TW201601403A

TW201601403A - 電器設備監控方法與電器設備監控系統

Info

Publication number: TW201601403A
Application number: TW104111228A
Authority: TW
Inventors: 徐政村
Original assignee: 易家居聯網科技有限公司
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-01-01
Also published as: CN105277820B; EP2960740B1; TWI602372B; US20150378383A1; JP6109243B2; US9927826B2; CN105277820A; EP2960740A1; JP2016008973A

Abstract

一種電器設備監控方法以及系統。電器設備監控方法包括下列步驟。於採樣期間，電器設備的採樣數值會傳送到雲端伺服器，藉以依據累積統計的採樣數據計算負載邊界。檢測電器設備以取得量測功率因數、量測有效電壓值以及量測功率，並擷取市電的供給頻率。基於前述量測數據，計算實數負載電流以及虛數負載電流，而前述電流值相關於電器設備的當下電特性的反射係數。於實數-虛數電流座標系上，顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點。依據負載邊界、實數負載電流以及虛數負載電流，決定是否對應電器設備進行防護處理。

Description

電器設備監控方法與電器設備監控系統

本發明是有關於一種監控方法與監控系統，且特別是有關於一種電器設備的監控方法與監控系統。

隨著科技的發展，越來越多種類的電器設備被設計與製造出來協助人類，而該些電器設備可以應用於料理、通訊、娛樂、美容、環境整理等各種層面。

然而，電器設備都有失效或陷入異常狀態的可能性。圖1為電器設備失效率的變化示意圖。請參照圖1，一般而言，電器設備在早夭期，也就是開始使用的一段時間內，有著較高的失效率，而原因通常可歸責於製造端。一旦過了早夭期，電器設備的失效率便降低至一穩定的範圍之下，例如是千分之六之下。隨著電器使用週期的增長，當電器設備使用超過一年、兩年或是更久，便開始進入老化期。更詳細而言，不同種類的電器設備進入老化期的時間各有不同。在老化期，電器設備內的電子元件可能產生老化或失效的前兆，例如是電器設備的電容下降或電感變異等。此時，電器設備尚可使用，但明顯地效率開始變差。一般而言，除非電器設備完全失效，不然使用者無法查覺。

此外，對於突然陷入異常狀態的電器設備，也可能因使用者的疏忽而造成後續的影響或傷害。因此，如何有效地監控電器設備以便及早查覺其異常狀態或老化徵兆，仍是本領域技術人員努力的目標之一。

本發明提供一種電器設備監控方法與一種電器設備監控系統，可以對耦接市電電源的電器設備進行監控，藉以判斷電器設備是否陷入異常狀態或老化失效，並對應作出防護處理。

本發明的實施例提出一種電器設備監控方法，適用於監控耦接至市電的電器設備的老化狀況以及異常狀態。電器設備監控方法包括下列步驟。設定電器設備的負載邊界，其中負載邊界相關於電器設備的正常電特性的反射係數。檢測電器設備以取得相關於電器設備的量測功率因數、量測有效電壓值以及量測功率，並且擷取市電的供給頻率。基於所取得的量測功率因數、量測有效電壓值、量測功率以及供給頻率，計算實數負載電流以及虛數負載電流。前述實數負載電流以及虛數負載電流相關於電器設備的當下電特性的反射係數。於實數-虛數電流座標系上，顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點。依據負載邊界與所取得的實數負載電流以及虛數負載電流，決定是否對應電器設備進行防護處理。

本發明的實施例另提出一種電器設備監控系統，可供至少一個使用者裝置連入，並且用於監控耦接至市電的電器設備的老化狀況以及異常狀態。電器設備監控系統包括雲端伺服器以及監控裝置。雲端伺服器設定電器設備的負載邊界。前述負載邊界相關於電器設備的正常電特性的反射係數。監控裝置包括通訊模組、檢測模組以及控制單元。檢測模組檢測電器設備以取得相關於電器設備的量測功率因數、量測有效電壓值以及量測功率，並同時擷取市電的供給頻率。控制單元耦接通訊模組以及檢測模組，其由檢測模組接收量測功率因數、量測有效電壓值、量測功率以及供給頻率，並透過通訊模組傳輸量測功率因數、量測有效電壓值、量測功率、供給頻率與當下量測時間至雲端伺服器。雲端伺服器基於所取得的量測功率因數、量測有效電壓值、量測功率以及供給頻率，計算實數負載電流以及虛數負載電流。前述實數負載電流以及虛數負載電流相關於電器設備的當下電特性的反射係數。雲端伺服器更於使用者裝置或雲端伺服器的顯示介面，顯示實數-虛數電流座標系，並且於實數-虛數電流座標系上顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點。雲端伺服器並依據負載邊界與所取得的實數負載電流以及虛數負載電流，決定是否對應電器設備進行防護處理。

基於上述，本發明實施例所提供電器設備監控方法以及電器監控設備系統，首先藉由採樣而確認電器設備在正常情況下的電特性的反射係數，並據以取得負載邊界。接著，對於使用中的電器設備進行監測以確認其相關於電特性的反射係數實數負載電流以及虛數負載電流的變化，並藉由負載邊界來判斷電器設備是否處於異常狀態或產生老化徵兆。電器設備監控方法以及電器監控設備系統更顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點，藉以供使用者查看並認知電器設備的使用狀況。藉此，縱使非專業人員也可以隨時掌控電器設備是否有異常狀態，甚至是及早察覺電器設備的老化狀況，並提前維修或替換電器設備。如此，可以將電器失效的風險降至最低。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電器設備

So‧‧‧插座

100‧‧‧電器設備監控系統

120‧‧‧雲端伺服器

140‧‧‧監控裝置

142‧‧‧通訊模組

144‧‧‧檢測模組

146‧‧‧控制單元

148‧‧‧開關單元

DB‧‧‧遠端資料庫

Us‧‧‧使用者裝置

S410、S420、S430、S440、S450‧‧‧電器設備監控方法的步驟

S412、S414、S416‧‧‧設定負載邊界的步驟

S432、S434、S436‧‧‧計算實數負載電流以及虛數負載電流的步驟

Cp‧‧‧代表座標點

Irs‧‧‧實數負載電流

Ijs‧‧‧虛數負載電流

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。

圖1為電器設備失效率的變化示意圖。

圖2為電器設備連接插座的示意圖。

圖3是依照本發明一實施例所繪示之電器設備監控方法的流程圖。

圖4是依照本發明一實施例所繪示之電器設備監控系統的示意圖。

圖5是依照本發明一實施例所繪示所繪示之計算實數負載電流以及虛數負載電流的流程圖。

圖6是依照本發明一實施例所繪示之設定負載邊界的流程圖。

圖7是依照本發明一實施例所繪示之負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點的示意圖。

圖8是依照本發明一實施例所繪示之除濕機的代表座標點的示意圖。

圖9是依照本發明一實施例所繪示之不同種類的電器設備在實數-虛數電流座標系上的位置的示意圖。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

一般而言，電器檢測通常是透過量測電器設備的功率、電壓、電流等純量參數，藉以判斷電器設備是否有不正常的功耗。當電器設備有不正常的功耗時，即可視其為異常狀態並且採取相關的防護處理。然而，僅憑純量的功率、電壓、電流等參數，並不能準確的得知電器設備的使用狀況以及老化情形。對應於此，本發明更進一步地提出以電器設備的電特性的反射係數作為異常狀態與老化現象的判斷依據，並以電器設備在正常狀態下所取得的各項電性參數作為判斷標準，藉以準確地判斷出電器設備的異常狀態以及老化趨勢，達到異常狀態的即時處置以及有效的老化預防。值得注意的是，電特性的反射係數更反應出電器設備的阻抗特性。

圖2為電器設備透過插座So耦接市電的示意圖。其中，插座So例如為一般插座或電源延長線的插座。當電器設備10處於正常狀態下時，其電特性的反射係數是相對地穩定。然而，一旦電器設備10內的元件失效或開始老化，不論電器設備10是否有明顯的異常，其電特性的反射係數將對應地產生變化。因此，本發明的實施例所提出的電器設備監控方法以及電器設備監控方法系統，藉由推估電器設備10的當下電特性的反射係數來判斷電器設備10是否處於異常狀態或判斷電器設備10的老化趨勢。

圖3是依照本發明一實施例所繪示之電器設備監控系統的示意圖。請參照圖3，電器設備監控系統100用於監控耦接至市電的電器設備的老化狀況以及異常狀態。電器設備監控系統100包括雲端伺服器120以及監控裝置140，並且監控裝置140更包括通訊模組142、檢測模組144、控制單元146以及開關單元148。監控裝置140藉由通訊模組142而通過網路連接至雲端伺服器120，並且通訊模組142例如是支援藍芽(bluetooth)通訊協定、WiFi(Wireless Fidelity)通訊協定、近場通訊(Near Field Communication；NFC)協定等各種無線通訊標準的無線通訊模組。檢測模組144以及開關單元148設置於插座So以及市電之間。檢測模組144用以檢測電器設備10以取得相關於電器設備10的各項電性參數，而開關單元148則用以導通或阻斷插座So與市電間的連結。

控制單元146耦接於通訊模組142、檢測模組144以及開關單元148，用於資料的傳輸、接收以及開關單元148的控制。在本實施例中，控制單元146例如是可程式化之微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置。值得注意的是，監控裝置140不僅可以為獨立裝置，還可以整合至一般插座內或者電源延長線內。

雲端伺服器120可以供一個以上的監控裝置140連入，藉以監控複數個電器設備的老化狀況以及異常狀態。此外，雲端伺服器120還連接至少一個遠端資料庫DB，並且可供至少一個使用者裝置Us連入。使用者裝置Us可藉由連入雲端伺服器120的來遠端監控電器設備10的老化狀況以及異常狀態。

圖4是依照本發明一實施例所繪示之電器設備監控方法的流程圖。請參照圖3與圖4，以下將搭配圖3所提出的電器設備監控系統100來說明本發明實施例所提出的電器設備監控方法的詳細流程圖，但電器設備監控方法並不僅限於由電器設備監控系統100來實現。

於本發明實施例所提出的電器設備監控方法之中，雲端伺服器120首先會蒐集電氣設備在初期使用的狀況下，相關累積統計的數據與參數以計算並設定電器設備10的負載邊界(步驟S410)，其中前述負載邊界是相關於電器設備的正常電特性的反射係數。接著，監控裝置140的檢測模組144檢測電器設備10以取得相關於電器設備10的量測功率因數(measured Power Factor，簡寫為mPF)、量測有效電壓值(measured root-mean-square Voltage,簡寫為mVrms)以及量測功率(measured Power，簡寫為mWatt)，並且同時擷取市電的供給頻率(步驟S420)。控制單元146更由檢測模組144接收量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及供給頻率，並透過通訊模組142傳輸量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及供給頻率，甚至是相對應的量測時間至雲端伺服器120。雲端伺服器120接收量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及市電的供給頻率後，基於所取得的量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及供給頻率，計算該當時間下的實數負載電流(簡寫為Irs)以及虛數負載電流(簡寫為Ijs)(步驟S430)。前述實數負載電流Irs以及虛數負載電流Ijs相關於電器設備10的當下電特性的反射係數。

於本實施例中，雲端伺服器120是利用檢測模組144對電器設備10進行檢測所取得的量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及市電的供給頻率來計算實數負載電流Irs以及虛數負載電流Ijs，而實數負載電流Irs以及虛數負載電流Ijs更可用於進一步推估電器設備10的當下電特性的反射係數。檢測模組144例如是每3~5秒就進行一次檢測並取得量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms、量測功率mWatt以及供給頻率。值得注意的是，基於量測時的解析度差異，量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms以及量測功率mWatt需要各別以相同或不同的倍率來協助轉換為功率因數(Power Factor，簡寫為PF)、有效電壓值(root-mean-square Voltage，簡寫為Vrms)以及功率(Power，簡寫為Watt)。於本實施例中，mWatt/200=1Watt(單位：瓦)並且mVrms/1000=1Vrms(單位：伏特)。此外，mPF/1000=1PF，但本發明不以此為限。

圖5是依照本發明一實施例所繪示所繪示之計算實數負載電流以及虛數負載電流的流程圖。請參照圖5，雲端伺服器120基於所取得的量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrm以及量測功率mWatt，首先計算實數負載阻抗Zr以及虛數負載阻抗Zj(步驟S432)。實數負載阻抗Zr以及虛數負載阻抗Zj可以由下列關係式推得：Ir=mWatt*5/mVrms..............................................(2)

Ij=Ir*((1000000-mPF²)^0.5)/mPF...............................(3)

Zr=Vrms/Ir.........................................................(4)

Zj=Vrms/Ij.........................................................(5)

其中Ir為過渡實數負載電流，Ij為過渡虛數負載電流。量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrm以及量測功率mWatt與原始的功率因數PF、有效電壓值Vrms以及功率Watt有倍率差異，而該倍率會因選用的檢測元件與電路設計差異而有所調整。基於前述，由關係式(2)、(3)推導過渡實數負載電流Ir與過渡虛數負載電流Ij的方式並不完全相同於以功率因數PF、有效電壓值Vrms以及功率Watt為基礎所推導出的實數負載電流與虛數負載電流。

接著，雲端伺服器120更依據市電的供應區域，設定參考電壓以及參考頻率(步驟S434)，然後依據市電的供給頻率、參考電壓以及參考頻率，由實數負載阻抗Zr以及虛數負載阻抗Zj計算實數負載電流Irs以及虛數負載電流Ijs(步驟S436)。

值得注意的是，前述計算實數負載電流以及虛數負載電流的方法(如圖5所示)，同樣可以應用於設定負載邊界上。圖6是依照本發明一實施例所繪示之設定負載邊界的流程圖。請參照圖6，於本實施例中，雲端伺服器120首先是確認電器設備10在正常狀態下的正常電特性的反射係數，然後據以設定負載邊界。換言之，在常態使用電器設備10前，電器設備監控系統100的檢測模組144於一個採樣期間，檢測電器設備10以取得相關於電器設備10的多個採樣功率因數(sampled Power Factor，簡寫為sPF)、多個採樣有效電壓值(sampled root-mean-square Voltage，簡寫為sVrms)以及多個採樣功率(sampled Power，簡寫為sWatt)(步驟 S412)，並同時擷取市電的供給頻率。值得注意的是，採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms以及採樣功率sWatt本質上相同於量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms以及量測功率mWatt，惟採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms以及採樣功率sWatt專指檢測模組144於採樣期間所取得的量測功率因數mPF、量測有效電壓值mVrms以及量測功率mWatt。

採樣期間的長度例如是一天、三天、一週，並且在採樣期間，檢測模組144例如是每3~5秒即取得一組採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms以及採樣功率sWatt。控制單元146由檢測模組144接收採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms、採樣功率sWatt以及供給頻率，並且透過通訊模組142傳輸採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms、採樣功率sWatt以及供給頻率至雲端伺服器120。雲端伺服器120基於所取得的採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms、採樣功率sWatt以及供給頻率，計算正常實數負載電流以及正常虛數負載電流(步驟S414)，並且依據正常實數負載電流以及正常虛數負載電流，設定負載邊界(步驟S416)。

在計算正常實數負載電流以及正常虛數負載電流的過程中，可以是先分別由多組採樣功率因數sPF、採樣有效電壓值sVrms以及採樣功率sWatt計算多組採樣實數負載電流以及採樣虛數負載電流，而具體的計算方式可以參照圖5所示的負載電流計算方法，在此不再贅述。接著，多組採樣實數負載電流以及採樣虛數負載電流可透過統計而取得相關於電器設備10的正常電特性的反射係數正常實數負載電流以及正常虛數負載電流。

雲端伺服器120依據其內設的規範或者是電器設備10的型號來決定負載邊界。舉例而言，雲端伺服器120例如是以正常實數負載電流與正常虛數負載電流的20%偏離範圍又或者是以正常實數負載電流以及正常虛數負載電流的三倍標準差來作為負載邊界，但本發明並不以此為限。雲端伺服器120所取得的實數負載電流Irs、虛數負載電流Ijs、採樣實數負載電流、採樣虛數負載電流、正常實數負載電流、正常虛數負載電流與負載邊界等皆可儲存於遠端資料庫DB，作為後續數據分析，特別是大數據分析(Big Data Analysis)的基礎。

重新參照圖3與圖4，取得實數負載電流以及虛數負載電流後，雲端伺服器120更於使用者裝置Us或雲端伺服器120的顯示介面(未繪示)，顯示實數-虛數電流座標系，並且於實數-虛數電流座標系上顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點(步驟S440)。此外，雲端伺服器120，甚至是監控裝置140的控制單元146還依據負載邊界與所取得的實數負載電流以及虛數負載電流，決定是否對應電器設備10進行防護處理(步驟S450)。

圖7是依照本發明一實施例所繪示之負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點的示意圖。實數-虛數電流座標系、負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點Cp如圖7所示一般，提供使用者裝置Us或雲端伺服器120的使用者一個直覺的圖面去確認電器設備10是否為異常狀態或者是否有老化現象。值得注意的是，雖然圖7同時繪示多個代表座標點Cp，但不代表雲端伺服器120在實際使用上會同時顯示連續取得的多組實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點Cp。於本實施例中，若監控裝置140的檢測模組144例如是每3~5秒對電器設備10進行檢測，則雲端伺服器120例如是每3~5秒對顯示的代表座標點Cp進行更新。

本發明的一實施例中，雲端伺服器120所取得的負載邊界會傳輸至監控裝置140，而監控裝置140內的控制單元146由雲端伺服器120接收負載邊界以更新安全使用標準。控制單元146依據安全使用標準監控電器設備10是否呈現異常，例如是漏電、溫度過高以及瞬間電流過大等異常現象。具體而言，控制單元146例如是依據安全使用標準中的一個溫度閥值來監控電器設備10是否有溫度過高的異常，又例如是依據安全使用標準中的一個電流閥值來監控電器設備10是否有瞬間電流過大的異常。換言之，控制單元146同樣可以運用負載邊界來判斷電器設備10的異常情形。

一旦控制單元146監測到電器設備10有前述的異常情形，則控制單元146控制開關單元148，藉以對電器設備10進行斷電處理。更詳細而言，當控制單元146判斷電器設備10已經處在異常情形一段時間，例如是數毫秒或者是數秒，則控制單元146 關斷開關單元148，避免電器設備10繼續由市電取得驅動電源。

於本發明的另一實施例中，電器設備監控系統100除了能對應異常狀態而對電器設備10施予斷電處理外，還可以根據實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs的變化趨勢(即代表座標點Cp的變化趨勢)來分析電器設備10的老化狀態。具體而言，當電器設備10的使用時間增加時，肇因於內部元件的老化或失效，電器設備10的等效的電特性的反射係數也會隨之變化。因此，雲端伺服器120分析在長時間下所取得的多組實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs，即可確認電器設備10是否有老化現象。若經分析後發現電器設備10出現老化現象，雲端伺服器120還可以確認電器設備10的老化程度，並且及早示警。

具體而言，雲端伺服器120可利用一個預設期間作為單位來對所紀錄的實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs進行分類，並且統計每一個預設期間內的實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs，藉以取得多個期間實數負載電流與多個期間虛數負載電流。預設期間例如是一天、三天、一週或一個月，但不以前述為限。期間實數負載電流以及期間虛數負載電流分別相關於電器設備10在前述多個預設期間內的期間電特性的反射係數。雲端伺服器120判斷期間實數負載電流以及期間虛數負載電流的變化趨勢，並且若前述的變化趨勢顯示期間實數負載電流或期間虛數負載電流逐漸趨向負載邊界，則代表電器設備10已經有老化的現象。此時，電器設備監控系統100的雲端伺服器120已經可以對應電器設備 10發出老化提醒。若期間實數負載電流或期間虛數負載電流中的至少一者已經超出負載邊界，或者是期間實數負載電流與期間虛數負載電流的平方和根值已經不在負載邊界內，則電器設備監控系統100的雲端伺服器120更可對應電器設備10發出警示訊號。

以下將提供數個實例來說明本發明所提出之電器設備監控方法與電器設備監控系統的實際運用與功效。圖8是依照本發明一實施例所繪示之除濕機的代表座標點的示意圖。參照圖8，首先以除濕機機型為150/165W為例，啟動電容為25uF，並且模擬在長時間運作下，逐漸由25uF遞減為20uF、15uF、10uF、5uF乃至0uF的情境。當啟動電容小於5uF時，除濕機的壓縮機明顯無法啟動，且功耗上升超過600W(瓦)。詳細的模擬測試表如下。

參照圖8，隨著啟動電容的變化，實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs也隨之變動。當啟動電容為25uF時，若實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs分別為1.309以及-0.387(即前述的正常實數負載電流與正常虛數負載電流)。此時，代表座標點Cp(25uF)為(1.309,-0.387)，而Irs+Ijs=1.309-j0.387=1.365，並且實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs的20%變化為0.27，而負載邊界可以由前述數據取得。由前述模擬測試表可知，一旦啟動電容降至15uF，則本發明所提出的電器設備監控方法與電器設備監控系統就會進行對應的防護處理，例如切斷除濕機的電源供應或對應除濕機而發出警示。

本發明另一實施例是以家用電風扇為例。一般而言，模擬正常使用情況下的家用電扇，可以得知家用電風扇的Vrms=110(單位：伏特)、Watt=50.43(單位：瓦特)、PF=-0.94。此時，所換算出的實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs分別為0.458與-0.166。此時，Irs+Ijs=0.458-j0.166=0.487。實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs的20%變化量為0.0975，而負載邊界可以由前述數據取得。

更進一步模擬葉片無法進行轉動的家用風扇，此時家用電風扇的Vrms=110(單位：伏特)、Watt=60.9(單位：瓦特)、PF=-0.94。經換算後的實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs分別為0.553與-0.2。此時，實數負載電流Irs與虛數負載電流Ijs的總和變化量已經超過前述的20%變化量，而電器設備監控方法與電器設備監控系統就會進行對應的防護處理。值得注意的是，前述除濕機以及家用電扇的實例都為模擬數據而非量測數據。

於本發明的另一實施例中，電器設備監控系統100還具有電器識別的能力。具體而言，不同種類的電器設備10在電特性的反射係數上也會有所不同。因此，電器設備監控系統100的雲端伺服器120依據量測功率因數、量測有效電壓值、量測功率以及市電的供給頻率計算出實數負載電流以及虛數負載電流後，即可依據實數負載電流以及虛數負載電流在實數-虛數電流座標系上的位置判斷電器設備10的種類。圖9是依照本發明一實施例所繪示之不同種類的電器設備在實數-虛數電流座標系上的位置的示意圖。參照圖9，雲端伺服器120可以依據實數負載電流以及虛數負載電流的位置判斷電器設備10的種類，例如是特定廠牌的風扇、燈、電鍋、螢幕以及電腦。此外，當對應電器設備10所計算取得的實數負載電流以及虛數負載電流越多組，判斷電器設備10種類的準確率就越高。

綜上所述，本發明實施例所提供電器設備監控方法以及電器監控設備系統，首先藉由採樣而確認電器設備在正常情況下的電特性的反射係數，並據以取得負載邊界。接著，對於使用中的電器設備進行監測以確認其相關於電特性的反射係數的實數負載電流以及虛數負載電流的變化，並藉由負載邊界來判斷電器設備是否處於異常狀態或產生老化徵兆。此外，電器設備監控方法以及電器監控設備系統更顯示負載邊界與實數負載電流以及虛數負載電流的代表座標點，藉以供使用者查看並認知電器設備的使用狀況。藉此，縱使非專業人員也可以隨時掌控電器設備是否有異常狀態，甚至是及早察覺電器設備的老化狀況，並提前維修或替換電器設備。如此，可以將電器失效的風險降至最低。

雖然本發明已呈現多個實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S410、S420、S430、S440、S450‧‧‧電器設備監控方法的步驟

Claims

一種電器設備監控方法，適用於監控耦接至市電的一電器設備的老化狀況以及異常狀態，該電器設備監控方法包括下列步驟：設定該電器設備的一負載邊界，其中該負載邊界相關於該電器設備的一正常電特性的一反射係數；檢測該電器設備以取得相關於該電器設備的一量測功率因數、一量測有效電壓值以及一量測功率並同時擷取該市電的一供給頻率；基於所取得的該量測功率因數、該量測有效電壓值、該量測功率以及該供給頻率，計算一實數負載電流以及一虛數負載電流，其中該實數負載電流以及該虛數負載電流相關於該電器設備的一當下電特性的一反射係數；於一實數-虛數電流座標系上，顯示該負載邊界與該實數負載電流以及該虛數負載電流的一代表座標點；以及依據該負載邊界與所取得的該實數負載電流以及該虛數負載電流，決定是否對應該電器設備進行一防護處理。
如申請專利範圍第1項所述之電器設備監控方法，其中基於所取得的該量測功率因數、該量測有效電壓值、該量測功率以及該供給頻率，計算該實數負載電流以及該虛數負載電流的步驟，更包括：基於所取得的該量測功率因數、該量測有效電壓值以及該量測功率，計算一實數負載阻抗以及一虛數負載阻抗；依據市電的一供應區域，設定一參考電壓以及一參考頻率；以及依據該供給頻率、該參考電壓以及該參考頻率，由該實數負載阻抗以及該虛數負載阻抗計算該實數負載電流以及該虛數負載電流。
如申請專利範圍第1項所述之電器設備監控方法，其中設定該負載邊界的步驟，更包括：於一採樣期間，檢測該電器設備以取得相關於該電器設備的多個採樣功率因數、多個採樣有效電壓值以及多個採樣功率，並同時擷取該市電的該供給頻率；基於所取得的該些採樣功率因數、該些採樣有效電壓值、該些採樣功率以及該供給頻率，計算一正常實數負載電流以及一正常虛數負載電流；以及依據該正常實數負載電流以及該正常虛數負載電流，設定該負載邊界。
如申請專利範圍第1項所述之電器設備監控方法，其中決定是否對應該電器設備進行該防護處理的步驟，更包括：依據該負載邊界更新一安全使用標準，並且依據該安全使用標準監控該電器設備是否呈現異常；以及當該電器設備呈現異常時，對該電器設備進行一斷電處理。
如申請專利範圍第1項所述之電器設備監控方法，其中決定是否對應該電器設備進行該防護處理的步驟，更包括：統計每一預設期間內所取得的該些實數負載電流以及該些虛數負載電流，藉以取得多個期間實數負載電流以及多個期間虛數負載電流，其中該些期間實數負載電流以及該些期間虛數負載電流分別相關於該電器設備於該些預設期間內的一期間電特性的一反射係數；判斷該些期間實數負載電流以及該些期間虛數負載電流的一變化趨勢；以及若該變化趨勢表示該些期間實數負載電流或該些期間虛數負載電流逐趨向該負載邊界，並且該些期間實數負載電流或該些期間虛數負載電流中的至少一者或是該些期間實數負載電流與該些期間虛數負載電流的多個平方和根值中的至少一者超越該負載邊界，則對應該電器設備發出警示訊號。
一種電器設備監控系統，可供至少一使用者裝置連入，並且用於監控耦接至市電的一電器設備的老化狀況以及異常狀態，該電器設備監控系統包括：一雲端伺服器，設定該電器設備的一負載邊界，其中該負載邊界相關於該電器設備的一正常電特性的一反射係數；以及一監控裝置，包括：一通訊模組；一檢測模組，檢測該電器設備以取得相關於該電器設備的一量測功率因數、一量測有效電壓值以及一量測功率並同時擷取該市電的一供給頻率；以及一控制單元，耦接該通訊模組以及該檢測模組，由該檢測模組接收該量測功率因數、該量測有效電壓值、該量測功率以及該供給頻率，並透過該通訊模組傳輸該量測功率因數、該量測有效電壓值、該量測功率以及該供給頻率至該雲端伺服器，該雲端伺服器基於所取得的該量測功率因數、該量測有效電壓值、該量測功率以及該供給頻率，計算一實數負載電流以及一虛數負載電流，其中該實數負載電流以及該虛數負載電流相關於該電器設備的一當下電特性的一反射係數，該雲端伺服器更於該使用者裝置或該雲端伺服器的一顯示介面，顯示一實數-虛數電流座標系，並且於該實數-虛數電流座標系上顯示該負載邊界與該實數負載電流以及該虛數負載電流的一代表座標點，該雲端伺服器依據該負載邊界與所取得的該實數負載電流以及該虛數負載電流，決定是否對應該電器設備進行一防護處理。
如申請專利範圍第6項所述之電器設備監控系統，其中該雲端伺服器基於所取得的該量測功率因數、該量測有效電壓值以及該量測功率，計算一實數負載阻抗以及一虛數負載阻抗，並且依據市電的一供應區域，設定一參考電壓以及一參考頻率，藉以依據該供給頻率、該參考電壓以及該參考頻率，由該實數負載阻抗以及該虛數負載阻抗計算該實數負載電流以及該虛數負載電流。
如申請專利範圍第6項所述之電器設備監控系統，其中該檢測模組更於一採樣期間檢測該電器設備以取得相關於該電器設備的多個採樣功率因數、多個採樣有效電壓值以及多個採樣功率並且擷取該市電的該供給頻率，該雲端伺服器基於所取得的該些採樣功率因數、該些採樣有效電壓值、該些採樣功率以及該供給頻率，計算一正常實數負載電流以及一正常虛數負載電流，藉以依據該正常實數負載電流以及該正常虛數負載電流，設定該負載邊界。
如申請專利範圍第6項所述之電器設備監控系統，其中該監控裝置更包括一開關單元，耦接於該電器設備與市電之間，該控制單元由該雲端伺服器接收該負載邊界以更新一安全使用標準，並且該控制單元依據該安全使用標準監控該電器設備是否呈現異常，當該電器設備呈現異常，該控制單元控制該開關單元，藉以對該電器設備進行一斷電處理。
如申請專利範圍第6項所述之電器設備監控系統，其中該雲端伺服器統計每一預設期間內所取得的該些實數負載電流以及該些虛數負載電流，藉以取得多個期間實數負載電流以及多個期間虛數負載電流，該些期間實數負載電流以及該些期間虛數負載電流分別相關於該電器設備於該些預設期間內的一期間電特性的一反射係數，並且該雲端伺服器判斷該些期間實數負載電流以及該些期間虛數負載電流的一變化趨勢，若該變化趨勢表示該些期間實數負載電流或該些期間虛數負載電流逐趨向該負載邊界，並且該些期間實數負載電流或該些期間虛數負載電流中的至少一者或是該些期間實數負載電流與該些期間虛數負載電流的多個平方和根值中的至少一者超越該負載邊界，則該雲端伺服器對應該電器設備發出警示訊號。