TWI578146B - Mobile energy monitoring and management system - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/048—Monitoring; Safety
Description
本發明係整合擴增實境技術、行動通訊、網際網路、數位控制、雲端伺服器及智慧能源裝置之監控管理系統。並安裝一具能源管理功能之擴增實境應用程式於具有攝影及顯示功能之智慧行動裝置透過行動網路連結置於雲端之能源管理伺服主機，可即時監控介接於網際網路之智慧電錶、智慧家電...等新型能源設備使用狀態，以進行查詢、管理、監看、控制與展示，進而達成智慧節能管理之實質成效。
近代文明的進步，仰賴大量各式能源的驅動。現代人的生活無時無刻不在使用能源，我們每天的食衣住行育樂也無一不與水、電、瓦斯、石油...等能源息息相關。除了希望能在有限的資源下，做到最高效率的利用，達到節能的效果，也為了追求更優質便利的生活品質，對於能源管控的議題，一直以來都是人們研究努力的目標。
傳統的能源管理，大多是依賴人工抄錶紀錄、現場監測或以人工關關調控的方式來達成管控或計費之目的。而隨著行動通訊、網際網路及各式IT技術的演進發展，而有智慧電網、智慧水網、智慧天然氣網...等新式能源管理技術的提出。它們是利用資訊及通訊科技來偵測與收集供應端的電力、水力或瓦斯供應狀況，與使用端的能源耗用狀況。再以這些資訊來調整生產與輸配，或調整
家庭及企業用戶的用電、用水、瓦斯用量，以達到節約能源，降低損耗及智慧管理之目的。
在智慧能源網路中則會建置可用來記錄系統之電能、水力或天然氣流動的智慧型能源量表(Smart Meter)或可控制啟停之智慧插座或開關，而一些先進的耗能設備也已走向智慧化(如智慧家電)，可即時傳送該耗能設備之使用狀態。通過Smart Meter或智慧家電，可隨時監測電力、水力或瓦斯使用的狀況並可透過網際網路回報資訊及接受控制指令。在電能、水力或瓦斯需求的高峰期，可以關閉一些非必要的耗能器具來降低需求，亦可即時回報能源供應及設備故障狀況。而隨著智慧能源網路管理技術之發展，現已進化到可遠端監測及遙控，甚至具備智慧判斷調控之能力。
但對於現場作業人員來說，目前的智慧型能源管理方式較為單調且無趣，大多仍是利用特定管理介面或網頁以進行操作，雖也可進行遠端線上即時監看及控制，但是當需要管理之設備及裝置數量龐大時，或不確知待查測設備之建置位置時，其查詢及操作上仍較為耗時、不便利且容易發生錯誤；此外，當有需要展示所處空間位置之各種能源設備使用狀態時，也不易達成。且透過行動裝置上以網頁或應用程式上操作，並無法將使用者所處現場環境與遠端能源設備整合，也無法導引使用者即時且便捷的查詢或展示能源設備建置地點。由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。
而擴增實境(Augmented Reality，簡稱AR)技術是一種即時計算攝影機位置及鏡頭角度，並將所攝取之影像疊加入相對應虛擬圖像且呈現於顯示器上的新興技術。它可將虛擬世界套用在真實世界上以進行互動，並可利用影像辨識或行動定位服務(Location Based Service，LBS)結合GIS地理資訊、空間定位
和網路通訊等技術來進行資訊呈現、位置偵測及方向導航，且藉由行動通訊為使用者提供基於空間地理位置的訊息服務，特別適合作為須即時及具移動性之人員於現場操作時使用，且多見於娛樂、醫療及部份工商服務業方面之應用。
本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，及因應嶄新技術之發展，乃亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，乃結合擴增實境、行動通訊、數位控制、智慧能源網路管理等技術，終於成功研發出本件具備虛實整合、行動化、即時性、智慧化之能源監控管理系統。
本發明之目的在開發一透過擴增實境技術、行動通訊、網際網路、雲端伺服技術以整合實際環境影像及遠端能源受監控單元狀態資訊於智慧行動單元之智慧能源管理系統。可行動、即時、互動、有趣且有效的顯示使用者所處位置周遭之能源受監控單元狀態，亦可正確導引使用者前往能源受監控單元安裝位置進行查修，且可快速而便捷的進行監控或故障排除，減少查找之不便及防止誤認之風險。對設備展示、管理及節能執行有實值之效益。
達成上述發明目的之行動式能源監控管理系統係指將擴增實境技術開發之一擴增實境能源管理軟體單元安裝於智慧型手機、平板、電腦、眼鏡...等具有攝影及顯示功能之行動單元中，透過行動網路連結至雲端上之能源管理伺服單元及存取能源資料儲存單元的資訊，可即時監控智慧型電錶、水錶、瓦斯表、開關、插座、設備(家電)…等能源受監控單元狀態的管理系統，並可指引使用者前往該能源受監控單元安裝方向及位置以便進行查修、且可即時顯示能源
受監控單元使用狀態及進行控制或故障排除。此外，本系統也是可結合所處環境極佳的能源使用狀態展示工具。
11‧‧‧智慧行動單元
12‧‧‧擴增實境能源管理軟體單元
13‧‧‧能源管理伺服單元
14‧‧‧能源資料儲存單元
15‧‧‧能源受監控單元
21‧‧‧真實環境影像
211‧‧‧能源使用地點)
212‧‧‧能源受監控單元
22‧‧‧網際網路
23‧‧‧雲端系統
231‧‧‧能源管理伺服單元
232‧‧‧能源資料儲存單元
24‧‧‧智慧行動單元
25‧‧‧行動網路
26‧‧‧擴增實境能源管理軟體單元
261‧‧‧攝影影像
262‧‧‧虛擬圖像
263‧‧‧虛擬控制按鈕
264‧‧‧導航資訊
31‧‧‧室內環境
311‧‧‧能源受監控單元
32‧‧‧智慧行動單元
33‧‧‧擴增實境能源管理軟體單元
331‧‧‧攝影影像
332‧‧‧虛擬圖像
333‧‧‧虛擬控制按鈕
41‧‧‧智慧行動單元
411‧‧‧擴增實境能源管理軟體單元啟動
412‧‧‧選定操作為室內/戶外/影像辨識/掃瞄
413‧‧‧定位所處位置的方位和座標
414‧‧‧擷取該智慧行動單元上攝影鏡頭所指向之方位及影像
415‧‧‧座標、角度/影像上傳
416‧‧‧接收能源受監控單元的狀態資訊
417‧‧‧攝影影像及能源受監控單元的能源狀態資訊合成並顯示於智慧行動單元的顯示器上
418‧‧‧發送能源受監控單元編號及控制指令
42‧‧‧能源管理伺服單元
43‧‧‧能源資料儲存單元
431‧‧‧圖資資料庫
432‧‧‧耗能資料庫
433‧‧‧地圖資料庫
44‧‧‧能源受監控單元
441‧‧‧單一設備編號且對應獨有之座標位置及IP位址
442‧‧‧回傳能源受監控單元狀況
443‧‧‧接收指令以執行資訊回傳或設備啟停等控制動作
圖1為本發明之系統架構圖；圖2為本發明之戶外應用實施例；圖3為本發明之室內應用實施例；圖4為本發明之系統服務運作流程圖。
請參閱圖1，本發明係關於一種行動式能源監控管理系統，主要包括智慧行動單元11、擴增實境能源管理軟體單元12、能源管理伺服單元13、能源資料儲存單元14及能源受監控單元15，智慧行動單元11為具有攝影及顯示功能的智慧型手機、平板、電腦、眼鏡、穿戴式裝置或其他智慧型行動裝置或設備，且該智慧行動單元11可連結行動網路及安裝擴增實境應用程式或APP(行動應用程式)，該擴增實境能源管理軟體單元12係安裝於之智慧行動單元11上，以透過行動網路連結到遠端之能源管理伺服單元13，以透過能源管理伺服單元13經由網路擷取能源資料儲存單元14中之擴增實境圖資資訊、能源受監控單元15之能耗、啟停、故障狀態資訊及地圖資訊…等環境與設備資訊，來監控能源受監控單元15的能源使用資訊與即時狀態。其中，能源受監控單元15為智慧水錶、智慧電錶、智慧瓦斯錶、智慧油錶...或其他作為量測氣態或液態能源流動狀態之量錶，或能源
受監控單元15為智慧插座、智慧開關、智慧家電...或其他可連結網路、可發送或接收資訊、執行控制指令之智慧型裝置或設備，而該擴增實境能源管理軟體單元12係透過GPS、WiFi、Bluetooth、Beacon(微定位訊號發射器)、陀螺儀、加速器或其他可作為空間及方向之感測技術，以查知該智慧行動單元11所在位置及角度，並可將智慧行動單元11攝影取得之現場環境影像與經由行動網路接收由該能源管理伺服單元13傳送來之能源受監控單元15的能源使用資訊與即時狀態加以整合以顯示在智慧行動單元11上。
使用者透過安裝有擴增實境能源管理軟體單元12之智慧行動單元11，透過擴增實境能源管理軟體單元12包含之控制按鈕及數值設定欄位，可即時且便捷的對建置在不同地點之能源受監控單元15進行查詢、位置導引、狀態監看及控制。且智慧行動單元11及擴增實境能源管理軟體單元12可自由移動並操作於戶外、室內等不同環境，且可透過影像辨識、標籤/條碼掃瞄或行動定位服務(Location Based Service，LBS)查詢、辨識該能源受監控單元15，並可導引使用者至指定該能源受監控單元15之位置。
本發明將使用者以智慧行動單元11攝影取得之現場環境影像與透過行動網路搜集自遠端能源受監控單元15之狀態資訊透過擴增實境程式加以整合，並顯示在智慧行動單元11之顯示器上；使用者在該智慧行動單元11顯示器上不僅可透過行動網路讀取遠端能源受監控單元15之狀態資訊及接收能源管理伺服單元13傳送來之各項訊息，且其安裝之擴增實境能源管理軟體單元12也包含遠端能源受監控單元15之控制按鈕，可直接在智慧行動單元11之顯示器上對所選定之能源受監控單元15執行即時管理、查詢、監看、控制、排程、告警、報表、查測、方向導引等能源管理之互動行為。
圖2則為本發明之戶外電力監控實施例，在能源使用地點211安裝能源受監控單元212(如智慧電錶)；此能源受監控單元212為介接於網際網路22(如智慧電網)上，並可透過網路發送資訊至雲端系統23，也可接收來自此雲端的能源管理伺服單元231傳來之資訊及控制指令並執行之。使用者於一具備攝影及顯示裝置之智慧行動單元24上(如智慧手機)安裝專屬之擴增實境能源管理軟體單元26，並可利用此智慧行動單元24攝取真實環境影像21，並透過行動網路25以查詢對應於攝影影像261之能源受監控單元212狀態資訊；而智慧行動單元24上安裝之擴增實境能源管理軟體單元26可合成所攝取之攝影影像261及疊加上包含能源受監控單元212狀態等資訊之虛擬圖像262，並顯於智慧行動單元24的顯示器上。其中該虛擬圖像262係依照攝影影像261或方位，接收紀錄於能源資料儲存單元232之相關資訊。也可透過擴增實境能源管理軟體單元26之虛擬控制按鈕263對該能源受監控單元212進行更詳細資訊之查詢及控制。此外，此擴增實境能源管理軟體單元26也可透過雲端系統傳回使用者與能源受監控單元212之空間定位資訊提供如導航資訊264以確定該能源受監控單元之安裝方位或位置。
本發明之行動式能源監控管理系統，亦可如圖3所示應用於室內環境31中。以智慧行動單元32攝取攝影影像331，而擴增實境能源管理軟體單元33可疊加且合成該攝影影像32及其對應之能源受監控單元狀態虛擬圖像332及能源受監控單元虛擬控制鈕333。使用者可即時且輕易地對智慧家電設備等能源受監控單元311進行查詢、辨識、監控及控制。
本發明之行動式能源監控管理系統運作流程如圖4所示。當智慧行動單元41中之擴增實境能源管理軟體單元啟動411後，使用者可透過此擴增實境能源管理軟體單元選定操作為室內/戶外/影像辨識/掃瞄(標籤/條碼掃描)412等
模式，而智慧行動單元41可依所選定之模式定位所處位置的方位和座標413，同時擷取該智慧行動單元上攝影鏡頭所指向之方位及影像414，並透過行動網路將座標、角度/影像上傳415至能源管理伺服單元42，而此智慧行動單元41也會接收能源管理伺服單元42回傳鏡頭前方能源受監控單元的狀態資訊416；並將智慧行動單元41的攝影影像及能源受監控單元的能源狀態資訊合成並顯示於智慧行動單元的顯示器上417；而使用者也可透過此智慧行動單元41的擴增實境能源管理軟體單元選按所指定之能源受監控單元44以進行控制或設定，智慧行動單元41可透過行動網路發送能源受監控單元編號及控制指令418經由能源管理伺服單元42透過網際網路或行動網路傳送給對應編號之能源受監控單元44，而該能源受監控單元44則透過網路接收指令以執行資訊回傳或設備啟停等控制動作443。而各個能源受監控單元44具有單一設備編號且對應獨有之座標位置及IP位址441，並會定時或即時回傳該能源受監控單元之狀況442(最新即時能耗狀態、啟停狀態、故障狀態…等)至能源管理伺服單元42，而能源管理伺服單元42則將上述資訊儲存於能源資料儲存單元43；此能源資料儲存單元43中尚包含軟體單元之圖資資料庫431、能源受監控單元狀態資訊之耗能資料庫432及地圖資料庫433供智慧行動單元41查詢取用。
本發明所提出之一種行動式能源監控管理系統，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：
1.本發明可即時、快速的對能源監控單元進行監控管理，且具備極佳行動性及便利性，可有效提昇能源監控單元之管理與節能效率，也是極佳之能源使用狀態展示工具。且其具備趣味性及互動性，可增加使用之樂趣與意願，達成智慧節能管理之效益。
2.本發明可將分散建置的能源監控單元的耗能及狀態資訊透過擴增實境能源管理軟體單元整合至智慧行動單元所攝取之環境影像上，有效的顯示使用者所處位置周遭之各能源監控單元狀態，亦可正確導引使用者前往該能源監控單元安裝位置。
3.本發明可快速且便捷的對能源監控單元地點及使用狀態進行查詢，且可即時進行監看、控制及故障排除，減少查找之不便及防止誤認之風險。
4.本發明可操作於室內或戶外等不同場合，也可選用影像辨識或標籤/條碼掃瞄等不同模式，因應現場變化需要對能源監控單元進行即時監控或取得其方向與位置。
上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
11‧‧‧智慧行動單元
12‧‧‧擴增實境能源管理軟體單元
13‧‧‧能源管理伺服單元
14‧‧‧能源資料儲存單元
15‧‧‧能源受監控單元
Claims (10)
- 一種行動式能源監控管理系統，其主要包括：至少一能源受監控單元；一能源管理伺服單元，係與該能源受監控單元介接，用以擷取該能源受監控單元的即時狀態與能源使用資訊，並控制該能源受監控單元；一擴增實境能源管理軟體單元，係安裝於一智慧行動單元上，用以透過行動網路介接該能源管理伺服單元，且該擴增實境能源管理軟體單元可透過能源管理伺服單元控制該能源受監控單元；一能源資料儲存單元，係與該能源管理伺服單元介接，用以儲存該能源管理伺服單元所擷取之該能源受監控單元的即時狀態與能源使用資訊。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該能源受監控單元的即時狀態與能源使用資訊為設備編號或IP位址、設備能耗資訊、設備啟停與故障狀態。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該能源資料儲存單元包括耗能資料庫、圖資資料庫及地圖資料庫。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該能源管理伺服單元係依該能源受監控單元之編號將該能源受監控單元之即時狀態與能源使用資訊儲存於該能源資料儲存單元。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該能源受監控單元為智慧型能源量錶，包含智慧水錶、智慧電錶、智慧瓦斯錶、智慧油錶或其他作為量測氣態或液態能源流動狀態之量錶。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該能源受監控單元為智慧插座、智慧開關、智慧家電或其他可連結網路、可發送或接收資訊、執行控制指令之智慧型裝置或設備。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該智慧行動單元為具有攝影及顯示功能的智慧型手機、平板、電腦、眼鏡、穿戴式裝置或其他智慧型行動裝置或設備，且該智慧行動單元可連結行動網路及安裝擴增實境應用程式或APP(行動應用程式)。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該擴增實境能源管理軟體單元係透過GPS、WiFi、Bluetooth、Beacon(微定位訊號發射器)、陀螺儀、加速器或其他可作為空間及方向之感測技術，以查知該智慧行動單元所在位置及角度，並可將智慧行動單元攝影取得之現場環境影像與經由行動網路接收由該能源管理伺服單元傳送來之能源受監控單元的能源使用資訊與即時狀態加以整合以顯示在智慧行動單元上。
- 如請求項8所述之行動式能源監控管理系統，其中該擴增實境能源管理軟體單元包含控制按鈕及數值設定欄位，可在該智慧行動單元上透過行動網路控制該能源受監控單元。
- 如請求項1所述之行動式能源監控管理系統，其中該智慧行動單元及該擴增實境能源管理軟體單元可自由移動並操作於戶外、室內等不同環境，且可透過影像辨識、標籤/條碼掃瞄或行動定位服務(Location Based Service，LBS)查詢、辨識該能源受監控單元，並可導引使用者至指定該能源受監控單元之位置。
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