TWI440279B - 耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents

耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體 Download PDF

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Description

耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體
本發明係關於一種耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體;詳細而言,本發明所提供之耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體會根據電壓值,對所偵測到之耗電值進行校準。
為了方便量測及管理電器或/及電力迴路之耗電量,大部份的住家或公司行號設置有耗電量測裝置,例如:電表(又稱電力計)。除了傳統的機械式耗電量測裝置之外,近年來因技術的快速發展,能提供即時耗電資訊之數位化的耗電量測裝置亦已問世。
耗電量測裝置通常安裝於電力供應端與用戶端之間,以方便電力供應端計算用戶的耗電量。對用戶端而言,使用者可將耗電量測裝置與用電辨識方法結合,以辨識各電器實際之耗電狀態,並據以對自身的用電習慣做有效的管理。透過此種方式,使用者能適時地減少用電量,進而達到節能減碳之目的。
儘管習知的用電辨識技術已能辨識各電器之耗電狀態,但卻存在辨識準確率飄移的問題。辨識準確率飄移的問題即是:同一電力迴路上之電器之運作狀態相同,但於不同時間點之辨識結果卻不同。舉例而言,同一電力迴路上之電器在同樣的運作狀態下,於早上所獲得之辨識結果與於下午所獲得之辨識結果不同。
造成用電辨識之辨識準確率飄移的主要原因在於電壓的變動。 具體而言,電力供應端所提供的電力並非固定且非穩定的電壓,因此耗電量測裝置所量測到的耗電值便會有所誤差,造成後續的辨識準確率飄移。
有鑑於此,如何提供一種較為正確的耗電量測的技術,使後續的用電辨識及其他應用能夠有較佳的結果,乃業界亟需努力之目標。
為解決前述問題,本發明提供了一種耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體。
本發明所提供之耗電量測方法,適用於一耗電量測裝置,該耗電量測方法包含下列步驟:(a)令該耗電量測裝置偵測一耗電值,(b)令該耗電量測裝置偵測一電壓值,(c)令該耗電量測裝置根據該電壓值及一基準電壓值,計算出一變動率,以及(d)令該耗電量測裝置根據該變動率,校準該耗電值。
本發明所提供之電腦可讀取記錄媒體,其內儲一程式。當一耗電量測裝置載入該程式後,可完成前述之耗電量測方法。
本發明所提供之耗電量測裝置包含一偵測器及一處理器,且該偵測器與該處理器電性連接。該偵測器用以偵測一耗電值及一電壓值。該處理器根據該電壓值及一基準電壓值,計算出一變動率,且根據該變動率,校準該耗電值。
本發明所提供之耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體能利用所偵測到的電壓值校準所偵測到的耗電值,故校 準後之耗電值能適切地反應出電器或/及電力迴路上之耗電情況。
為讓本發明之上述目的、技術特徵和優點能更明顯易懂,下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。
以下將透過實施例來解釋本發明所提供之耗電量測裝置、耗電量測方法及其電腦可讀取記錄媒體。然而,本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此,關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的,而非用以直接限制本發明。需說明者,以下實施例及圖示中,與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。
本發明之第一實施例為一耗電量測裝置1,其示意圖係描繪於第1圖中。耗電量測裝置1包含一偵測器11及一處理器13,且偵測器11與處理器13電性連接。偵測器11可為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之各種能偵測電力資訊之偵測器。處理器13可為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知之各種處理器、中央處理裝置(central processing unit)、微處理器或其它計算裝置其中之任一種。
耗電量測裝置1可與一單一電器連接,於此情形下,偵測器11便能對此單一電器進行用電偵測,以得一耗電值102。偵測器11亦會偵測一電壓值104。偵測器11可於同一時間點或於不同時間點偵測耗電值102及電壓值104。須說明者,若於不同時間點偵測耗電值102及電壓值104,則其時間差須小於一預設範圍,以便使電壓值104能適切地反應此單一電器消耗此耗電值102時,電力 供應端所提供之電壓位準。
由於耗電量測裝置1係用以偵測此單一電器之用電情況,故其偵測器11所偵測到之耗電值102可為一電流值、一實功率值、一虛功率值、一可視功率值或/及其他能反應耗電情況之資訊。
接著,處理器13會根據偵測器11所偵測到的電壓值104及一基準電壓值106,計算出一變動率。舉例而言,基準電壓值106可為一標準電壓值。於台灣、北美地區及日本,標準電壓值為110伏特;於中國及歐洲地區,標準電壓值為220伏特。再舉例而言,耗電量測裝置1可先透過其偵測器11於一時間區間內偵測複數個參考電壓值108,其處理器13再利用所偵測到的這些參考電壓值108,來決定基準電壓值106,例如,處理器13可平均這些參考電壓值108以作為基準電壓值106。
之後,處理器13會根據變動率,校準耗電值102。例如,處理器13可將基準電壓值106除以電壓值104以作為變動率,再將此變動率乘上耗電值102以作為校準後之耗電值102。校準後之耗電值102便能適切地反應此單一電器之實際耗電量。
第一實施例之耗電量測裝置1亦可與一電力迴路電性連接。於此情形下,耗電量測裝置1便能對此電力迴路進行用電偵測,以獲得此電力迴路之耗電值,再依照與前述雷同的方式調整耗電值(亦即,根據電壓值及基準電壓值計算一變動率,再根據此變動率調整耗電值),以便適切地反應此電力迴路之實際耗電量。
第一實施例之耗電量測裝置1更可包含一存儲器15,且此存儲 器15係電性連接至該偵測器11及處理器13。此存儲器15可用以儲存所量測到的多個參考電壓值108及基準電壓值106。須說明者,於其他實施態樣中,耗電量測裝置可不設置存儲器來儲存參考電壓值及基準電壓值;於此情形下,耗電量測裝置可於需要使用參考電壓值時,先偵測多個參考電壓值,再據以計算出基準電壓值,或者,耗電量測裝置可內建一固定的基準電壓值。
由上述說明可知,與先前技術相較,第一實施例之耗電量測裝置1於計算其耗電值時,考慮了電壓的變動率,因此能更有效地校準所偵測到的耗電值,以適切地反應所量測之電器/電力迴路的實際耗電值。
本發明之第二實施例為應用耗電量測裝置之一用電辨識系統,此用電辨識系統之運作包含二個主要的部份:學習階段及辨識階段。
第2A圖係描繪用電辨識系統於學習階段之架構示意圖。此用電辨識系統所欲辨識之用電環境具有四個電器211、213、215及217,且此四個電器211、213、215及217分別與耗電量測裝置231、233、235及237電性連接。須說明者,用電環境中之電器數目並非用以限制本發明之範圍。
耗電量測裝置231、233、235及237之內部架構與所能進行之運作與第一實施例之耗電量測裝置1相同。耗電量測裝置231、233、235及237會分別偵測電器211、213、215及217於某一狀態或某些狀態下的用電狀態。由於耗電量測裝置231、233、235及237對電器211、213、215及217所分別進行之偵測及校準的 動作雷同,故以下將以耗電量測裝置231與電器211作為主要的敘述說明。
如前所述,耗電量測裝置231會偵測電器211於某一狀態或某些狀態下的用電狀態(亦即,於一段時間內偵測其耗電值及電壓值)。舉例而言,若電器211為一電扇,且其風力有強、中、弱三個等級,則耗電量測裝置231會分別偵測電器211於此三種等級下的用電狀態。又,倘若電器211只具有開啟及關閉二種狀態,則耗電量測裝置231會偵測電器211於開啟時的用電狀態。接著,針對電器211之各狀態,耗電量測裝置231會依據所偵測到的電壓值及一基準電壓值,計算一變動率。之後,耗電量測裝置231再依據此變動率,校正先前所量測到的耗電值。
請參閱第2B、2C及2D圖,其係描繪耗電量測裝置231校準電器211之耗電值之一範例。第2B圖係描繪耗電量測裝置231於一段時間內所偵測到的42筆耗電值(亦即,於42秒內,每一秒偵側一筆耗電值),其中水平軸代表時間,而垂直軸代表耗電值。於本範例中,每一筆耗電值為一實功率值。第2C圖則描繪耗電量測裝置231所偵測到的42筆電壓值(亦即,於42秒內,每一秒偵側一筆電壓值),此42筆電壓值分別對應至第2B圖所描繪之42筆耗電值。第2C圖中,水平軸代表時間,且垂直軸代表電壓值。接著,耗電量測裝置231會針對每一筆耗電值計算一變動率,再以變動率校準此耗電值。此處,耗電量測裝置231係將基準電壓值(亦即,標準電壓值110伏特)除以電壓值以作為變動率,再將變動率乘上相對應的耗電值,便為校準後的耗電值。第2D圖係 描繪42筆校準後之耗電值,其中水平軸代表時間,而垂直軸代表校準後之耗電值。
由第2B圖可知,耗電量測裝置231一開始所偵測到的42筆耗電值中,實功率值為120瓦特的有25筆,實功率值為121瓦特的有12筆,實功率值為122瓦特的有3筆,實功率值為123瓦特、124瓦特及125瓦特的皆為0筆,且實功率值為126瓦特的有2筆。再由第2D圖可知,耗電量測裝置231校準後的42筆耗電值中,實功率值為115瓦特的有1筆,實功率值為116瓦特的有3筆,實功率值為117瓦特的有5筆,實功率值為118瓦特的有10筆,實功率值為119瓦特的有6筆,實功率值為120瓦特的有6筆,實功率值為121瓦特的有8筆,實功率值為122瓦特的有1筆,實功率值為123瓦特的有1筆,且實功率值為124瓦特的有1筆。
於耗電量測裝置231、233、235及237分別對電器211、213、215及217進行前述運作以取得校準後之耗電值之後,用電辨識系統中的一電腦25便可採用任何一種用電辨識演算法,依據這些校準後之耗電值,學習電器211、213、215及217之用電特徵,並建置一耗電特徵值對應表以供後續辨識之用。須說明者,本發明所屬技術領域中具有通常知識者應熟知各種不同的用電辨識演算法,故茲不贅述。另須說明者,本發明之重點在於校準耗電量測裝置對電器所量測到的耗電值,以使用電辨識系統能以較為準確的資料學習各電器之用電特徵。
第2E圖係描繪用電辨識系統於辨識階段之架構示意圖,其中, 耗電量測裝置231電性連接至電腦25及一電力迴路,且此電力迴路上有四個電器211、213、215及217。
於辨識階段,耗電量測裝置231會偵測電力迴路上之耗電值及電壓值。類似的,耗電量測裝置231會根據此電壓值及一基準電壓值,計算出一變動率。由於在學習階段所偵測及校準之耗電值為實功率值,因此於辨識階段所偵測及校準的耗電值亦為實功率值。
耗電量測裝置231可將基準電壓值設為標準電壓值110伏特;耗電量測裝置231亦可將先前於學習階段所量測到的電壓值作統計處理(例如:平均),以作為基準電壓值。之後,耗電量測裝置231再根據此變動率校準耗電值。假設此時耗電量測裝置231所偵測到的耗電值為320瓦特,且所偵測到的電壓值為113伏特。若耗電量測裝置將基準電壓值設為標準電壓值110伏特,再將基準電壓值除以電壓值作為變動率,並將變動率乘上耗電值以作為校準後之耗電值,則校準後之耗電值為311.5瓦特。
之後,電腦25便可採用任何一種用電辨識演算法,對校準後之耗電值進行辨識。須說明者,本發明之重點在於校準耗電量測裝置對電器所量測到的耗電值,以使用電辨識系統能以較為準確的資料進行辨識。
由上述說明可知,第二實施例之用電辨識系統於學習階段及辨識階段皆考慮了電器使用時的電壓值,並據以將當時所量測到的耗電值進行校準,因此不論在學習階段或在辨識階段,皆能獲較好的結果。
本發明之第三實施例為一種耗電量測方法,其流程圖係描繪於第3圖。此耗電量測方法適用於一耗電量測裝置,例如第一實施例之耗電量測裝置1。使用者可先將耗電量測裝置與一單一電器電性連接,之後便能執行此耗電量測方法。
首先,耗電量測方法執行步驟S301,令此耗電量測裝置對此單一電器進行用電偵測,以得一耗電值。耗電量測方法另執行步驟S303,使耗電量測裝置偵測一電壓值。須說明者,耗電量測方法可於同一時間點或於不同時間點執行步驟S301及S303。倘若耗電量測方法於不同時間點執行步驟S301及S303,則執行此二步驟之時間差須小於一預設範圍,如此一來,電壓值才能適切地反應此單一電器消耗電力時,電力供應端所提供之電壓位準。由於耗電量測方法係使耗電量測裝置偵測此單一電器之用電情況,故所偵測到之耗電值可為一電流值、一實功率值、一虛功率值、一可視功率值或/及其他能反應耗電情況之資訊。
接著,執行步驟S305,令此耗電量測裝置根據步驟S303所偵測到之電壓值及一基準電壓值,計算出一變動率。此變動率能反應電力供應端所提供之電壓位準的飄移比率。具體而言,電力供應端所提供之電壓位準並非處於穩定的狀態,故會有飄移的情況,因此,耗電量測裝置於不同時間點所偵測到的電壓值會有差異。
耗電量測方法執行步驟S305所使用之基準電壓值可為一標準電壓值。於台灣、北美地區及日本,標準電壓值為110伏特;於中國及歐洲地區,標準電壓值為220伏特。於其他實施態樣中,耗 電量測方法可執行其他步驟以取得基準電壓值。舉例而言,耗電量測方法可先令耗電量測裝置於一時間區間內偵測複數個參考電壓值,再令耗電量測裝置利用這些參考電壓值,決定此基準電壓值(例如:平均這些參考電壓值以作為該基準電壓值)。於此情形下,耗電量測方法可進一步儲存這些參考電壓值及基準電壓值以供後續使用。
最後,耗電量測方法執行步驟S307,令耗電量測裝置根據變動率,校準該耗電值。舉例而言,耗電量測方法可於步驟S305中,令耗電量測裝置將基準電壓值除以步驟S303所偵測到的電壓值作為變動率,再於步驟S307中,令耗電量測裝置將變動率乘上步驟S301所偵測到之耗電值,作為校準後之耗電值。此校準後之耗電值便能適切地反應此單一電器之實際耗電量。
倘若使用者將耗電量測裝置與一電力迴路電性連接,於此情形下,耗電量測方法便是對此電力迴路進行用電偵測,進而獲得此電力迴路之耗電值,再依照與前述雷同的方式校準其耗電值,故不在此贅述。
除了上述步驟,第三實施例之耗電量測方法亦能執行第一實施例所描述之所有操作及功能,所屬技術領域具有通常知識者可直接暸解第三實施例如何基於第一實施例以執行該等操作及功能,故不贅言。
本發明之第四實施例則是將耗電量測方法應用於一用電辨識系統,如第二實施例所述之用電辨識系統。此用電辨識系統所欲辨識之用電環境具有複數個電器。此用電辨識系統之運作包含二個 主要的部份:學習階段及辨識階段;換言之,耗電量測方法會被應用於學習階段及辨識階段。
首先,請先參考第4圖,其係描繪本發明之耗電量測方法應用於用電辨識系統之學習階段之流程圖。第4圖所描繪之流程將施於用電辨識系統所欲辨識之每一個電器。
針對每一電器,耗電量測方法會於一段時間內偵測其用電狀態。具體而言,耗電量測方法會執行步驟S301、S303、S305及S307,由於該等步驟所進行之運作已詳述於前述第三實施例,因此茲不贅言。之後,執行步驟S409,令耗電量測裝置判斷所偵測的時間是否已達一預設時間長度。若步驟S409之結果為否,則耗電量測方法再次執行步驟S301、S303、S305及S307;若步驟S409之結果為是,則耗電量測方法步驟S411,以結束對此電器的用電偵測。當耗電量測方法對所有的電器之用電狀態都偵測結束後,用電辨識系統便可採用任何一種用電辨識演算法,依據這些校準後之耗電值,學習這些電器之用電特徵,並建置一耗電特徵值對應表以供後續辨識之用。
於辨識階段,耗電量測裝置則是電性連接至一電力迴路上,且此電力迴路上具有學習階段所提及之電器。用電辨識系統便可採用第3圖所繪示之流程,執行步驟S301及S303以偵測電力迴路上之耗電值及電壓值。接著,執行步驟S305,令耗電量測裝置根據步驟S303所偵測到之電壓值及一基準電壓值,計算出一變動率。須說明者,此處之電壓值可為標準電壓值。又,耗電量測方法可採用學習階段所量測到之多個電壓值作為參考電壓值,再利 用這些參考電壓值,決定基準電壓值(例如:將參考電壓值平均,以作為基準電壓值)。之後,執行步驟S307,令耗電量測裝置根據此變動率,校準耗電值。最後,用電辨識系統便可採用任何一種用電辨識演算法,對校準後之耗電值進行辨識。
除上述步驟,第四實施例亦能執行第二及第三實施例所描述之所有操作及功能,所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第四實施例如何基於上述第二及第三實施例以執行此等操作及功能,故不贅述。
第三及第四實施例所描述之耗電量測方法可分別由一電腦可讀取記錄媒體來加以實現。各電腦可讀取記錄媒體儲存一程式,當一耗電量測裝置載入電腦可讀取記錄媒體所儲存之程式後,即可完成第三及第四實施例所述之耗電量測方法。前述之電腦可讀取記錄媒體可為一般電子設備,例如唯讀記憶體(read only memory,ROM)、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶及可由網路存取之資料庫或熟習此項技藝者所習知且具有相同功能之任何其它儲存媒體中。
由上述說明可知,本發明所提供之耗電量測裝置及耗電量測方法考慮了電壓之變動率,並以此變動率校準所偵測到之耗電值,因此校準後之耗電值能適切地反應出電器/電力迴路之用電狀態。因此,若將本發明之耗電量測裝置及耗電量測方法應用於用電辨識系統,則辨識效果將更為準確。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣,以及闡釋本發明之技術特徵,並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術 者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍,本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
1‧‧‧耗電量測裝置
11‧‧‧偵測器
13‧‧‧處理器
15‧‧‧存儲器
102‧‧‧耗電值
104‧‧‧電壓值
106‧‧‧基準電壓值
108‧‧‧參考電壓值
第1圖係描繪第一實施例之耗電量測裝置之示意圖;第2A圖係描繪用電辨識系統於學習階段之架構示意圖;第2B圖係描繪耗電量測裝置所偵測到之耗電值;第2C圖係描繪耗電量測裝置所偵測到之電壓值;第2D圖係描繪校準後之耗電值;第2E圖係描繪用電辨識系統於辨識階段之架構示意圖;第3圖係描繪第三實施例之流程圖;及第4圖係描繪將耗電量測方法應用於用電辨識系統之學習階段之流程圖。

Claims (15)

  1. 一種耗電量測方法,適用於一耗電量測裝置,該耗電量測方法包含下列步驟:(a)令該耗電量測裝置於一時間區間內偵測複數個參考電壓值;(b)令該耗電量測裝置利用該等參考電壓值,決定一基準電壓值;(c)令該耗電量測裝置偵測一耗電值;(d)令該耗電量測裝置偵測一電壓值;(e)令該耗電量測裝置根據該電壓值及該基準電壓值,計算出一變動率;以及(f)令該耗電量測裝置根據該變動率,校準該耗電值。
  2. 如請求項1所述之耗電量測方法,其中該步驟(c)係令該耗電量測裝置對一電器進行用電偵測,以得該耗電值。
  3. 如請求項1所述之耗電量測方法,其中該步驟(c)係令該耗電量測裝置對一電力迴路進行用電偵測,以得該耗電值。
  4. 如請求項1所述之耗電量測方法,其中該耗電值為一電流值、一實功率值、一虛功率值及一可視功率值其中之一。
  5. 如請求項1所述之耗電量測方法,其中該步驟(b)係平均該等參考電壓值以作為該基準電壓值。
  6. 如請求項1所述之耗電量測方法,更包含下列步驟:(g)令該耗電量測裝置儲存該等參考電壓值及該基準電壓值。
  7. 如請求項1所述之耗電量測方法,其中該步驟(a)係將該基準 電壓值除以該電壓值以作為該變動率,該步驟(b)係將該變動率乘上該耗電值以作為該校準後之耗電值。
  8. 一種耗電量測裝置,包含:一偵測器,用以於一時間區間內偵測複數個參考電壓值,且用以偵測一耗電值及一電壓值;以及一處理器,電性連接至該偵測器,該處理器利用該等參考電壓值,決定一基準電壓值,根據該電壓值及該基準電壓值,計算出一變動率,且根據該變動率,校準該耗電值。
  9. 如請求項8所述之耗電量測裝置,其中該偵測器係對一電器進行用電偵測,以得該耗電值。
  10. 如請求項8所述之耗電量測裝置,其中該偵測器係對一電力迴路進行用電偵測,以得該耗電值。
  11. 如請求項8所述之耗電量測裝置,其中該耗電值為一電流值、一實功率值、一虛功率值及一可視功率值其中之一。
  12. 如請求項8所述之耗電量測裝置,其中該處理器係平均該等參考電壓值以作為該基準電壓值。
  13. 如請求項8所述之耗電量測裝置,更包含:一存儲器,電性連接至該偵測器及該處理器,該存儲器儲存該等參考電壓值及該基準電壓值。
  14. 如請求項8所述之耗電量測裝置,其中該處理器係將該基準電壓值除以該電壓值以作為該變動率,且該處理器係將該變動率乘上該耗電值以作為該校準後之耗電值。
  15. 一種內儲一程式之電腦可讀取記錄媒體,當一耗電量測裝置載入該程式後,可完成如請求項1所述之耗電量測方法。
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