TW201202711A - Monitoring of operational status of appliances - Google Patents

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201202711 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於監控及識別連接至電氣設施之設備 【先前技術】 業中之設備之功率消耗 设備之功率計進行。明 存在對計量（例如）家庭或中小企 的增大的需要。此可由連接至每一 功率計可用，則必 負載。功率計亦可 顯地，此需要眾多功率計，或若僅單一 須在設備之間移動該功率計以監控功率 能並不具有以下性能：在一天期間監控功率消耗之變化 例如，用於偵測設備之不合需要的高功率消耗。 因此’需要以更㈣之方式監控設備，例如，能夠實現 住宅中之所有設備之監控且能夠實現隨時間而變之功率消 耗的監控。 w〇 2009103998揭示一種自供應線上之點量測推斷設備 使用的方法，該供應線為多個設備及/或設備之組件所共 有’且該方法包含以下步驟：獲得來自該量測點之資料； 實質上遍及對應於處於開及/或關使用模式中之設備或設備 之組件的該等設備或設備之組件的運作週期每i段時間 對功率及無功功率取樣；藉由在一事件期間估定功… 功功率之改變來識別事件的特性；及藉由估定可自該功率 ^無功功率導出之-或多個額外特性來特徵化—設備；將 事件及/或事件之循環分群為具有類似特性之叢集，·及基於 該分群推斷設備使用。 儘官WO 2GG91G3998揭示_種用於藉由識別事件之特性 153977.doc 201202711 但需要改良此等所識別特性之 自點量測監控設備之方法 可靠性及設備的監控。 【發明内容】 達成判定設備之運作狀態之改良的可純將為有利的。 亦將需要使-連接至-電氣設施之裝置能_定連接至該 電氣設施之複數個設備的運作狀態。一般而言，本發明較 佳設法單獨地或以任何組合減輕、緩和或消除上述缺點中 之一或多者。詳言之，提供-種解決先前技術之上述問題 或其他問題的方法可視為本發明之_目標。 為了更好地解決此等擔憂問題中之一或多者，在本發明 之第一態樣中，呈現一種用於根據第二態樣之一負載監控 裝置的訓練裝置，該負載監控裝置經組態以用於判定連接 至由一電源所供電之一電氣設施的複數個電氣設備中之每 一者的一運作狀態’其中該訓練裝置包含， -一電壓控制器，該電壓控制器可與該電氣設施連接以用 於獨立於由該電氣設施所供應之電壓而控制該電氣設施上 之一電壓， -一訓練感測器，該訓練感測器可連接至一設備及該電氣 設施以用於記錄自該設備之電量測所獲得的該設備之設備 簽名’ •一傳輸器，該傳輸器用於將該設備之一或多個設備簽名 傳輸至該負载監控裝置。 正⑦地，供應至一設備之電壓可變化，例如，均方根 (RMS)或峰值電壓值可變化。由該設備或該設備之功率使 153977.doc 201202711 用所汲取之電流可線性地或非線性地取決於所供應之電 壓。因此，自該設備之量測所獲得之設備簽名可取決於該 電壓，且因此，可能難以獲得可靠的設備簽名。然而，藉 由使用f遷控制器控制該電壓，該電壓將不會不可預期 地波動，且因此，有可能獲得可靠的設備簽名。可將該電 壓控制器永久地固定至該電氣設施，使得在訓練期間及正 常運作期間皆控制該電壓。或者，可以可移除方式連接該 電壓控制器，使得僅在使用該訓練裝置期間控制該電麼。 該傳輸器可為可與該負載監控裝置之一對應插塞或插口連 接的一插塞或一插口。該值齡哭介11,灿 忒得輸器亦可經組態為一有線或無 線傳輸器。 本發明之第二態樣係關於一種負載監控裝置，該負載監 控裝置用於判定連接至由電源所供電之一電氣設施的複數 個電氣設備中之每一者的一運作狀態，該裝置包含， 器，該接收器用於接收由根據第—態樣之該訓練 裝置所傳輸之一或多個設備簽名， 二㈣制可與該電氣設施連接以用 於判疋自該電軋设施上之一或多個量 中之一者之-運作特性，固量測所判定的該等設備 -一處理器，該處理器用於比較該 等設備簽名， ~之運作特性與該 -一處理器’該處理器用於將自該運作特性所判定之一運 作狀態歸因於該等設備t之取決於該 碟作特性與該笼号·備 簽名之該比較的結果所選擇之一者。 ' ° 153977.doc -6 · 201202711 緣態樣係關於一負載監控裝置或等效地為-狀 控震置1由比較自—設備之量測所判定之運作特性 (亦即’電特性)與設備簽名，有可能推斷該設備之實際運 作狀態，例如’實際功率使用。因此，可接著將該實際運 作狀態歸因於由於該所判定之運作特性與該等設備簽名之 該比較的結果所選擇之—設備…設備可具有為—設備之 開狀態之特性的一單一設備簽名，或一設備可具有為該設 備之不同狀態(例如，一洗衣機之洗滌、翻滾及加熱狀離) 之特性的複數個設備簽名。$負載監控裝置有利地具有一 接收器，該接收n用於接收由該訓練裝置所獲得之該等設 備簽名1¾負載監控裝置可固定地或以可移除方式連接至 该電氣設施。 本發明之第三態樣係關於一種負載監控系統，該負載監 控系統用於判定連接至由電源所供電之-電氣設施的複數 個電氣設備中之每一者的一運作狀態，該系統包含， _ 一電壓控制器，該電壓控制器可與該電氣設施連接以用 於獨立於由該電氣設施所供應之電壓而控制該電氣設施上 之一電壓， _ 一訓練感測器，該訓練感測器可連接至一設備及該電氣 設施以用於記錄自該設備之電量測所獲得的該設備之設備 簽名， •一狀態偵測器，該狀態偵測器可與該電氣設施連接以用 於判定自該電氣設施上之一或多個量測所判定的該等設備 中之一者之一運作特性， 153977.doc 201202711 --處理器，該處理器用於比較該所判定之運作特性盥該 等設備簽名， --處理n，該處理器用㈣㈣運作特性所判定之一運 作狀態歸目於該等設備巾之取決於該運作特性與該等設備 簽名之該比較的結果所選擇之一者。 根據第-態樣之該訓練裝置及根據第二態樣<該負載監 控裝置可組合為-系統’在該狀況下，由於該系統可為: 整合系統，故可省略傳輸器/接收器對。然而，此並不排除 該系統可模組化或具備一傳輸器/接收器對。 。在根據第一態樣或第三態樣之一實施例中，該電麼控制 器能夠獨立於來自該電源之電壓而維持該電氣設施上之一 實質上恆定之平均電壓。在RMS電壓或峰值電壓維持在恆 定位準之意義上，該電壓可為恆定的或實質上恆定的，例 如，在百分之幾之一些容限内。當該電壓保持在一恆定位 準時，由於該設備簽名及該運作特性可變得獨立於該電源 之電壓波動，故可獲得該運作狀態對一設備的更可靠及正 確之歸屬。因此，可顯著減小在比較期間於設備簽名與運 作特性之間的一匹配之不確定性。 在根據第一態樣或第三態樣之一實施例中，該電壓控制 器能夠獨立於來自該電源之該電壓而使該電氣設施上之該 電壓變化。藉由使該電壓變化，有可能獲得用於一範圍之 電壓之設備簽名。此可為一優點，此係因為運作特性可包 括獲得該運作特性所處之電壓，且因此，該運作特性可與 在訓練期間在一類似電壓下所獲得之一設備簽名比較。在 153977.doc 201202711 此狀況下，-電壓控制器無需由該負載監控裝置或該負載 監控系統使用。由於該等運作特性可與在—範圍之不同電 Μ下之設備簽名比較’由於該設備簽名及該運作特性可變 得獨立於該電源之電壓波動，故可獲得該運作狀態對一設 備的更可靠及正確之歸屬。因此，可顯著減小在比較期間 於設備簽名與運作特性之間的一匹配之不確定性。 在-實施财’根據第-態樣及第三雜之該負載訓練 裝置或邊負载監控裝置進—步包含—訓練控制器，該訓練 控制器用於在一訓練週期期間控制該電壓控制器之電壓輸 出的變化，且其中該訓練感測器經進一步組態以用於記錄 该電壓控制n之該電壓輸出作為設備簽名。因&，藉由記 錄β玄電壓控制器之該電壓輸出，有可能獲得用於一範圍之 電壓之設備簽名，其中每一簽名關於一特定電壓。 在根據第一態樣、第二態樣及第三態樣之一實施例中， 該等設備簽名包含選自以下清單之—或多個參數：電流、 功率、電相位、導納、瞬變特性及頻譜。可獲得電力值中 之任一者作為實電力值、虛數值或複數值。 在根據第二態樣或第三態樣之一實施例中，該所判定之 運作特性在該運作特性未由設備簽名之集合包含時儲存為 新的设備簽名。以此方式，可在監控期間將新的設備或 先則未辨識之運作特性辨識為不具有匹配之設備簽名的運 作特性。 根據第二態樣或第三態樣之一實施例進一步包含一使用 者"面，该使用者介面經組態以使一使用者能夠將一運作 153977.doc -9- 201202711 狀態歸因於一新的設備簽名。因此，—使用者可將一特定 狀態（例如，一開狀態）歸因於已自一不具有一匹配之設備 簽名之運作特性獲得的一新的設備簽名。該使用者可進一 步將一設備名稱歸因於該新的設備簽名以用於識別該設 備。 在根據第二態樣或第三態樣之一實施例中，將一開或關 轉變歸因於取決於該所監控之運作特性所選擇之該設備。 在一實施例_，歸因於一特定設備之開或關轉變之數目 得以計數。藉由計數開/關轉變之數目，可判定當前處於 開狀態之相同設備的數目。 在根據第一態樣、第二態樣或第三態樣之一實施例中， 該運作特性包含㈣特徵化該運作㈣之㈣演進的複數 個樣本。以此方式’-運作特性可有利地特徵化該電氣設 施上之電量測之高頻率分量及尖峰。應理解，在訓練階段 期間獲得該等對應設備簽名。 在根據第m第三態樣之—實施财，該狀態偵測 器經組態以獲得至少第一運作特性及第二運作特性，其中 該第-運作特性及該第二運作特性中之每_者可選自以下 清單：電壓、電流、功率、相位，及在—開/關轉變期間 於電流與輸出電壓之間的_。因此，可有利地獲得兩個 或兩個以上運作特性，且將該等運作特性與一多維簽名介 間中之相同數目個設備簽名比較。兩個或兩個以上運作： 性及設備簽名之使用可改良運作狀態之歸屬及運作特性之 識別的可靠性^ < I53977.doc 201202711 第四態樣係關於一種用於判定連接至由電源所供電之一 電氣設施的複數個電氣設備中之每—者之—運作狀態的方 法’該方法包含， -獨立於由該電氣設施所供應之電壓而控制該電氣設施上 之一電壓， -判定自該電氣設施上之-或多個量測所敎的該等設備 中之一者之一運作特性， -比較該所判定之運作特性與所儲存之設備簽名， -取決於該運作特性與該等設備簽名之該比較的結果而將 自該運作特性所判定之一運作狀態歸因於該等設備中之一 者。 第五態樣係關於一種電腦程式，該電腦程式使—處理器 能夠執行第四態樣之該方法。 總言之，本發明係關於一種用於識別連接至一電氣設施 之没備之狀態（例如，一指示該設備係處於開抑或關之狀 態）的方法。藉由量測來自該電氣設施之呈各種形式之— 或多個電力值（諸如’電壓、功率及電流）來獲得該識別。 比較該等量測值與先前獲得之設備簽名，以便獲得與該等 簽名中之一者的一匹配。使用一正匹配來設定該等對應設 備之一狀態。一狀態可為當前功率消耗’或可隨後自該狀 態判定該功率消耗。由於設備簽名可取決於供應電壓，故 一簽名可含有複數個供應電壓及針對該等電壓中之每一者 的一電參數，例如，功率消耗。可在一訓練程序期間獲得 該等簽名，其中供應至該設備之電壓以一受控方式變化。 153977.doc -11 - 201202711 一般而言’可在本發明之範疇内以任何可能方式組合並 耦合本發明之各種態樣。本發明之此等及其他態樣、特徵 及/或優點將自下文所描述之實施例顯而易見且將參考該等 實施例得以闡明。 【實施方式】 將僅藉由貫例參看圖式描述本發明之實施例。 在一實施例中，本發明係關於一種用於判定電氣設備 (諸如，燈、電視及洗衣機）之運作狀態（例如，功率消耗） 的方法。根據一實施例，連接至電氣設施之監控器能夠判 定連接至該電氣設施之設備的運作特性。運作特性可為電 流之改變、藉由接通電視所引起的電氣設施中之電壓諧 波，或自電量測所判定之參數。運作特性提供每—設備之 電才曰紋或簽名，或提供由設備所包含之不同負載（諸如， 洗衣機之泵負載及加熱器負載')的電指紋或簽名。藉由比 較所監控之運作特性與所儲存之設備簽名或負載簽名有 可能在運作特性匹配一所儲存簽名時將該運作特性（例 如，實際功率消耗)歸因於-特定設備。可已在一單獨訓 練程序期間自藉由依次運作（例#，接通）個別設備所獲得 之運作特性獲得所儲存之設備簽名或負載簽名。因此，設 備簽名或負載簽名可為直接量測或經處理量測。 B單6又備可具有若干相關聯之負載簽名（例如，.先 衣機之驅動器及加熱器之簽名），但對設㈣名的以下參 考亦可理解為負載簽名。 圖1展不負載監控系統100之一實施例，負載監控系統 153977.doc 201202711 1 〇〇用於判定連接至由電源111所供電之電氣設施丨丨〇的複 數個電氣設備120中之每一者的運作狀態（例如，功率或能 量消耗）。電氣設施110係由位於電源i i丨與監控系統100之 間的電線110a及在監控系統後的電線i 1〇b包含。電源u i 可為電網、局域功率產生器、太陽電池板、電動汽車之電 池或其他電源。設備120經由電纜121(例如）使用電氣設施 之插口（未圖示）連接至電氣設施11()。 負載監控系統100可與電氣設施串聯連接或並聯連接。 當並聯連接負載監控系統丨00時，該系統可僅經由插塞連 接至電氣設施之插口。當串聯連接負載監控系統時，該系 統僅僅與位於該系統之一侧上的電源丨丨丨及位於該系統之 另一側上的電氣設施丨丨0串聯插入。 負載監控系統1〇〇包含電壓控制器1〇2，電壓控制器1〇2 連接至電氣设施1 10以用於控制電氣設施上之電壓，該控 制獨立於藉由電源111所供電之電氣設施110之電線ll〇a所 供應的電壓。因此，即使在電源丨丨丨之電壓波動時，仍可 獨立於此等波動來控制電氣設施上之DC或AC電壓。取決 於^壓控制器1Q2，可控制電氣設施11G上之電壓為怪定的 或實質上恆定的，或可控制電氣設施110上之電壓作為時 間之預定函數而變化。 負載里控系統1〇〇進一步包含連接至設備丨2〇及電氣設施 ?〇之早獨訓練監控器或訓練感測器104。因&，訓練感測 器1〇4可連接至電氣設施11G之插口，且設備12〇可連接至 I練感測器104 ’亦即，訓練感測器1〇4與設備串聯連接。 153977.doc 201202711 或者’訓練感測器104可連接至電氣設施u 〇之任何其他 插口 ’亦即，訓練感測器104與設備並聯連接。在設備運 作期間’訓練感測器自設備獲得設備簽名。可自供電電纜 121上之電力值（例如’電流或電壓值）的量測獲得設備簽 名°可藉由手動地接通及斷開設備並監控供應電纜121上 之電改變來調用設備120之運作。或者或另外，設備之運 作可涉及運作循環，例如，洗衣機之洗滌循環。因此，在 wc備運作期間，記錄電力值（例如，供應電纜丨2丨上之任何 改變）β 因此，訓練感測器1 04可視為攜帶型器件，可能必須將 該攜帶型器件重定位至電氣設施丨丨〇之不同插口以用於記 錄不同没備的設備簽名。然而，在訓練感測器與不同設備 104並聯連接之狀況下，可能無需重定位監控器。 由於電氣設施110上之電壓得到控制，故藉由訓練感測 器自量測所獲得之設備簽名並不受電氣設施上之電壓波動 的不§影響。可在一训練階段期間謹慎地控制電壓來變化 (例如，隨時間按步進方式）。可藉由訓練感測器1〇4記錄供 應電壓之此變化而作為第一設備簽名連同第二設備簽名。 藉此，可獲得第二設備簽名對供應電壓之依賴性，（例如） 作為第一設備簽名（供應電壓）與不同的第二設備簽名連結 之範圍。供應電壓與設備簽名之間的此關係在負載監控程 序期間係有用的，如下文所描述。電壓控制器可由訓練控 制器115控制。訓練控制器可為單獨器件，或可由訓練裝 置201(見圖2)、負載監控系統1〇〇、電壓控制器丨〇2、訓練 153977.doc 14 201202711 感測盗104或者負載監控系统1〇〇或訓練裝置2〇ι之任何其 他組件包含。 、 負載皿控系統100進一步包含狀態偉測器1〇1，狀態债測 器101與電氣⑨施連接以用於判定設備12G之運作特性。狀 心偵測态ιοί經配置以量測電氣設施ιι〇之供應連接器上的 電力值狀態偵測器101可直接自該等量測獲得運作特 陡或運作特性可隨量測值而變。下文描述運作特性 例。 負載I控系統1〇〇進_步包含處理器1〇5，處理器用 於比車父所判定之運作特性與設備簽名。處理器105可為狀 態偵測器1G1之部分，或處理器可為位於其他處之單獨器 件(例如，電腦)。設備簽名可已先前儲存於由負載監㈣ ’克所匕3之儲存器巾，例如，由狀態偵測器i 〇1或處理器 105所包含之儲存器中。 若在比較期間一運作特性匹配一設備簽名，則可將_運 作狀態（例如，功率或能量消耗）指派至一特定設備。又， 可將複數個可能不同之運作狀態指派至複數個不同的設 運作狀態之指派可由負載監控系統100所包含之處理 (例如’處理ΙΙΗ)5或不同處理器）執行。因此，取決於運 特性與設備簽名之比較結果而執行實際指派。 負載監控系統100可進—步包含使用者介面1〇3，使用 "面103使使用者能夠瞭解運作狀態之指派結果。使用 面103亦可使使用者能夠鍵入在訓練階段期間所監控1 153977.doc -15· 201202711 設備之名稱，且手動地鍵入或修改此等運作狀態。 電壓控制器102及訓練感測器1〇4可視為訓練裝置，其中 電壓控制器102可連接至負載監控系統1〇〇之連接器。因 此’僅在訓練階段期間連接電壓控制器與訓練感測器 104，且接著將其移除。 狀態偵測器101、處理器105及可能之使用者介面1〇3可 視為可固定地或可拆卸地連接至電氣設施11〇之負載監控 裝置》 圖2展示負載監控系統100之一實施例，其包含與圖1中 之器件相同的器件，但其_訓練裝置201為包含電壓控制 器1 02及訓練感測器1 〇4兩者之可拆卸裝置。 因此，儘管在圖1中，在訓練及正常運作期間皆可使用 電壓控制器，但在圖2中僅在訓練期間使用電壓控制器。 在圖2中，不含有電壓控制器之負載監控裝置2〇2可固定地 或可拆卸地連接至電氣設施丨丨〇。 訓練感測器104或訓練裝置201可包含傳輸器1〇8，傳輸 器108用於將在訓練階段期間所獲得之所監控的設備簽名 傳輸至由監控裝置202或狀態偵測器1〇1所包含之接收器 109。資料傳輸可為有線或無線的。或者，在訓練階段期 間，訓練感測器104或訓練裝置2〇1可儲存所監控之設備簽

名，接著隨後經由傳輸器108及接收器1〇9傳達該等所監控 之設備簽名。 I 在一實施例中，訓練感測器104或訓練裝置2〇1之傳輸器 1〇8包含傳輸器連接器，該傳輸器連接器可與由監控裝置 153977.doc -16- 201202711 202所包含之接收器1()9之匹配連接器、館存器件、處理器 1〇5或(例如)電腦連接。根據此實施例，在訓練期間，藉由 訓練感測器104或訓練裝置2〇1獲得量測，且量測儲存於一 儲存組件中。t已完成訓練程序時，訓練感測^二或: 練襄置2G1連接至接收器⑽以便傳送所監控之設備簽名， 使得該等設備簽名可用於監控裝置2〇2。 設備簽名可包含可自供應線121中之電流及/或供應線之 上之電壓之量測所判定的任何電力值。此等量測回應於設 備運作狀態之改變而致能電流、功率、電壓與電流之間的 相位差、設備阻抗或設備導納的改變之判定。此等設備簽 :中之任—者可判定為實數值、虛數值或複數值。^者， α備簽名可包含電瞬變，例如，電壓瞬變。作為另一替代 例，設備簽名可包含諧波(例如，多個諧波之振幅)或超過 臨限振幅之諧波數目。可藉由電壓或電流量测之快速傅立 葉分析而獲得該等諧波。 可使用一個或複數個設備簽名特徵化設備l2〇。 運作特性可包含與可用於設備簽名之量測或經處理量測 相同之1測或經處理量測中的任一者。因此，運作特性可 視為設備簽名之等效物，除了僅在設備正常運作期間獲得 運作特性以外。可在訓練階段及設備正常運作期間皆獲得 ^備簽名。舉例而言，在訓練階段期間所獲得之設備簽名 可由狀態偵測器l0l在正常運作期間所獲得的量測進行校 正或修改^ A備之運作狀態可為電流開或關狀態、當前功率或能量 153977.doc •17· 201202711 消耗’或其他運作狀態或電力值。 可藉由狀態㈣器1〇1自實電流之量測判定開與關狀態 之間的轉變。舉例而言，實電流之增大將指示設備或設備 負載之開轉變。類似地，實電流之減小將指示設備或負載 之關轉變。藉由比較運作特性與設備簽名而提供運作狀態 轉變可被指派至之設備，其中運作特性與運作狀態轉變發 生於同一時間間隔内。 可藉由狀態偵測器101自其他量測（例如，電壓或電流中 之諧波之量測）判定開與關狀態之間的轉變。可使用諧波 之量測來判定功率消耗之改變，可再錢賴功率消耗改 變來判定開/關轉變。用於判定功率之諸波的使用細節描 述於公開專利第US 4,858，141號中，該案特此以引用的方 式併入。 -旦已將運作狀態歸因於一設備，則可判定每設備之能 畺使用此里使用之判定可由狀態偵測器1 〇 1、處理器丨〇5 或其他處理構件判定。舉例而言，#已將開與關切換狀態 連同轉變之時間資訊歸因於不同設備日夺，則可自開/關轉 變之間的實功率消耗之知識判定能量使用。可已自實電流 或電流諧波之量測判定此等功率消耗。或者，可已藉由使 用者經由使用者介面手動地鍵入功率消耗。舉例而言，可 手動地鍵入燈之功率消耗作為量測該消耗之替代。 可將不同设備120之設備簽名表示為簽名空間3〇()，如圖 3中所說明。簽名空間可具有一或多個維度％ 1、3〇2 ’例 士第維度3 01表示關於或等於實功率消耗之第一設備 153977.doc 201202711 簽名’且第二維度302表示關於或等於電壓之第二設備簽 名’該電壓可為由受控電壓控制器102所命令之電壓改 變。分別藉由受限空間303至305來表示第一設備12〇、第 二設備120及第三設備120之設備簽名。因此，當狀態摘測 器101獲得匹配（例如）受限空間303之第一運作特性及第二 運作特性時，則可將運作狀態（例如，至開狀態之切換或 功率消耗）歸因於具有受限空間303之設備。 針對每一簽名’簽名空間300之維度無需恆定。舉例而 言’若僅一設備具有為2000瓦特之實功率消耗之運作特 性’且無其他設備具有類似運作特性’則在簽名空間中以 單一維度描述此設備可為足夠的。然而’若兩個或兩個以 上设備具有相同或類似之一或多個特性，則可以更多簽名 特性擴展此等設備之簽名空間。因此，可認為簽名空間為 動態空間，該動態空間之維度取決於設備而改變。 狀態偵測器101可獲得不匹配受限簽名空間3〇3至3〇5中 之任者但位於此等空間之間（如圖3中所說明之點3〇6處） 的運作特性。狀態偵測器101、處理器1〇5或一般而言負載 監控器202或系統1〇〇可經組態以儲存不匹配任何先前儲存 之設備簽名303至305的此等運作特性作為新的設備簽名。 當已儲存此新的設備簽名時，使用者介面1〇3可提示使用 者指不該新的設備簽名之儲存可被接受抑或應被消除，且 提示使用者鍵入哪一設備應與此新的設備簽名相關聯。 經常，將複數個相同的設備120(例如，複數個相同的 燈）連接至電氣設施120。為了追蹤相同設備之運作狀態， 153977.doc •19- 201202711 監控裝置202或負載备控系統loo可具有與一特定設備簽名 相關聯之設備計數器。若狀態偵測器丨〇丨判定設備簽名之 開轉Ιϋ，則6又備a十數器遞增1。若狀態偵測器1 〇 1判定設備 簽名之關轉變，則設備計數器遞減丨。以此方式，可藉由 狀態偵測器101判定相同設備之最大數目，且可藉由使用 者經由使用者彳面103確認該最城目，《使用者可編輯 一特定設備之最大數目。 由设備計數器所提供的設備之數目可用作運作特性，該 運作特性可與指示設備之所健存最大數目的設備簽名:: 較。因此，若設備計數器等於或低於設備之最大數目，則 此情形可用以確認-運作特性與—設備簽名之間的比較。 如由負載監控裝置202所判定之實際總功率消耗或功率 消耗之累積改變可用作運作特性4效地作為設備簽名。 舉例而言，多個設備可具有不可由設備之任何其他組合獲 得之唯-功率消耗1&，此唯_功率消耗可用作簽名及 指示設備中之某—選擇者處於開狀態之運作特性。 圖⑽示用於供應電壓為210 V、23G Μ25〇 v(如分別 由參考401、402、403所說明）之白熾燈的複數功率s之實 ㈣P及複數功率Q的量測。在圖从中，已相對於供應電 壓v正規化實功率分量及虛功率分量。若設備12 有值定導納Y，則所量測之功率由S=YV2提供’且因此，、 正規化之複數功率㈣⑽/v)2將獨立於電壓。然而，正 予地，導納Y不值定，且可取決於供應電壓V。自圖从清 楚看出功率樣對電壓之依賴性，其中特定言之，實功率 153977.doc 201202711 p被展示為取決於電壓。 圖4B等效於圖4A，日 且展示用於供應電壓為21〇

4A中之實功率P對電壓之某 货應m/坚馬210 V、230 、412、413所說明）之小型螢 L複數功率Q。圖4B展示如圖 一依賴性。

以類似方式獲得運作特性時， 石対供應電歷之依賴性。當 亦即，其中量測電壓及功率 兩者，可比較運作特性與具有相同電壓之簽名。 將圖4B用作一實例，連同實際電壓一起記錄複數功率 S。因此，在電壓25〇 v(參考413)下，功率為大約 15.5+j21.6 VA，在電壓230 V(參考412)下，功率為 16.2+j22 VA，且在電壓21〇 V(參考411)下，功率為 17.5+j24.2。在訓練期間，可藉由控制電壓控制器1〇2產生 不同電壓而將設備暴露至不同電壓。 圖5A展示歸因於小型螢光燈之負載的電流a在50 Hz供 應電壓之一個週期期間隨時間（msec)而變化的方式。分別 針對具有為210 V、230 V及250 V之RMS值的供應電壓獲 得由參考501、502及503所指示的三條曲線。電流曲線501 至503展示，除了（例如）電流之功率或RMS值之外，（例如） 電流之形狀亦可取決於RMS電壓值。圖5B展示用於白熾燈 的等效於圖5A中之電流量測的電流量測5 11至5 13。在圖 5B中，如歸因於此燈之線性行為所預期，形狀實質上獨立 153977.doc 201202711 於電壓RMS值。 由於曲線之形狀（例如，電流曲線5〇1至503及511至513) 可用作設備簽名，故形狀對電壓之依賴性再次表明，可獲 得隨供應電壓而變之設備簽名以增強（sharpen)設備在變化 之供應電壓下的辨識。可獲得隨RMS電壓值、峰值電壓值 或電壓形狀而變之設備簽名，該電壓形狀可包括在電壓波 形中引入高頻率分量。 圖6展示根據一實施例之方法，其包含以下步驟： 601 .獨立於由電氣設施丨丨〇、丨丨〇a所供應之電壓來控制 電氣設施110上之一電壓， 602 ·判定自電氣設施i丨丨上之一或多個量測所判定的設 備120令之一者之一運作特性； 6〇3:比較該所判定之運作特性與所儲存之設備簽名； 6〇4 :取決於運作特性與設備簽名之比較結果而將自運 作特性所判定之運作狀態歸因於設備120中之一者。 在步驟601中，可藉由可連接至電氣設施或固定地連接 至電氣設施之電壓控制器1〇2控制電壓。在步驟6〇2中，可 藉由狀態偵測器101(例如’電腦中之處理器)判定運作特 性°在步驟603中’可將所儲存之設備簽名儲存於（例如）電 腦中之記憶體中。可藉由使處理器能夠執行該等步驟之電 路或電腦程式執行步驟602、6〇3、6〇4中之任一者。又， 可藉由電路或電腦程式控制步驟6〇1中之電壓控制器。 • X方法可包a額外訓練步驟6〇5，該訓練步驟藉由可 連接至設備及電氣設施之訓練感測器記錄自設備之電量測 153977.doc •22- 201202711 所獲得的設備之設備簽名。訓練感測器可由訓練控制器 (例如’使處理器能夠控制訓練感測器之電腦或電腦程式） 控制® 儘管在圖式及先前描述中已詳細說明並描述本發明，但 應S忍為此說明及描述為說明性或例示性的而非限制性的； 本發明並不限於所揭示之實施例。熟習此項技術者可在實 踐所主張之本發明時自對圖式、揭示内容及附加申請專利 範圍之研究而理解並實現對所揭示之實施例的其他變化。 在申請專利範圍中，詞「包含」不排除其他S件或步驟， 且不定冠詞「-」不排除複數。單__處理器或其他單元可 實現申請專利範圍中所敍述之若干項目之功能。在相互不 同之附屬項争敍述某些措施之純粹事實並不指示不可有利 地使用此等措施之組合。電腦程式可儲存/散佈於合適媒體 (諸如’ 4同其他硬體一起供應或作為其他硬體之部分的 光學儲存媒體或固態媒體）上，但亦可以其他形式（諸如， 經由網際網路或者其他有線或無線電信系統)散佈。不應 將申明專利圍巾之任何參考符號解釋為限制範嘴。 【圖式簡單說明】 示用於判枝備之運作狀態的負載監控系統； 例圖展示訓練裝置為可拆卸之負載監控系統的一實施 間； 圖3展示用於識別運作特性之不同設備簽名的簽名空 圖4A展不用於白熾燈之實功率及複數功率的量測; 153977.doc •23· 201202711 圖4B展示用於小型螢光燈之實功率及複數功率的量測； 圖5A展示歸因於小型螢光燈之負載的電流變化； 圖5B展示歸因於白熾燈之負載的電流變化；及 圖6說明一實施例之方法。 【主要元件符號說明】 100 負載監控系統 101 狀態偵測器 102 電壓控制器 103 使用者介面 104 訓練感測器 105 處理器 108 傳輸器 109 接收器 110 電氣設施 110a 電線/電氣設施 110b 電線 111 電源 115 訓練控制器 120 電氣設備 121 電纜/供電電纜/供應線 201 訓練裝置 202 負載監控裝置 300 簽名空間 301 第一維度 153977.doc 201202711 302 303 304 305 306 401 402 403 411 412 413 501 502 503 511 512 513 第二維度 受限空間 受限空間 受限空間 點 參考 參考 參考 參考 參考 參考 參考/電流曲線 參考/電流曲線 參考/電流曲線 電流曲線/電流量測 電流曲線/電流量測 電流曲線/電流量測 153977.doc -25-

Claims (1)

1. 201202711 七、申請專利範圍： 1. 一種用於如請求項2之一負载監控裝置（2〇2)的訓練裝置 (201) ’該負載監控裝置（2〇2)經組態以判定連接至由一 電源（111)所供電之一電氣設施⑴〇)的複數個電氣設備 (120)中之每一者的一運作狀態，該訓練裝置包含， 一電壓控制器（1〇2)，該電壓控制器（1〇2)可與該電氣 設施⑴〇)連接以用於獨立於由該電氣設施⑴〇、u㈣所 供應之電壓而控制該電氣設施上之一電壓， 一訓練感測器（104) ’該訓練感測器（1〇4)可連接至一 設備及該電氣設施以用於記錄自該設備之電量測所獲得 的該設備之設備簽名， 一傳輸器（108)，該傳輸器（1〇8)用於將該設備之一或 多個設備簽名傳輸至該負載監控裝置。 2. 如清求項1之訓練裝置’其中該電壓控制器能夠獨立於 來自該電源(111)之電壓而維持該電氣設施⑴〇)上之一實 質上恆定之平均電壓。 3. 如凊求項1之訓練裝置’其中該電壓控制器能夠獨立於 來自該電源（111)之該電壓而使該電氣設施⑴Q)上之該雷 壓變化。 电 4_如請求項3之訓練裝置，其進一步包含一訓練控制器 (115) 訓練控制器⑴5)用於在―訓練週期期間控制該 電壓控制器之電壓輸出的變化’且其中該訓練感測器： 進一步組態以用於記錄該電壓控制器之該電壓' 設備簽名。 馬 153977.doc 201202711 5_如請求項1之訓練裝置，其中該等設備簽名包含選自以 下清單之一或多個參數：電流、功率、電相位、導納、 瞬變特性及頻譜。 6·如請求項丨之訓練裝置，其中運作特性包含用於特徵化 該運作特性之時間演進的複數個樣本。 7· 一種負載監控裝置（202)，其用於判定連接至由電源（ιιι) 所供電之一電氣設施（1 1 0)的複數個電氣設備（丨2〇)中之每 一者的一運作狀態，該裝置包含， 一接收器（109) ’該接收器（109)用於接收由如請求項ι 之該訓練裝置（201)所傳輸之一或多個設備簽名， 一狀態偵測器（101) ’該狀態偵測器（1〇1)可與該電氣 設=連接以用㈣定自該t氣設施上之一或多個量測所 判定的該等設備中之一者之一運作特性， 一處理器（105)，該處理器（105)用於比較該所判定之 運作特性與該等設備簽名， 8. 理器（105) ’該處理器（105)用於將自該運作特性 所判疋之一運作狀態歸因於該等設備中的取決於該運作 特性與該等設備簽名之該比較的結果所選擇之一者。 自^求Z 7之負載監控裝置，其中該等設備簽名包含選 以下清單之一或多個參數：電流、功率、電相位 納、瞬變特性及頻譜。 9.如請求項 ^ 負載i控裝置，其中該所判定之運作特性 =j運作特性未由該等設備簽名包含時儲存為一新的設 備勞"名。 153977.doc 201202711 之負載監控裝置，其進一步包含一使用者介 3)，該使用者介面（1()3)經組態以使—使用者能夠 運作狀態歸因於—新的設備簽名。 U.如請求項7之負載監控裝置，其中-開或關轉變歸因於 取决於该所監控之運作特性所選擇之該設備。 12.如請求項U之負載監控裝置，其中歸因於一特定設備之 開或關轉變之數目得以計數。 13·如請求項7之負載監控裝置’其中該運作特性包含用於 特徵化該運作特性之時間演進的複數個樣本。 14. 如請求項7之負載監控裝置’其中該狀態偵測器經組態 以獲得至少第一運作特性及第二運作特性，其中該第一 運作特性及該第二運作特性中之每一者可選自以下清 單.電壓、電流、功率、相位，及在一開/關轉變期間於 電流與輸出電壓之間的相移。 15. —種負載監控系統（1〇〇)，其用於判定連接至由電源（m) 所供電之一電氣設施（1 1 〇)的複數個電氣設備（丨2〇)中之每 一者的一運作狀態，該系統包含， 一電壓控制器（102),該電壓控制器（102)可與該電氣 設施（110)連接以用於獨立於由該電氣設施（i i 〇、丨i 〇a)所 供應之電壓而控制該電氣設施上之一電！， 一訓練感測器（1 04)，該訓練感測器（1 〇4)可連接至一 设備及s亥電氣设施以用於記錄自該設備之電量測所獲得 的該設備之設備簽名， 一狀態偵測器（101) ’該狀態偵測器（1(H)可與該電氣 153977.doc 201202711 設施連接以用於判定自該電氣設施上之一或多個量測所 判定的該等設備中之一者之一運作特性， 一處理器（105)，該處理器（1〇5)用於比較該所判定之 運作特性與該等設備簽名， 一處理器（105)，該處理器（1〇5)用於將自該運作特性 所判定之一運作狀態歸因於該等設備中之取決於該運作 特性與該等設備簽名之該比較的結果所選擇之一者。 16 17 18. 19. 20. 如明求項15之負載監控裝置，其中該電壓控制器能夠獨 立於來自該電源（111)之電壓而維持該電氣設施（11〇)上之 一實質上恆定之平均電壓。 如。月求項15之負載監控裝置，其中該電壓控制器能夠獨 立於來自該1源⑴1)之言亥電壓而使該電氣設施（11〇)上之 該電壓變化。 。。月长項17之負載監控裝置，其進一步包含一訓練控制 二（）1¾訓練控制器（i i 5)用於在__訓練週期期間控制 ::電：控制器之電壓輸出的變化’且其中該訓練感測器 經進一步組態以用於記錄該電壓控制器之該電壓輸出作 為设備簽名。 如凊求項15之負載監控裝置，其中該等設備簽名包含選 自以下清單之—或多個參數：電流、功率、電相位、導 納、瞬變特性及頻譜。 士 :奢求項15之負載監控裝置，其中該所判定之運作特性 在"亥運作特性未由該等設備簽名包含時儲存為-新的設 備簽名。 153977.doc 201202711 21. 如請求項20之負載監控裝置，其進一步包含—使用者介 面（1〇3)，該使用者介面（103)經組態以使一使用者能2 將一運作狀態歸因於一新的設備簽名。 22. 如請求項15之負載監控裝置，其中一開或關轉變歸因於 取決於該所監控之運作特性所選擇之該設備。 23. 如請求項22之負載監控裝置，其中歸因於一特定設備之 開或關轉變之數目得以計數。 24. 如請求項15中任—項之負載監控袭置，其中該運作特性 包含用於特徵化該運作特性之時間演進的複數個樣本。 25. 士凊求項15之負載監控裝置，其中該狀態偵測器經組態 以獲得至少第-運作特性及第二運作特性，其中該第一 運作特性及該第二運作特性中之每一者可選自以下清 單.電壓、電流、功率、相位，及在一開/關轉變期間於 電流與輸出電壓之間的相移。 26. 一種用於判定連接至由電源⑴”所供電之一電氣設施 複數個電氣設備⑽）中之每一者的一運作狀態的 方法’該方法包含， 蜀於由°亥電氣设施（110、11 Oa)所供應之電壓而控制 5亥電氣設施上之—電壓， 疋自該電氣a免施上之一或多個量測所判定的該等設 備中之一者之一運作特性， 比較°亥所判定之運作特性與所儲存之設備簽名， 將自δ亥運作特性所判定之一運作狀態歸因於該等設備 中之取決於該運作特性與該等㈣簽名之該比較的結果 153977.doc 201202711 所選擇之一者。 27. —種電腦程式，其使一處理器能夠執行如請求項26之該 方法。 153977.doc