-07-04 Sense Labs, Inc. Identifying device state changes using power data and network data
CN115037994A (zh) * 2017-02-22 2022-09-09 圣思实验室公司 使用功率数据和网络数据来识别设备状态改变
US10750252B2 (en) 2017-02-22 2020-08-18 Sense Labs, Inc. Identifying device state changes using power data and network data
CN106849639B (zh) * 2017-03-20 2019-05-21 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率因数校正电路、控制方法和控制器
CN106685210B (zh) * 2017-03-22 2019-03-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率因数校正电路、控制方法和控制器
CA3094309C (en) * 2017-05-05 2022-08-30 Weber-Stephen Products Llc Wireless control and status monitoring for electric grill with current protection circuitry
US11016129B1 (en) 2017-10-20 2021-05-25 Alarm.Com Incorporated Voltage event tracking and classification
CN109873432B (zh) * 2017-12-04 2023-04-28 逸节电子有限公司 用于在电网中进行功率因数和谐波校正的系统
JP2019140861A (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 中電技術コンサルタント株式会社 電力データ処理システム及び電力データ処理システムを用いて電力データを処理する方法
CN108573288B (zh) * 2018-05-29 2021-11-23 福建新开普信息科技有限公司 一种基于电能表的阻性负载识别与学习方法
WO2020005199A1 (en) * 2018-06-25 2020-01-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Capacitive code comparing
US20200025418A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Procedure for Displaying Performance Data on the Front of a Tankless Electric Water Heater
JP2020036392A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 富士通株式会社 電力モニター
US10878343B2 (en) 2018-10-02 2020-12-29 Sense Labs, Inc. Determining a power main of a smart plug
EP3871472B1 (en) * 2018-10-23 2022-12-07 Signify Holding B.V. Lighting control method for excess electrical power accounting
CN109490934B (zh) * 2018-12-19 2022-11-25 上海平高天灵开关有限公司 一种真空灭弧室x射线检测平台
US11391479B2 (en) 2019-01-24 2022-07-19 Alarm.Com Incorporated HVAC service performance
CN110086336B (zh) * 2019-05-31 2021-08-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率因数校正电路、控制方法和控制器
US20220299549A1 (en) * 2019-06-25 2022-09-22 Signify Holding B.V. Electrical load grouping
USD944731S1 (en) 2019-07-11 2022-03-01 Sense Labs, Inc. Electrical current sensor
US11768228B2 (en) 2019-07-11 2023-09-26 Sense Labs, Inc. Current transformer with calibration information
JP6982107B2 (ja) * 2019-07-16 2021-12-17 ▲ホウ▼翰創科有限公司 スマート統合電気メーター及び該スマート統合電気メーターを採用するソーラーパネル電力管理システム
IT201900021858A1 (it) * 2019-11-22 2021-05-22 Dev Of Human Genius Ltd Metodo di riduzione dei consumi elettrici di un carico
KR102389118B1 (ko) * 2019-12-23 2022-04-21 주식회사 엘랩 캠핑카 에너지 관리 장치
CN111209083B (zh) * 2020-01-08 2023-05-09 中国联合网络通信集团有限公司 一种容器调度的方法、设备及存储介质
JP7471402B2 (ja) * 2020-02-28 2024-04-19 アステック インターナショナル リミテッド スイッチモード電源における電力測定
TWI772783B (zh) * 2020-04-24 2022-08-01 旺天電子股份有限公司 物聯網裝置、系統及其耗電計時方法
CN111667636B (zh) * 2020-05-15 2022-08-09 江苏帅因特光电科技开发有限公司 无线自助智能热水系统
US11567551B2 (en) 2020-07-28 2023-01-31 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Adaptive power supply
CN112345847B (zh) * 2020-09-29 2024-06-14 特变电工西安电气科技有限公司 新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法
WO2022157658A2 (pt) * 2021-01-20 2022-07-28 Trigoso Papoila Antonio Luis Sistema para carregamento de veículos elétricos com recursos partilhados
KR102665464B1 (ko) * 2021-05-04 2024-05-13 한국전자통신연구원 전력 신호 고조파 성분 분석을 통한 개별 가전 식별 방법 및 이를 수행하는 장치들
KR102420702B1 (ko) * 2021-12-02 2022-07-15 (주)파워닉스 고압 전력 계통 직결 방식의 판넬형 무효 전력 보상 장치
WO2023113796A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Safran Passenger Innovations, Llc Systems and methods for adaptive active power factor correction
TWI825667B (zh) * 2022-04-13 2023-12-11 宏碁股份有限公司 電源供應器

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429270A (en) * 1982-02-26 1984-01-31 Motorola, Inc. Switched current source for sourcing current to and sinking current from an output node
US5499178A (en) * 1991-12-16 1996-03-12 Regents Of The University Of Minnesota System for reducing harmonics by harmonic current injection
US5477132A (en) * 1992-01-10 1995-12-19 Space Systems/Loral, Inc. Multi-sectioned power converter having current-sharing controller
US5570006A (en) * 1992-01-27 1996-10-29 Power Distribution, Inc. A.C. storage module for reducing harmonic distortion in an A.C. waveform
JPH07212977A (ja) * 1994-01-24 1995-08-11 Nissin Electric Co Ltd 無効電力補償装置
US5483153A (en) * 1994-03-24 1996-01-09 Massachusetts Institute Of Technology Transient event detector for use in nonintrusive load monitoring systems
US5717325A (en) * 1994-03-24 1998-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Multiprocessing transient event detector for use in a nonintrusive electrical load monitoring system
US5572438A (en) * 1995-01-05 1996-11-05 Teco Energy Management Services Engery management and building automation system
US5838145A (en) * 1996-05-30 1998-11-17 Poon; Franki Ngai Kit Transient load corrector for switching converters
JPH10304568A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Sanken Electric Co Ltd 電力補償装置
US6798341B1 (en) * 1998-05-18 2004-09-28 Leviton Manufacturing Co., Inc. Network based multiple sensor and control device with temperature sensing and control
JP3403368B2 (ja) * 1999-02-01 2003-05-06 財団法人電力中央研究所 電気機器モニタリングシステム及び動作異常警報システム
JP4315529B2 (ja) * 1999-07-29 2009-08-19 三洋電機株式会社 系統連系システム
IT1310142B1 (it) * 1999-08-20 2002-02-11 Merloni Elettrodomestici Spa Dispositivo, sistema e metodo per il monitoraggio di una utenzaelettrica domestica, in particolare un elettrodomestico.
JP2003143760A (ja) * 2001-10-30 2003-05-16 Shinano Denki Kk 電源装置
JP2003333768A (ja) * 2002-05-15 2003-11-21 Sharp Corp 電気機器稼働状況把握方法及び装置
JP3892358B2 (ja) * 2002-07-23 2007-03-14 財団法人電力中央研究所 消費電力の変動が頻繁に起こる電気機器の動作状態を推定する方法および消費電力の変動が頻繁に起こる電気機器のモニタリングシステム
WO2004057907A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-08 Council Of Scientific And Industrial Research An energy efficient data acquisition system and a computer controlled energy monitoring system incorporating the same
JP4052154B2 (ja) * 2003-03-14 2008-02-27 株式会社明電舎 分散型電源の出力安定化装置とその制御方法。
JP4175632B2 (ja) * 2003-08-27 2008-11-05 学校法人東京電機大学 単相三線式配電系統の電力補償システム
JP4433890B2 (ja) * 2004-06-04 2010-03-17 三菱電機株式会社 電気機器稼動状態推定システムおよび電気機器稼動状態推定用データベース構築方法
JP4186879B2 (ja) * 2004-06-10 2008-11-26 三菱電機株式会社 生活情報収集システム
JP4852898B2 (ja) * 2004-10-29 2012-01-11 東京電力株式会社 分散型電源、配電設備及び電力供給方法
US7193872B2 (en) * 2005-01-28 2007-03-20 Kasemsan Siri Solar array inverter with maximum power tracking
US7469190B2 (en) * 2005-07-01 2008-12-23 Square D Company Automated system approach to analyzing harmonic distortion in an electric power system
US7319313B2 (en) * 2005-08-10 2008-01-15 Xantrex Technology, Inc. Photovoltaic DC-to-AC power converter and control method
JP4811917B2 (ja) * 2005-12-27 2011-11-09 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP5208374B2 (ja) * 2006-04-18 2013-06-12 シャープ株式会社 系統連系パワーコンディショナおよび系統連系電源システム
CA2552967A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-12 John E. Salamon Electric inloop power device for electric power
WO2007139587A1 (en) * 2006-05-26 2007-12-06 The Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education On Behalf Of The Desert Research Institute Utility monitoring systems and methods of use
JP5019823B2 (ja) * 2006-08-16 2012-09-05 三菱電機株式会社 無効電力補償装置
US7804280B2 (en) * 2006-11-02 2010-09-28 Current Technologies, Llc Method and system for providing power factor correction in a power distribution system
KR100804643B1 (ko) * 2006-11-30 2008-02-20 삼성전자주식회사 전압 레귤레이터, 이를 포함하는 디지털 앰프 및 전압 조절방법
US7541941B2 (en) * 2007-03-16 2009-06-02 Greenbox Technology Inc. System and method for monitoring and estimating energy resource consumption
US7834480B2 (en) * 2007-06-20 2010-11-16 Mesta Electronics, Inc. Energy converter system with reactive-power-management
US7693670B2 (en) * 2007-08-14 2010-04-06 General Electric Company Cognitive electric power meter
CN101919150B (zh) * 2007-09-18 2013-12-18 菲莱贝克能源公司 从局部能源产生具有低谐波畸变的交流功率的电流波形结构
US8255090B2 (en) * 2008-02-01 2012-08-28 Energyhub System and method for home energy monitor and control
US8773827B2 (en) * 2008-02-19 2014-07-08 Simply Automated Incorporated Intelligent circuit breaker apparatus and methods
CN201286066Y (zh) * 2008-08-21 2009-08-05 上海中区节电科技有限公司 能量可双向流动的双pwm逆变器
WO2010085817A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Geneva Cleantech Inc. Methods and apparatus for power factor correction and reduction of distortion in and noise in a power supply delivery network

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101457360B1 (ko) * 2013-10-14 2014-11-03 안효복 디지털 사이니지 전력 제어 시스템
KR101503644B1 (ko) * 2014-04-07 2015-03-17 한국과학기술원 비간섭 전력 부하 감시에 알맞도록 고차 적률 특징을 쓰는 전력 신호 인식 방법 및 그 시스템
KR20180092750A (ko) * 2017-02-10 2018-08-20 주식회사 테크포아이 동적 환경에 적응할 수 있는 사용자 중심 상황 인지시스템 및 그 방법
KR101863500B1 (ko) 2017-04-28 2018-06-01 김성규 공기유해 물질의 비산을 원천 차단하는 바람벽 장치
US20210116482A1 (en) * 2018-11-15 2021-04-22 Opple Lighting Co., Ltd. System and method for identifying product information
US11971435B2 (en) * 2018-11-15 2024-04-30 Opple Lighting Co., Ltd. System and method for identifying product information

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