本发明涉及资源消耗监测系统。特别地，本发明涉及用于监测资源消耗的监测系统、平台和方法。
背景技术：
在常规的能量分配网络中，通常在中央供应点——例如安装在公用事业提供商的供应线路与给定场所的第一分配面板之间的电量计——处测量场所的能量消耗，所述给定场所例如为单个建筑物或诸如公寓等的建筑物的不同部分。以这种方式，可以测量该特定场所处消耗的所有电能，而不管给定场所的电力分配系统如何。
在这样的中央供应点处测量的能量消耗通常由公用事业提供商用于计费目的。因此，在计费周期例如月或年的末尾，公用事业提供商通常基于所测量的总消耗来准备公用事业账单，并且将其提供至场所管理者或所有者。基于所提供的公用事业账单，场所管理者或所有者然后可以确定他或她是处于期望的能量预算内还是已经超过了期望的能量预算。
这样的常规方法足以用于计费目的。然而，在高能量价格和关注能量效率的时候，这样的常规方案中可用的数据不足以保持对能量在给定场所内如何被实际消耗的控制，并且不足以在任何给定的时间处估计给定能量目标是否将被满足。
除了安装在中央供应点处的计量装置之外，还已知的是个体计量装置。例如，个体计量装置可以被插入到插座中并且向各个耗电器例如电器供应能量。这样的能量计量装置使得能够测量给定位置处的特定器具的能量消耗。然而，这样的数据仅在个体计量装置本地处可用。因此，至少在包括相对大量的电器和其他耗电器的场所中，如果建筑物管理者或所有者想要获得要被监测的场所的能量消耗的合理的完整情形，则这样的计量装置的使用既昂贵又耗时。
因此，需要用于监测特定场所处的能量消耗的更好的系统和方法。
优选地，这样的改进的系统和方法应该使得场所的管理者或所有者能够保持有能量消耗的最新概况。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，公开了一种用于监测至少一个被监测场所的资源消耗的监测系统。被监测场所至少包括一个建筑物。监测系统包括被部署在至少一个被监测场所的不同位置处的多个传感器，传感器被配置成通过数据网络提供测量值。该系统还包括连接至数据网络的数据关联设施，该数据关联设施被配置成基于被监测场所的层级模型以及与多个传感器中的相应传感器相关联的类型信息将每个测量值与至少一个被监测场所内的位置信息相关联。此外，系统包括连接至数据网络的图形接口设施，该图形接口设施被配置成基于关联的位置信息和类型信息来选择性地显示多个测量值。
根据本发明的第二方面，公开了基于云的监测平台。基于云的监测平台包括数据捕获模块，该数据捕获模块被配置成捕获通过至少一个数据网络提供的颗粒级、特定于位置的消耗值。该平台还包括数据关联模块，该数据关联模块被配置成基于至少一个被监测场所的层级模型、与所捕获的消耗值的相应源相关联的类型信息以及时间戳信息来将所捕获的消耗值与位置信息相关联，所述时间戳信息基于获得相应测量结果的时间或时间段。该平台还包括数据存储模块，该数据存储模块被配置成存储所捕获的消耗值、被监测场所的层级模型、通过数据关联模块而与所捕获的消耗值相关联的位置信息、类型信息以及时间戳信息中的至少一者。监测平台还包括图形接口模块，该图形接口模块被配置成基于相关联的位置信息和类型信息来选择性地显示存储的消耗值。
根据本发明的第三方面，公开了一种监测方法。该监测方法包括从被部署在至少一个被监测场所的不同位置处的多个传感器获得多个颗粒级、特定于位置的测量值。该方法还包括基于被监测场所的层级模型以及与多个传感器中的相应传感器相关联的类型信息来将每个测量值与至少一个被监测场所内的位置信息相关联，并且基于相关联的位置信息和类型信息来选择性地显示多个测量值的交互式表示。
上述本发明的各种实施方式使得能够实现能量消耗监测系统，该能量消耗监测系统使得用户能够使用图形接口设施监测与场所的各部分或各种类型的传感器相关联的测量值。以这种方式，可以基于可理解的信息即位置信息和类型信息以简单且直观的方式监测多个测量值。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的各种实施方式。在附图中，相似的附图标记被用于不同实施方式的相似元件。
图1示出了根据本发明的实施方式的监测系统的示意图。
图2示出了根据本发明的实施方式的数据模型的实体关系图。
图3示出了根据本发明的实施方式的层级位置模型的示意图。
图4a、4b和4c示出了被监测建筑物的图形表示的不同视图。
图5示出了根据本发明的实施方式的监测系统的用户接口的视图。
图6a至图6f示出了根据本发明的实施方式的不同的星放射状图。
图7和图8是示出了根据本发明的实施方式的用于表示被监测场所的能量消耗的两个不同的视图。
具体实施方式
在各种实施方式中，本发明涉及用于监测至少一个被监测场所的资源消耗的监测系统，该监测系统可以选择性地显示要被监测的场所的多个测量值。本发明的实施方式还涉及可以用于实现这样的监测系统的基于云的监测平台和操作方法。
图1示出了根据本发明的实施方式的监测系统100。系统100包括监测平台110和测量系统150，测量系统150经由数据网络180例如因特网的第一网关112和第二网关152连接至监测平台110。
测量系统150被部署在要被监测的场所处例如单个建筑物或建筑群处。在多个建筑物要被监测的情况下，每个建筑物可以具有其自己的测量系统150。在所描绘的示例中，由公用事业提供商190a在中央电力供应点192a处向场所供应电能。例如，场所可以通过智能计量装置154a连接至公用事业提供商190a的能量分配网络。此外，场所由第二公用事业提供商190b在中央气体供应点192b处供应气体，气体由气体计量装置154b计量。然而，在替选实施方式中，可以由更少或更多提供商通过更少或更多的供应点和/或通过更少或更多的能量载体将能量提供给被监测场所。
在被监测场所内，由公用事业提供商190a供应的电能由多个分配面板(未示出)分配。典型地，被提供给要被监测的场所内的任何特定端点的电能是经由至少一个分配面板来提供的，并且由至少一个断路器保护。在图1所示的示例实施方式中，为了简单起见，仅示出了三个断路器160a至160c。然而，要注意以下事实：被监测场所可以包含数十个、数百个、甚至数千个分配面板和断路器。
在所描述的实施方式中，断路器160a至160c中的每一个具有分配给其的相应传感器170a至170c。传感器170被放置在断路器160上以监测分别通向耗电器164a至164c的相应电路162a至162c的能量消耗。在不同的实施方式中，传感器170可以与要被监测的场所内的各个器具、断路器组、分配面板或能量分配网络的任何其他不同部分相关联。这样的传感器及其收集的数据在下文中分别被称为颗粒级传感器和颗粒级能量消耗值。
测量系统150还包括由气体计量装置154b供应气体形式的能量的加热、通风和空气调节(hvac)系统166。典型地，hvac系统166将包括一个或更多个内部传感器或控制装置，其提供关于由hvac系统166使用的能量及其在整个被监测场所例如建筑物中的分配的信息。
此外，测量系统150包括用于获得关于被监测场所的其他状态信息的附加传感器172。在所描述的实施方式中，传感器172是测量被监测场所的一个或若干个位置处的温度的温度传感器。由传感器172获得的数据可以用于调节hvac系统166以及监测建筑物的当前状态。
在其他实施方式中，测量系统150可以包括其他传感器，例如用于检测窗户、门等的打开和关闭状态的传感器。
hvac系统166、传感器170和172以及可选地计量装置154a和154b通过局域网156连接。以这种方式，在颗粒级处收集的各个能量消耗器164和166的特定于位置的能量消耗值以及其他测量值例如温度和门传感器数据可以被聚合，并且经由网关152、数据网络180和网关112被提供给监测平台110。
注意以下事实：本发明不限于图1中公开的特定测量系统150。出于本发明的目的，足以提供相对细粒度的颗粒级测量值以用于如下所述的进一步分析。也可以通过对由与被监测场所的较大部分相关联的一个或少量传感器提供的数据的高级数据分析来获得这样的数据而不是由与各个电路或能量消耗装置相关联的大量传感器提供的数据来获得这样的数据。
监测平台110包括用户接口模块120、数据关联模块130和数据存储设施140。此外，监测平台110包括聚合模块122以及用户接口124和存储接口142。这些模块可以用硬件或软件或其组合来实现。例如，各个模块可以采用由通用处理装置例如网络服务器计算机的处理器执行的、存储在非暂态存储装置上的计算机代码的形式。
在操作中，数据关联模块130将从测量系统150的各个传感器接收到的测量值与位置信息、类型信息和时间戳信息相关联。例如，数据关联模块130可以将每个测量值与对应于被监测场所的一部分的位置相关联，其中，测量基于存储在数据存储设施140中的层级建筑模型132进行。此外，基于也存储在数据存储设施140中的传感器类型信息134，数据关联模块130可以记录与相应传感器相关联的数据的类型或电气设备的类型。
另外，数据关联模块130可以提供具有时间戳的每个测量值，所述时间戳包含获得相应测量结果的日期和时间。例如，可以记录通过网关112接收到测量值的日期和时间。可替选地，时间戳信息可能已经由测量系统150的相应传感器提供。时间戳信息还可以涉及获取测量结果的时间段，而不是特定时间点。例如，对于测量给定时间段例如分钟、小时或天内的平均能量消耗的智能计量器，可以记录这样的时间段的相应时间戳信息。
在所描述的实施方式中，每个测量值与相关联的位置信息、类型信息和时间戳信息一起存储在数据存储设施140中。在其他实施方式中，可以不改变地存储所接收的测量值。在这样的系统中，在访问时，结合分开存储在存储设施140中的来自层级位置模型132的其他信息以及数据类型信息134来查询数据。
根据所描述的实施方式的用户接口模块120生成要通过网络接口124被显示的各种不同的输出画面。例如，监测平台110的用户可以通过内联网或因特网借助于网络浏览器连接至用户接口124。在所描述的实施方式中，监测平台110包括用户管理子系统(未示出)，该用户管理子系统将对用户接口124的访问限制至一组授权用户。在登录到监测平台110之后，如下面关于图4a至图8更详细说明的，用户可以选择存储在存储设施140中的测量数据和其他信息的不同视图。
除了查看各个传感器170和172的实时测量数据之外，用户接口模块120还可以访问数据聚合模块122或由数据聚合模块122生成并存储在储存设施140中的聚合数据。例如数据聚合模块122可以根据存储在数据存储设施140中的信息基于多个个体测量值和层级位置模型132来计算聚合的能量消耗值。然后可以将这样的数据提供给用户接口模块120以用于显示和其他分析。
还可以通过用户接口124提供数据被聚合的方式以及关于层级位置模型132的信息和数据类型信息134。此外，存储在存储设施140中的信息可以通过存储接口142被提供给第三方平台或工具以用于进一步分析。
最后，监测平台110可以包括报警设施，该报警设施使得能够基于监测的测量值或聚合的测量值生成自动警报。关于报警设施的其他详细信息在具有申请序列号：__、代理人案卷号：ebl-010和申请序列号__、代理人案卷号：ebl-012的共同未决专利申请中公开，所述专利申请通过引用并入本文。
图2示出了用于存储设施140的潜在数据模型200。在所描述的实施方式中，数据存储设施140被实现为对象数据库管理系统(odbms)。如图2所示，数据模型200包括不同类型的数据对象，所述数据对象表示监测平台110和测量系统150的各种实体。
例如，第一类型的对象210表示由传感器170和172以及智能器具例如hvac系统166提供的各个测量值(数据样本)。可以通过不同的属性来评估每个数据样本对象210，所述属性包括传感器标识符、传感器类型和测量值的记录时间。此外，每个数据样本对象210包括与所采取的测量值对应的读取数据。
该信息可以被转换成与特定位置相关联的点读(pointreading)对象220。换言之，数据样本对象210表示原始数据，并且点读对象220表示处理后的数据。
除了先前值之外，点读对象220包括描述性标签和类型信息，并且与被监测场所的特定部分相关联。关于数据类型的信息被存储在相应的类型属性中。例如，数据的类型可以是“真实”或“聚合”。
在实施方式中，被监测场所本身的各部分由存储在odbms中的相应对象——此处为建筑物对象230、楼层对象240或区域对象250——反应，所述对象一起形成如稍后关于图3详述的层级位置模型。关于每个位置的其他元数据例如合适的标签以及相关联的其他位置对象240和240以及相关联的点读对象220的列表被存储在相应的位置对象中。此外，位置层级的最低层级的对象250包括关于位置的类型其他属性例如房间类型或设备类型。例如，区域对象的类型可以是“房间”、“走廊”或“大厅”。
关于每个测量结果的类型的信息被存储在相应的类型属性中。例如，数据样本对象210的测量值的类型可以由测量值所源自的设备的类型或者与要观测的数据对应的数据类型来限定。例如，测量被供应给插座的电能的消耗的传感器170可以具有指定作为插座的设备即通用电器的类型的相关联的类型信息以及读数的单位，即其涉及以千瓦(kw)为单位测量的电力。
在图2中所示的数据模型200中，如在本说明书的其他部分中描述的，其他数据对象例如帐户对象260、资产组合对象270、建筑物详细信息对象280和用户对象290包含用于配置和操作监测平台110的数据和元数据。针对关于它们各自属性和关联的详细信息，参照图2。
图3示出了层级位置信息的示例性层级300和相应数据结构，其可以作为配置数据132的一部分由数据聚合设施130使用。根据层级300，在端节点级310处设置多个传感器170a至170l。例如，可以为要被监测的场所的每一个器具、hvac插孔或控制点、断路器、分配轨和/或分配面板设置一个端节点级传感器170。根据层级300的第二级320，传感器组170被聚合以在区域级320处形成四个聚合数据点322a至322d。例如，可以在第二级320处聚合要被监测的场所的每个房间的数据点322。在层级300的第三级330中，来自第二级320的各个数据点322被聚合以形成两个其他数据点332a和332b。例如，可以计算与建筑物的每个楼层级对应的聚合数据点332。在第四级340中，通过将第三级330的数据点332a和332b相加来形成单个其他数据点342。以这种方式，可以确定建筑物的总能量消耗。
注意以下事实：图3中示出的层级300仅是示例性性质并且可以在级310至340的上方或下方存在层级的其他级。此外，在本发明的特定实施方式中，可以是并非图3中示出的所有级均存在。此外，可以使用其他特定于位置的信息以根据一个或多个层级聚合在端节点级310处获得的数据来获得有意义的聚合数据点。
图4a至图8示出了由用户接口模块120生成的以通过用户界接口124进行显示的不同视图。
图4a示出了要被监测的建筑物的交互式表示。在根据图4a的视图中，在建筑物级处显示被监测场所的不同类型的器具或资源特别是照明系统、hvac系统的聚合消耗值、供应给各个器具的电能、气消耗、水消耗以及由场所的操作引起的相应量的二氧化碳。通过点击建筑物并且缩放至特定楼层级，如图4b所指示的可以显示所选择楼层级的相应消耗值。同样，可以选择楼层级内的单个房间以用于进一步分析(图4c)。
为了帮助实时监测和分析，可以基于相应消耗值对被监测场所的各个部分例如各个楼层或房间的图形表示进行着色以形成一种热度图。例如，具有特定高能量消耗的楼层可以被着色为红色，而具有较低能量消耗的其他楼层可以被着色为绿色。可以采用类似的着色方案来突出显示其他不希望的状态，例如门或窗户永久保持打开或房间被加热至非常高的温度。
图5示出了用于被监测场所的能量消耗的更详细的分析的用户接口画面500的画面布局。用户接口画面500包括用于显示当前警报以及未读状态消息的状态区域510以及用于显示关于所选择的场所的信息的一般信息区域520。使用菜单栏530，可以选择用户接口画面500的不同显示模式。在图5所示的示例中，选择了监测模式。
在主窗口540中，可以使用按钮542a至542e来选择要被监测的不同类型的资源或传感器。在所描绘的示例中，监测所选择的建筑物的电力消耗。使用模式拨扭开关544，可以基于层级建筑模型或装置类型来表示所显示的数据。在下面的说明中，例如基于图3所示的层级300来根据层级位置信息分解数据。使用在主窗口540的中间示出的“旭日形”图546表示所选择的消耗数据。这样的图表有时也被称为环形图或多级饼图。图例548示出了直接贡献者的标签和直接贡献者对层级的所选择级的相对贡献。在示例中，如旭日形图546的内部所示选择了整个场所。相应地，图例548示出了能量消耗在属于在一般信息区域520中指定的所选择场所的建筑物上如何分配。
在侧栏窗口550中，显示选择的时间段的被监测数据的进展。例如，基于选择标准554，最后24小时时间段内场所的总能量消耗被示为图552，并且被汇总在汇总区域556中。
接口画面500的旭日形图546使得用户能够通过点击旭日形图546的相应区域，深入到所选择的资源的消耗中。该处理参照图6a至图6e来更详细地说明。
首先，图6a示出了与旭日形图546的各个区域相关联的语义。在给定示例中，最内环610表示整个场所的电能读数。下一环620对应于建筑物级，并且示出了第一建筑物消耗40％的电能，并且第二建筑物消耗被提供给场所的电能的60％。下一环630示出了能量如何被分配到被监测建筑物的不同楼层级。在下一环640上，该能量被进一步分配给相应楼层的各个房间。在最外环650上，指示由相应传感器监测的电能消耗。特别地，每个较低层级实体应该与一个较高层级实体相关联。当将鼠标指针放置在旭日形图546的分段中的一个分段上时，显示相应的信息框660，信息框660示出了相关联的标签和消耗值。
与仅测量建筑物或场所的总能量消耗并且然后基于统计模型将总能量消耗分解成建筑物的各个部分的常规解决方案相比较，监测平台110背后的机制使用不同的方法。具体地，如上所述，各个传感器的颗粒级消耗值对应于最外环650数据段。基于这种颗粒级消耗数据，通过将相应较低层级的值的数据进行总计来计算层级的较高层级例如房间级、楼层级和建筑物级。以这种方式，可以建立对建筑物的各个部分的更精确的能量消耗的分配。
图6b至图6e示出了用户接口画面500对用户点击旭日形图546的相应部分的反应。例如，在选择与图6b所示的第一建筑物对应的第二环的分段时，旭日形图546将仅显示与第一建筑物相关的能量消耗。相应地，如图6c所示生成新的旭日形图。类似地，通过选择特定楼层或房间，如图6d和图6e所示用户可以进一步深入到可用数据中。在图6e所示的视图中，仅示出了单个房间房间102的能量消耗。基于存储在数据存储设施140中的传感器类型信息，单个房间的能量消耗可以进一步被分解成灯、电源插座和空气调节系统的能量消耗。
如图6f所示，可以通过点击模式拨扭开关544以装置类型开始执行类似的分析。因此，旭日形图546发生变化以在围绕旭日形图的中心的环中表示不同类型消耗器的能量消耗。然后，在随后的外环中，可以根据如上所述的与聚合的测量值相关联的层级位置信息来分解特定于类型的能量消耗。
图7和图8示出了特别是在实时监测模式下的建筑物的能量消耗的两个其他视图。特别地，图7和图8显示了具有点类型“真”的数据的实时监测模式。例如，在从中央计量装置154a收集消耗数据的情况下，通常显示实时数据，包括进行的任何聚合。
图7示出了基于存储的时间戳信息在一天的进程中收集的能量消耗的昼夜图表700。通过图7中所示的图表，可以识别特定峰值负荷和使用模式，以优化建筑物的能量消耗。
如图7所示，用户可以基于选项按钮710选择要进行分析的时间段。例如，他或她可以对上一天、上一周、上一月、上一季度、上一年等进行分析。在选择的时间段内，他可以通过使用光标720更详细地分析一个特定时间点。如果用户没有触摸光标720，则光标将自动转至对应于当前时间的时间。然而，用户也可以将光标720拖动到至任何期望的位置。标签730指示基于选择按钮710选择的时间段范围。通过光标720的光标位置选择的时间和日期也显示在中央框740中。
根据数据的新鲜度对该图的背景色加阴影。特别地，阴影区域750表示过去的数据。一旦新数据针对给定时间段可用，则其以较亮的背景色来指示。如果用户将鼠标指针移动至与测量属性例如能量数据对应的图形线760中的一个，则昼夜图表700本身将仅显示能量数据，隐藏所有其他测量属性。
图8示出了一年的以每月的时间段聚合的能量消耗的图表800。基于图8中所示的视图，可以更详细地分析对场所的能量消耗的季节性影响。
如前所述，可以对根据图7和图8的图表的各个区域进行着色以突出显示所分析的时间段内的特定高能量消耗值。此外，通过选择图的各个分段，用户可以更详细地深入分析相应的数据。
根据本发明，用户可以使用数据聚合获得不同颗粒级的消耗数据的实时图。例如，监测平台110可以通过将在要被监测的场所的每个房间的设备级处收集的所有能量消耗值进行总计来计算总楼层消耗。
作为使用示例，能量监测系统100使得用户能够将所估计的与建筑物升级——例如将现有的照明系统改变为更节能的照明系统——相关联的能量节省与变化之后的建筑物的实际能量消耗进行比较。以这种方式，可以客观地评估提高整体能量效率的不同措施的效率，以使针对气候变化减缓技术的投资的回报最大化。
基于所使用的灵活的位置模型，可以在不同的颗粒级处执行这样的评估任务。例如，场所管理员可以将已经使用新照明系统升级的一个楼层的能量消耗与照明系统尚未升级的另一楼层的能量消耗进行比较。此外，建筑物所有者可以将他或她的资产组合的不同建筑物进行比较，以比较各个建筑物管理者和用户的效率。