专利名称：电气设备的能源管理装置及方法
技术领域：
本发明的一个方案涉及一种电气设备的能源管理装置及方法，更具体的涉及这样一种电气设备的能源管理装置及方法针对个体电气设备，该装置及方法通过显示每个用电能运行的电气设备在能源使用处的能源相关信息来帮助用户 经济地使用电能。
背景技术：
目前为止，是以最大需求量为准来供应电、气和水等各种能源的，并且也能维持固定的能源价格。但是最近作为为了更有效利用有限能源并减少能源消耗的方案，推行按不同时间段或季节划分以使能源价格差别化的方案。作为可以促进能源的有效利用的技术，智能电网(Smart Grid)或智能电表(Smart Meter)已成为关注的对象。智能电网是凭借于电力网与信息技术(IT)的结合使消费者互相能够双向交换实时信息，从而最优化能源效率并创造新附加值的下一代电力网。智能电表是指添加了通信功能的数字瓦时计。智能电表能实行电力使用量的实时调查，或实行电力供应商和消费者之间的双向通信。所以，无需抄表员访问住户也可以对仪表进行远程实时检查，因此智能电表能够准确测量电力使用量。据此，用智能电表能获得例如节省计量费用及能源的效果。智能电网社会变成一种环境，在该环境中，能通过智能电表、室内显示器及类似产品控制个体电气设备的电能，并且基于时间而改变电价。因此，用户试图以最合理的方法使用电能。为了使用户能主动控制对电能的消费量，用户必须能够方便且容易地确认关于能源使用量或电费(electricity rate)的能源相关信息。因为仅使用整体的能源相关信息难以了解能源使用情况，所以值得考虑的是针对个体电气设备提供能源相关信息。
发明内容
本发明的实施例提供了一种电气设备的能源管理装置及方法，其中对应于个体电气设备而显示在能源消费处的用于电气设备的能源相关信息，以便用户能更实际地识别电能使用情况并且适当地控制电气设备。根据本发明的一个方案，提供了一种电气设备的能源管理装置，该装置包括能源相关信息显示构件，其接附到个体电气设备的外侧或周围；估测构件，其被配置为基于依赖于时间的能源变化而使用计量器来估测个体能源使用量；分析构件，其被配置为通过分析个体电气设备的使用时间来分析个体电气设备的用电量；第一接收构件，接附到所述个体电气设备的外侧或周围的所述能源相关信息显示构件通过该第一接收构件而接收来自所述估测构件和所述分析构件的所述个体电气设备的个体能源相关信息；以及开关构件，其被配置为用以判定在能源相关信息显示构件附近是否有电气设备在运行。优选的，所述装置还包括第二接收构件，其被配置为从中央服务器接收依据于时间的电价信息。优选的，计量器包括智能电表，并且智能电表可在存储器内储存个体电气设备的能源使用量信息。在中央服务器或智能电表中实行估测构件和分析构件的功能。优选的，分析构件预测个体电气设备的当前能源使用费和未来能源使用费两者中的至少一个。优选的，分析构件预测个体电气设备的使用寿命。优选的，能源相关信息显示构件位于个体电气设备的开启/关闭开关附近。根据本发明的一个方案，提供了一种电气设备的能源管理方法，该方法包括在个体电气设备的外侧或周围显示能源相关信息；基于依赖于时间的能源变化而使用计量器来估测个体能源使用量；通过分析个体电气设备的使用时间来分析个体电气设备的用电量； 在所述在个体电气设备的外侧或周围显示能源相关信息的步骤中，接收来自所述估测和分析的所述个体电气设备的个体能源相关信息；并且判定在能源相关信息显示构件附近是否有电气设备在运行。优选的，所述方法还包括从中央服务器接收依据于时间变化的电价信息。优选的，在智能服务器或中央服务器中实行估测和分析。优选的，所述分析预测个体电气设备的当前能源使用费和未来能源使用费两者中的至少一个。优选的，所述分析可预测个体电气设备的使用寿命。优选的，通过至少包括射频、紫蜂和蓝牙通讯方案中的一种无线通讯方案，来传送个体能源相关信息。优选的，通过使用通用输电线、电力线、局域网电缆和电话线中的至少一种有线通讯方案，来传送个体能源相关信息。
通过结合相应附图对实施例的以下描述，使本发明的这些和/或其它方案和优势变得明显且更易了解图1和图2显示了根据本发明的能源管理系统的实施例；图3至图8显示了说明用于检测关于本发明的每个电气设备的运行状态的方法的示例；图9显示了能源价格结构的示例；图10至图13显示了用于预测未来的能源使用费的方法的各种示例；图14显示了开关构件的实施例；图15显示了开关构件控制路径的各种示例；图16和图17显示了根据本发明的能源管理装置的实施例；图18显示了计量器的配置的实施例；图19显示了在计量器中待设置的信息的示例；图20显示了第一接收构件和显示构件的配置的实施例；
图21显示了用于显示能源相关信息的装置的使用状态的示例；以及图22显示了根据本发明的能源管理方法的实施例。
具体实施例方式下面，将参考相关附图详细描述本发明的优选实施例。但是，本发明不仅限于这些实施例，而可以其它形式实施。提供这些实施例仅为说明的目的，以及使本领域人员充分了解本发明的范围。此外，考虑到本发明的功能而定义了说明书中所使用的术语，并且基于用户或操作者不同的意图或通常的习惯该定义也会不同。因此，应当基于说明书的整体内容给出这些定义。关于本发明的能源是指电能。参考图1，电力公司11提供的电能沿输电线11-1提供给能源消费处，以便各种电气设备16-1至16-k使用。电气设备是指使用电能运转的设备，例如电冰箱、电视(TV)机、加热设备、制冷设备以及照明装置。在能源消费处装有计量器13。计量器13是指检测电能使用信息(例如能源使用量)的电子测量仪。智能电表可作为计量器13使用。根据本发明的能源管理系统至少包括估测构件21、分析构件22、第一接收构件 25-1至25-k、显示构件洸-1至洸-k、以及开关构件205-1至205_k。可将估测构件21和分析构件22配置为在计量器13内实行其功能，或在图2的示例所示的中央服务器15内实行其功能。中央服务器15是一种电力公司11借以提供能源相关服务的服务器。中央服务器 15可通过各种通讯网络(例如无线网状网络、电力线通讯网络以及互联网络)来传输电价
fn 息？ ο显示构件沈-1至沈-k连接至相应的电气设备16-1至16-k的外侧或周围，以便视觉化地显示能源相关信息。第一接收构件25-1至25-k接收来自估测构件21和分析构件22的能源相关信息。估测构件21和分析构件22可通过各种无线或有线通讯方案与第一接收构件25-1 至25-k进行个体电器设备的能源相关信息的通信。射频、紫蜂或蓝牙以及类似通讯方案可作为无线通讯方案的示例使用。在使用有线通讯方案的情况下，可使用通用输电线、电力线、局域网(LAN)电缆、电话线、或类似物来实行通讯。系统还包括第二接收构件23，该第二接收构件23从中央服务器15接收依据于时间的电价信息。以下，将详细描述系统中的估测构件21、分析构件22、第一接收构件25-1至25-k、 显示构件洸-1至洸-k、以及开关构件205-1至205-k。估测构件21估测每个电气设备的运行状态，例如基于由计量器13检测到的依据于时间的能源变化，来估测哪个电气设备处于运行状态。为此，估测构件21为每个电气设备保存单位时间的能源使用量的信息。可在系统制造时提前输入每个电气设备的单位时间的能源使用量的信息，或者由用户输入。
在后者中，估测构件21可提供用户界面(UI)，该用户界面使得用户能够为每个电气设备输入单位时间的能源使用量的信息，或者可以接收用户从另一个设备输入的单位时间的能源使用量的信息。在计量器13内实行估测构件21的功能的情况下，计量器13可设置有显示屏、键钮及类似物，以便提供用户界面。在中央服务器15内实行估测构件21的功能的情况下，通过使用各种方法(例如互联网站和电话中心)实行与用户的接口，中央服务器15使得用户能够输入用户所使用的每个电气设备的单位时间的能源使用量的信息。参考图3至图6将描述，基于由计量器13检测到的依据于时间的能源变化(特指， 单位时间总能源使用量)，用于估测每个电气设备的运行状态的方法。参考图3，当通过计量器13检测到的位于时间“ta”的总能源使用量为“Qa”，通过计量器I3检测到的位于时间“tb”的总能源使用量为“(V’，并且“tb-ta”为单位时间时，单位时间总能源使用量的变动量为“A_Qa”。在此例中，Qb >仏。单位时间总能源使用量的变化意味着运行中的电气设备已经发生改变。如图4所示，估测构件21将“Qb_Qa”与提前输入的每个电气设备的单位时间能源使用量信息进行比较(S311)。然后，估测构件21搜索具有在一定误差范围内与“A-Q/’对应的单位时间能源使用量的电气设备，并且估测相应的电气设备处于关闭状态而随后在时间“ta”改变为开启状态(S312)。参考图5，当通过计量器13检测到的位于时间“ta”的总能源使用量为“Qa”，通过计量器I3检测到的位于另一时间“tb”的总能源使用量为“(V’，并且“tb-ta”为单位时间时， 单位时间总能源使用量的变动量为“Qb_Qa”。在此例中，仏>%。因此，如果为负值㈠的 "Qb-Qa"改变成正值⑴，则单位时间总能源使用量的变动量变为"Qa-A”。如图6所示，估测构件21将“Qa_Qb”与提前输入的每个电气设备的单位时间能源使用量信息进行比较(S321)。然后，估测构件21搜索具有在一定误差范围内与“Qa-%”对应的单位时间能源使用量的电气设备，并且估测相应的电气设备处于开启状态而随后在时间“C，改变为关闭状态(S322)。估测构件21可将能够根据每个电气设备的运行状态而检测到的信息(例如，运行存在信息、运行时间或其它相关信息)传输到与各个电气设备16-1至16-k所对应的第一接收构件25-1至25-k。通过图7和图8将描述估测构件21估测每个电气设备16-1至16_k的运行状态的一个特例。图7显示了电气设备Ll至L5的单位时间能源使用量。电气设备Ll至L5分别是在单位时间内使用电能Ql至Q5的设备。如上所述，可在系统制造时提前输入电气设备Ll至L5分别是在单位时间内使用电能Ql至Q5的设备的信息，或者由用户输入该信息。图显示了计量器13检测到的在每个周期的总能源使用量的波动状态。在此， 每个周期均为单位时间段。在周期1的单位时间总能源使用量为Q2，并且在周期2的单位时间总能源使用量为 “Q2+Q4，，。
也就是说，在图8a中，周期1和周期2的单位时间总能源使用量的变化为Q4。因此，对比Q4与提前输入的每个电气设备的单位时间能源使用量时，估测构件21能够估测到在周期2开始时电气设备L4的运行状态已经由关闭状态改变为开启状态。在周期3的单位时间总能源使用量为“Q2+Q4+Q1”。也就是说，在图8a中，周期2和周期3的单位时间总能源使用量的变化为Q1。因此，对比Ql与提前输入的每个电气设备的单位时间能源使用量时，估测构件21能够估测到在周期3开始时电气设备Ll的运行状态已经由关闭状态改变为开启状态。
同样的，如果在图8a中的周期5处的单位时间总能源使用量降低了 Q2，则估测构件21能够估测到在周期5开始时电气设备L2的运行状态已经由开启状态改变为关闭状态。如上所述，通过对比总能源使用量的变动量与提前输入的每个电气设备的单位时间能源使用量，估测构件21能够估测到每个电气设备的运行状态。图8b显示了通过以上述方法使用估测构件21估测电气设备Ll至L5的运行状态而获得的结果。分析构件22基于每个电气设备的使用时间来分析个体电气设备的用电量。由于如上所述估测构件21估测了每个电气设备的运行状态的信息，所以通过该信息能够检测到每个电气设备的使用时间，并且能够使用每个电气设备的使用时间和单位时间能源使用量来分析用电量。用电量是指每个电气设备的总电力使用量。用电量可与计算电费的参考周期有关。例如，在按月收取电费的情况下，用电量可以是在重新计算电费后直至当前对应的电气设备所使用的电量。分析构件22可基于所分析的每个电气设备16-1至16_k的用电量和电价的信息来预测每个电气设备16-1至16-k的当前或未来的能源使用费。分析构件22基本上预测个体电气设备的能源使用费。但是，如果必要，可以通过累加个体电气设备的能源使用费来预测出总的能源使用费。第二接收构件23从中央服务器15接收电价信息。在如图2所示中央服务器15 实行分析构件22的功能的情况下，中央服务器15具有电价信息。电价可具有不同格式。如果能源价格是固定的，则能源价格信息具有例如元/KWh、 元/KVarh或元/KVAh的简单格式。但是，电价可根据累计的能源使用量或时间计价法、分时计价法、高峰计价法、即时计价法或类似计价法而改变。以下表格1显示了累计计价法的示例，其中单价随能源使用量的增加而增加。表格1
" Ι1第一周期第二周期第三周期第四周期I···
累计使用量[KWh] 100101 200 201 300 301 400 ~
单价[元 /KWh]55. 10113.80 168. 30 248.60~ —
图9a显示了通常使用于商业街、工厂、大型建筑的分时(TOU)计价法，其中电价随时间而改变。图9b显示了高峰计价法(CPP)，其中电价随时段而改变，且具体是指，在高峰时段电价非常高。图9c显示了即时计价法(RTP)，其中电价即时变动。分析构件22可通过以下等式1来预测个体电气设备的当前能源使用费。等式1M{k)=Q[Q{k,i)sP{i)]其中“k”表示用于区别电气设备的变量，“i”表示用于区别电气设备#1^在运行中的单位时间的变量，M(k)表示电气设备能源使用费，Q(k，i)表示在时间周期“i”内的能源使用量，以及p(i)表示在时间周期“i”内的电价。可通过以下等式2来预测所有的电气设备的总能源使用费MT。等式2MT=QM{k)
k=\其中“η”表示电气设备的数目，“k”表示用于区别电气设备的变量，以及M(k)表示电气设备能源使用费。分析构件22可通过等式1和等式2来计算个体电气设备的能源使用费或最少累加二阶电气设备的总能源使用费，并且基于所计算出的能源使用费的变化率来预测未来的能源使用费。在此，用于预测能源使用费的未来时间点可被设定为以例如天、周、月或年为单位，又或者可以被设定为特指的未来时间点。在后者的情况下，特指的未来时间点可以是一个以便用户结算能源使用费的特指的时间点，如每个月的最后一天。运用分析构件22来预测未来的能源使用费的方法可以是多种多样的。尤其，可以运用原线性函数或者二阶或高阶非线性函数来预测未来的能源使用费。将参考图10至图13来描述运用分析构件22估测未来的能源使用费的各种方法。假设位于过去的时间点tl处的能源使用费(个体电气设备的能源使用费或电气设备的总的能源使用费)为M1，位于从过去的时间点tl经过一段时间之后的当前时间点 t2处的能源使用费为M2，以及位于用以预测的未来时间点处的能源使用费为M3。接着，可计算出能源使用费的变动量dM，并且可计算出能源使用费的变化率为 “dM+dt”，其中，dM 为 “M2-M1”、且 dt 为 “t2-tl，，。图10显示了运用线性方法预测未来的能源使用费的示例。可通过以下等式3来预测位于未来时间点t3的能源使用费M3。等式3M3 = M2 + -s{t3-t2)图11显示了运用加权值预测未来的能源使用费的示例。运用加权值的方法可以是多种多样的。可用示例说明一种方法，其中根据能源使用费的变化率，加权值“C”为大于1、等于1、或小于1的数值。在此示例中，可通过以下等式4来预测位于未来时间点t3的能源使用费M3。
等式4
权利要求
1.一种电气设备的能源管理装置，所述装置包括能源相关信息显示构件，其接附到个体电气设备的外侧或周围； 估测构件，其被配置为基于依赖于时间的能源变动量而使用计量器来估测个体能源使用量；分析构件，其被配置为通过分析所述个体电气设备的使用时间来分析所述个体电气设备的用电量；第一接收构件，接附到所述个体电气设备的外侧或周围的所述能源相关信息显示构件通过该第一接收构件而接收来自所述估测构件和所述分析构件的所述个体电气设备的个体能源相关信息；以及开关构件，其被配置为判定在所述能源相关信息显示构件附近是否有电气设备在运行。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括第二接收构件，其被配置为从中央服务器接收依据于时间的电价信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述计量器包括智能电表。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述智能电表在存储器中存储所述个体电气设备的能源使用量信息。
5.根据权利要求1所述的装置，其中在所述智能电表或所述中央服务器内实行所述估测构件和所述分析构件的功能。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述分析构件预测所述个体电气设备的当前能源使用费和未来能源使用费两者中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述分析构件预测所述个体电气设备的使用寿命。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述个体电气设备的所述个体能源相关信息通过无线通讯方案传输。
9.根据权利要求8所述的装置，其中无线通讯方案包括射频、紫蜂和蓝牙通讯方案中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述个体电气设备的所述个体能源相关信息通过有线通讯方案传输。
11.根据权利要求10所述的装置，其中利用通用输电线、电力线、局域网电缆和电话线中的至少一种来实行所述有线通讯方案。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述能源相关信息显示构件定位于所述个体电气设备的开启/关闭开关的附近。
13.一种电气设备的能源管理方法，所述方法包括 在个体电气设备的外侧或周围显示能源相关信息；基于依赖于时间的能源变动量而运用计量器来估测个体能源使用量； 通过分析所述个体电气设备的使用时间来分析所述个体电气设备的用电量； 在所述在个体电气设备的外侧或周围显示能源相关信息的步骤中，接收来自所述估测和分析的所述个体电气设备的个体能源相关信息；以及判定在能源相关信息显示构件附近是否有电气设备在运行。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括从中央服务器接收依据于时间的电价信息。
15.根据权利要求13所述的方法，其中在智能服务器或中央服务器内实行所述估测和分析。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述分析对所述个体电气设备的当前能源使用费和未来能源使用费两者中的至少一个进行预测。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述分析对所述个体电气设备的使用寿命进行预测。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述个体电气设备的个体能源相关信息通过无线通讯方案传输。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述无线通讯方案包括射频、紫蜂和蓝牙通讯方案中的至少一种。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述个体电气设备的所述个体能源相关信息通过有线通讯方案传输。
全文摘要
本发明涉及一种电气设备的能源管理装置及方法，其在设置在每个电气设备的装置中显示各种能源相关信息，例如使用时间、用电量、当前电费和未来电费，并且以商品化的智能电网和智能电表技术来控制所述个体电气设备的运行状态以便更有效地使用有限的能源，在所述智能电网和智能电表中能源价格随着时间改变。为此，基于由电表检测到的所述总能源使用量的变化来估测所述每个电气设备的运行状态。
文档编号G01R22/00GK102313839SQ20111019208
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月4日 优先权日2010年7月2日
发明者吴正桓, 孙东民, 朴宰成 申请人:Ls产电株式会社