功率消耗的量化監測制造技術

一種功率消耗監測裝置，其用于測量由電器消耗的功率。該裝置可連接到電源電路，且可操作來通過所述電路將測量結果傳輸到主裝置。該裝置適合于：測量由電器在一系列時間間隔的每一個中消耗的能量，并保持所得到的能量測量結果的第一累加總和；將表示累加總和的第一量化值周期性地傳輸到主裝置；以及從累加總和中減去傳輸的量化值。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及用于監測電器的功率消耗的方法和裝置。更具體地，本發明涉及監測裝置的分布式布置和用于匯集來自監測裝置的測量結果的相關聯的主裝置。監測單獨的電器的功率消耗并將功率或能量測量結果傳輸到集中式監測站是已知的。這樣的系統可用在住宅或商業樓宇中，且允許用戶發現哪些裝置正在消耗功率；多少功率正在被消耗；以及何時被消耗。將測量結果傳送給電力供應商用于計量目的或其它分析也是可能的。用于專注于監測市場的大部分現有設備使用了測量裝置和中央（“主”）匯集器之間的無線通信。然而，也已經提出了使用電力線通信用于該目的。例如，家庭插電聯盟（HomePlug?Powerline?Alliance）已經提出，對于智能電網/智能能源應用，通信協議應被標準化。這將使用現有的電力線通信技術，使得該規范將是IEEE?P1901標準的輪廓。這是針對通過電力線網絡提供寬帶（高速）通信的世界范圍的標準。本專利技術人已認識到，無線解決方案將受到有限的通信范圍、干擾和巨大的節點成本的影響。他們也已經認識到，基于現有的高速電力線數據通信技術的功率監測系統不必要是復雜的，因為將被傳輸的測量結果規模較小，且它們可相對不頻繁地（例如每秒一次）被傳輸。因此，本專利技術人已確定了對于更簡單和更經濟的基于電力線的系統的需要。根據本專利技術的一個方面，提供了一種用于測量由電器消耗的功率的功率消耗監測裝置，所述裝置可連接到電源電路，且可操作來通過所述電路將測量結果傳輸到主裝置，其中所述裝置適合于：測量由電器在一系列時間間隔的每一個中消耗的能量，并保持所得到的能量測量結果的第一累加總和；將表示累加總和的第一量化值周期性地傳輸到主裝置；以及從累加總和中減去傳輸的量化值。傳輸的值的量化誤差被隱含地計算在所述累加總和中，并傳遞（carry?over）在后續周期中傳輸的值。因此，總的量化誤差不累加，因為前面周期中的誤差將被后續的傳輸自動校正。量化優選是非均勻的，最優選浮點量化。非均勻量化是指對于值的某些范圍，量化相對地更準確。當能量消耗落入這些范圍時，先前的量化誤差將被更準確地校正。優選地，非均勻量化是：量化誤差的大小直接與傳輸的值的大小有關。例如，這可以通過浮點量化來實現。浮點值與消耗的能量數量的累加總和的保持值的結合意味著較寬范圍的能量值可用少量的位來表示。因為量化誤差對于接近零的值將是最小的，所以當電器關閉時，由于量化到浮點格式而導致的任何殘余誤差將被抵消。因此，例如，非常準確地確定由電器在它被接通的持續時間內消耗的總能量將是可能的。以獲得精確值的過程中的短暫延遲為代價，非常高的精度是可實現的。該裝置優選還適合于：保持能量測量結果的第二累加總和；以及間歇地將第二累加總和的值傳輸到主裝置。傳輸的值不從第二累加總和中減去。因此，第二累加總和表示了能量測量結果的整個歷史的總和（例如，從監測裝置被最后激活、連接到功率監測網絡或復位時起）。在間歇的基礎上傳輸所有能量測量結果的整個總和允許主裝置校正誤差，如果第一量化值的一個或多個周期性傳輸未被正確地接收，則所述誤差可被引入。如果僅僅考慮了第一量化值且數據包丟失，則系統誤差可被引入，因為主裝置將永遠不會發現在丟失的數據包中編碼的所消耗的能量的值。完整的累加總和的重新傳輸為主裝置提供了檢測到這樣的誤差并從這樣的誤差中恢復的機會。因此，這樣的系統可以自動進行自校正。完整的累加總和的間歇性傳輸可以按相比于第一量化值較不頻繁的周期性間隔來執行；可由來自主裝置的請求觸發；和/或可根據檢測到的網絡狀況觸發。例如，如果監測裝置檢測到網絡上的差的信號質量，則它可增加傳輸第二累加總和的值的頻率。第二累加總和的值可被傳輸，代替第一累加總和的周期性傳輸中的一次。這意味著第一累加總和的周期性傳輸中的一次被抑制，且作為代替，第二累加總和被傳輸。主裝置應認識到代替值具有不同的含義。這種認識可由下列情況導致，監測裝置將第二累加總和正在被傳輸的信息發信號到主裝置；或者它可以是隱含的，因為主裝置先前已請求傳輸第二累加總和；或者由于已約定的傳輸定時。由于延遲，第一累加總和的隨后的周期性傳輸的值可相應地更大（因為在介于中間的額外周期中，額外的能量可能已經被消耗）。然而，主裝置將認識到這一點，且可將測量結果的一部分分配給前面的周期。例如，主裝置可將隨后傳輸的值的一半分配給當前的間隔，且將所述值的一半分配給先前的間隔（它的值被第二累加總和替換）。在接收到第二累加總和時，主裝置可以回溯地檢測和校正先前所接收的第一累加總和的值中的誤差。所述裝置優選還適合于：從另一裝置接收擴頻定時基準信號；檢測接收到的基準信號的碼相位；以及使用關于檢測到的碼相位定義的定時將數據傳輸到另一裝置。當使用傳統的電力線技術用于該應用時，效率低的最顯著的來源之一是在設置主裝置、控制器裝置和（潛在地許多）監測節點之間的通信中所涉及的開銷。以通常在寬帶通信中所見的高數據速率，該開銷是必要的以支持復雜的應用；而且與總的數據帶寬相比也是可忽略的。在本系統中，擴頻定時基準信號用于使網絡中的所有監測裝置同步到主裝置的時鐘。然后，單獨的裝置可以用關于這個中央基準的指定的定時傳輸它們的測量結果。擴頻基準信號允許非常精確的定時恢復，而同時對電力線環境中遇到的干擾類型具有魯棒性。在電力線通信中，衰減的問題（在RF通信中所見到的）通常是最小的。通道的變化往往僅僅由布線結構中的主要的變化導致，因此，一旦通信通道被建立，它通常將保持可靠。然而，電源通信遭受更大的干擾源，所述干擾源通常是寬帶的和短的持續時間的，其由負載（脈沖噪聲）的切換所導致。已經表明電器，如爐具、咖啡機，是家庭環境中產生這種類型的干擾的罪魁禍首中的一些。擴頻基準信號的使用使監測網絡能夠基本上不受這種類型的突發性的脈沖干擾的影響。因此，具有一種在短期寬帶噪聲脈沖串的存在下保持魯棒性的通信協議是可取的。本文中，“擴頻”指的是至少由偽隨機擴展碼（或“片碼（chipping?code）”）序列調制的信號。這些信號已被用于其它
如RF通信中的其它用途——例如，在如GPS衛星定位和第三代移動通信（例如CDMA）的應用中。在本應用中，片碼的相位可以被恢復并用作定時基準。因此，網絡中的所有設備共享相同的定時，并且當數據消息被發送時，沒有對復雜的定時恢復的需要，也不需要在可能希望同時傳輸的裝置之間進行復雜的判斷。例如，一旦監本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.25 GB 1010728.21.一種功率消耗監測裝置，其用于測量由電器消耗的功率，
所述裝置可連接到電源電路，且可操作來通過所述電路將測量結果傳
輸到主裝置，
其中所述裝置適合于：
測量由所述電器在一系列時間間隔的每一個中消耗的能量，并保
持所得到的能量測量結果的第一累加總和；
將表示所述累加總和的第一量化值周期性地傳輸到所述主裝置；
以及
從所述累加總和中減去所傳輸的量化值。
2.根據權利要求1所述的功率消耗監測裝置，其中用于產生所述第
一量化值的量化是非均勻的。
3.如權利要求2所述的功率消耗監測裝置，其中所述量化包括浮點
量化。
4.如權利要求1至3中任一項所述的功率消耗監測裝置，其中所述
裝置還適合于：
保持所述能量測量結果的第二累加總和；以及
將所述第二累加總和的值間歇地傳輸到所述主裝置。
5.如權利要求4所述的功率消耗監測裝置，其中所述第二累加總和
的值被傳輸，以取代所述第一累加總和的周期性傳輸中的一次。
6.如任一前述權利要求所述的功率消耗監測裝置，其中所述裝置適
合于：
從所述主裝置接收擴頻定時基準信號；
檢測所接收到的基準信號的碼相位；以及
使用關于所檢測到的碼相位定義的定時將所述測量結果傳輸到所述
主裝置。
7.根據權利要求6所述的功率消耗監測裝置，其中所述擴頻基準信
號由同步符號周期性地調制，
所述監測裝置適合于：
通過檢測所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：菲利普·揚格，安德魯·詹姆斯·希頓，
申請(專利權)人：恩莫杜斯有限公司，
類型：
國別省市：