监视系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及用于非介入监视的系统和方法。本发明更特别地涉及用于设备 级非介入监视的系统和方法，以概述识别引起资源丢失的设备的技术设施。
【背景技术】
[0002] 资源浪费和过度消耗是现代社会主要关心的问题，因为其导致环境和经济问题两 者。被浪费的资源大部分来源于不正常的或低效的设备。不正常设备可能导致资源浪费， 因为预期的生产被损坏或甚至损失掉，而低效的设备可能导致为获得所希望生产而过度消 耗资源。
[0003] 已知可以通过在单个生产设备级的连续监视，从工业生产中识别出现有和出现的 问题，并且可以减少资源的过度消耗。然而，当前系统的挑战是安装和操作整套所需专用技 术的费用限制了其使用范围。另外，这种监视系统对已有的设备设施的改装而言通常是复 杂的，并且难以可接受地配合设计。
[0004] 所谓的非介入监视（NILM)系统是公知的，其应用一种技术例如通过主馈电线的 单个测量点来确定家庭的电气负载组成。G.W. Hart在1989年6月的Technology and Society Magazine 的第 8 卷第 2 期第 12、16 页的文章 "Residential energy monitoring and computerized surveillance via utility power flows'，中描述了该技术。
[0005] 然而该技术不能处理复杂的电气设置，并且不能克服已经提出的在设施中增加简 单的分表电力传感器以区分具有类似能流的设备的挑战。EP2489987A2公开了用于非侵入 能流监视的系统。该系统包括一个或多个设备实施例，该一个或多个设备实施例包括被配 置为将设备耦连到电路导体的变压器，该电路导体被耦连到附加设备。该系统还包括检测 模块和传输模块，该检测模块被配置为检测电路导体上的功率信号的改变，该传输模块被 配置为如果功率信号的改变满足或超过特定阈值，那么在电路导体上传输与附加设备相关 联的唯一信号。
[0006] 然而，即使这些更先进的NILM方法通常也不能预测和估计出现出的问题和/或资 源的过度消耗。在动态系统（诸如通风、卫生或食品生产）中，知道例如电力流量一般不足 以能够对系统的真实性能进行建模。
[0007] 当多个变化源影响潜在的（例如，底层）动态的（例如，演变的）随机过程时，实 际上不可以通过现有技术的方法有效地对所述随机过程进行建模。因此，唯一的替换方案 是例如来自工业的已知的昂贵和复杂的监视技术。
[0008] 更具体而言，需要一种系统，其可在已有的设施处（作为例子，在建筑物内）被改 装，以给出对关键设备的性能的概述。还需要该系统估计和预测关键设备的活动、能量消耗 和/或资源流量（例如，热、功率和/或通风）。
[0009] 因此，本发明的一个目的是提供一种用于监视多个设备处的资源流量的系统，该 系统比应用传统监视技术的现有系统更便宜并且复杂度更低。
[0010] 本发明的另一个目的是提供一种能够估计和预测多个预定设备的活动、能量消耗 和/或资源流量（例如热、电力和/或通风）的系统。
【发明内容】
[0011] 可通过如权利要求1定义的系统和通过如权利要求10定义的方法来实现本发明 的目的。优选实施例在从属子权利要求中被定义，并且在下面的描述中被解释并且在附图 中被示出。
[0012] 根据本发明的系统是用于监视多个设备处的资源流量的系统，该系统包括接收单 元，该接收单元被配置为接收来自多个传感器和多个计量表的数据，所述多个传感器被配 置为在设备级检测流率（flow rate)和/或流率的改变，所述多个计量表被配置为测量所 述设备的至少一部分的总体流量。该系统包括计算模块，该计算模块被配置为接收来自传 感器和计量表的信息，并且该计算模块包括数学统计模型，该数学统计模型被配置为估计 和/或预测针对设备的至少一种选择的资源流量和/或性能。
[0013] 因此实现了系统可以估计和预测一组设备的活动性能和或资源流量（例如，热、 功率或通风气流），所述一组设备为例如商业建筑或生产工厂中的HVAC(热、通风和空调） 系统。另外，该系统可以检测设备是否以导致资源的过度消耗的方式被使用和/或工作。
[0014] 另外，实现了可以借助于与现有技术的系统相比复杂度较低且精度较低（并且因 此较便宜的）的监视设备（传感器）来构造该系统。事实上，可以应用不适于用于已知系 统的传感器。通过应用数学统计模型，根据本发明的系统使得可以"校准"和/或调整来自 "简单"和"便宜"的传感器（与用于这种系统的典型的计量表相比较，具有低精度）的测量 结果。
[0015] 设备可以是电子设备、加热器、管道或流（电力、功率、热能、空气、气体、水或电磁 辐射）可以通过的其它结构。
[0016] 设备指单个设备、明确定义的设备组或例如诸如机器的复杂设备的子设备。
[0017] 术语传感器意指能够检测一个或多个参数的单元，所述多个参数诸如温度，光或 者水、电流、气体和/或空气的流量。传感器可以被配置为检测例如流的流率和/或流率的 改变。检测可以是直接的测量或估计。
[0018] 优选地，所有传感器可针对已有设施（作为例子，建筑物或机器）而被改装。
[0019] -个优点可以是使用被配置为附接到电缆或管道外部的传感器。这种传感器可以 是压电传感器。所述传感器可被机械地附接在不同几何形状、尺寸、材料和介质的管道、管 子和电缆的外部。
[0020] 所述传感器被配置为向接收单元发送信息，并且所述信息可以是任何适合类型的 信号（例如，无线信号）。信息可以是由传感器和计量表检测的任何类型的数据。
[0021] 计算模块可以是任何适合类型的计算模块，该计算模块被配置为接收来自传感器 的信息并且包括数学统计模型。
[0022] 术语估计和/或预测指通过使用数学统计模型来确定。确定可以是基于来自从传 感器和计量表收集的数据的信息以及任何适合的其它信息的预报。在任何情况下，运用为 匹配应用而开发的数学统计模型可以是一个优点。换言之，不同应用可能需要不同的数学 统计模型。
[0023] 术语资源流量指热、功率的流量和/或通过管道（或另一个结构）的流体的流量 和/或电磁辐射的强度或另一个参量的流量。作为例子，资源流量可以是功率吸收（每时 间单位的能量），或者是通过管道的流量（例如水）（每单位时间的体积）。
[0024] 优选地，计算模块包括数学统计模型，该数学统计模型被配置为估计和/或预测 所有设备的资源流量。
[0025] 优选地，计算模块包括被配置为估计和/或预测设备未按预期执行的数学统计模 型。
[0026] 优选地，如果系统未按预期执行，那么数学统计模型可以产生提醒和警报以便通 知用户。
[0027] 优选地，传感器被配置为与接收单元无线地通信。
[0028] 可以使用简单类型的传感器，例如，被配置为附接到电缆的管道外部的传感器。
[0029] 术语计量表指被配置为测量针对设备的至少一种选择的总资源流量的单元。计量 表可以是被配置为以预定精度（优选地，高精度）来测量针对设备的至少一种选择的总资 源流量的单元。作为例子，这种计量表一般用于执行对能量消耗、热、冷和电力的精确测量。
[0030] 在根据本发明的系统中，可以使用具有比该系统的计量表的精度低得多的精度的 传感器。通过使用数学统计模型，可以"补偿"传感器的较低精度。
[0031] 因此，可以提供对针对设备的至少一种选择的总体测量。
[0032] 系统包括被配置为测量所有设备的资源流量并将信息发送到接收单元的多个计 量表，这可以是一个优点。因此可以确定总资源流量。
[0033] 计量表是能够提供对资源流量的非常精确的测量结果的高精度计量表，从而检测 到的数据可用于提供对设备处的资源流量的精确估计和/或预测，这可以是一个优点。 [0034] 可以具有一种系统，其中不是所有设备都配备有传感器，并且其中计量表测量比 配备有传感器的设备更多的设备的资源流量。
[0035] 即使不是所有设备都配备有传感器，数学统计模型优选地仍被配置为基于来自传 感器和来自计量表的信息来估计和/或预测设备的资源流量。
[0036] 数学统计模型为特定类型，其能够估计与每个传感器相关联的每个主计量表测量 结果的潜在部分，这可以是一个优点。
[0037] 有利地，数学统计模型包括：
[0038] -对从主计量表测量结果到特定传感器测量结果的潜在映射进行建模的数学函数 分量，和
[0039] -如果有的话，对测量噪音和与未被传感器测量的使用相关联的每个主计量表测 量结果的一部分进行建模的随机分量。
[0040] 数学统计模型可以是任何适合的类型，其能够估计与传感器相关联的每个主计量 表测量结果的潜在部分。如从统计建模领域知道的，可以使用若干方法来构造特定类别的 模型，例如时间序列分析方法和/或多元数据分析方法，诸如方差分析（ANOVA)、马尔可夫 模型、通用线性模型（GLM)和多变量高斯模型。
[0041] 有利地，该系统包括用户接口（优选地，远程用户接口），该用户接口提供对产生 的信息的访问，所述信息诸如提醒、警报和针对设备的至少一种选择的估计的和/或预测 的资源流量。
[0042] 因此可以提供非常简单和用户友好的系