TWI680430B - 能耗管理系統與能耗管理方法 - Google Patents

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張文奎
Wen-Kuei Chang
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Abstract

本發明提供一種能耗管理系統與能耗管理方法。其中能耗管理方法包括偵測電子設備於當前時間點的用電狀態，以產生電子設備的用電偵測數據；根據用電偵測數據計算具有多個能耗參數的能耗參數組；根據多個能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應多個特徵規則的多個特徵值，其中多個特徵值構成對應當前時間點的特徵值組；根據多個特徵值與對應電子設備的行為模型來判定電子設備的當前能耗運作狀態；以及根據電子設備的當前能耗運作狀態與預定運作排程來控制電子設備。能耗管理方法更包括根據電子設備的用電偵測歷史數據學習行為模型。

Description

能耗管理系統與能耗管理方法
本發明是有關於一種管理系統，且特別是有關於偵測與控制電子設備的一種能耗管理系統與能耗管理方法。
一般來說，為了掌握多個電子設備當前運作狀態，傳統上的作法是讓電子設備本身可主動傳送反映所述電子設備當前運作狀態的運作資訊給中控裝置，以讓中控裝置可以藉由運作資訊來辨識出所述電子設備當前的運作狀態。
然而，一般的電子設備本身並不會主動傳送運作資訊至外界。若有，不同電子設備所傳送的運作資訊的格式各自不同，更造成了中控裝置管理上的困難。
因此，要如何在電子設備不主動傳送運作資訊的情況下，簡易地根據所偵測的電子設備的用電數據來判斷所述電子設備的當前運作狀態，以實現對應的管理機制，為本領域人員致力發展的目標。
本發明提供一種能耗管理系統與能耗管理方法，可根據所監控的電子設備的用電數據來管理電子設備的運作。
本發明的一實施例提供一種能耗管理系統。系統包括：電子設備以及能耗管理裝置。能耗管理裝置耦接至電子設備。能耗管理裝置用以偵測電子設備於當前時間點的第一用電狀態，以產生電子設備的第一用電偵測數據，其中能耗管理裝置更用以根據第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組，其中能耗管理裝置更用以根據多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應多個特徵規則的多個第一特徵值，其中多個第一特徵值對應第一用電偵測數據，並且多個第一特徵值構成對應當前時間點的第一特徵值組，其中能耗管理裝置更用以根據多個第一特徵值與對應電子設備的行為模型來判定電子設備的當前能耗運作狀態，其中能耗管理裝置或伺服器更用以根據電子設備的當前能耗運作狀態與一預定運作排程來控制電子設備。能耗管理裝置更根據電子設備的用電偵測歷史數據來學習行為模型。
本發明的一實施例另提供一種能耗管理方法，包括：偵測一電子設備於當前時間點的第一用電狀態，以產生電子設備的第一用電偵測數據；根據第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組；根據多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應多個特徵規則的多個第一特徵值，其中多個第一特徵值對應第一用電偵測數據，並且多個第一特徵值構成對應當前時間點的第一特徵值組；根據多個第一特徵值與對應電子設備的行為模型來判定電子設備的當前能耗運作狀態；以及根據電子設備的當前能耗運作狀態與一預定運作排程來控制電子設備。能耗管理方法更包括根據電子設備的用電偵測歷史數據來學習行為模型。
基於上述，本發明所提供的能耗管理系統與能耗管理方法，可在電子設備不主動發出關於本身運作資訊的狀態下，藉由電子設備的當前用電狀態來判斷當前電子設備所處於的能耗運作狀態，以執行對應能耗運作狀態的後續管理操作。此外，本發明所提供的能耗管理系統與能耗管理方法，可根據電子設備的用電偵測歷史數據學習對應電子設備的行為模型，以使電子設備可用來預估電子設備所處於的能耗運作狀態。
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。
圖1是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理系統的方塊示意圖。
請參照圖1，在本實施例中，能耗管理系統1包括電子設備20(1)～20（N）以及能耗管理裝置10。N為正整數。在另一實施例中，能耗管理系統1更包括伺服器30。能耗管理裝置10包括用電量測電路單元110、能耗管理電路單元120、顯示單元130、輸入單元140、通訊模組150以及儲存單元160。
所述多個電子設備20(1)~20(N)各自經由有線連線DL(1)~DL(N)（如，電力線或其他形式的有線連線）連接至能耗管理裝置10中的用電量測電路單元110。此外，能耗管理電路單元120經由通訊模組150所建立的網路連線CL連接至電子設備20(1)～20(N)。所述網路連線CL可為有線或是無線的形式。應注意的是，在上述之另一實施例中，能耗管理裝置10可藉由通訊模組150所建立的網路連線NL連接至伺服器30。
所述多個電子設備20(1)例如是一般的家電設備、工廠的機具設備、辦公電子設備或商用設備等等會使用電力來運作的電子設備。本發明並不限定於電子設備的類型。
所述用電量測電路單元110用以偵測所述多個電子設備20(1)~20(N)的用電狀態，以產生分別對應所述多個電子設備20(1)~20(N)的多筆用電偵測數據。舉例來說，對於電子設備20(1)用電量測電路單元110可隨著時間，偵測電子設備20(1)在不同的多個時間點的用電狀態，以產生所述電子設備20(1)的對應所述不同的多個時間點的多筆用電偵測數據。在一實施例中，用電量測電路單元110可包括電壓量測電路單元111、電流量測電路單元112以及頻率量測電路單元113。所述用電偵測數據的種類可包括分別經由電壓量測電路單元111、電流量測電路單元112以及頻率量測電路單元113所偵測到的電壓數據、電流數據、頻率數據。此外，用電量測電路單元110可根據上述所偵測到的數據計算其他種類的用電數據，如，功率值。應注意的是，以下為了方便說明，本實施例所使用的用電偵測數據為功率值。
所述顯示單元130用以顯示畫面與資訊，所述顯示單元130例如是螢幕。所述輸入單元140用以經由用戶操作來輸入數據，所述輸入單元140例如為鍵盤、滑鼠或觸控版。此外，顯示單元130亦可與輸入單元140整合在一起，例如，觸控螢幕。通訊模組150用以經由無線或有線的方式來建立網路連線，以使所述多個電子設備20(1)~20(N)或伺服器30可與能耗管理裝置10彼此傳遞數據或指令。
所述儲存單元160用以儲存數據（如，用電偵測歷史數據、行為模型、或其他用以管理能耗管理系統的系統數據、軟體或韌體），所述儲存單元160例如為固態硬碟或一般傳統硬碟。
在所述另一實施例中，所述伺服器30用以從能耗管理裝置10接收資訊來進行後續對應的應用操作。
所述能耗管理電路單元120用以根據所述多筆用電偵測數據來判斷所述多個電子設備20(1)~20(N)的當前能耗運作狀態，以執行對應所述多個電子設備20(1)~20(N)的監控管理。此外，所述能耗管理電路單元120（處理器124）更用以管理能耗管理裝置10的整體運作。以下利用圖2來說明能耗管理電路單元110的細節。
圖2是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理電路單元的方塊示意圖。請參照圖2，能耗管理電路單元120包括能耗特徵計算電路單元121、行為模型管理電路單元122、電力管理電路單元123以及處理器124。
所述處理器124為具備運算能力的硬體(例如晶片組、處理器等)，用以管理能耗管理電路單元120的整體運作。在本實施例中，處理器124，例如是一核心或多核心的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(micro-processor)、或是其他可程式化之處理單元(Programmable processor)、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。
能耗特徵計算電路單元121用以根據對應一個電子設備的用電偵測數據（如，功率）來計算對應所述用電偵測數據的多個能耗參數（如，圖5A所繪示的P t Δ、P t abs、P ave、P δ等）以及對應所述用電偵測數據的特徵值組（如，圖5A所繪示的F k）。
行為模型管理電路單元122用以接收處理器124的指示來執行對應一個電子設備（如，所述多個電子設備中的電子設備20(1)）的行為模型建立操作，以建立對應所述電子設備的行為模型。行為模型管理電路單元122可記錄/更新所建立的行為模型。所述行為模型可被儲存至儲存單元160。此外，行為模型管理電路單元122可根據一電子設備（如，所述多個電子設備中的電子設備20(1)）的對應當前時間點的第一特徵值組與對應所述電子設備的行為模型來判斷所述電子設備的當前能耗運作狀態。
電力管理電路單元123用以從儲存單元160載入分別對應所述多個電子設備20(1)~20(N)的多個預定運作排程。電力管理電路單元123可經由通訊模組150從伺服器30接收所述多個預定運作排程，或經由施加於所述輸入單元140的輸入操作來接收所述多個預定運作排程。電力管理電路單元123更用以根據所述多個預定運作排程來判斷所述多個電子設備20(1)~20(N)各自的當前用電狀態或當前能耗運作狀態是否正常。應注意的是，在一實施例中，電力管理電路單元123本身可記錄對應所述多個電子設備20(1)~20(N)的所述多個預定運作排程。此外，在另一實施例中，所述伺服器30可取代電力管理電路單元123的功能。即，所述伺服器30根據所述多個預定運作排程來判斷所述多個電子設備20(1)~20(N)各自的當前用電狀態或當前能耗運作狀態是否正常，並且根據判斷結果來執行後續的對於所述多個電子設備20(1)~20(N)的控制。以下利用圖3來說明本發明所提供的能量管理方法與對應的能量管理裝置的整體運作流程。應注意的是，所述能耗管理裝置10的各個部件的運作可視為所述能耗管理裝置10整體的運作；用電量測電路單元110的各個部件的運作可視為用電量測電路單元110的整體運作；能耗管理電路單元120的0的各個部件的運作可視為能耗管理電路單元120的整體運作。
圖3是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理方法的流程圖。請參照圖3，在步驟S31中，所述能耗管理裝置10用以偵測電子設備的當前第一用電狀態，以產生所述電子設備的第一用電偵測數據。為了方便說明，以下實施例僅以電子設備20(1)做例子，但本發明並不限定於電子設備的數量。換言之，能耗管理裝置10可偵測電子設備20(1)~20(N)各自的當前第一用電狀態，以產生所述電子設備20(1)~20(N)各自的第一用電偵測數據。
詳細來說，以電子設備20(1)為例，所述用電量測電路單元110用以經由有線連線DL(1)偵測所述電子設備20(1)的用電狀態（亦稱，第一用電狀態），以產生分別對應所述電子設備20(1)的用電偵測數據（亦稱，第一用電偵測數據）。所述電子設備20(1)的所述第一用電狀態例如為所述電子設備20(1)當前電流狀態、電壓狀態、頻率（如，交流頻率）、或對應上述狀態的時間。此外，所述用電量測電路單元110可根據所量測到的所述電子設備20(1)的電流值、電壓值、時間來計算出所述電子設備20(1)的功率，即，產生第一用電偵測數據。所述第一用電偵測數據例如可為具有多筆分別對應不同時間點的功率值。所產生出的第一用電偵測數據會被傳送至能耗管理電路單元120。
接著，在步驟S33中，所述能耗管理裝置10用以根據所述第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組。
圖5A是依據本發明的一實施例所繪示的能耗參數組與特徵規則的示意圖。請參照圖5A，具體來說，假設所接收到的用電偵測數據為電子設備20(1)的功率值。能耗特徵計算電路單元121可利用功率值來經由多個公式（見，圖5A中的區域501中的多個公式）以延展功率值的數據維度，以獲得多個能耗參數（如，圖5A所繪示的P t Δ、P t abs、P ave、P δ等）。例如，能耗特徵計算電路單元121根據目前的時間點的功率值P t來與前一個時間點的電子設備20(1)的功率值來計算出P t abs，所述P t abs為能耗參數的其中之一。換言之，所述P t abs為從功率值所拓展出的一個數據維度。能耗特徵計算電路單元121會將所計算出的不同種類的能耗參數視為對應電子設備20(1)的當前能耗參數組。應注意的是，本發明並不限定於上述用以拓展數據維度的多個公式。用以拓展所述電子設備20(1)的功率值的多個公式可根據所述電子設備20(1)的物理特性、規格、或能耗運作的流程的特性來預先設定。
請再回到圖3，接著，在步驟S35中，所述能耗管理裝置10用以根據所述多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應所述多個特徵規則的多個第一特徵值，其中所述多個第一特徵值對應所述第一用電偵測數據，並且所述多個第一特徵值構成對應當前時間點的第一特徵值組。
舉例來說，請參見圖5A所繪示的區域502的多個特徵規則（如，M個特徵規則 FF 1 ～ FF M ），例如，第一個特徵規則（即， FF 1 : P t Δ＞0）判斷能耗參數P t Δ是否大於0。根據判斷的結果，可獲得對應特徵規則 FF 1 的特徵值 f 1 。更具體來說，所述特徵值為布林值，並且所述布林值包括真值（可表達為True、T或1）或假值（可表達為False、F或0）。也就是說，藉由多個特徵規則與對應電子設備20(1)的當前能耗參數組的多個能耗參數，能耗特徵計算電路單元121會判斷出分別對應所述多個特徵規則 FF 1~FF M 的特徵值 f 1~f M 。所述分別對應所述多個特徵規則的布林值/特徵值可視為一整個對應電子設備20(1)的當前時間點的用電偵測數據的特徵值組（如，F k），如，對應當前時間點的第一用電偵測數據的多個第一特徵值可構成對應當前時間點的第一特徵值組。
請再回到圖3，接著，在步驟S37中，所述能耗管理裝置10用以根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的當前能耗運作狀態。具體來說，在獲得所述第一特徵值及其中的所述多個第一特徵值後，行為模型管理電路單元122可依照第一特徵值組中的多個第一特徵值的順序（如，從特徵值 f 1 開始）經由對應所述電子設備的行為模型來找到一個對應所述多個第一特徵值的預估能耗運作狀態。
圖6是依據本發明的一實施例所繪示的根據用電偵測歷史數據建立行為模型的示意圖。舉例來說，如圖6所繪示，對應電子設備20(1)的行為模型610為一種決策樹架構，所述行為模型610具有多個層，最上層（起始層）僅具有一個起始節點，用以表示第一特徵值組的第一個特徵值 f 1 。接著，根據特徵值 f 1 的布林值T、F，起始節點可連接至第二層的兩個節點；第二層的每個節點又分別根據每個節點所對應的特徵值的布林值連接至第三層的兩個節點。依此類推，直到所有第一特徵值與預估能耗運作狀態皆被對應至行為模型610的所有節點。應注意的是，行為模型610的多個終止節點用以表示多個預估能耗運作狀態（如，“待機階段”、“啟動沖煮程序”、“進入研磨階段”、“研磨階段”、“進入加熱階段”、“加熱階段”、“進入加壓階段”、“加壓階段”、“終止沖煮程序”）。
換句話說，根據第一特徵值組的多個第一特徵值，行為模型管理電路單元122可從特徵值 f 1 開始，根據當下所連接的節點的特徵值來判斷下個要連接的節點，直到連接至所述多個終止節點的其中之一為止，並且獲得了最終所連接的預估能耗運作狀態。
舉例來說，假設M為8，當前時間點為時間點T1，並且對應所述時間點T1的第一特徵值組 F k 為{ T, T, T, T, T, F, T, T}（或可表示為{ 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1}），即， f 1 =T； f 2 =T； f 3 =T； f 4 =T； f 5 =T； f 6 =F； f 7 =T； f 8 =T。行為型管理電路單元122將第一特徵值組 F k 輸入至行為模型610，並且從特徵值 f 1 開始判斷。例如，根據為“T”的特徵值 f 1 ，行為模型管理電路單元122會接續至對應特徵值 f 2 的節點；根據為“T”的特徵值 f 2 ，行為模型管理電路單元122會接續至對應特徵值 f 4 的節點；根據為“T”的特徵值 f 4 ，行為模型管理電路單元122會接續至對應“待機階段”的預估能耗運作狀態。也就是說，根據第一特徵值組 F k 為{ T, T, T, T, T, F, T, T}與行為模型610，行為模型管理電路單元122所判定的預估能耗運作狀態為“待機階段”，並且判定所述電子設備20(1)的對應當前時間點T1的能耗運作狀態為“待機階段”。以下利用圖4來說明建立行為模型610的方式。
圖4是依據本發明的一實施例所繪示的行為模型的建立方法的流程圖。請參照圖4，在本實施例中，如上述，能耗管理裝置10更用以執行規則建立操作以產生對應一個電子設備的行為模型。所述規則建立操作可包括步驟S41、S43、S45、S47。
詳細來說，在步驟S41中，行為模型管理電路單元122讀取對應電子設備的多筆用電偵測歷史數據，其中所述多筆用電偵測歷史數據分別對應不同的多個時間點，其中每一所述多筆用電偵測歷史數據包括對應所述多個時間點的一個時間點的第二用電偵測數據及歷史能耗運作狀態。
圖5B是依據本發明的一實施例所繪示的用電偵測歷史數據的示意圖。請參照圖5B，在本實施例中，假設電子設備20(1)的多筆用電偵測歷史數據如表503所示，即，每筆用電偵測歷史數據可記錄下列資訊：(1)時間點；(2)對應所述時間點的第二用電偵測數據；(3)歷史能耗運作狀態。
例如，第一筆用電偵測歷史數據記錄了時間點“T1”、第二用電偵測數據“25.66”、以及歷史能耗運作狀態“待機階段”。應注意的是，如上述，在本實施例中，用電偵測數據為功率，其單位為瓦特。也就是說，上述的用電偵測歷史數據用以表示，電子設備20(1)在時間點T1的功率為“25.66”，並且電子設備20(1)運作在“待機階段”。以下利用圖5C來說明所述多筆用電偵測歷史數據的產生方式。
圖5C是依據本發明的一實施例所繪示的電子設備的不同時間點的能耗運作狀態的示意圖。請參照圖5C，舉例來說，假設電子設備20(1)為咖啡機，並且如圖5C的功率曲線所示，隨著時間，電子設備20(1)會處於不同的運作階段，並且在每個階段的每個時間點所偵測到的功率會對應地變化。舉例來說，在開電後，電子設備20(1)會先進入“待機階段”，功率穩定地處於低檔。接著，運作狀態進入“啟動沖煮程序”（如，電子設備20(1)的沖煮程序開始按鈕被按下），功率也開始上升。接著，運作狀態進入第一轉換階段，功率顯著地上升（功率曲線為一上升斜線），直到功率上升至對應運作狀態“進入研磨階段”的功率。接著，運作狀態會進入至“研磨階段”，在“研磨階段”的運作狀態中，功率是穩定在一個範圍之間變化（功率曲線近似為水平震動的曲線）。
“研磨階段”結束後，運作狀態會進入第二轉換階段。此時，功率開始下降（功率曲線為一下降斜線），直到功率下降至運作狀態“開始加熱階段”。接著，運作狀態會進入至“加熱階段”，並且在“加熱階段”的運作狀態中，功率是穩定在一個範圍之間變化（功率曲線近似為水平震動的曲線）。
“加熱階段”結束後，運作狀態會進入第三轉換階段。此時，功率開始上升（功率曲線為一上升斜線），直到功率上升至運作狀態“進入加壓階段”。接著，運作狀態會進入至“加壓階段”，並且在“加壓階段”的運作狀態中，功率是穩定在一個範圍之間變化（功率曲線近似為水平震動的曲線）。
“加壓階段”結束後，運作狀態會進入第四轉換階段。此時，功率開始下降（功率曲線為一下降斜線），直到功率下降至運作狀態“終止沖煮程序”。接著，運作狀態會進入至“待機階段”。
用電量測電路單元110可選擇多個時間點（如，時間點T1~T10），並且偵測電子裝置20(1)在所選擇的所述多個時間點的用電偵測數據（如，功率511~520）。接著，能耗管理電路單元120（或行為模型管理電路單元122）可根據所述多個時間點的多筆用電偵測數據及對應所述多個時間點T1～T10的多個歷史能耗運作狀態來產生所述多筆用電偵測歷史數據，並且記錄所述多筆用電偵測歷史數據（例如，將所述多筆用電偵測歷史數據儲存至儲存單元160或能耗管理電路單元120）。在本實施例中，用戶可對應所選擇的所述多個時間點，經由輸入單元140輸入電子設備20(1)的對應所述多個時間點T1～T10的多個歷史能耗運作狀態。
請再回到圖4，接著，在步驟S43中，能耗管理裝置10根據所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二用電偵測數據計算對應所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二能耗參數組，其中每個第二能耗參數組具有多個第二能耗參數。例如，對應電子設備20(1)的多筆用電偵測歷史數據可為區域500所示之功率值 P t 的集合{ P 1, P 2, …, P n }，其中 P 1, P 2, …, P n 分別對應不同的時間點（例如，表503所記錄的對應不同時間點的多個第二用電偵測數據/功率值）。
舉例來說，根據圖5B的表503，對應時間點T1~T10(n=10)的電子設備20(1)的所述多筆用電偵測歷史數據的功率值 P t 的集合為{ 25.66, 25.45,217.59, 567.32, 589.55, 374.78, 364.98, 753.24, 734.24, 125.16}。能耗特徵計算電路單元121可根據所述功率值 P t 的集合來計算對應的多個第二能耗參數（如，圖5A所繪示的P t Δ、P t abs、P ave、P δ等），但本發明並不限定於此。於一個時間點的電子設備20(1)的多個第二能耗參數的多個計算公式可相同或不同於區域501所列之多個公式。對應一個時間點的多個第二能耗參數可組成對應所述一個時間點的第二能耗參數組。換言之，經由步驟S43，能耗特徵計算電路單元121可獲得對應不同時間點的不同的第二能耗參數組。
接著，在步驟S45中，能耗管理裝置10根據所述多個第二能耗參數組與該些特徵規則來判斷分別對應所述多個第二能耗參數組的多個第二特徵值組，其中每個第二特徵值組具有分別對應所述多個特徵規則的多個第二特徵值。具體來說，能耗特徵計算電路單元121可根據每個時間點的第二能耗參數組與對應電子設備20(1)的多個特徵規則 FF 1 ~ FF 8 ，來獲得對應所述多個特徵規則 FF 1 ~ FF 8 的多個第二特徵值 f 1~f 8 。
圖5D是依據本發明的一實施例所繪示的多個第二特徵值組與對應的歷史能耗運作狀態的示意圖。請參照圖5D，舉例來說，所獲得之對應時間點T1～T10的多個第二特徵值組（及其中的多個第二特徵值 f 1~f 8 ）與對應的歷史能耗運作狀態如表504所示。
最後，在步驟S47中，能耗管理裝置10根據所述多個第二特徵值組與分別對應所述多個時間點的所述電子設備的所述多個歷史能耗運作狀態來建立所述行為模型。
請參照圖6，具體來說，藉由將如表503所記錄的對應不同時間點的多筆第二用電偵測數據輸入至學習模型（如箭頭A61所示）。所述學習模型例如是包含如圖6的區域600中的多個公式的演算法。所述學習模型可推導出所述多個特徵規則 FF 1 ～ FF M ，並且所述學習模型可藉由對應不同時間點的多筆第二用電偵測數據來產生如表504所記錄的對應不同時間點的第二特徵值組與歷史能耗運作狀態，並且產生對應的行為模型610（如，決策樹610）。
換言之，行為模型管理電路單元122可藉由學習模型的多個公式、對應不同時間點的多筆第二用電偵測數據、第二特徵值組與歷史能耗運作狀態來產生出對應的行為模型610（如箭頭A62所示）。應注意的是，本發明並不限定於學習模型的具體細節。
在完成建立行為模型610後，行為模型管理電路單元122會記錄所建立的行為模型。爾後，可利用所建立的行為模型來根據電子設備的一個時間點的用電偵測數據來判斷電子設備在所述時間點的能耗運作狀態。
舉例來說，請參照圖6，假設對應電子設備20(1)的已建立的行為模型如圖6所示的決策樹610，處理器124或行為模型管理電路單元122讀取對應電子設備20(1)的決策樹，並且利用於當前時間點的對應電子設備20(1)的第一特徵值組與所述決策樹610進行比對來獲得最終的判斷結果（即，最終所獲得之預估能耗運作狀態）。即，能耗管理電路單元120根據所述決策樹610與對應當前時間點的第一特徵值組來判定電子設備20(1)的能耗運作狀態為所述多個預估能耗運作狀態的其中之一。
舉例來說，如圖6所繪示，所述決策樹610具有多個層，最上層（起始層）僅具有一個起始節點，其對應每一個第二特徵值組的第一個第二特徵值 f 1 。接著，根據第二特徵值 f 1 的布林值T、F，起始節點可連接至第二層的兩個節點（起始節點的子節點），並且所述兩個節點分別對應至每一個第二特徵值組的第二個第二特徵值 f 2 與第三個第二特徵值 f 3 ；第二層的每個節點又分別根據每個節點所對應的特徵值的布林值連接至第三層的多個節點中的兩個節點（第三層的多個節點分別對應第二特徵值組的多個第二特徵值 f 4~f 7 ）。依此類推，直到所有第二特徵值與預估能耗運作狀態皆被對應至決策樹610的所有節點。應注意的是，所產生的決策樹610的多個終止節點用以表示多個預估能耗運作狀態（如，“待機階段”、“啟動沖煮程序”、“進入研磨階段”、“研磨階段”、“進入加熱階段”、“加熱階段”、“進入加壓階段”、“加壓階段”、“終止沖煮程序”）。所述終止節點並未具有任何子節點。所述多個層的所有節點中非終止節點且非起始節點的多個節點可稱為中繼節點。
請再回到圖3，接著，在步驟S39中，能耗管理裝置10根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與預定運作排程來控制所述電子設備。
舉例來說，電力管理電路單元123或處理器124可根據預定運作排程與當前時間點來辨識電子設備20(1)的對應所述當前時間點的標準能耗運作狀態。例如，廠商可預先設計好預定運作排程，其中預定運作排程如同圖5C所示的功率曲線及對應不同時間區段的預定能耗運作狀態。
電力管理電路單元123或處理器124可根據所述預定運作排程與當前時間點來查找（辨識）所述預定運作排程的所述多個預定能耗運作狀態中對應於所述當前時間點的一標準能耗運作狀態。若所查找出的當前能耗運作狀態不相同於所述標準能耗運作狀態，所述能耗管理裝置根據所述標準能耗運作狀態下達對應所述標準能耗運作狀態的控制指令至所述電子設備，以使所述電子設備運作於所述標準能耗運作狀態。
圖7是依據本發明的一實施例所繪示的電子設備的不同時間點的預估能耗運作狀態的示意圖。請參照圖7，舉例來說，假設電子設備20在不同的時間的不同功率將有如圖7所繪示的功率曲線（虛線表示於特定時間區段中的所述預定運作排程的功率曲線）。此外，假設當前時間點為時間點T6，在時間點T6時，電子設備20(1)運作於功率716。此時，能耗管理裝置10判定電子設備20(1)運作於“研磨階段”。
但，如圖5C所繪示，由於對應時間點T6的標準能耗運作狀態為“開始加熱階段”。電力管理電路單元123或處理器124判定所查找出的當前能耗運作狀態“研磨階段” 是不相同於所述標準能耗運作狀態“開始加熱階段”，電力管理電路單元123或處理器124可產生控制指令PI_1以控制電子設備20(1)運作於“開始加熱階段”，並且經由網路連線CL傳送此控制指令PI_1至電子設備20(1)，進而使電子設備20(1)在接收到此控制指令PI_1後，將運作調整至“開始加熱階段”的能耗運作狀態（相同於對應時間點T6的標準能耗運作狀態）。
相似地，假設當前時間點為時間點T7，在時間點T7時，電子設備20(1)運作於功率717。此時，能耗管理裝置10判定電子設備20(1)運作於研磨程序。但，如圖5C所繪示，由於對應時間點T7的標準能耗運作狀態為“加熱階段”。電力管理電路單元123或處理器124判定所查找出的當前能耗運作狀態“研磨階段”是不相同於所述標準能耗運作狀態“加熱階段”，電力管理電路單元123或處理器124可產生另一控制指令PI_1以控制電子設備20(1)運作於“加熱階段”，並且經由網路連線CL傳送此另一控制指令PI_1至電子設備20(1)，進而使電子設備20(1)在接收到此另一控制指令PI_1後，將運作調整至“加熱階段”的能耗運作狀態（相同於對應時間點T7的標準能耗運作狀態）。
另一方面，在本實施例中，上述的預定運作排程更記錄了對應所述多個預定能耗運作狀態的多個預定用電數據。如此一來，電力管理電路單元123或處理器124可進一步檢驗對應當前能耗運作狀態的用電偵測數據是否正常。具體來說，能耗管理裝置10可從所述多個預定用電數據中辨識對應所述標準能耗運作狀態的一標準用電數據。若所述當前能耗運作狀態相同於所述標準能耗運作狀態，所述能耗管理裝置10經由比較所述標準用電數據與所述第一用電偵測數據來判斷所述當前能耗運作狀態是否發生異常。
請參照圖7，舉例來說，假設當前時間點為時間點T9，對應的電子設備20(1)的第一用電偵測數據（功率719）的數值為650瓦特，並且能耗管理電路單元120判定電子設備20(1)對應當前時間點的能耗運作狀態為“加壓階段”。此外，對應時間點T9的標準能耗運作狀態被判定為“加壓階段”，並且對應的標準用電數據為734.24。
在此例子中，雖然能耗運作狀態為“加壓階段”，其相同於對應時間點T9的標準能耗運作狀態“加壓階段”，但是電力管理電路單元123或處理器124判定第一用電偵測數據（功率719）的數值並不相同於對應的標準用電數據（即，650 ≠ 734.24）。此時，電力管理電路單元123或處理器124可產生異常通知。所述異常通知用以告知用戶或其他相關連的電子裝置/人員，當前時間點T9的電子設備20(1)的“加壓階段”發生異常。
值得一提的是，在一實施例中，電力管理電路單元123或處理器124可對應異常通知，產生又另一控制指令PI_1，並且經由網路連線CL傳送此又另一控制指令PI_1至電子設備20(1)，進而使電子設備20(1)運作於“加壓階段”的功率為734.24瓦特。
值得一提的是，上述的實施例中，能耗管理裝置10可被視為智慧型的電錶，其可學習電子設備的用電狀態與運作狀態之間的關聯，並且可藉由所判定出的電子設備的當前能耗運作狀態與預定運作排程發出控制多個電子設備20(1)~20(N)的控制指令PI_1~PI_N。但，本發明不限於此，例如，在另一實施例中，能耗管理系統可應用於一般的傳統電錶。以下會藉由圖7來做說明。
圖8是依據本發明的另一實施例所繪示的能耗管理系統的方塊示意圖。請參照圖8，在本實施例中，能耗管理系統2包括多個電子設備50(1)～50（N）、多個電力監控單元60(1)～60(N)與能耗管理裝置40。在另一實施例中，能耗管理系統2更包括伺服器70。能耗管理裝置40與能耗管理裝置10的不同之處在於，能耗管理裝置40不包括用電量測電路單元110。然而，能耗管理裝置40可經由與電力監控單元60(1)～60(N)之間的網路連線NL(1)~NL(N)來接收來自電錶60(1)～60(N)的用電偵測數據。應注意的是，能耗管理裝置40中的其他元件，如能耗管理電路單元420、顯示單元430、輸入單元440、通訊模組450與儲存單元460的功能相同於能耗管理裝置10的能耗管理電路單元120、顯示單元130、輸入單元140、通訊模組150與儲存單元160，不再贅述於此。
所述多個電子設備20(1)~20(N)各自經由有線連線DL(1)~DL(N)（如，電力線或其他形式的有線連線）連接至電錶60(1)～60(N)。所述電表60(1)～60(N)例如是一般的傳統電表，僅被動地偵測電子設備20(1)~20(N)的用電狀態。所述電表60(1)～60(N)不具備判斷電子設備20(1)~20(N)的能耗運作狀態的功能，也不具備發出控制指令的功能。
如此一來，在此另一實施例中，能耗管理裝置40可藉由從電表60(1)～60(N)所接收的用電偵測數據來掌握電子設備50(1)~50(N)的能耗運作狀態，以進一步地與預定運作排程比較，進而經由網路連線CL控制所述多個電子設備50(1)~50(N)。
應注意的是，上述能耗管理電路單元120中的能耗特徵計算電路單元121、行為模型管理電路單元122與電力管理電路單元123是以硬體電路的方式來實施，但本發明不限於此。例如，在一實施例中，上述多個電路單元可以軟體或韌體方式實施為多個程式碼模組，例如，具有能耗特徵計算電路單元121的功能的能耗特徵計算模組；具有行為模型管理電路單元122的功能的行為模型管理模組；以及具有電力管理電路單元123的功能的電力管理模組。所述多個程式碼模組可儲存在儲存單元160中，被處理器124（或伺服器30、70的處理器）讀取且載入至記憶體，並且處理器124（或伺服器30、70的處理器）可執行所述多個程式碼模組以實現本發明所提供的能耗管理方法。
綜上所述，本發明所提供的能耗管理系統與能耗管理方法，可在電子設備不主動發出關於本身運作資訊的狀態下，藉由電子設備的當前用電狀態來判斷當前電子設備所處於的能耗運作狀態，以執行對應能耗運作狀態的後續管理操作。此外，本發明所提供的能耗管理系統與能耗管理方法，可根據電子設備的用電偵測歷史數據學習對應電子設備的行為模型，以使電子設備可用來預估電子設備所處於的能耗運作狀態。
雖然本發明已以實施例揭露如上，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。
1、2‧‧‧能耗管理系統
10、40‧‧‧能耗管理裝置
30、70‧‧‧伺服器
20(1)~20(N)、50(1)~50(N)‧‧‧電子設備
110‧‧‧用電量測電路單元
120、420‧‧‧能耗管理電路單元
130、430‧‧‧顯示單元
140、440‧‧‧輸入單元
150、450‧‧‧通訊模組
160、460‧‧‧儲存單元
111‧‧‧電壓量測電路單元
112‧‧‧電流量測電路單元
113‧‧‧頻率量測電路單元
121‧‧‧能耗特徵計算電路單元
122‧‧‧行為模型管理電路單元
123‧‧‧電力管理電路單元
124‧‧‧處理器
S31、S33、S35、S37、S39‧‧‧能耗管理方法的流程步驟
S41、S43、S45、S47‧‧‧建立行為模型的流程步驟
500、501、502、600‧‧‧區域
503‧‧‧用電偵測歷史數據
504‧‧‧表 511～520、711～720‧‧‧功率/功率點
A61、A62‧‧‧箭頭
610‧‧‧行為模型、決策樹
DL(1)~DL(N)、NL、NL(0)~NL(N)、CL‧‧‧連線
60(1)~60(N)‧‧‧電表
T1～T10‧‧‧時間點
PI_1~PI_N‧‧‧控制指令
圖1是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理系統的方塊示意圖。 圖2是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理電路單元的方塊示意圖。 圖3是依據本發明的一實施例所繪示的能耗管理方法的流程圖。 圖4是依據本發明的一實施例所繪示的行為模型的建立方法的流程圖。 圖5A是依據本發明的一實施例所繪示的能耗參數組與特徵規則的示意圖。 圖5B是依據本發明的一實施例所繪示的用電偵測歷史數據的示意圖。 圖5C是依據本發明的一實施例所繪示的電子設備的不同時間點的能耗運作狀態的示意圖。 圖5D是依據本發明的一實施例所繪示的多個第二特徵值組與對應的歷史能耗運作狀態的示意圖。 圖6是依據本發明的一實施例所繪示的根據用電偵測歷史數據建立行為模型的示意圖。 圖7是依據本發明的一實施例所繪示的電子設備的不同時間點的預估能耗運作狀態的示意圖。 圖8是依據本發明的另一實施例所繪示的能耗管理系統的方塊示意圖。

Claims (13)

  1. 一種能耗管理系統，用以偵測與控制一電子設備的能耗運作狀態，包括： 一能耗管理裝置，耦接至所述電子設備；其中所述能耗管理裝置用以偵測所述電子設備於當前時間點的第一用電狀態，以產生所述電子設備的第一用電偵測數據； 其中所述能耗管理裝置更用以根據所述第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組； 其中所述能耗管理裝置更用以根據所述多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應所述多個特徵規則的多個第一特徵值，其中所述多個第一特徵值對應所述第一用電偵測數據，並且所述多個第一特徵值構成對應所述當前時間點的第一特徵值組； 其中所述能耗管理裝置更用以根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的當前能耗運作狀態； 其中所述能耗管理裝置或一經由網路連線連接的伺服器更用以根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與一預定運作排程來控制所述電子設備。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的能耗管理系統，其中所述能耗管理裝置更用以執行規則建立操作以產生對應所述電子設備的所述行為模型，所述規則建立操作包括： 所述能耗管理裝置讀取對應所述電子設備的多筆用電偵測歷史數據，其中所述多筆用電偵測歷史數據分別對應不同的多個時間點，其中每一所述多筆用電偵測歷史數據包括對應所述多個時間點的一個時間點的第二用電偵測數據及歷史能耗運作狀態； 其中所述能耗管理裝置根據所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二用電偵測數據計算對應所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二能耗參數組，其中每個第二能耗參數組具有多個第二能耗參數； 所述能耗管理裝置根據所述多個第二能耗參數組與所述多個特徵規則來判斷分別對應所述多個第二能耗參數組的多個第二特徵值組，其中每個第二特徵值組具有分別對應所述多個特徵規則的多個第二特徵值； 所述能耗管理裝置根據所述多個第二特徵值組與分別對應所述多個時間點的所述電子設備的所述多個歷史能耗運作狀態來建立所述行為模型。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的能耗管理系統，其中在上述所述能耗管理裝置根據所述多個第二特徵值組與分別對應所述多個時間點的所述電子設備的所述多個歷史能耗運作狀態來建立所述行為模型的運作中， 所述能耗管理裝置將所述多個第二特徵值組與所述多個歷史能耗運作狀態輸入至一學習模型，以產生一決策樹； 其中所述決策樹具有多個層，所述多個層中的第一層僅具有一個起始節點，並且所述起始節點用以表示第一特徵值組的第一個特徵值 f 1 ，其中所述多個層的所有節點包括一起始節點、多個中繼節點與多個終止節點，其中所述起始節點與所述多個中繼節點根據所述起始節點與所述多個中繼節點的兩種特徵值連接至不同的兩個子節點； 其中所述多個終止節點對應所述多個歷史能耗運作狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的能耗管理系統，其中所述行為模型為根據所述多個特徵規則來分層的一決策樹，並且所述決策樹的最底層為多個預估能耗運作狀態，其中在上述所述能耗管理裝置更用以根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的所述當前能耗運作狀態的運作中， 所述能耗管理裝置根據所述決策樹與分別對應所述多個特徵規則的所述多個第一特徵值的布林值來判斷所述電子設備的所述當前能耗運作狀態為所述多個預估能耗運作狀態的其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的能耗管理系統，其中所述預定運作排程包括對應多個預定時間點的多個預定能耗運作狀態，其中在所述能耗管理裝置或經由網路連線連接的所述伺服器更用以根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與所述預定運作排程來控制所述電子設備的運作中， 所述能耗管理裝置或所述伺服器根據所述預定運作排程與當前時間點來查找所述預定運作排程的所述多個預定能耗運作狀態中對應於所述當前時間點的一標準能耗運作狀態， 若所述當前能耗運作狀態不相同於所述標準能耗運作狀態，所述能耗管理裝置或所述伺服器根據所述標準能耗運作狀態下達對應所述標準能耗運作狀態的控制指令至所述電子設備，以使所述電子設備運作於所述標準能耗運作狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的能耗管理系統，其中所述預定運作排程更包括對應所述多個預定能耗運作狀態的多個預定用電數據，其中在所述能耗管理裝置或經由網路連線連接的所述伺服器更用以根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與所述預定運作排程來控制所述電子設備的運作中， 所述能耗管理裝置或所述伺服器從所述多個預定用電數據中辨識對應所述標準能耗運作狀態的一標準用電數據； 其中若所述當前能耗運作狀態相同於所述標準能耗運作狀態，所述能耗管理裝置或所述伺服器經由比較所述標準用電數據與所述第一用電偵測數據來判斷所述當前能耗運作狀態是否發生異常。
  7. 一種能耗管理方法，包括： 偵測一電子設備於當前時間點的第一用電狀態，以產生所述電子設備的第一用電偵測數據； 根據所述第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組； 根據所述多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應所述多個特徵規則的多個第一特徵值，其中所述多個第一特徵值對應所述第一用電偵測數據，並且所述多個第一特徵值構成對應當前時間點的第一特徵值組； 根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的當前能耗運作狀態；以及 根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與一預定運作排程來控制所述電子設備。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的能耗管理方法，其中對應所述電子設備的所述行為模型是經由執行一規則建立操作所產生的，所述規則建立操作包括： 讀取對應所述電子設備的多筆用電偵測歷史數據，其中所述多筆用電偵測歷史數據分別對應不同的多個時間點，其中每一所述多筆用電偵測歷史數據包括對應所述多個時間點的一個時間點的第二用電偵測數據及歷史能耗運作狀態； 根據所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二用電偵測數據計算對應所述多筆用電偵測歷史數據的多個第二能耗參數組，其中每個第二能耗參數組具有多個第二能耗參數； 根據所述多個第二能耗參數組與所述多個特徵規則來判斷分別對應所述多個第二能耗參數組的多個第二特徵值組，其中每個第二特徵值組具有分別對應所述多個特徵規則的多個第二特徵值；以及 根據所述多個第二特徵值組與分別對應所述多個時間點的所述電子設備的所述多個歷史能耗運作狀態來建立所述行為模型。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的能耗管理方法，其中上述所述根據所述多個第二特徵值組與分別對應所述多個時間點的所述電子設備的所述多個歷史能耗運作狀態來建立所述行為模型的步驟包括： 將所述多個第二特徵值組與所述多個歷史能耗運作狀態輸入至一學習模型，以產生一決策樹； 其中所述決策樹具有多個層，所述多個層中的第一層僅具有一個起始節點，並且所述起始節點用以表示第一特徵值組的第一個特徵值 f 1 ，其中所述多個層的所有節點包括一起始節點、多個中繼節點與多個終止節點，其中所述起始節點與所述多個中繼節點根據所述起始節點與所述多個中繼節點的兩種特徵值連接至不同的兩個子節點； 其中所述多個終止節點對應所述多個歷史能耗運作狀態。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的能耗管理方法，其中所述行為模型為根據所述多個特徵規則來分層的一決策樹，並且所述決策樹的最底層為多個預估能耗運作狀態，其中上述根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的所述當前能耗運作狀態的步驟包括： 根據所述決策樹與分別對應所述多個特徵規則的所述多個第一特徵值各自的布林值來判斷所述電子設備的所述當前能耗運作狀態為所述多個預估能耗運作狀態的其中之一。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的能耗管理方法，其中所述預定運作排程包括對應多個預定時間點的多個預定能耗運作狀態，其中上述根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與所述預定運作排程來控制所述電子設備的步驟包括： 根據所述預定運作排程與當前時間點來查找所述預定運作排程的所述多個預定能耗運作狀態中對應於所述當前時間點的一標準能耗運作狀態；以及 若所述當前能耗運作狀態不相同於所述標準能耗運作狀態，根據所述標準能耗運作狀態下達對應所述標準能耗運作狀態的控制指令至所述電子設備，以使所述電子設備運作於所述標準能耗運作狀態。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的能耗管理方法，其中所述預定運作排程更包括對應所述多個預定能耗運作狀態的多個預定用電數據，其中上述根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與所述預定運作排程來控制所述電子設備的步驟更包括： 從所述多個預定用電數據中辨識對應所述標準能耗運作狀態的一標準用電數據；以及 若所述當前能耗運作狀態相同於所述標準能耗運作狀態，經由比較所述標準用電數據與所述第一用電偵測數據來判斷所述當前能耗運作狀態是否發生異常。
  13. 一種能耗管理系統，用以偵測與控制一電子設備的能耗運作狀態，包括： 一電力量測單元，耦接至所述電子設備；以及 一能耗管理裝置，經由一網路連線連接至所述電力量測單元；其中所述電力量測單元用以偵測所述電子設備於當前時間點的第一用電狀態，以產生所述電子設備的第一用電偵測數據，其中所述第一用電偵測數據經由所述網路連線被傳送至所述能耗管理裝置， 其中所述能耗管理裝置用以根據所述第一用電偵測數據計算具有多個第一能耗參數的第一能耗參數組， 其中所述能耗管理裝置更用以根據所述多個第一能耗參數與多個特徵規則來判斷分別對應所述多個特徵規則的多個第一特徵值，其中所述多個第一特徵值對應所述第一用電偵測數據，並且所述多個第一特徵值構成對應所述當前時間點的第一特徵值組， 其中所述能耗管理裝置更用以根據所述多個第一特徵值與對應所述電子設備的行為模型來判定所述電子設備的當前能耗運作狀態， 其中所述能耗管理裝置或一經由另一網路連線連接的伺服器用以根據所述電子設備的所述當前能耗運作狀態與一預定運作排程來控制所述電子設備。
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