专利名称：用于虚拟辅助计量的系统和方法
技术领域：
本发明的各种不同实施例涉及电能使用的间接或虚拟测量。
背景技术：
近些年已经看到不断增长的对能源节约的关注。在这个领域中，本发明者已经意识到的一个问题是帮助单个器具和其他仪器零件的用户理解这些器具的能量消耗并且从而更理智地指定他们节能努力目标的问题。尽管人们可以耦合能量表到每个器具来测量它的能量使用，但是被这些电表的成本倍增的在典型的家庭和企业中的器具的数量已经被阻止广泛使用。相应地，本发明者已经意识到需要测量单个器具的能量使用的更好方式。
发明内容
为了解决这个和/或其他的问题，本发明者尤其设计出基于累积的家庭能量使用数据和器具的能量消耗简档(profile)来估计单个器具的能量使用的系统和方法。一个典型的系统接收用于包括具有不同额定负载的一组两个或更多器具的建筑物或其他结构的累积或合计能量使用。基于器具的合计能量使用和预先定义的使用简档，该典型系统估计器具的单个能量使用。在一个实施例中，该系统通过使用贝叶斯(Bayesian)估计器来估计器具的单个能量使用并且在图形用户界面上显示被称为虚拟辅助计量读数的使用估计。
图1是对应于本发明的一个或多个实施例的典型虚拟辅助计量系统100的框图；图2是对应于本发明的一个或多个实施例，操作虚拟辅助计量系统的典型方法的流程图。
具体实施例方式结合附图和随附权利要求书的这篇文献描述了本发明的一个或多个特定的实施例。提供非限定而是仅示例和教导本发明的这些实施例被充分详细地显示和描述，使得那些本领域技术人员能够执行或实践本发明。从而，在适合避免使本发明模糊的地方，说明书会省略一些对那些本领域技术人员来说是已知的信息。腿一种示例性的虚拟或非侵入式的辅助计量系统和方法被公开。该示例性系统并入了动态系统模型，该动态系统模型融合了来自耦合到单个能量测量设备的至少两个器具或仪器零件的多变量能量信息并通过使用贝叶斯(Bayesian)估计程序推导出该两个器具的电气活动。该示例性系统可以接收来自单个或最小数量的能量表的累积的能量读数。在一个商业的建筑物或工业场景中，该示例性系统接收来自用于非侵入式辅助计量应用的多个能量表的能量消耗读数。该示例性贝叶斯(bayesian)估计程序将来自能量测量设备的累积能量测量数据和每个器具的器具简档信息考虑在内。示例性器具简档信息包括a.器具额定负载b.器具模式依赖性c.器具/分级结构的相互依赖性d.用户优先权e.占有情况f.星期几g.天气状况此外，一些实施例包括用于理解家庭或建筑物环境和重调系统参数的自动配置功能，以及用于检测建筑物变化，诸如电气负载的增加或删除，的变化检测功能。示例件虚拟辅助计量系统图1示出了一种示例性虚拟辅助计量系统100。系统100包括建筑物系统110、一个或多个web服务器120，以及一个或多个访问设备130。示例性建筑物系统建筑物系统110包括能量源111、建筑物112、能量表113、电器具114和115。采用本地或远程发电机的示例性形式的能量源111，提供电力给建筑物112，被建筑物112消耗的合计或累积的能量被能量表113例如数字电表测量。该示例性系统使用测量瓦特消耗的数字能量表。现有的多费制电表(tariffmeter)不具有这种便利。在这样的情况下，数字能量表被安装在多费制电表之后。如果智能的多费制电表是可用的，那么它能被直接用于该目的。通常代表一个或多个建筑物的建筑物112采用住宅或商业结构的示例性形式。建筑物112包括一组N个器具、更通常的电气负载、设备或仪器，其中器具114和115通常是代表性的。在一个实施例中，器具114是热水器以及器具115是空调，并且具有不同的能量额定负载，例如以瓦特计量。在其他的实施例中，一个或多个器具或电气负载采用冷却器、 马达、压缩机、照明设备，或其他工业仪器或家用器具。因而，能量表113的合计的能量测量合计了器具114和115的单个使用。器具114和115与可被自动或人工操作的各自开一关开关114A和115A相关联。在商业的建筑物场景或工业场景中，多个能量表被安装在建筑物或工厂的不同位置。在此描述的方法也可以处理这个场景。示例性的web服务器接收负载简档信息和来自能量表113的合计或累积能量使用数据的服务器120， 包括处理器模块121、存储器模块122、用户数据模块123、贝叶斯(Bayesian)估计模块 124、和用户接口模块125。(在一些实施例中，处理器模块121和存储器模块122被合并在电表中以允许单个负载消耗数值的完全或部分本地估计。)处理器模块121包括一个或多个本地或分布式的处理器，控制器，或虚拟机。在示例性实施例中，处理器模块121采取任一便利或需要的形式。在一些实施例中，一个或多个处理器被合并到服务器中。采用一个或多个电的、磁的、或光的数据存储设备的示例性形式的存储器模块122 存储用户数据模块123、贝叶斯(Bayesian)估计模块124、和用户接口模块125。在示例性实施例中，用户数据模块123包括一组或多组用于收集和存储用户账户或订户数据的机器可读和/或可执行指令。为此，模块包括一个或多个数据结构，其中数据结构1231是代表性。数据结构1231包括唯一的识别部分1231A，其在逻辑上与一个或多个字段相关联，诸如字段1231B、1231C、和1231D。字段1231B包括用户账户数据，诸如用户姓名和密码、地址或联系数据(诸如邮政投递地址、移动电话号码和电子邮件地址)；字段 1231C包括与用户相关联的来自能量表的被时间标记的合计使用数据。字段1231D是一个或多个器具，诸如器具114和115，的器具简档信息。在示例性实施例中，负载简档信息或数据提供在包括周末和假日的典型的一天中的使用小时，以及负载的额定瓦特和负载的类型，例如洗衣机、热水电路、空调等。(该系统也通过在连续不断的基础上监控能量使用来获得实际的消耗)。在一些实施例中，用户数据模块或服务器120是公共事业公司的计量数据管理系统的一部分；然而，在其他的实施例中，用户数据和/或服务器不是被公共事业公司控制，而是被代表建筑物112的拥有者或出租者的第三方实体控制。贝叶斯(Bayesian)模块IM包括一组或多组用于接收来自能量表113(或来自拥有或控制能量表113的公共事业公司的计量数据管理系统)的合计使用值和用于接收来自用户数据模块123的器具简档数据，并通过使用贝叶斯(Bayesian)估计器来确定单个器具能量消耗(虚拟辅助计量值)的机器可读和/或可执行指令。建筑物功率消耗的动态模型更特别地，在用公式表达它的贝叶斯(Bayesian)估计器的动态模型中，示例性的实施例假定对于单个器具的恒定额定功率(即，操作的单一模式)，以及对于每个器具的唯一额定功率(即，没有两个器具具有相同的瓦特)。例如，在一个实施例中，风扇被设定在 BOffatts和冰箱被设定在lOOWatts。此外，示例性的实施例让X匆￠/^成为表示单个器具的瓦特消耗的器具矩阵，其中η表示在建筑物中的器具的数量。根据物理的观点，每个器具具有恒定的额定功率。而且，在两个采样点之间的功率消耗P被假定为恒定。这允许人们表达功率消耗的变化率为— =0(1) dt瓦特或能量表读数y(t)是多个负载的功率消耗的合计，并能被写为 Γ ,、 dEg{t),W) = ~Eg = Kwhr, y = wattage
dt
m=
i=1 (2)其中状态Xi (t)表示第i个器具的动态功率或能量消耗成(t)表示第i个器具的开关状态(0或1，其分别对应于开或关)。以状态空间的形式，该过程和测量等式可以被表达为x(t+l) = H. x(t)+w(t) co(t) N(0， y(t) = Ctx (t)+ν (t)co(t) N(0，R) (3)观测矩阵Ct e Rixn基于在环境中潜在的开关事件随时间而变化。当所有的器具被切换到关，Ct =
以及当所有器具被切换到开，Ct = [11. . . 1]。实际上，观测矩阵 Ct依赖于在建筑物中的潜在的电气活动而可能采用在全部关和全部开的状态之间的形式。 状态转换矩阵H是指示单个器具的连续操作/不操作的单位矩阵。多变量测量诸如有功功
权利要求
1.一种用于估计两个或多个电子器件的能量使用的设备，该设备包括用于接收至少第一和第二电子器件(114，115)的使用简档数据(1231D)的装置QlO)， 该第一和第二电子器件具有不同的额定负载；基于至少第一和第二器件的能量使用对合计能量使用值(1231C)作出响应的，以及对第一和第二电子器件的使用简档数据(1231D)作出响应，用于估计第一和第二器件每个的电使用的装置030)，其中该装置包括贝叶斯估计器(IM)。
2.根据权利要求1的设备，其中至少第一和第二电子器件(114，115)的使用简档数据 (1231D)定义第一和第二器件的各自的第一和第二操作时间周期，其中各自的第一和第二时间周期与至少一个各自的概率值相关联。
3.根据权利要求1的设备，进一步包括用于输入第一和第二电子器件(114，115)的使用简档数据(1231D)的图形用户界面(125，138)，其中该界面被配置为接收第一和第二电子器件的各自的第一和第二额定负载并防止输入相等的第一和第二额定负载，以及其中该图形用户界面被配置为接收与各自的第一和第二概率值相关联的第一和第二器件的各自的第一和第二操作时间周期。
4.根据权利要求3的设备，并进一步包括耦合到第一和第二电子器件(114，115)、用于提供合计能量使用值的单个数字电表(113)。
5.根据权利要求1的设备，其中用于估计第一和第二器件(114,11 每个的电使用的装置(230)部分基于以下的两个或多个估计电使用一天中的时间； 器件额定负载； 器件模式依赖性； 动态器件模式切换用户器件一使用模式； 器件操作的相互依赖性； 天气信息；以及用户占有信息。
6.一种系统(100)包括具有各自第一和第二不同的额定负载的第一和第二电负载(114，115)； 电耦合到第一和第二电负载(114，115)的电表(113)，用于部分地基于各自第一和第二电负载的第一和第二能量使用值提供合计能量使用值(1231C)；包括处理器(121)和存储器(12 的服务器(120)，该存储器包括用于基于合计的能量使用值(1231C)和第一和第二电负载的各自第一和第二组负载简档信息(1231D)来确定第一和第二能量使用值的各自第一和第二估计的机器可执行指令(124，230)；以及对服务器作出响应的、用于显示第一和第二能量使用值的第一和第二估计的显示器 (133,240)。
7.根据权利要求6的系统，其中第一和第二组负载简档信息(1231D)包括第一和第二器具(114,11 的各自的第一和第二操作时间周期，以及其中各自的第一和第二时间周期与至少一个各自的概率值相关联。
8.—种通过使用耦合到存储器(12 的至少一个处理器(121)执行的方法000)，该方法包括接收与耦合到具有不同额定负载的第一和第二电子器件(114，115)的电表相关联的合计能量使用读数O20)，其中该合计能量使用读数至少部分基于第一和第二电子器件各自的第一和第二能量使用值；在存储器(123)中存储第一和第二组简档信息(1231D)；以及基于合计的能量使用读数和第一和第二电子器件的各自的第一和第二组简档信息来估计第一和第二器件的各自的第一和第二能量使用值(230)。
9.根据权利要求8的方法，其中估计至少第一和第二电子器件的第二使用简档数据的各自的第一和第二能量使用值，包括执行第一和第二能量使用值的贝叶斯估计(124)。
10.根据权利要求9的方法，其中存储第一和第二组简档信息包括接收定义与各自第一和第二概率值相关联的第一和第二器件各自的第一和第二操作时间周期的输入(134)。
全文摘要
公开用于虚拟辅助计量的系统和方法。系统(100)和方法(200)基于累积的家庭能量使用数据(1231C)和器具的能量消耗简档(1231D)来估计单个器具(114，115)的能量使用。一个示例系统接收包括具有不同额定负载的一组两个或多个器具(114，115)的建筑物(112)或其他结构的累积或合计能量使用。基于器具的合计的能量使用(1231C)和预先定义的使用简档(1231D)，该系统估计器具的单个能量使用(138C，138D，230)。在实施例中，该系统通过使用贝叶斯估计器(124)来估计器具的单个能量使用并在图形用户界面(138)上显示被称为虚拟辅助计量读数的使用估计(130，240)。
文档编号G06F19/00GK102314547SQ201110191588
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年6月8日
发明者P·谢蒂, R·阿拉克雷 申请人:霍尼韦尔国际公司