测量电子设备的能量消耗的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明的各实施方式提供了测量电子设备的能量消耗的方法和装置。在一个实施方式中，提供了一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括：接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中电流值信号描述经由适配器k向电子设备提供的电流值；以及基于电流值信号获取电子设备在一时间区间内的能量消耗；其中适配器k通过输电线路与智能电表连接，电子设备耦合至适配器k以接收经由输电线路传递的电流。在另一实施方式中，提供了一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括：在至少一个适配器中的一个适配器k处测量经由适配器k向电子设备提供的电流值；以及向智能电表发送描述电流值的电流值信号。本发明还提供了相应的装置。
【专利说明】测量电子设备的能量消耗的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明的各实施方式涉及数据测量，更具体地，涉及用于测量电子设备的能量消耗的方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前，电能已经成为人们日常生活和工作中最重要的能量来源之一。人们在家庭和/或办公室中经常会用到各种各样的电子设备，诸如，计算机、冰箱、以及电视机等等。目前，虽然通过安装电表已经能够测量一定范围内(例如，一个家庭)的电子设备的总的能量消耗，然而电表并不能单独测量每个电子设备的能量消耗。随着远程控制以及智能化家居的发展，如何针对单独的电子设备进行测量和控制成为一个研究热点。
[0003]目前已经开发出测量单独电子设备的能量消耗的多种技术方案，然而这些技术方案一般需要改造现有的输电线路，或者需要部署额外的网络用于传输数据，因而需要大量的人力和物力投入。另一方面，某些电子设备的生产厂商也已经开发了测量单独电子设备的能量消耗的技术方案，然而各个生产厂商通常采用自定义的标准，并且这些标准之间的兼容性较差。因而，当期望测量并统计各个电子设备(例如，一个家庭内)的能量消耗时，如何进行数据采集并进行统一处理也存在较大的难度。
[0004]随着智能化家居概念的普及，人们越来越关注于以更加智能化的方式管理家庭中的各个电子设备，因而如何测量并管理单独的电子设备的能量消耗成为一项亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]因而，期望开发一种能够测量电子设备的能量消耗的技术方案，期望该技术方案能够在尽可能不改变现有输电线路结构的情况下准确地测量单独的电子设备的能量消耗。进一步，还期望尽量利用现有的通信资源，在不必构建额外的通信网络的情况下实现该技术方案。
[0006]在本发明的一个方面中，提供了一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括:接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中电流值信号描述经由适配器k向电子设备提供的电流值；以及基于电流值信号获取电子设备在一时间区间内的能量消耗；其中适配器k通过输电线路与智能电表连接，电子设备耦合至适配器k以接收经由输电线路传递的电流。
[0007]在本发明的一个方面中，电流值信号通过输电线路传输。
[0008]在本发明的一个方面中，一种辅助测量电子设备的能量消耗的方法，包括:在至少一个适配器中的一个适配器k处测量经由适配器k向电子设备提供的电流值；以及向智能电表发送描述电流值的电流值信号；其中适配器k通过输电线路与智能电表连接，电子设备耦合至适配器k以接收经由输电线路传递的电流。
[0009]在本发明的一个方面中，电流值信号通过输电线路传输。[0010]在本发明的其他方面中，还提供了用于测量电子设备的能量消耗的装置。
[0011]采用本发明所述的方法和装置，可以不必修改现有输电线路的结构，而是仅需要修改现有电表的设置并在现有电源插座处增加适配器即可；本发明的方法和装置可以采用现有的输电线路作为传输介质，以便在电表和适配器之间传递数据；另外，通过简单地修改电表和电源插座，本发明所述的方法和装置还可以方便地集成到输电线路的基础架构中。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0013]图1示意性示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性应用环境的框图；
[0014]图2A示意性示出了根据一个解决方案的、用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的架构图；以及图2B示意性示出了根据另一解决方案的、用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的架构图；
[0015]图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的架构图；
[0016]图4A示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的方法的流程图，以及图4B示意性示出了根据本发明另一实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的方法的流程图；
[0017]图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的流程图；以及
[0018]图6A和图6B分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的装置的框图。
【具体实施方式】
[0019]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0020]所属【技术领域】的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0021]可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0022]计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0023]计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括一但不限于一无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
[0024]可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络一包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0025]下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
[0026]也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
[0027]也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
[0028]图1示意性示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性应用环境的框图100。如图1所示，电表110连接至输电线路，用于测量例如一个家庭内各个电子设备的总体能量
消耗。电子设备I 120、电子设备2 122.....电子设备N 124分别经由输电线路连接至电
表110，并且从输电线路向这些电子设备供电。在此环境中，电表110只能测量各个电子设备的能量消耗的总数，而并不能测量单独每个电子设备的能量消耗。
[0029]图2A和图2B分别示意性示出了根据不同解决方案的、用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的架构图200A和200B。[0030]在图2A所示的技术方案中，为了单独测量每个电子设备1220A、电子设备2
222A.....电子设备N 224A的能量消耗，可以在各个电子设备处分别连接电表I 230A、电
表2 232A、...、电表3234A。应当注意，在此实施方式中的电表I 230A、电表2 232A、...、电表3 234A是类似于目前针对每个家庭测量能量消耗的电表，该电表结构复杂并且还会占用一定空间。以此方式，尽管可以分别测量每个电子设备的能量消耗，然而在每个电子设备处部署电表是不可取的技术方案。一方面在于，电表属于精密仪器并且成本较高；另一方面在于，用户可能会向墙壁上的电源插座附接“一对多”的电源插座并且连接多个电子设备，这样电子设备的数量是不确定的因而难以实现。
[0031]另外，有些电子设备的生产厂商在电子设备中集成了“电表”用于测量能量消耗。然而，不同生产厂商遵循的标准不同，如何从这些来自不同生产厂商的电子设备读取各自的能量消耗是费时费力的工作。
[0032]在图2B所示的技术方案中，建立无线局域网(例如，通过zigbee或者蓝牙等技术)，并测量各个电子设备(例如，电子设备I 220B、电子设备2 222B、...、电子设备N 224B)的能量消耗，继而利用相应的无线模块(例如，无线模块I 230B、无线模块2
232B.....无线模块N 234B)通过该无线局域网来向电表210B传递有关能量消耗的数据。
由于无线局域网需要专用设备支持并需要专业人员维护，因而此技术方案难以推广到普通家庭中使用。
[0033]基于上述解决方案中的不足，期望能够在尽可能不改变现有输电线路结构的情况下，准确地测量单独的电子设备的能量消耗。图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的技术方案的架构图300。
[0034]在图3所示的实施方式中，在各个电子设备(例如，电子设备1320、电子设备2
322.....电子设备N 324)与输电线路之间分别连接适配器I 330、适配器2 332.....适配
器N 334。这些适配器可以分别测量向各个电子设备提供的电流值，并且实时地向智能电表310传输所测量的电流值。
[0035]应当注意，在此实施方式中不需要额外部署无线网络，而是可以经由在各个电子
设备(电子设备I 320、电子设备2 322.....电子设备N 324)和智能电表310之间的输电
线路进行传输。适配器可以制作为如图3所示的电源转换器的形式，以便用户可以方便地安装和拆卸适配器。换言之，当用户期望测量某电子设备的能量消耗时，只需要在电源插座和电子设备之间附接根据本发明各实施方式所述的适配器即可。
[0036]另外，根据本发明各个实施方式所述的适配器还可以被集成到电源插座中；根据本发明各个实施方式所述的智能电表的具体功能还可以集成到普通电表中，以便在输电线路基础设施中提供根据本发明各实施方式的测量方法和装置。
[0037]应当注意，由于电子设备的工作状态不同(例如，空调在不同风速下所需的电流值不同)，在此电流值可以是当前正在向电子设备提供的瞬时电流值。另外，还可以认为电子设备在“关”状态时向其提供的电流值为零。
[0038]图4A示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于测量电子设备的能量消耗的方法的流程图400。该图示意性示出了一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括:接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中电流值信号描述经由适配器k向电子设备提供的电流值；以及基于电流值信号获取电子设备在一时间区间内的能量消耗；其中适配器k通过输电线路与智能电表连接，电子设备耦合至适配器k以接收经由输电线路传递的电流。
[0039]应当注意，根据具体应用环境的不同，智能电表可以与多个适配器相关联，并且各个适配器可以实时地向智能电表发送输入到各个电子设备中的电流值，继而在智能电表处，可以基于该电流值、输电线路处的电压值和电子设备的工作时间来计算各个电子设备的能量消耗。
[0040]首先，在步骤S402A处，接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中电流值信号描述经由适配器k向电子设备提供的电流值。应当注意，电流值信号可以是作为电流值的函数fk(与适配器k相关联的函数)的经过缩放的信号。本领域技术人员可以根据具体需求定义函数fk的公式，在下文中将详细描述。
[0041]在步骤S404A处，基于电流值信号获取电子设备在一时间区间内的能量消耗，其中适配器k通过输电线路与智能电表连接，电子设备耦合至适配器k以接收经由输电线路传递的电流。在此步骤中，例如可以实时地计算某电子设备从被“打开”的时刻到当前时刻的能量消耗，以便实时地跟踪每个电子设备的能量消耗；或者还可以计算某电子设备在特定时段、或者被“打开”的整个时段内的能量消耗。
[0042]应当注意，可以由电表执行、或者在位于电表中或者位于电表以外的模块中执行参见图4A所述的方法。
[0043]在本发明的一个实施方式中，电流值信号通过输电线路传输。在此实施方式中，无需额外部署任何无线网络设备，即可经由输电线路来传输各种信号。在大大降低实现成本的同时，还避免了额外维护无线通信网络的复杂性。
[0044]在本发明的一个实施方式中，在智能电表处过滤噪声信号。应当注意，智能电表处可能会存在各种噪声因素，因而可以在智能电表处设置输入噪声滤波器，以便过滤在输电线路中的各种噪声信号。另外，在经由输电线路接收来自适配器的电流值信号时，也可能会受到各种噪声的干扰，因而还可以利用载波滤波器来过滤掉无关噪声信号，以便于电流值信号的提取。
[0045]在本发明的一个实施方式中，基于电流值信号获取电子设备在时间区间内的能量消耗包括:从电流值信号提取电流值；以及基于电流值、输电线路处的电压值以及时间区间，获取电子设备在时间区间内的能量消耗。
[0046]由于电流值信号可以是作为电流值函数fk的经过缩放的信号，因而在此处提取电流值的过程可以包括针对电流值信号进行逆运算以获取电流值。另外，可以基于能量消耗计算公式(例如，E = 其中E表示能量消耗,U表示电压,I表示电流,而t表示时间)来计算单个电子设备的能量消耗。
[0047]在本发明的一个实施方式中，向至少一个适配器中的适配器k发送初始化信号，初始化信号用于指定电流值信号的参数；以及其中接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号进一步包括:基于初始化信号中指定的参数，接收来自至少一个适配器中的适配器k的电流值信号。发送初始化信号的目的在于与各个适配器沟通执行进一步通信时所采取的通信参数。在本发明的一个实施方式中，经由输电线路以载波来向智能电表传输数据，此处的参数可以是指定与载波相关的各项信息的参数。
[0048]在本发明的一个实施方式中，参数至少包括角频率。例如，当在智能电表和适配器之间采用载波形式在输电线路上传递数据时，可以首先定义载波频率。在此可以采用角频率的方式描述载波频率。因而，智能电表可以通过在初始化信号中包括的特定角频率来分别与不同适配器通信。
[0049]在本发明的一个实施方式中，向适配器k发送的初始化信号表不为
【权利要求】
1.一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括: 接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中所述电流值信号描述经由所述适配器k向所述电子设备提供的电流值；以及，基于所述电流值信号获取所述电子设备在一时间区间内的能量消耗； 其中所述适配器k通过输电线路与智能电表连接，所述电子设备耦合至所述适配器k以接收经由所述输电线路传递的电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流值信号通过所述输电线路传输。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括: 在所述智能电表处过滤噪声信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中基于所述电流值信号获取所述电子设备在所述时间 区间内的能量消耗包括: 从所述电流值信号提取所述电流值；以及 基于所述电流值、所述输电线路处的电压值以及所述时间区间，获取所述电子设备在所述时间区间内的能量消耗。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括: 向所述至少一个适配器中的所述适配器k发送初始化信号，所述初始化信号用于指定所述电流值信号的参数；以及 其中接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号进一步包括:基于所述初始化信号中指定的参数，接收来自所述至少一个适配器中的所述适配器k的电流值信号。
6.根据权利要求5所述的方法，所述参数至少包括角频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其中:向所述适配器k发送的所述初始化信号表示为si,m, 其中以及外分别表示在所述适配器k与所述智能电表之间传输数据时的角频率和相位，Ak表示所述初始化信号的幅度。
8.一种辅助测量电子设备的能量消耗的方法，包括: 在至少一个适配器中的一个适配器k处测量经由所述适配器k向所述电子设备提供的电流值；以及 向智能电表发送描述所述电流值的电流值信号； 其中所述适配器k通过输电线路与所述智能电表连接，所述电子设备耦合至所述适配器k以接收经由所述输电线路传递的电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电流值信号通过所述输电线路传输。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括: 在所述至少一个适配器处过滤噪声信号。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，进一步包括: 接收来自所述智能电表的初始化信号；以及 基于所述初始化信号中指定的参数，向所述智能电表传输所述电流值信号。
12.根据权利要求11所述的方法，所述参数至少包括角频率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述初始化信号表示为Sm+ ，其中《k以及％分别表示在所述适配器k与所述智能电表之间传输数据时的角频率和相位，Ak表示所述初始化信号的幅度。
14.一种测量电子设备的能量消耗的智能电表，包括: 接收模块，配置用于接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中所述电流值信号描述经由所述适配器k向所述电子设备提供的电流值；以及 获取模块，配置用于基于所述电流值信号获取所述电子设备在一时间区间内的能量消耗； 其中所述智能电表和所述适配器k通过输电线路连接，所述电子设备耦合至所述适配器k以接收经由所述输电线路传递的电流。
15.根据权利要求14所述的智能电表，其中所述电流值信号通过所述输电线路传输。
16.根据权利要求15所述的智能电表，进一步包括: 过滤模块，配置用于过滤所述智能电表处的噪声信号。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的智能电表，其中所述获取模块包括: 提取模块，配置用于从所述电流值信号提取所述电流值；以及 能量消耗获取模块，配置用于基于所述电流值、所述输电线路处的电压值以及所述时间区间，获取所述电子设备在所述时间区间内的能量消耗。
18.根据权利要求14-16中任一项所述的智能电表，进一步包括: 初始化模块，配置用于向所述至少一个适配器中的所述适配器k发送初始化信号，所述初始化信号用于指定所述电流值信号的参数；以及 信号接收模块，配置用于基于所述初始化信号中指定的参数，接收来自所述至少一个适配器中的所述适配器k的电流值信号。
19.根据权利要求18所述的智能电表，所述参数至少包括角频率。
20.根据权利要求19所述的智能电表，其中:向所述适配器k发送的所述初始化信号表示为5^ =AAsin(mkt+-k), 其中以及％分别表示在所述适配器k与所述智能电表之间传输数据时的角频率和相位，Ak表示所述初始化信号的幅度。
21.一种辅助测量电子设备的能量消耗的适配器，包括: 测试模块，配置用于测量经由所述适配器向所述电子设备提供的电流值；以及 发送模块，配置用于向智能电表发送描述所述电流值的电流值信号； 其中所述智能电表和所述适配器通过输电线路连接，所述电子设备耦合至所述适配器以接收经由所述输电线路传递的电流。
22.根据权利要求21所述的适配器，其中所述电流值信号通过所述输电线路传输。
23.根据权利要求22所述的适配器，进一步包括: 过滤模块，配置用于过滤所述适配器处的噪声信号。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的适配器，进一步包括: 初始化模块，配置用于接收来自所述智能电表的初始化信号；以及 信号发送模块，配置用于基于所述初始化信号中指定的参数，向所述智能电表传输所述电流值信号。
25.根据权利要求24所述的适配器，所述参数至少包括角频率。
26.根据权利要求25所述的适配器，其中所述初始化信号表示为5^?^Asin(mt + p)， 其中ω以及分别表示在所述适配器与所述智能电表之间传输数据时的角频率和相位，A表示所述初始化信号的幅度。
27.一种测量电子设备的能量消耗的方法，包括: 在智能电表处: 接收来自至少一个适配器中的一个适配器k的电流值信号，其中所述电流值信号描述经由所述适配器k向所述电子设备提供的电流值；以及 基于所述电流值信号获取所述电子设备在一时间区间内的能量消耗； 在至少一个适配器中的一个适配器k处: 测量经由所述适配器k向所述电子设备提供的电流值；以及 向智能电表发送描述所述电流值的电流值信号； 其中所述智能电表和所述适配器k通过输电线路连接，所述电子设备耦合至所述适配器k以接收经由所述输电线路传递的电流。
28.一种测量电子设备的能量消耗的系统，包括:根据权利要求14所述的智能电表以及根据权利要求21所述的适配器。
【文档编号】G01R22/00GK103837737SQ201210491708
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】王晓峰, 焦洁心, 桑和 申请人:国际商业机器公司