本发明是有关于一种电器设备的操作识别方法及应用其的操作识别系统。
背景技术：
：随着科技发展，为节省人力及时间成本，市场上对于自动化电器设备的需求与日俱增。自动化电器设备可通过执行一连串的预定程序以达成特定的处理或是产生特定的制品。以目前市面上的咖啡机为例，操作人员只需在机器上点选欲冲泡的咖啡类型，例如摩卡咖啡、拿铁咖啡等，咖啡机即会启动一连串对应的程序，以冲泡出使用者想要的咖啡。然而在执行自动化程序的过程中，电器设备可能会因为内部零件或外在操作的因素而无法达到预设的程序参数要求，但就外观上，电器设备仍然处于可运作的状态，使得操作人员无法即时发现装置运作的异常，进而影响了装置产出的品质。中国台湾专利编号TWI443356的专利描述了一种侦测电器设备异常状态的技术，其藉由收集电器设备在一段预设时间内的用电数据，经统计分析后，以产生该电器设备在正常操作下的各项用电基准值，藉此作为之后判断该电器设备是否发生异常的依据。然而，该前案并无法对具有多个控制流程的电器设备，判断该电器设备正操作于哪一控制流程、甚至是该控制流程中的哪一阶段，以及判别该电器设备所执行的控制流程或所处的操作阶段是否合乎标准设定。因此，如何提出一种电器设备的操作识别方法及应用其的操作识别系统，以即时监测电器设备是否基于预设参数执行程序，乃一待解决的技术课题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种电器设备的操作识别方法及应用其的操作识别系统，可依据电器设备的用电讯号辨识电器设备所执行的操作，并判断该操作是否符合预设参数，以于发现异常时，触发警示事件。为了达到上述目的，第一方面，本发明提出一种电器设备的操作识别方法，包括：通过感测器，测量该电器设备在一段连续时间内的用电讯号；通过运算控制器，分析该用电讯号在该连续时间内的波动特征，以取得特征值组，并依据该特征值组自包含多个控制流程的控制流程组中辨别该用电讯号所对应的当前控制流程，其中该当前控制流程包括一个或多个操作阶段，该一个或多个操作阶段中的第一操作阶段对应第一操作参数；通过该运算控制器，判断该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差是否在容忍范围内；以及当该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差超出该容忍范围，该运算控制器触发警示事件。较佳的，该第一操作参数为该第一操作阶段的预设操作时间、预设电压值、预设电流值或预设功率因数值。较佳的，另包括：当该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差在该容忍范围内，该运算控制器另判断该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作阶段的第二操作参数的偏差是否在另一容忍范围内；当该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第二操作参数的偏差超出该另一容忍范围，该运算控制器触发该警示事件。较佳的，该第一操作参数为该第一操作阶段的波动变化的预设操作时间，该第二操作参数该第一操作阶段的预设电压值、预设电流值或预设功率因数值至少其一。较佳的，该用电讯号包括量测自该电器设备的供电输入端的功率因数讯号。较佳的，该用电讯号另包括量测自该电器设备的该供电输入端的电流讯号以及电压讯号至少其一。较佳的，产生该特征值组的步骤包括：针对该用电讯号在该连续时间内的波动变化作图形识别，以依据该用电讯号的时域及/或频域特性决定该用电讯号的该特征值组。较佳的，该控制流程组中的该多个控制流程分别对应样本特征，该操作识别方法另包括：比对该特征值组与该多个控制流程所对应的多个样本特征，以自该控制流程组中挑选具有与该特征值组最相似的样本特征的控制流程作为该当前控制流程。较佳的，触发该警示事件的步骤包括：该运算控制器控制讯号收发器传送警示讯号至远端管理平台。较佳的，该电器设备是咖啡机，该当前控制流程的该一个或多个操作阶段包括锅炉加热阶段、电磁阀开关阶段、咖啡萃取阶段以及研磨阶段至少其一。第二方面，本发明提供一种操作识别系统，适用于电器设备，该操作识别系统包括感测器以及运算控制器。感测器用以测量该电器设备在一段连续时间内的用电讯号。运算控制器耦接该感测器，且经配置而用以：分析该用电讯号在该连续时间内的波动特征，以取得特征值组，并依据该特征值组自包含多个控制流程的控制流程组中辨别该用电讯号所对应的当前控制流程，其中该当前控制流程包括一个或多个操作阶段，该一个或多个操作阶段中的第一操作阶段对应第一操作参数；判断该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差是否在容忍范围内；以及当该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差超出该容忍范围，该运算控制器触发警示事件。较佳的，该第一操作参数为该第一操作阶段的预设操作时间、预设电压值、预设电流值或预设功率因数值。较佳的，当该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作参数的偏差在该容忍范围内，该运算控制器另判断该用电讯号相应于该第一操作阶段的波动特征与该第一操作阶段的第二操作参数的偏差是否在另一容忍范围内，并在判断结果为否时，触发该警示事件。较佳的，该第一操作参数为该第一操作阶段的波动变化的预设操作时间，该第二操作参数包括该第一操作阶段的预设电压值、预设电流值或预设功率因数值至少其一。较佳的，该用电讯号包括量测自该电器设备的供电输入端的功率因数讯号。较佳的，该用电讯号另包括量测自该电器设备的该供电输入端的电流讯号以及电压讯号至少其一。较佳的，该运算控制器针对该用电讯号在该连续时间内的波动变化作图形识别，以依据该用电讯号的时域及/或频域特性决定该用电讯号的该特征值组。较佳的，该控制流程组中的该多个控制流程分别对应样本特征，该运算控制器比对该特征值组与该多个控制流程所对应的多个样本特征，以自该控制流程组中挑选具有与该特征值组最相似的样本特征的控制流程作为该当前控制流程。较佳的，另包括：讯号收发器，受控于该运算控制器；其中当该运算控制器触发该警示事件，该运算控制器控制该讯号收发器传送警示讯号至远端管理平台。较佳的，该电器设备是咖啡机，该当前控制流程的该一个或多个操作阶段包括锅炉加热阶段、电磁阀开关阶段、咖啡萃取阶段以及研磨阶段至少其一。较佳的，该感测器设置在该电器设备内部，并耦接该电器设备的供电输入端，或者，该感测器设置在智慧电表中，该智慧电表经由供电线路连接至该电器设备的供电输入端。与现有技术相比，本发明提供的电器设备的操作识别方法及应用其的操作识别系统，可基于电器设备的用电讯号，辨识电器设备所执行的当前控制流程以及操作阶段，并判断电器设备是否基于预设参数执行该流程的一个或多个操作阶段。因此，即便就外观上电器设备处于可运作的状态，仍可于电器设备的操作偏离标准设定时发出警示，藉此确保电器设备执行自动化流程的产出品质。附图说明图1绘示依据本发明的一实施例的操作识别系统的示意图。图2绘示针对电器设备的操作识别方法的一例流程图。图3绘示针对电器设备的操作识别方法的另一例流程图。图4绘示电器设备执行当前控制流程时所呈现的用电讯号的一例波形图。具体实施方式在本文中，参照所附图式仔细地描述本发明的一些实施例，但不是所有实施例都有表示在图示中。实际上，这些发明可使用多种不同的变形，且并不限于本文中的实施例。相对的，本揭露提供这些实施例以满足应用的法定要求。图式中相同的参考符号用来表示相同或相似的元件。图1绘示依据本发明的一实施例的操作识别系统100的示意图。操作识别系统100适用于电器设备10，可通过侦测并分析电器设备10的用电讯号，以辨识电器设备10当前所执行的操作，并于发现异常时，触发警示事件。所述的电器设备10可以是任何执行自动化流程的电子设备，例如咖啡机、智慧型洗衣机、智慧型电锅等。操作识别系统100主要包括感测器102以及运算控制器104。感测器102例如是电流感测器、电压感测器或其它可撷取电器设备10的用电讯号的元件。感测器102可设置在电器设备10的内部或外部。举例来说，感测器102可设置在电器设备10外部的智慧电表中，智慧电表再经由供电线路14连接至电器设备10的供电输入端12。或者，感测器102可设置在电器设备10的内部，并耦接至电器设备10的供电输入端12。所述的供电输入端12例如是指电器设备10用以自外部电源(如市电)接收供电的端口。运算控制器104耦接感测器102，可经配置而对撷取自感测器102的用电讯号进行分析、识别，并于发现异常时，触发警示事件。运算控制器104可例如以微处理器、微控制器、特定目的应用电路或其他具有讯号特征辨识能力的电路来实现。运算控制器104的运行将配合图2及图3作进一步描述。在一实施例中，操作识别系统100另包括讯号收发器106。讯号收发器106受控于运算控制器104。当运算控制器104触发警示事件时，运算控制器104将控制讯号收发器106传送警示讯号至远端管理平台16，以通知相关人员或监控设备电器设备10的运作发生异常。图2绘示针对电器设备10的操作识别方法的一例流程图。在步骤202，感测器102测量电器设备10在一段连续时间内的用电讯号。在一实施例中，用电讯号包括量测自电器设备10的供电输入端12的功率因数(powerfactor)讯号。又一实施例中，用电讯号另包括量测自电器设备10的供电输入端12的电流讯号以及电压讯号至少其一。在步骤204，运算控制器104分析该用电讯号在该段连续时间内的波动特征，以取得一特征值组，并依据该特征值组自包含多个控制流程的一控制流程组中辨别该用电讯号所对应的一当前控制流程，其中该当前控制流程包括一个或多个操作阶段，该一个或多个操作阶段中的一第一操作阶段对应一第一操作参数，例如一预设操作时间。在一实施例中，运算控制器104可针对用电讯号在一段连续时间内的波动变化作一图形识别(patternrecognition)，以依据该用电讯号的时域(timedomain)及/或频域(frequencydomain)特性决定该用电讯号的该特征值组。举例来说，用电讯号的特征值组包括一个或多个讯号特征值，其例如是撷取自用电讯号在时域及/或频域上的波形变化特征点(如讯号峰值、切线斜率最大值等)，或是具有特定变化形式的波形区段。一般而言，电器设备10在执行控制流程的过程中，其用电讯号会随着控制流程的进行而在不同操作阶段产生特定的波动变化形式，故运算控制器104可通过比对用电讯号的特征值组与预存的控制流程的样本特征，以辨识电器设备10当前所进行的控制流程。在一实施例中，控制流程组中的各控制流程分别对应一样本特征，运算控制器104可藉由比对用电讯号的特征值组与该多个控制流程所对应的样本特征，以自控制流程组中挑选具有与用电讯号的特征值组最相似的样本特征的控制流程作为电器设备10的当前控制流程。所述的控制流程组例如包括电器设备10所可能执行的控制流程。以电器设备10为咖啡机为例，若咖啡机提供「摩卡咖啡」、「拿铁咖啡」、「美式咖啡」、「卡布奇诺」四种冲泡选项，则操作识别系统100将预存针对此四种冲泡选项对应的控制流程A、B、C、D。在一实施例中，控制流程组的资讯例如纪录于操作识别系统100中可供运算控制器100存取的储存媒体(如存储器、查阅表(look-uptable,LUT)等)。各控制流程A、B、C、D分别包括对应的一个或多个操作阶段。在电器设备10为咖啡机的例子中，此一个或多个操作阶段例如包括锅炉加热阶段、电磁阀开关阶段、咖啡萃取阶段以及研磨阶段至少其一。针对不同的控制流程A、B、C、D，各操作阶段的执行顺序、执行项目、执行时间、元件控制参数(如萃取压力、锅炉温度、水流量等)皆可能不同，故电器设备10在执行此多个控制流程A、B、C、D时所呈现的用电讯号的波形变化也会不同。利用此一特性，可定义出各控制流程A、B、C、D所分别对应的用电讯号波动特征样板，此多个用电讯号波动特征样板可通过预设的样本特征(如对应特定波形变化的特征点集合)来描述。当运算控制器104判断出电器设备10的用电讯号的特征值组近似于某一控制流程(如控制流程A)的部分或全部样本特征，而不同于其他控制流程(如控制流程B、C、D)所对应的样本特征，运算控制器104将可辨识出电器设备10目前正进行的当前控制流程为控制流程A，例如正在冲泡摩卡咖啡。在步骤206，运算控制器104判断用电讯号相应于第一操作阶段的波动特征与第一操作参数的偏差是否在一容忍范围内。若是，则结束流程。若否，则进入步骤208。第一操作阶段可以是当前控制流程中的任一操作阶段。第一操作参数可以是任何关联于第一操作阶段的操作参数。举例来说，第一操作参数可以是第一操作阶段的预设操作时间、预设电压值、预设电流值或预设功率因数值。若选择以当前控制流程中对时间要求最严格的一个或多个操作阶段作为第一操作阶段，较佳地，可选择以第一操作阶段的预设操作时间作为第一操作参数。以咖啡机为例，咖啡机在冲泡咖啡时，咖啡萃取时间的长短往往主导了咖啡的口感，因此，可选择咖啡萃取阶段作为第一操作阶段，并以咖啡萃取阶段的预设操作时间作为第一操作参数作为评判电器设备10是否异常的标准。例如，运算控制器104在基于测得的用电讯号辨识出电器设备10的当前控制流程为对应冲泡摩卡咖啡的控制流程A之后，将进一步判断该用电讯号对应控制流程A中咖啡萃取阶段所呈现的波形变化的区间长短是否符合预设的咖啡萃取阶段时间要求，例如维持S秒。若运算控制器104侦测到用电讯号虽具有对应控制流程A的咖啡萃取阶段的波形变化特征，但该段波形变化发生的时间区间与咖啡萃取阶段的预设操作时间之间的偏差超出一容忍范围，则判断电器设备10为异常，并进入步骤208。在步骤208，当用电讯号相应于第一操作阶段的波动特征与第一操作参数的偏差超出容忍范围，运算控制器104将触发一警示事件。警示事件可以是任何以声音、光、有线、无线方式输出以达警示效果的事件，例如闪灯、启动蜂鸣器、输出有线/无线警示讯号至外部监控管理装置等。以警示事件为发送无线警示讯号为例，运算控制器104将控制讯号收发器106传送警示讯号至远端管理平台16。回应来自操作识别系统100的警示讯号，远端管理平台16可执行远端管理例如更新电器设备10的异常识别值、新增异常识别逻辑、自动通报维修人员、更新维修纪录报表等操作，以通知相关人员或监控设备电器设备10的运作发生异常，并更新相关的监控资料。图3绘示针对电器设备10的操作识别方法的另一例流程图。与图2实施例的主要差别在于，本实施例中当步骤206的判断结果为「是」，流程将进入步骤302，运算控制器104会进一步判断该用电讯号相应于第一操作阶段的波动特征与第一操作阶段的一第二操作参数的偏差是否在另一容忍范围内。若判断结果为「否」，则进入步骤208，运算控制器104将触发警示事件。第二操作参数可以是任何关联于第一操作阶段、但与第一操作参数相异的操作参数。举例来说，第二操作参数可以是第一操作阶段的预设操作时间、预设电压值、预设电流值或预设功率因数值，但与第一操作参数具有不同的电气参数类型。例如，当第一操作参数为第一操作阶段的预设操作时间，第二操作参数则为第一操作阶段的预设电压值、预设电流值或预设功率因数值其中至少一者。在一实施例中，运算控制器104可在步骤302判断下列条件(1)、(2)、(3)至少其一，并在发现条件不满足时触发警示事件：条件(1)是用电讯号的电压值与对应第一操作阶段的预设电压值的差异在容忍电压范围内；条件(2)是用电讯号的电流值与对应第一操作阶段的预设电流值的差异在容忍电流范围内；条件(3)是用电讯号的功率因数值与对应第一操作阶段的预设功率因数值的差异在容忍功率因数范围内。举例来说，若用电讯号包括量测自供电输入端12的电流讯号以及功率因数讯号，当运算控制器104判断出用电讯号相应于第一操作阶段的波动时间特征与第一操作阶段的预设操作时间的偏差在一容忍范围内，将进一步判断用电讯号在相应于第一操作阶段的电流值特征与功率因数值特征相较于第一操作阶段的预设电流值与预设功率因数值的偏差是否分别落在容忍电流范围以及容忍功率因数范围内。在一实施例中，运算控制器104亦可判断用电讯号相应于当前控制流程的其他操作阶段的波形特征是否符合特定操作参数的条件。举例来说，当运算控制器104识别出电器设备10正在执行控制流程A的咖啡萃取阶段，且其波形特征相较于咖啡萃取阶段的第一操作参数的偏差落在一容忍范围内，此时运算控制器104将进一步判断用电讯号相应于控制流程A中其他操作阶段(如锅炉加热阶段)的波形特征是否满足该其他操作阶段所对应的操作参数的条件，并在判断结果为「否」时，触发警示事件。通过上述方式，可进一步判断电器设备10内部元件是否依标准/预设状态运作，进而确保电器设备10产出的品质。图4绘示电器设备10执行一当前控制流程时所呈现的用电讯号的一例波形图。在此例中，电器设备10是一咖啡机，用电讯号包括量测自电器设备10的供电输入端12的功率因数讯号以及电流讯号，分别以曲线402及404表示。可理解的是，图4所示的波形变化仅是用以帮助理解本发明，而非用以限制本发明。首先在期间T0，咖啡机处于待机状态，此时功率因数讯号402的值维持在一初始值(约0.8)，且电流讯号404维持在低电流值(小于1安培)。接着在期间T1，功率因数讯号402的值从待机时的初始值提升至最大值(约等于1)，而电流讯号404则是维持在低电流值。这表示咖啡机中的单相交流马达正在运作以进行研磨。因此，当功率因数讯号402与电流讯号404呈现如此期间T1的波形变化，代表咖啡机当前正处于控制流程中的研磨阶段。在期间T2，功率因数讯号402的值降至中间值(约0.5)，而电流讯号404则是拉升至高电流值(约14～16安培)。这表示咖啡机作虚功的比例提高，且装置内部正通以大电流进行加热。因此，当功率因数讯号402与电流讯号404呈现如此期间T2波形变化，代表咖啡机当前正处于控制流程中的锅炉加热阶段。而期间T12与期间T23，则分别表示开启电磁阀以及关闭电磁阀的阶段。在期间T3，功率因数讯号402与电流讯号404呈现类似期间T1时的波形变化，这表示咖啡机再度进入控制流程中的研磨阶段。在期间T4，功率因数讯号402与电流讯号404呈现类似期间T2时的波形变化，这表示咖啡机再度进入控制流程中的锅炉加热阶段。而期间T3与T4之间的过渡期间T34，以及期间T4与T5之间的过渡期间T45，则分别表示开启电磁阀以及关闭电磁阀的阶段。在期间T5，功率因数讯号402与电流讯号404呈现类似期间T0时的波形变化，因此，代表咖啡机再度回到待机状态。研究发现，在大多数的应用中，电器设备10的功率因数讯号波形变化即可大致反映电器设备10于不同阶段的操作。因此，在一实施例中，可单纯基于功率因数讯号来识别电器设备10的操作型态(即，用于操作识别分析的用电讯号仅包括量测自电器设备10的供电输入端12的功率因数讯号)。又一实施例中，可进一步结合电器设备10的电流讯号、电压讯号及/或其它电气参数来识别电器设备10的操作型态，以提升操作识别的准确度。如图4所示，运算控制器104是基于电器设备10所消耗的功率因数讯号及电流讯号的特征来识别电器设备10当前所处操作阶段。综上所述，本发明所提出的电器设备的操作识别方法及应用其的操作识别系统，可基于电器设备的用电讯号，辨识电器设备所执行的当前控制流程以及操作阶段，并判断电器设备是否基于预设参数执行该流程的一个或多个操作阶段。因此，即便就外观上电器设备处于可运作的状态，仍可于电器设备的操作偏离标准设定时发出警示，藉此确保电器设备执行自动化流程的产出品质。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。当前第1页1 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