Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу текущего контроля бытового потребителя электрической мощности, в частности бытового электроприбора.
Известно, что бытовые потребители электрической мощности могут быть разделены на две основные группы, то есть на потребители, снабженные сложными системами управления, способными к диалоговому обмену данными с периферийными и внешними аппаратными средствами, и на более обычные потребители, разработанные в виде функционально законченных устройств.
Общим свойством обеих групп потребителей электрической мощности является удобство для пользователя, то есть обеспечение возможности их эффективного использования либо установленными отдельно, или встроенными в более сложную систему (например, в бытовую систему автоматизации) и обеспечивающими возможность их ремонта и технического обслуживания наиболее эффективным образом, как это возможно.
Известно, например, что компоненты некоторых бытовых потребителей электрической мощности, например бытовые электроприборы, являются объектом износа и случайных отказов, и что в повседневной практике вследствие таких отказов требуется выполнение ремонтных операций.
Некоторые бытовые электроприборы могут быть оборудованы сложной электронной системой управления, предусмотренной со специальными датчиками, посредством которых характер неисправности может быть идентифицирован по существу в реальном масштабе времени и соответственно передан для ее последующего более простого устранения.
Однако в большинстве стандартных бытовых электроприборов идентификация характера отказа компонента техническим обслуживающим персоналом не осуществляется непосредственно, поскольку фактически указанный персонал часто вынужден проверять несколько компонентов бытового электроприбора и/или имитировать выполнение стандартной рабочей программы для того, чтобы точно идентифицировать момент, когда такая неисправность имеет место, и из этого результата попытаться вернуться к действительному источнику проблемы.
Это может повлечь за собой возникновение некоторых трудностей и значительной затраты времени, которые отрицательно отражаются на стоимости ремонта.
С другой стороны, также известно, что служба "профилактического" текущего ремонта или технического обслуживания, которая предназначена для выполнения прямого или косвенного контроля состояния износа некоторых компонентов бытового электроприбора, до сих пор практически не существует.
Такая служба фактически не имеет возможности посоветовать пользователю проверить работу или состояние износа некоторых компонентов после некоторого периода времени, прошедшего после монтажа бытового электроприбора или предшествующего текущего ремонта.
Однако такой подход не гарантирует ни действительного контроля состояния износа компонентов бытового электроприбора с учетом их реальной эксплуатации, ни быстрого выявления начальных признаков неправильной работы бытового электроприбора прежде, чем последние могут превратиться в проблему для потребителя (ниже называемый "потребителем", использующего этот бытовой электроприбор (ниже называемый "потребителем электрической мощности").
Предположим, например, что бытовой электроприбор (и в частности одну из его специальных рабочих программ) используют чаще по сравнению с обычными стандартами использования или, наоборот, бытовой электроприбор используют только кратковременно по сравнению с обычной практикой (и без специфического интенсивного использования специальной программы).
Очевидно, что в первом случае определенный компонент бытового электроприбора износится намного быстрее "предполагаемого" срока его замены, тогда как во втором случае компонент может быть заменен раньше, чем необходимо, в течение планового технического обслуживания, даже если он действительно не износился.
Настоящее изобретение основано на признании того факта, что мастеру по ремонту, вызванному для ремонта или технического обслуживания, очень желательно получить информацию относительно рабочего состояния и "исторических" событий бытового потребителя электрической мощности, прежде всего, если последний не оборудован соответствующей сложной системой "самодиагностики", предназначенной для идентификации отказов или нарушений нормальной работы.
В соответствии с этим идей, лежащей в основе настоящего изобретения, является обеспечение возможности получения устройства для осуществления текущего контроля, которое может быть просто и быстро связано с характерным бытовым потребителем электрической мощности, причем последний не способен вступать в диалог с внешней аппаратурой, и которое способно генерировать, по меньшей мере, информацию диагностического и статистического типа, то есть представительную информацию, с одной стороны, о вероятных нарушениях нормальной работы бытового потребителя электрической мощности (включая неисправности, которые прямо не выявляются пользователем) и, с другой стороны, о типе работы, выполняемой в прошлом самим бытовым потребителем электрической мощности.
В этом случае посредством объединения вышеуказанного устройства для осуществления текущего контроля с бытовым потребителем электрической мощности предлагается возможность для идентификации и/или сигнализации о характере нарушения нормальной работы, как только оно имеет место, и для выявления любых начальных признаков неправильной работы самого потребителя электрической мощности прежде, чем это может стать проблемой для пользователя. Аналогичным образом с помощью такого устройства для осуществления текущего контроля можно своевременно выявлять как условия, так и режимы применения потребителя электрической мощности для обеспечения возможности точной оценки состояния износа его внутренних компонентов.
Другими типичными проблемами, относящимися к большинству стандартных потребителей электрической мощности, то есть потребителей электрической мощности без сложной системы управления, являются проблемы, относящиеся к бытовой автоматизации, которая предшествует подключению бытовых электроприборов к электрической сети или в более общем виде различных потребителей электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации.
В частности, такое подключение к электрической сети имеет важное отношение к автоматическому управлению потреблением электрической энергии в бытовых условиях эксплуатации ввиду:
- решения проблемы случайных отключений электрической мощности из-за срабатывания ограничивающего устройства (как правило, теплового прибора, измеряющего количество тока, проходящего через него), связанных с максимальным значением потребляемой электрической мощности (договорного значения мощности), ограничиваемой договором о подаче электрической мощности;
- ограничения потребления электрической энергии ниже заданного уровня для предотвращения так называемых "пиков" потребления и благоприятствования экономии электрической энергии благодаря планированию выработки электрической энергии.
В настоящее время известны две различные процедуры автоматизированного управления потреблением электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации, объектом которого является рационализация потребления электрической мощности в течение дня и ночи.
Первая процедура, которая получила самое широкое применение, основана на централизованной системе, в которой отдельные бытовые потребители электрической мощности имеют свое собственное потребление, координируемое соответствующим устройством диспетчерского управления, которое выполняет следующие функции:
- обеспечение возможности потребителю устанавливать приоритеты, связанные с различными бытовыми потребителями электрической мощности;
- измерение общей электрической мощности, потребляемой бытовыми электроприборами, и сравнение ее с максимальным значением, разрешенным договором о подаче электрической энергии;
- санкционирование потребления мощности различными потребителями электрической мощности, снабженными сложной электронной системой управления, запрограммированной для этой цели, в виду согласования требований, которые они предъявляют центральному устройству диспетчерского управления, с приоритетами, установленными потребителем, и максимальным значением общей электрической мощности, которая может быть подана в соответствии с договором о подаче электрической энергии (с контрактным значением мощности);
- непосредственный контроль соответствующих "интеллектуальных штепсельных розеток", посредством которых может быть прервана подача электрической энергии к тем бытовым потребителям электрической мощности, которые будучи, например, лишенными сложной электронной системы управления не способны вести переговоры о величине электрической мощности, требуемой для их работы, непосредственно с центральным устройством диспетчерского управления;
- планирование потребления электрической мощности в течение дня и ночи для гарантии временного распределения потребления электроэнергии как можно более постоянно;
- реагирование на ситуации потребления электрической мощности, в которых превышается предел, указанный в договоре на подачу электроэнергии (договорное значение мощности), посредством дезактивации всех потребителей электрической мощности, связанных с вышеуказанными "интеллектуальными штепсельными розетками", на основе приоритетов, устанавливаемых потребителем (то есть потребитель электрической мощности, имеющий наименьший приоритет, дезактивируется первым).
Основными недостатками такой первой известной процедуры централизованного управления по существу являются:
требование взаимодействия потребителя с центральным устройством диспетчерского управления; если принять во внимание, что последнее имеет некоторый уровень сложности, то использование такой процедуры не подходит для каждого;
центральное устройство диспетчерского управления должно быть запрограммировано специалистом; кроме того, принимая во внимание то, что правильная конфигурация системы зависит от числа и типа потребителей электрической мощности, имеющихся в бытовых условиях эксплуатации, любое добавление или удаление потребителей электрической мощности потребует новой конфигурации системы;
ситуации чрезмерного потребления электрической мощности не могут эффективно управляться, поскольку главное устройство диспетчерского управления просто обеспечивает полную дезактивацию потребителей электрической мощности, имеющих наименьший приоритет, игнорируя, в частности, их текущее рабочее состояние или программу.
Для разъяснения неэффективности концепции, выраженной в последнем пункте, рассмотрим случай, в котором дезактивируемым потребителем электрической мощности является стиральная машина, работающая в ее фазе нагрева воды; в этом случае полное отключение подачи к машине электрической энергии препятствует использованию тепловой мощности, накопленной в воде до настоящего времени.
И наоборот, такое использование было бы возможным при разрешении стиральной машине продолжать, по меньшей мере, вращать свой барабан (например, при мощности, составляющей только 0,1 кВт), так как в этом случае задерживается только нагрев воды (обычно связываемый с потреблением мощности 2 кВт).
Вторая процедура автоматизированного управления потреблением электрической мощности, описанная в патенте ЕР-А-0727668, менее распространена, чем процедура централизованного управления, но позволяет преодолеть предшествующие проблемы, поскольку она основана на архитектуре системы с "распределенным интеллектом", которая не требует центрального контроллера.
Для правильной работы такая процедура предполагает
- доступность измерителя общей электрической мощности или тока, потребляемого бытовыми электроприборами, который способен сообщать измеренное значение всем потребителям электрической мощности, соединенным с шиной электропитания бытовых электроприборов;
- наличие электронно-управляемых потребителей электрической мощности, которые запрограммированы для саморегулировки их собственного потребления электрической мощности на основе фактически доступной мощности и в зависимости от их соответствующих приоритетов.
Процедура управления, описанная в патенте ЕР-А-0727668, имеет преимущество по сравнению с процедурой централизованного управления в том отношении, что не требуется вмешательства со стороны потребителя (поскольку отсутствует блок активного центрального управления) при обеспечении возможности улучшенного использования потребителей электрической мощности.
Преимущество более хорошего использования потребителей электрической мощности вследствие их способности саморегулироваться (полученной посредством соответствующего измерения потребляемой мощности, согласующейся с фактической доступностью электрической мощности для всех бытовых электроприборов в данный момент) позволяет одновременную активацию нескольких электроприборов без риска превышения максимального потребления электрической мощности (договорного значения мощности).
Однако решение, описанное в патенте ЕР-А-0727668, имеет недостаток, который заключается в том, что стандартные потребители электрической мощности (или потребители электрической мощности, не запрограммированные каким-либо образом для саморегулировки их собственного потребления электрической мощности) не способны сотрудничать в активном и эффективном способе системы автоматического управления потреблением электрической мощности бытовыми электроприборами.
В соответствии с этим задачей настоящего изобретения является также получение устройства для осуществления текущего контроля, которое может быть быстро и просто связано с характерным для определенного класса бытовым потребителем электрической мощности, причем последний, в частности, лишен способности вступать в диалог с внешней аппаратурой, и которое способно генерировать, по меньшей мере, информацию о функциональном типе, то есть индуцировать ток рабочего режима самого потребителя электрической мощности, и предназначено для реализации более эффективного управления потреблением электрической мощности.
В этом случае посредством связи вышеуказанного устройства для осуществления текущего контроля с характерным для определенного класса бытовым потребителем электрической мощности можно распространить на обычные потребители электрической мощности (или не запрограммированные для этой цели) преимущества должного соединения с электрической сетью изделий, оборудованных сложными электронными системами управления, причем все указанное выше обеспечивает возможность потребления электрической мощности ниже максимального предела.
Из вышеуказанных соображений следует, что основной задачей настоящего изобретения является обеспечение получения устройства для осуществления текущего контроля, способного генерировать и фактически хранить в постоянной, но обновляемой памяти информацию диагностического и статистического типа, относящуюся к бытовому потребителю электрической мощности, для того, чтобы позволить указанной информации быть доступной для любого специалиста, вызванного для ремонта или технического обслуживания потребителя электрической мощности.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение получения устройства для осуществления текущего контроля, которое позволяет возможную передачу информации, генерируемой и/или хранимой в нем, к соответствующему местоположению в виду обеспечения возможности помощи дистанционного обслуживания, даже "профилактического" типа, соответствующего бытового потребителя электрической мощности.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение получения устройства для осуществления текущего контроля, которое всякий раз, когда это требуется, было бы способным генерировать информацию, относящуюся к текущему рабочему состоянию потребителя электрической мощности, связанного с ним, информация которого пригодна для эффективного управления системой для рационализации потребления электроэнергии в бытовых условиях эксплуатации.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение получения устройства для осуществления текущего контроля, которое всякий раз, когда это требуется, позволяет реализацию дистанционного управления работой бытового потребителя электрической мощности также из местоположения, удаленного от бытового электрооборудования, где смонтирован потребитель электрической мощности.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение получения устройства для осуществления текущего контроля, которое может быть выполнено с возможностью применения с различными типами бытовых потребителей электрической мощности и которое по указанной причине может быть переменно конфигурировано простым и недорогим способом.
Одну или более из вышеуказанных и других задач, которые станут очевидными позднее, решают в соответствии с настоящим изобретением посредством устройства, системы и способа текущего контроля бытового потребителя электрической энергии, в частности бытового электроприбора, включающих в себя элементы прилагаемой формулы изобретения, которая является неотъемлемой составной частью настоящего описания.
Дополнительные задачи, элементы и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания и сопроводительных чертежей, которые прилагаются для иллюстрации не ограничивающего примера варианта осуществления.
Фиг.1 - схематическая иллюстрация устройства для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, связанного с характерным для определенного класса бытовым потребителем электрической мощности.
Фиг.2 - схематическая иллюстрация первого возможного варианта осуществления устройства для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг.3 - схематическая иллюстрация системы бытовых потребителей электрической мощности, где устройство для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, может оказаться особенно предпочтительным для применения.
Фиг.4 - схематическая иллюстрация второго возможного варианта осуществления устройства для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению.
На фиг.1 аббревиатурой AI указано устройство для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, которое при использовании соединено между обычным бытовым потребителем электрической мощности, указанным аббревиатурой СОТ, и стандартной штепсельной розеткой, указанной аббревиатурой PDC, доступной в любых бытовых условиях эксплуатации. В неограничивающем примере, иллюстрируемом на фиг.1, вышеуказанный бытовой потребитель (СОТ) электрической мощности состоит из горизонтальной морозильной камеры, известной также как шахтная морозильная камера.
Для целей вышеуказанного соединения устройство (AI) текущего контроля снабжено своей собственной штепсельной розеткой РС1, в которую должна быть вставлена штепсельная вилка S1 питающего кабеля морозильной камеры (бытового потребителя (СОТ) электрической мощности), и питающим кабелем С1 для соединения с бытовой штепсельной розеткой PDC.
Следовательно, как можно видеть, физическое соединение устройства (AI) для осуществления текущего контроля с соответствующим бытовым потребителем (СОТ) электрической мощности является вполне простым вдоль линии электропитания последнего.
Внутренние компоненты устройства (AI) для осуществления текущего контроля, соответствующего первому возможному варианту осуществления настоящего изобретения, схематически иллюстрируются на фиг.2.
На этом чертеже буквой N указан интерфейсный модуль (известной работы и производства) к сети связи или шине, состоящей из некоторой электрической сети (линии электропитания), имеющейся в бытовых условиях эксплуатации, где смонтирован бытовой потребитель (СОТ) электрической мощности. Этот интерфейсный модуль образует "узел связи", через который каждое из соединенных с ним устройств способно обмениваться информацией с внешней аппаратурой посредством известной технологии "сигналов тока несущей частоты". Следовательно, каждый узел связи имеет соответствующее интерфейсное средство к сети связи и дополнительно содержит управляющую логику, предназначенную для управления протоколами связи с шиной (другими словами, правила управления обменом информацией с другими узлами сети) и обмена информацией с взаимодействующим устройством.
Технология, относящаяся к сетевым узлам связи и соответствующим протоколам, известна (делается ссылка, например, на бытовые системы шин, например, типа LonWorks, CEBus, EHS, EIB...) и, следовательно, не будет дополнительно описана в этой заявке.
В этой заявке будет достаточно указать, что интерфейсный модуль N содержит ресурсы, требуемые для управления передачей и приемом информации посредством одного электропровода, с которым фактически соединен интерфейсный модуль N устройства (AI) для осуществления текущего контроля посредством соответствующих клемм 1 и 2 и соответствующих протоколов связи.
Аббревиатурой RNC указано реле с нормально замкнутыми контактами, задачей которого является сообщать, если требуется по запросу микроконтроллера МС, принадлежащего системе SC управления устройства (AI) для осуществления текущего контроля, прерывание питающих линий к бытовому потребителю (СОТ) электрической мощности. Как станет дополнительно очевидно, такие действия по принципу "включить-выключить", выполняемые реле RNC с нормально замкнутыми контактами устройства (AI) для осуществления текущего контроля относительно соответствующего потребителя электрической мощности, могут быть выполнены в рамках процесса регулировки потребления электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации.
В любом случае следует отметить, что доступность реле RNC с нормально замкнутыми контактами должна рассматриваться только как факультативная в том отношении, что она может быть обеспечена в тех случаях, если из-за высокого значения мощности, установленной в потребителе электрической мощности (например, утюге, электрической плите, тостере и так далее), для регулировки его потребляемой электрической мощности рассматривается пригодным принятие компромисса управления типа "включить-выключить".
Буквой А указан характерный для определенного класса датчик тока известного типа, который имеет функцию детектирования величины текущего потребляемого тока бытовым потребителем (СОТ) электрической мощности, связанным с устройством (AI) для осуществления текущего контроля, и, следовательно, информирования уже упомянутого микроконтроллера МС через соответствующий интерфейс ISC известного типа. Только в качестве неограничивающего примера следует упомянуть, что датчик А тока может состоять из простого шунта (мощного резистора с очень низким омическим сопротивлением), напряжение на клеммах которого, пропорциональное току, проходящему через него, должным образом измеряется посредством восьмиразрядного аналого-цифрового преобразователя, например аналого-цифрового преобразователя уже смонтированного на недорогих микроконтроллерах, имеющихся на рынке.
Электронная система управления устройства AI для осуществления текущего контроля, указанная аббревиатурой SC, содержит:
электронный микроконтроллер МС,
постоянную память MNV, например электронно-перепрограммируемую постоянную память или флэш-память,
источник AL напряжения, соединенный с сетевым напряжением посредством соответствующих клемм 3 и 4 и предназначенный для генерации постоянного стабилизированного электрического напряжения, требуемого для электропитания всей системы SC управления,
интерфейс ISC, предназначенный для соединения микроконтроллера МС с датчиком А тока,
линию LS последовательной передачи, предназначенную для соединения микроконтроллера МС с интерфейсным модулем N,
селектор STE, предназначенный для выбора (среди множества возможностей) типа бытовых потребителей электрической мощности, с которыми связано устройство AI для осуществления текущего контроля.
Все вышеуказанные компоненты устройства AI для осуществления текущего контроля по отдельности известны специалистам, квалифицированным в этой области техники, так что отсутствует необходимость в их подробном описании в этой заявке.
Новые функции устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, основаны на следующих главных аспектах:
на непрерывном измерении электрического тока, потребляемого бытовым потребителем СОТ электрической мощности, благодаря чему система SC управления устройства AI для осуществления текущего контроля способна генерировать и фактически хранить, по меньшей мере, информацию диагностического и статистического типа, которую полезно иметь при ремонте и/или техническом обслуживании бытового потребителя СОТ электрической мощности;
на возможности диалога с внешним миром, чтобы сделать вышеуказанную информацию доступной, например, для системы управления потреблением электроэнергии или технического персонала Центра технического обслуживания и ремонта.
Первый аспект, в частности, представляет основной элемент новизны настоящего изобретения, поскольку он посредством изучения потребления тока потребителями электрической мощности, с которыми связано устройство AI для осуществления текущего контроля, устанавливает возможность генерирования информации, которая позволяет оценить функциональное состояние потребителя электрической мощности и идентифицировать тип рабочего цикла или программы, выполняемой потребителем электрической мощности. Кроме того, на основе предистории (то есть числа и типа выполненных рабочих циклов), должным образом хранимой в соответствующей постоянной памяти (например, в электронно-перепрограммируемой постоянной памяти или флэш-памяти), может быть оценено "состояние износа" основных компонентов потребителя электрической мощности и, следовательно, может быть тщательно разработан соответствующий план профилактического технического обслуживания.
Из анализа профиля потребления тока, который строит микроконтроллер МС путем интерпретации измерений, выполненных датчиком А тока, фактически можно, зная тип потребителя электрической мощности, соединенного с устройством AI для осуществления текущего контроля, осуществлять текущий контроль указанного потребителя электрической мощности, идентифицировать число и тип рабочих циклов, выполняемых мгновенно и день за днем, а также выявлять возможные дефекты. Это получают путем сравнения (посредством соответствующего программного обеспечения микроконтроллера МС) профилей тока потребления, детектированного посредством датчика А тока, с номинальными профилями, являющимися репрезентативными для нормальных рабочих состояний потребителя электрической мощности и хранящимися в памяти самого микроконтроллера МС.
Вышеуказанные номинальные профили преимущественно закодированы в памяти микроконтроллера МС на основе результатов экспериментального анализа, выполненного на различных типах изделий, с которыми может быть соединено устройство AI для осуществления текущего контроля.
Для более хорошего понимания концепции "номинального профиля" потребления тока рассмотрим для примера стандартный рабочий цикл работы стиральной машины, который, начиная от его начальной фазы, может, как правило, предусматривать:
открывание электромагнитного клапана для впуска воды из бытовой водопроводной магистрали;
срабатывание электромеханического реле давления при достижении заданного уровня воды в баке стиральной машины;
активацию электрического нагревателя для нагрева воды в баке;
детектирование посредством соответствующего датчика достижения водой температуры, предусматриваемой циклом стирки, с последующей дезактивацией вышеуказанного нагревателя;
активацию в течение заданного периода времени электродвигателя, побуждающего вращение барабана стиральной машины, содержащего белье для стирки, в обоих направлениях;
активацию насоса для выпуска промывочной воды,
и так далее для всех технологических операций, которые постепенно выполняют в течение различных фаз выбранного цикла стирки.
Очевидно, что вышеуказанные технологические операции побуждают по существу определенную последовательность потреблений стиральной машиной тока из электросети, которые отличаются между собой; такая последовательность потреблений или токовые "профили" могут быть описаны с помощью соответствующих параметров (набора значений потребления тока, скоррелированных с соответствующей длительностью потребления), которые получают экспериментально и образуют "номинальные профили" вышеуказанного бытового электроприбора.
Следовательно, память, связанная с микроконтроллером МС, будет содержать множество таких номинальных профилей, причем каждый из них относится к данному бытовому электроприбору и представляет его обычную работу. При установке устройства AI для осуществления текущего контроля соответствующий потребитель электрической мощности будет выбран с помощью задающих средств селектора STE, показанного на фиг.2, вместе, следовательно, с соответствующими номинальными токовыми профилями, которые система SC управления будет использовать для осуществления текущего контроля правильной работы самого потребителя электрической мощности и для получения информации в отношении режимов его использования, мгновенно и своевременно.
Например, вышеуказанные задающие средства селектора STE могут состоять из микропереключателей в корпусе с двухрядным расположением выводов, причем каждый имеет положение "ВКЛЮЧЕНО" (логический уровень "1") и положение "ВЫКЛЮЧЕНО" (логический уровень "0"), в таком числе, чтобы позволять адекватное множество двоичных комбинаций. Например, переключатель в корпусе с двухрядным расположением выводов, имеющий четыре микропереключателя, может обеспечить выбор из 16 разных потребителей электрической мощности, с которыми будут связаны соответствующие рабочие профили. Или, например, при использовании двух переключателей в корпусе с двухрядным расположением выводов, причем каждый из них имеет четыре микропереключателя, первый переключатель может быть предназначен для выбора семейства потребителей электрической мощности (например, холодильных электроприборов), а второй - типа изделия (например, шахтную морозильную камеру или простой холодильник или еще холодильник-морозильник с одним компрессором или холодильник-морозильник с двумя компрессорами и так далее).
Из сказанного выше становится понятным, как микроконтроллер МС при приеме информации о типе потребителя электрической мощности и соответствующих номинальных профилей способен с хорошим приближением определять технологические операции, выполняемые потребителем электрической мощности, и вероятные дефектные рабочие состояния на основе потребления тока, мгновенно детектируемые посредством датчика А тока.
Очевидно, что различные рабочие программы стиральной машины определяют, в общем, потребления тока с разной длительностью и разным распределением по времени, то есть различные номинальные профили. Фактически, в случае цикла усиленной стирки вода будет нагрета до высокой температуры (например, 90°С) и, кроме того, динамические этапы работы барабана стиральной машины, содержащего белье для стирки, будут усилены (то есть фаза вращения длится дольше, чем интервал покоя); в противоположность этому цикл стирки тонкого белья будет иметь нагрев воды до меньшей температуры (например, 40°С) и кратковременные и легкие движения барабана.
Следовательно, в первом случае (цикл усиленной стирки) время потребления тока, требуемое нагревателем воды и электродвигателем барабана, будет длиться значительно больше, чем во втором случае (цикл стирки тонкого белья).
Аналогичные рассуждения могут быть, очевидно, сделаны также со ссылкой на других потребителей электрической мощности, способных выполнять множество различных функций или рабочих циклов в соответствии с выбором потребителя электрической мощности, например посудомоечной машины, электрической плиты, фена и так далее, сделанным пользователем.
Таким образом, как можно видеть, посредством анализа потреблений тока устройство AI для осуществления текущего контроля способно превосходно с хорошим приближением распознать рабочий цикл (или программу), выполняемый потребителем электрической мощности, и в этом случае, если доступна соответствующая постоянная память, например электронно-перепрограммируемая постоянная память или флэш-память, то устройство AI для осуществления текущего контроля способно также постоянно хранить число и тип выполненных программ, то есть историю режимов использования потребителя электрической мощности.
Вполне также ясно, как устройство AI для осуществления текущего контроля на основе вышеописанного принципа анализа способно распознавать не только число и тип выполняемых программ, но также способно определять возможные неисправности потребителя электрической мощности.
Рассмотрим еще, например, некоторый случай использования стиральной машины, которая обычно оборудована нагревателем воды для стирки, мощность которого обычно имеет порядок 2 кВт. Очевидно, что в том случае, если устройство AI для осуществления текущего контроля после запуска машины не обнаруживает типичного потребления тока, вызванного активацией нагревателя, то это указывает на возможную неисправность нагревателя или системы, управляющей его активацией.
Другой пример может быть описан в связи с анализом коэффициента использования или рабочего цикла холодильника или морозильной камеры, то есть времени ВКЛЮЧЕНО компрессора, отнесенного к общему времени цикла (время ВКЛЮЧЕНО + время ВЫКЛЮЧЕНО). Фактически ясно, что в том случае, если при одной температуре, определяемой известным способом, время активации компрессора (потребление тока, которое определяют с помощью устройства AI для осуществления текущего контроля) склонно медленно, но постепенно увеличиваться со временем, то это указывает на неисправность, которой является уменьшение эффективности холодильника, вероятно, вследствие утечки хладагента, вызванной микротрещинами в каналах холодильного контура (как правило, в соответствии со сварными соединениями) или необычным нарастанием льда в соответствии с площадью испарения, ведущим к последующему менее эффективному теплообмену со средой в самом холодильнике.
Другой тип обнаружения неисправности, также относящейся к холодильному электроприбору, может быть отнесен к анализу "спурта" компрессора, то есть к сверхпотреблению переходного тока, которое имеет место в случае активации самого компрессора. В частности, если такой спурт короче нормального, то это означает, что компрессор сталкивается с низким сопротивлением крутящему моменту, связанным с запуском циркуляции хладагента в холодильном контуре. Это обстоятельство может указывать на уменьшение количества хладагента, имеющегося в холодильном контуре, вследствие микротрещин, как описано выше.
Другой тип выявления неисправности, также относящейся к холодильнику, относится к ситуации, в которой вследствие высокой температуры внешней окружающей среды (определенной известными способами посредством устройства AI для осуществления текущего контроля) компрессор остается постоянно активным, вызывая, таким образом, чрезмерное нарастание льда на площади испарения и, следовательно, постепенное уменьшение эффективности работы, также связываемой с очень высоким потреблением мощности. Это вызвано чрезмерными тепловыми дисперсиями во внешнюю среду, которая препятствует компрессору достичь порога дезактивации, управляемому посредством стандартного электромеханического термостата. В таком случае устройство AI для осуществления текущего контроля после простого определения неисправности может решить проблему побуждения принудительной паузы для компрессора путем прерывания подачи электрического напряжения питания. Это прерывание подачи напряжения электропитания, получаемое посредством активации реле RNC с нормально замкнутыми контактами (фиг.2), будет длиться достаточно, чтобы обеспечить возможность полного размораживания области испарения, причем величина такой длительности является параметром, хранящимся в памяти микроконтроллера, управляющего самим устройством AI для осуществления текущего контроля.
Наконец, другой тип обнаружения неисправности, относящейся к морозильной камере, относится к возможности идентификации неисправного состояния компрессора. Быстрое определение (такого состояния), которое является очень простым, поскольку оно связано с чрезмерно длительной паузой компрессора (по сравнению с нормальным циклом, хранимым в памяти микроконтроллера устройства AI для осуществления текущего контроля), является очень важным при комбинации с системой аварийной сигнализации (например, активизации звукового сигнала или дистанционного сигнала), поскольку оно обеспечит целостность предохраняемых пищевых продуктов.
До сих пор по причине более высокой простоты и более низкой стоимости принималось во внимание только измерение тока, потребленного потребителем электрической мощности, контролируемого устройством AI для осуществления текущего контроля; однако очевидно, что указанное выше представляет большую ценность в том случае, если измеряемая электрическая величина не является одним током, но и потребленной активной мощностью.
Следовательно, устройство AI для осуществления текущего контроля способно в силу адекватного программирования, локального использования и на основе анализа тока или электрической мощности, потребленных связанным с ним потребителем электрической мощности, давать разные виды информации.
Из сказанного выше очевидно, что для целей настоящего изобретения такая информация может быть разделена на информацию функционального, диагностического и статистического типа.
Информация функционального типа относится к имеющимся в настоящее время режимам работы потребителя электрической мощности, соединенного с устройством AI для осуществления текущего контроля. Такую информацию получают, как указано, путем сравнения мгновенного потребления тока или мощности потребителем электрической мощности с номинальным профилем потребления, что фактически позволяет устройству AI для осуществления текущего контроля с хорошим приближением распознать, что делает потребитель электрической мощности, и сделать такую информацию доступной извне.
Информация диагностического типа относится к качеству работы бытового потребителя электрической мощности, то есть позволяет судить об эффективности или функциональном состоянии его компонентов. Такая информация является результатом выявления устройством AI для осуществления текущего контроля отклонений, которые считаются значительными, между потреблением тока или электрической мощности, измеренным для потребителя электрической мощности, и соответствующим номинальным профилем потребления. Информация диагностического типа хранится микроконтроллером МС в специальной области постоянной памяти MNV и затем предоставляется для целей технического обслуживания.
С другой стороны, информация статистического типа относится к эксплуатационным статистическим данным, которые практически представляют "историю" потребителя электрической мощности (как с точки зрения его эксплуатации и/или выполняемых функций, так и с точки зрения режимов использования потребителем), знать которую полезно при оценке состояния износа компонентов потребителя электрической мощности. Эта информация практически состоит из числа и типа рабочих циклов или программ, выполненных потребителем электрической мощности, которые микроконтроллер распознает посредством соответствующей программы при использовании указанной функциональной информации и которые микроконтроллер хранит и своевременно обновляет в соответствующей области постоянной памяти MNV.
Как станет дополнительно очевидно из примера, иллюстрируемого на фиг.3, информация функционального типа может также быть использована для реализации рационального управления потреблением электрической энергией в бытовых условиях эксплуатации или для обеспечения возможности дистанционного управления потребителем электрической мощности, соединенным с устройством AI для осуществления текущего контроля.
В противоположность этому информацию диагностического типа используют для упрощения технического обслуживания потребителя электрической мощности, к которому относится эта информация.
Наконец, информацию статистического типа используют для осуществления оценки состояния износа компонентов указанного потребителя электрической мощности для обеспечения возможности планирования соответствующего профилактического технического обслуживания.
На фиг.3 иллюстрируется возможный вариант применения устройства AI (для осуществления текущего контроля), соответствующего настоящему изобретению.
На этом чертеже схематически иллюстрируется система, состоящая из множества бытовых потребителей электрической мощности, соединенных соответствующей сетью связи, причем задачей, которую решает система, является рационализация потребления электрической мощности указанными потребителями электрической мощности и предотвращение превышения определенного предварительно установленного предела мощности, который представлен значением договорной мощности или другим предельным значением, установленным для удобства потребителя.
Общая структура системы, иллюстрируемой на фиг.3, аналогична структуре системы, описанной в патенте ЕР-А-0727668, описание которого включено в эту заявку в качестве ссылки.
В соответствии с этим некоторые потребители электрической мощности (FO, LS, FG) легко предварительно установлены для динамической саморегулировки их собственного потребления электрической мощности, которую они могут изменять в течение дня, постоянно приспосабливаясь к общим энергетическим требованиям бытовых условий эксплуатации, в которых они работают.
Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением такие потребители электрической мощности оборудованы соответствующими "интеллектуальными" системами управления, которые обладают, по меньшей мере, следующими существенными элементами:
1) Способностью принимать через адекватные передающие средства и адекватный электронный интерфейс информацию, относящуюся к общей потребленной мощности (или, более просто, относящуюся к общему потребленному току) в бытовых условиях эксплуатации, вместе с предварительно установленным максимальным пределом для таких бытовых условий эксплуатации, причем указанная информация предоставляется с помощью соответствующего измерительного прибора, установленного для этой цели. Иллюстрация измерения тока вместо мощности подтверждается в том отношении, что устройство для ограничения максимального значения мощности, которое может быть использовано в соответствии с договором о подаче электроэнергии, как правило, является тепловым ограничителем, который прерывает подачу электроэнергии при нагреве током.
2) Способностью интерпретировать информацию, относящуюся к общему потреблению мощности в функции от предела максимальной мощности, которая может быть подана, как определено в договоре на подачу электроэнергии (договорная мощность), или в функции от удобного предела (например, имеющего отношение к более низкой стоимости электрической энергии), предварительно установленного потребителем.
3) Способностью постоянного управления своим собственным потреблением мощности когерентно со специальной функцией соответствующего потребителя электрической мощности, по мере возможности, с функцией, выполняемой другими потребителями электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации, с которыми она может иметь связь.
Пункт 1) указывает на необходимость средства, пригодного для измерения электрической мощности (или более просто - тока), потребляемой в бытовых условиях эксплуатации, и на необходимость иметь адекватную систему связи между указанным измерительным устройством и потребителями электрической мощности, должным образом оборудованными системой динамической саморегулировки их собственного потребления электрической мощности.
Пункты 2) и 3) указывают на необходимость снабжения бытовых потребителей электрической мощности системой управления, которая способна на основе информации, передаваемой устройством для измерения электрической мощности (тока), делать вклад в поддержание потребления общей электрической мощности (или тока) всего бытового электрооборудования ниже максимального предела (указанного в договоре о подаче электроэнергии или установленного потребителем для личного удобства), искать время от времени наилучший возможный компромисс между необходимостью уменьшения потребляемой электрической мощности и гарантированием каким бы то ни было образом приемлемой работы.
Для этой цели на фиг.3 аббревиатурой RE указана бытовая сеть связи, с которой соединены различные бытовые электроприборы. В этом примере сеть RE связи, образованная из сети электропитания в бытовых условиях эксплуатации и системы связи между различными бытовыми электроприборами, является несущей линией электропередачи. Такая система связи является известной и используемой для обмена информацией между различными интерфейсными модулями, указанными буквой N, по питающему кабелю потребителя электрической мощности, то есть без необходимости осуществления дополнительной разводки в бытовых условиях эксплуатации.
Каждый интерфейсный модуль N, называемый также "узлом связи", содержит, например, соответствующий микроконтроллер, управляющий протоколом связи (то есть набором правил, которыми микроконтроллер обменивается с другими узлами сети), и адекватный электронный интерфейс, содержащий двунаправленный модем для несущей линии электропередачи полудуплексного типа (то есть кабель обмена информацией в обоих направлениях, но в разные времена) и адекватный аппаратный интерфейс к линии связи, которая в этом примере представлена самой сетью RE связи силовой электрической сети, как указано выше.
Аббревиатурой СЕ указан стандартный электрический счетчик, связанный с бытовым оборудованием, к которому относится система, иллюстрируемая на фиг.3. Местоположение такого электрического счетчика СЕ предполагается на входе бытовой электрической системы, даже если на самом деле его часто устанавливают на нижнем этаже (в случае кондоминиума) или вне самого здания (в случае односемейных домов), причем указанное местоположение в любом случае не имеет отношения к настоящему изобретению.
Аббревиатурой QE указан главный электрический щит, который расположен непосредственно ниже по технологической цепочке от электрического счетчика СЕ или в любом случае на входе бытового электрооборудования; он содержит кроме обычных пускателей (прерывателей) и предохранительных устройств (ограничителей электрической мощности, "средства спасения жизни" и так далее) адекватное измерительное устройство МР, соединенное с сетью через соответствующий узел N связи, которое способно постоянно измерять значение общей электрической мощности (или тока), потребляемой бытовым электрооборудованием, и посылать в сеть такое измеренное значение вместе со значением максимального предела потребляемой электрической мощности (или тока).
Аббревиатурами FO, LS, FG указаны электрическая плита, посудомоечная машина и холодильник, соответственно, причем каждый из этих бытовых потребителей электрической мощности оборудован соответствующей электронной системой управления, функции которой ранее указаны со ссылкой на патент ЕР-А-0727668, и адекватно соединен с сетью через соответствующий интерфейсный модуль N. По вышеуказанным причинам бытовые электроприборы FO, LS, FG будут также идентифицироваться как "интеллектуальные" бытовые электроприборы или потребители электрической мощности.
Аббревиатурами LB и СОТ указаны стиральная машина и морозильная камера, соответственно, имеющие обычную систему управления (то есть электромеханическую или электронную), но не обладающие способностями, указанными выше со ссылкой на патент ЕР-А-0727668), тогда как аббревиатурой AU указан весь набор других потребителей электрической мощности, имеющихся в бытовых условиях эксплуатации (например, утюг, фен, система освещения и так далее); бытовые электроприборы LB и СОТ, а также потребители AU электрической мощности не являются интеллектуальными или "пассивными", то есть неспособными саморегулировать свое собственное потребление электрической мощности на основе информации, передаваемой измерительным устройством МР, предназначенным для измерения электрической мощности (или тока), расположенным на входе электрической системы.
Однако такие обычные потребители LB, СОТ и AU электрической мощности могут быть превращены в активную часть системы саморегулировки потреблений мощности посредством соответствующих устройств AI для осуществления текущего контроля, соответствующих настоящему изобретению. В таком случае применения систему SC управления каждого устройства AI для осуществления текущего контроля, очевидно, программируют для "имитации" способностей, свойственных для систем управления "интеллектуальных" бытовых электроприборов; система SC управления различных устройств AI для осуществления текущего контроля, соответственно, будет способна на основе информации, передаваемой по сети измерительным устройством МР, участвовать в поддержании общего потребления электрической мощности всего бытового оборудования ниже максимального предела (указанного в договоре на подачу электрической энергии или установленного потребителем для его личного удобства), время от времени искать наилучший возможный компромисс между необходимостью уменьшения потребляемой электрической мощности посредством ВКЛЮЧЕНИЙ-ВЫКЛЮЧЕНИЙ подачи электропитания соответствующему потребителю электрической мощности, которые осуществляют посредством реле RNC с нормально замкнутыми контактами (фиг.2), и необходимостью гарантирования каким-либо образом приемлемой работы самого потребителя электрической мощности.
Очевидно, что поскольку устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, способно знать фазу цикла, в которой находится соответствующий потребитель электрической мощности, такое ВКЛЮЧЕНИЕ-ВЫКЛЮЧЕНИЕ более чем одного электроприбора может быть предпринято на основе правил приоритета работы.
Поскольку измерительное устройство МР должно измерять общую электрической мощность (или ток), потребляемую в бытовых условиях эксплуатации, оно относится к начальному несекционируемому участку силовой электросети RE; через соответствующий интерфейсный модуль N оно также способно посылать непосредственно в сеть RE информацию, содержащую значение общей электрической мощности (или тока), потребленной в бытовых условиях эксплуатации, и значение разрешенного максимального предела (договорной электрической мощности или другое значение, установленное потребителем для удобства).
Управляющая логика измерительного устройства МР, основанная на использовании микропроцессора, выполняет, по меньшей мере, три существенные функции:
функцию измерения всей активной электрической мощности (или тока), потребленной всеми потребителями электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации;
функцию отправления указанной информации вместе с информацией, относящейся к максимальному пределу потребляемой электрической мощности (или тока) в электрической сети RE, через несущую силовую электрическую линию и узел N связи;
функцию установления частоты, с которой измерительное устройство МР посылает эти две вышеуказанные информации по сети RE с целью ограничения контактирования с сетью связи до минимально возможного времени.
Частота передачи информации измерительным устройством МР преимущественно зависит от измеряемой величины электрической мощности, которая относится к предварительно установленному максимальному пределу; другими словами, чем ближе значение потребления общей электрической мощности (или тока), определяемое измерительным устройством МР, приближается к максимальному предварительно установленному пределу, тем выше частота передачи информации; это будет гарантировать быструю реакцию саморегулировки, осуществляемой интеллектуальными потребителями электрической мощности и теми потребителями электрической мощности, которые стали интеллектуальными благодаря наличию устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению. И наоборот, если общее потребление электрической мощности становится определенно ниже максимального предварительно установленного предела, то частота передачи информации измерительным устройством МР станет меньше, поскольку различным потребителям электрической мощности не требуется предпринимать специальных саморегулировок потребления электрической мощности. В результате этого среднее контактирование с линией связи будет ограниченным, давая другим возможным электроприборам, которые также имеются в бытовых условиях эксплуатации, использовать ту же линию связи для других целей, чем описано выше.
В общем, работа системы, иллюстрируемой на фиг.3 в связи и целью рационализации потребления электрической мощности, осуществляется следующим образом.
Электрическую энергию для бытовых условий эксплуатации получают из внешней силовой электрической сети через электрический счетчик СЕ. Как указано выше, электрическую мощность, потребляемую в бытовых условиях эксплуатации, ограничивают посредством соответствующего ограничивающего устройства (не показано), которое ограничивает электрическую мощность, установленную в соответствии с договором на подачу электрической энергии; в приведенном примере максимальный предел Pmax потребляемой мощности допускается равным 3 кВт-час (договорная мощность).
Как "интеллектуальные" бытовые электроприборы FO, LS и FG, так и "пассивные" потребители LB, СОТ и AU электрической мощности снабжаются электроэнергией через стандартные штепсельные розетки; однако на линии электропитания "пассивных" потребителей электрической мощности имеются устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующие настоящему изобретению.
Система управления каждого "интеллектуального" бытового электроприбора, например система SC управления устройства AI для осуществления текущего контроля, периодически принимает от измерительного устройства МР с частотой, изменяющейся в соответствии с вышеописанным принципом, измеренное значение общей электрической мощности РТ, потребленной в бытовых условиях эксплуатации, и предварительно установленное значение Pmax максимальной используемой электрической мощности.
Система управления каждого активного "интеллектуального" бытового электроприбора проверяет, стремится ли существующее в настоящее время значение общей электрической мощности РТ, потребляемой всем бытовым электрооборудованием, превысить значение максимальной потребляемой электрической мощности Pmax, ограниченной договором на подачу электроэнергии и контролируемой через вышеуказанный ограничитель электрической мощности.
Со ссылкой на посудомоечную машину LS, если значение общей электрической мощности РТ, потребляемой в бытовых условиях эксплуатации, в момент начала определенного рабочего цикла указанной посудомоечной машины LS превышает значение Pmax, то система управления немедленно уменьшит потребление электрической мощности соответствующего "интеллектуального" бытового электроприбора (посудомоечной машины) LS на величину, большую или равную разности РТ-Pmax; следовательно, система управления посудомоечной машины LS обновится до нового значения общей электрической мощности РТ, потребляемой несколькими активными потребителями электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации, при использовании периодической связи измерительного устройства МР.
В противоположность этому, если значение общей электрической мощности РТ меньше или равно значению Pmax, то система управления проверит состояние потребления электрической мощности соответствующего "интеллектуального" электроприбора LS в функции от вероятного изменения режима работы посудомоечной машины.
Если следовать такому управлению, то "интеллектуальный" электроприбор LS в результате будет работать в соответствии с нормальными условиями, то есть потребляемая электрическая мощность в это время будет соответствовать электрической мощности, которая требуется для его нормальной работы, при этом система управления посудомоечной машиной LS только обновит свою внутреннюю память общей мощностью, потребляемой бытовым электрооборудованием; однако без изменения своей рабочей процедуры.
Если, наоборот, система управления посудомоечной машины LS была предварительно вынуждена уменьшить потребление электрической мощности соответствующего электроприбора, то теперь она может решить увеличить потребление электрической мощности, принимая, однако во внимание, что в любом случае максимальная величина дополнительной мощности не может быть больше разности Pmax-РТ.
Следовательно, система управления каждого "интеллектуального" бытового электроприбора FO, LS и FG имеет способность уменьшать или возвращать нормальное потребление электрической мощности, требуемой конкретной фазой рабочего цикла, выполняемого указанным электроприбором.
Система саморегулировки электрической мощности, потребляемой каждым "интеллектуальным" потребителем электрической мощности, может быть, очевидно, более сложной, чем описано выше для случая применения, приведенного только в качестве примера, но дополнительное исследование этого аспекта настоящего изобретения не является целью настоящего изобретения.
Очевидно, система, описанная выше, обеспечивает правила приоритета между различными потребителями электрической мощности так, чтобы гарантировать динамическое деление электрической мощности в функции от типа бытовых электроприборов, которые время от времени одновременно находятся в активном состоянии, и в функции от важности роли, выполняемой указанными бытовыми электроприборами для потребителя.
Например, фактически электрическая плита FO должна быть одновременно активной с посудомоечной машиной LS, причем последняя может автоматически решать давать приоритет электрической плите, поскольку приготовление пищи считается приоритетом по сравнению с мытьем посуды; как результат, посудомоечная машина будет нагревать воду, например, только в течение естественных интервалов перерывов в нагреве электрической плиты.
Что касается электроприборов LB, СОТ и AU, то им может быть присвоен, как правило, максимальный приоритет из-за отсутствия способности соответствующего устройства AI для осуществления текущего контроля выполнять тонкое "дозирование" потребляемой электрической мощности, поскольку электрическая мощность может управляться только посредством соответствующей процедуры ВКЛЮЧИТЬ-ВЫКЛЮЧИТЬ.
Однако, как было указано ранее, устройство AI для осуществления текущего контроля способно с хорошим приближением распознавать функцию работы соответствующего бытового потребителя электрической мощности; как результат, если фаза работы, выполняемая потребителем электрической мощности, не считается критической, то устройство AI для осуществления текущего контроля может решить прервать прохождение электрического тока к этому потребителю электрической мощности, если это требуется для предотвращения превышения предела договорной мощности, посредством размыкания контактов реле RNC с нормально замкнутыми контактами (фиг.2) под управлением микроконтроллера МС.
Когда общая электрическая мощность РТ, потребляемая в бытовых условиях эксплуатации, снова становится ниже значения Pmax, то система SC управления устройства AI для осуществления текущего контроля может решить замкнуть контакты реле RNC с нормально замкнутыми контактами, восстанавливая, таким образом, подачу электроэнергии к соответствующему потребителю электрической мощности.
Кроме того, устройство AI для осуществления текущего контроля способно генерировать и посылать по сети RE информацию, являющуюся репрезентативной для функции соответствующего потребителя электрической мощности, позволяет дополнительно улучшать эффективность системы управления распределением электрической энергии в бытовых условиях эксплуатации.
Например, допустим, что имеет место случай, в котором кондиционер воздуха и стиральная машина LB, оборудованные устройством AI для осуществления текущего контроля, одновременно находятся в активном состоянии; также допустим, что кондиционер к настоящему времени добился достижения в помещении температуры, близкой к выбранной температуре, тогда как стиральная машина только начинает этап центрифугирования. В этом случае система SC управления устройства AI для осуществления текущего контроля, связанного с кондиционером, должным образом запрограммированная для этой цели, может решить временно прервать подачу электрического тока к кондиционеру (посредством размыкания контактов реле RNC с нормально замкнутыми контактами), чтобы позволить стиральной машине закончить фазу ее работы; в конце этой фазы система SC устройства AI для осуществления текущего контроля, связанного кондиционером, будет управлять замыканием контактов реле RNC с нормально замкнутыми контактами, чтобы снова обеспечить возможность подачи электропитания к соответствующему потребителю электрической мощности.
Следовательно, посредством описанной выше процедуры управления потреблением электрической мощности потребитель будет способен активировать одновременно несколько потребителей электрической мощности, причем как "интеллектуальных", так и обычных потребителей мощности, при этом последние при наличии устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, становятся "интеллектуальными". В этом случае может быть использована теоретическая общая электрическая мощность, которая намного выше мощности, установленной для отдельного бытового электрооборудования; однако без каких-либо полных отключений или превышения предварительно установленного максимального предела используемой электрической мощности.
Таким образом, устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, может быть преимущественно использовано также для рационализации потребления электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации.
На фиг.3 аббревиатурой RT дополнительно указана телефонная линия, доступная в бытовых условиях эксплуатации, с которой, например, соединен телефонный аппарат ТЕ; телефонный узел NT также соединен с телефонной линией RT, используемой для дистанционной передачи информации в Центр ремонта и профилактического технического обслуживания различных потребителей электрической мощности.
Телефонный узел NT оборудован необходимыми средствами для
периодического сбора по электрической сети RE информации функционального, диагностического и статистического типа, генерируемой потребителями FO, LS, FG и устройством AI для осуществления текущего контроля, соответствующим настоящему изобретению, идентифицирующей для каждого из них соответствующего потребителя электрической мощности, от которого она приходит,
хранения указанной информации в соответствующих средствах постоянной памяти,
обеспечения доступности указанной информации впоследствии извне посредством телефонной линии в соответствии с соответствующими процедурами.
Эти функции выполняются телефонным узлом NT с помощью известных средств, например посредством должным образом программируемого микроконтроллера, снабженного соответствующим интерфейсным модулем N и электронной памятью, являющейся постоянной, но электрически обновляемой (например, электронно-перепрограммируемой постоянной памятью или флэш-памятью).
Как описано выше, вся информация, которую телефонный узел NT способен собрать, сохранить и выразить, генерируется "интеллектуальными" электроприборами FO, LS, FG и устройствами AI для осуществления текущего контроля, соответствующими настоящему изобретению. Систему управления каждого "интеллектуального" бытового электроприбора или бытового электроприбора, сделанного "интеллектуальным" посредством доступности устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, программируют фактически с помощью известной технологии для периодического хранения, по меньшей мере, информации диагностического и статистического типа в постоянной памяти и своевременного обновления ее содержимого.
Кроме того, система управления каждого "интеллектуального" бытового электроприбора или бытового электроприбора, сделанного "интеллектуальным" посредством доступности устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, способна генерировать и передавать информацию функционального типа разного характера телефонному узлу NT, которая относится, например, к программе или рабочему циклу, активируемому потребителем, к состоянию или развитию фазы указанной программы, к командам или опциям, выбранным потребителем, к синхронизациям, связанным с активациями и дезактивациями отдельных силовых нагрузок, к возможным аномальным поведениям некоторых компонентов и так далее.
Аналогичным образом, систему управления телефонного узла NT программируют для периодического запроса (например, через каждые 10 минут или другие интервалы времени, возможно, программируемые посредством соответствующих внешних средств, которые могут быть соединены с этой системой связи) всегда по линии связи, состоящей из самой электрической сети RE, причем становится доступной новая информация, генерируемая системами управления каждого "интеллектуального" бытового электроприбора, и системами SC управления устройств AI для осуществления текущего контроля, связанными с обычными активными потребителями электрической мощности;
указанная информация собирается внутри соответствующих средств постоянной памяти, доступных для самого телефонного узла NT.
Таким образом, "база данных", связанная со средствами памяти телефонного узла NT, постоянно обновляется и дает представление о содержании информации, представленной внутри средств памяти каждого "интеллектуального" бытового электроприбора и каждого устройства AI (для осуществления текущего контроля), соответствующего настоящему изобретению, для обычных потребителей электрической мощности.
Содержимое указанной "базы данных" может периодически передаваться телефонным узлом NT в Центр ремонта и профилактического технического обслуживания для целей, описанных выше. Телефонный узел NT фактически может быть запрограммирован для периодической передачи информации (например, каждые 24 часа или с другими интервалами времени, возможно, программируемыми с помощью удобных внешних средств, которые могут быть связаны с системой связи той же линии электропередачи) удаленному Центру ремонта и профилактического технического обслуживания посредством обычной коммутируемой телефонной линии и адекватного обычного аналогового модема, причем указанная "база данных" содержит всю информацию, сделанную доступной по электрической сети RE, от различных "интеллектуальных" электроприборов и устройств AI для осуществления текущего контроля.
Предпочтительно, чтобы телефонный узел NT также имел соответствующие средства ввода данных, например клавиатуру, через которые потребитель мог активировать по своему личному усмотрению передачу такой "базы данных" в указанный Центр ремонта и профилактического технического обслуживания.
Указанный Центр ремонта и профилактического технического обслуживания предусмотрен для текущего ремонта и профилактического технического обслуживания различных бытовых потребителей электрической мощности, причем указанные услуги предоставляются в соответствии с договором, подписываемым с потребителем.
Сервисная помощь основана на диагностических данных, переданных в Центр ремонта и профилактического технического обслуживания потребителем через телефонный узел NT, тогда как профилактическое техническое обслуживание основано помимо диагностических данных еще и на статистических данных, переданных в Центр ремонта и профилактического технического обслуживания всегда через телефонный узел NT.
Что касается процедуры передачи информации в вышеуказанный Центр ремонта и профилактического технического обслуживания, то это может быть сделано вручную, то есть непосредственно потребителем, или автоматически (периодическая передача на основе специального договора с Центром ремонта и профилактического технического обслуживания); в обоих случаях передача информации может выполняться преимущественно по звонку потребителя в указанный Центр по специальному бесплатному телефонному номеру.
Следует отметить, что в любом случае вероятная передача информации через телефонный узел NT указанному Центру ремонта и профилактического технического обслуживания имеет место в соответствии со стандартами обеспечения секретности, действующими в различных странах; другими словами, такая передача информации имеет место под полным контролем потребителя, который может решить передать определенный вид информации, выбрать процедуру передачи и соответствующего возврата.
В этом случае персонал, вызываемый для ремонта или технического обслуживания различных потребителей электрической мощности, имеет возможность иметь доступную информацию в отношении рабочего состояния и предыстории некоторых потребителей электрической мощности; в соответствии с настоящим изобретением это становится также возможным благодаря устройству AI для осуществления текущего контроля для потребителей LB, СОТ и AU электрической мощности, внутренние системы управления которых сами по себе не способны генерировать такую информацию.
На фиг.3 аббревиатурой МС указан телефонный узел, оборудованный модемом сотовой связи глобальной системы мобильной связи известного типа, который может управлять передачей и приемом цифровых данных.
По сравнению с ранее описанным телефонным узлом NT, в телефонном узле МС вместо аналогового модема используется модем глобальной системы мобильной связи, и вместо связи на основе передачи сигналов по обычной телефонной линии используется радиосвязь. Телефонный узел МС также соединен с электрической сетью RE посредством интерфейсного модуля N.
Кроме того, аббревиатурой ТС указан внешний мобильный телефон глобальной системы мобильной связи, способный обеспечивать цифровую связь с телефонным узлом МС, в частности, посредством буквенно-цифровых SMS-сообщений, которые проще для применения потребителем.
В общем, телефонный узел МС может быть оборудован системой управления и адекватными средствами памяти, которые позволяют работать помимо его специальных цифровых диалоговых функций с мобильным телефоном (глобальной системы мобильной связи) потребителя, а также выполнять функции, аналогичные функциям телефонного узла NT, которые были описаны выше. Однако доступность телефонного узла МС, хотя и факультативная, особенно предпочтительна при использовании двухсторонней мобильной телефонной связи, например, для обеспечения возможности непосредственного дистанционного управления потребителем электрической мощности в бытовых условиях эксплуатации, как "интеллектуальных" электроприборов, так и электроприборов, сделанных "интеллектуальными" в соответствии с настоящим изобретением через посредство устройства AI для осуществления текущего контроля.
В соответствии с этим работой данного потребителя электрической мощности можно фактически управлять из удаленного положения по мобильному телефону ТС; кроме того, можно также управлять изменением такой работы.
Система может, например, иметь такую конфигурацию, чтобы потребитель мог посылать буквенно-цифровые команды, например, в виде SMS-сообщений телефонному узлу МС посредством своего персонального мобильного телефона ТС. Такие виды сообщений могут состоять, например, только из трех буквенных и/или цифровых символов, причем два из них указывают запрашиваемую функцию (например, "CS" для СОСТОЯНИЯ КОНТРОЛЯ), а оставшийся символ указывает потребителя электрической мощности, для которого запрашивается состояние (например, 1 для посудомоечной машины, 2 для электрической плиты, 3 для стиральной машины и так далее).
При приеме указанного сообщения управляющая логика телефонного узла МС может получать запрашиваемую информацию, непосредственно запрашивая по сети RE связи систему управления "интеллектуального" потребителя электрической мощности или устройство AI для осуществления текущего контроля, связанное с обычным потребителем электрической мощности, который представляет интерес.
После приема запрошенной информации управляющая логика телефонного узла МС проинформирует потребителя посредством соответствующего SMS-сообщения, посылаемого к мобильному телефону ТС.
Телефонный узел МС и мобильный телефон ТС могут быть также запрограммированы для обеспечения возможности дезактивации бытового потребителя электрической мощности.
Эта технологическая операция может быть выполнена, например, если ответ на вопрос о рабочем состоянии, как указано выше, указывает на то, что определенный потребитель электрической мощности является активным, а потребитель желает его выключить.
В этом случае потребитель пошлет с помощью мобильного телефона ТС соответствующее SMS-сообщение, содержащее команду отключения определенного потребителя электрической мощности от электрической сети, телефонному узлу МС.
При приеме такого сообщения система управления телефонного узла МС передаст по сети RE команду системе управления "интеллектуальным" электроприбором, представляющим интерес, и эта система управления остановит осуществляемый рабочий цикл.
В случае пассивных бытовых электроприборов, наоборот, система управления телефонного узла МС передаст по сети RE соответствующую команду системе SC управления устройства AI (для осуществления текущего контроля), представляющего интерес, которая обеспечит размыкание контактов реле RNC с нормально замкнутыми контактами с последующим отключением соответствующего потребителя электрической мощности от электрической сети.
Для активации бытового потребителя электрической мощности может быть использована технология, которая совершенно аналогична той, которая была описана выше.
Очевидно, что в таком случае предполагается, что представляющий интерес "интеллектуальный" потребитель электрической мощности или потребитель электрической мощности, сделанный "интеллектуальным" с помощью устройства AI (для осуществления текущего контроля), соответствующего настоящему изобретению, в любом случае предварительно установлен для активации, то есть с прерывателем (кнопка ВКЛЮЧИТЬ-ВЫКЛЮЧИТЬ) сети электропитания в замкнутом положении, и что его система управления или система управления соответствующего устройства AI для осуществления текущего контроля находится в состоянии готовности действовать, ожидая поступления команд для активации потребителя электрической мощности.
В конкретном случае устройства AI для осуществления текущего контроля оно может обеспечивать адекватные средства, позволять потребителю предварительно размыкать контакты реле RNC с нормально замкнутыми контактами, то есть предварительно приводить в состояние готовности действовать. Такие средства могут состоять, например, из простой кнопки управления, расположенной на устройстве AI для осуществления текущего контроля и работающей совместно с лампой аварийной сигнализации, указывающей на состояние контакта реле RNC с нормально замкнутыми контактами; указанная кнопка управления и лампа аварийной сигнализации представлены на фиг.4 и указаны надписями KEY и LED, соответственно.
Таким образом, посредством кнопки KEY потребитель будет способен прежде чем покинуть дом, прервать подачу электроэнергии выше по технологической цепочке к соответствующему потребителю электрической мощности несмотря на размыкание контакта реле RNC с нормально замкнутыми контактами и затем замыкание прерывателя ВКЛЮЧИТЬ-ВЫКЛЮЧИТЬ потребителя электрической мощности.
Если потребитель хочет активировать требуемого потребителя электрической мощности из удаленного местоположения, то ему будет достаточно послать соответствующую команду в виде SMS-сообщения с помощью мобильного телефона к телефонному узлу МС.
При приеме указанной команды система управления телефонного узла МС передаст по сети RE команду системе SC управления устройства AI (для осуществления текущего контроля), представляющего интерес, которая, в свою очередь, управляет замыканием контактов реле RNC с нормально замкнутыми контактами; в результате этого к соответствующему потребителю электрической мощности подается электропитание, поскольку его кнопка ВКЛЮЧИТЬ-ВЫКЛЮЧИТЬ уже находится в утопленном положении.
Что касается систем управления телефонного узла МС "интеллектуальных" потребителей электрической мощности и устройств AI для осуществления текущего контроля, то они будут должным образом запрограммированы для обеспечения выполнения вышеуказанных функций известными способами, которые могут также отличаться от способов, предварительно описанных в неограничивающем примере.
На фиг.4 иллюстрируется устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, причем по сравнению с устройством, иллюстрируемым на фиг.2, указанное устройство предусмотрено с дополнительными функциональными элементами.
Указанные дополнительные элементы, иллюстрируемые на фиг.4, по сравнению с устройством AI для осуществления текущего контроля, иллюстрируемым на фиг.2, содержат:
дифференциальный датчик SD тока;
датчик NTC температуры;
асинхронную линию LSA последовательной передачи с соединительным портом CN1, с персональным компьютером PC или другим аналоговым программируемым устройством;
средство BZ звуковой сигнализации;
средство LED световой сигнализации;
средство KEY ручного ввода;
интерфейс AS с соответствующим соединительным портом CN2, предназначенный для соединения с другими возможными датчиками SG.
Дифференциальный датчик SD тока может быть предусмотрен для детектирования возможных дисперсий тока к земле и может быть реализован в соответствии с любой известной технологией.
Датчик NTC температуры также является датчиком известного типа (например, классическим резистором с отрицательным температурным коэффициентом), функцией которого является определение величины температуры помещения.
Асинхронная линия LSA последовательной передачи имеет функцию обеспечения возможности соединения через соответствующий соединительный порт CN1 устройства AI для осуществления текущего контроля с возможным внешним персональным компьютером или любым другим аналоговым программируемым устройством; это может быть фактически предусмотрено для изменения и/или обновления параметров и номинальных профилей, содержащихся в системе SC управления.
Другой важной функцией линии LSA является обеспечение возможности опроса содержимого памяти MNV устройства AI для осуществления текущего контроля на местном уровне, например через вышеуказанный персональный компьютер PC или другое соответствующее программируемое устройство, по меньшей мере, в отношении диагностической и статистической информации; это сделает требуемую информацию доступной локально для технического персонала, вызванного для ремонта или технического обслуживания потребителя электрической мощности.
Теперь необходимо отметить, что возможность использования устройств AI для осуществления текущего контроля, соответствующих настоящему изобретению, в связи с бытовой сетью связи или "шиной" и телефонным узлом для передачи информации в удаленное местоположение (например, соответственно, с сетью RE и телефонным узлом NT и/или телефонным узлом МС, описанным со ссылкой на фиг.3) представляет только предпочтительный случай применения настоящего изобретения, посредством которого диагностическая проверка функциональности и управление активацией/дезактивацией соответствующих потребителей электрической мощности могут производиться из местоположения, удаленного относительно бытового электрооборудования.
Однако устройство AI для осуществления текущего контроля может быть также предусмотрено для простой генерации и локального хранения информации, для того чтобы сделать ее доступной локально техническому персоналу.
Таким образом, в соответствии с этим устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, может не быть снабжено узлом N связи и соответствующим интерфейсом LS, поскольку извлечение требуемой информации, содержащейся в памяти MNV, может быть просто осуществлено техническим персоналом посредством персонального компьютера PC или другого адекватного программируемого устройства, соединенного с системой SC управления по линии LSA через соответствующий порт CN1.
Сигнальное средство BZ, показанное на фиг.4, может состоять, например, из звукового преобразователя или зуммера, предназначенного для немедленной сигнализации потребителю о наличии каких-либо ошибок в работе потребителя электрической мощности, связанного с устройством AI для осуществления текущего контроля.
В более общем случае звуковые сигнальные средства BZ могут оказаться особенно полезными, если устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, соединено с особыми потребителями электрической мощности, которые по своему характеру могут оказаться опасными для потребителя, если используются неправильно. Примером такого потребителя электрической мощности является фен, который в рамках вышеописанного управления потреблением электрической мощностью не должен дезактивироваться через реле RNC (с нормально замкнутыми контактами) устройства AI для осуществления текущего контроля; это может побудить пользователя забыть его вблизи влажных или даже мокрых областей с возможностью последующей реактивации в высоко опасных условиях для потребителя (опасность электрического шока или пожара). В этом случае устройство AI для осуществления текущего контроля путем детектирования в соответствии с вышеописанными процедурами ситуации чрезмерного потребления электрической мощности всего бытового электрооборудования будет только информировать потребителя соответствующим звуковым сигналом звукового сигнального средства BZ. То же самое относится также к случаю потребителя электрической мощности, состоящего из утюга или аналогичного электроприбора с высоким потреблением электрической мощности.
Световое сигнальное средство LED, показанное на фиг.4, может состоять из простого светодиода (LED); его функцией является информирование потребителя, среди прочего, о переходе реле RNC с нормально замкнутыми контактами из замкнутого состояния в разомкнутое или наоборот.
Средство KEY для ручного ввода, показанное на фиг.4, может состоять из простой нажимной кнопки, посредством которой потребитель может изменить разомкнутое-замкнутое состояние контакта реле RNC с нормально замкнутыми контактами.
Интерфейс AS, показанный на фиг.4, известной реализации может быть предусмотрен для обеспечения возможности соединения устройства AI для осуществления текущего контроля, соответствующего настоящему изобретению, с другими возможными датчиками SG, связанными с безопасностью дома, например с газовым датчиком, противопаводочным датчиком, пожарным дымовым датчиком и так далее.
Таким образом, в случае какой-либо из необычных ситуаций, детектируемых посредством таких датчиков SG, система SC устройства AI для осуществления текущего контроля может вызвать активацию сигнальных средств BZ и/или санкционировать передачу аварийного сигнала через телефонный узел NT и/или МС.
Элементы настоящего изобретения, которые стали очевидными из описания, приведенного выше, детализированы в прилагаемой формуле изобретения, которая образует неотъемлемую составную часть настоящего описания.
Из вышеприведенного описания и соответствующей прилагаемой формулы изобретения становятся также очевидными преимущества настоящего изобретения.
В частности, в соответствии с настоящим изобретением мастер, вызванный для технического обслуживания и/или ремонта бытовых потребителей электрической мощности, оборудованных устройством AI для осуществления текущего контроля, имеет возможность быть информированным о рабочем состоянии указанных потребителей электрической мощности, об их "исторических" ситуациях и, следовательно, о состоянии износа их компонентов.
Информация различных типов, относящаяся к потребителям электрической мощности, оборудованным устройством AI для осуществления текущего контроля, преимущественно может быть передана в соответствующий внешний сервисный центр для обеспечения возможности эффективного дистанционного технического обслуживания, даже в форме "профилактического" технического обслуживания самих потребителей электрической мощности или для использования локально, чтобы упростить задачу, выполняемую вызванным мастером.
Кроме того, устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, может быть также использовано для эффективной рационализации потребления электроэнергии в бытовых условиях эксплуатации.
Наконец, устройство, соответствующее настоящему изобретению, может обеспечить возможность будучи соединенным с соответствующим средством связи дистанционного управления соответствующим потребителем электрической мощности.
Таким образом, устройство AI для осуществления текущего контроля, соответствующее настоящему изобретению, может рассматриваться как универсальное вспомогательное устройство или средство, которое может быть просто приспособлено для различных типов бытовых потребителей электрической мощности, даже различных производителей, и которое для этого может быть просто и недорого конфигурировано.
Квалифицированным в этой области техники специалистам будут очевидны многие изменения устройства AI для осуществления текущего контроля, которое было описано выше, без отклонения от сущности настоящего изобретения.
Возможный вариант осуществления системы, описанной выше, состоит в соединении с сетью RE также персонального компьютера PC, как иллюстрируется на фиг.3, оборудованного адекватным интерфейсом N и соответствующим программным обеспечением, позволяющим потребителю опрашивать телефонный узел NT или непосредственно различных "интеллектуальных" потребителей электрической мощности и/или устройств AI для осуществления текущего контроля для получения доступа ко всей информации, содержащейся в соответствующих средствах постоянной памяти.
Следовательно, в этом случае вся информация функционального, диагностического и статистического типа будет визуально воспроизведена на экране персонального компьютера PC в соответствии с запросом, делаемым потребителем время от времени посредством указанного программного обеспечения. Аналогичным образом, если указанный персональный компьютер PC оборудован соответствующим модемом, соединенным с телефонной линией и обеспеченным указанной программной поддержкой, то он может быть использован потребителем для передачи информации диагностического и статистического типа на дальние расстояния. В этом случае доступ к удаленному Центру ремонта и профилактического технического обслуживания будет преимущественно возможен также через сеть Интернет.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля бытовых электроприборов. Техническим результатом является упрощение и ускорение текущего контроля устранения случайных отключений и ограничения потребления электрической энергии. В устройстве, системе и способе текущего контроля бытового электроприбора содержится устройство для осуществления текущего контроля, которое соединено между источником электрической энергии и электрической нагрузкой, причем устройство для осуществления текущего контроля содержит измерительные средства, предназначенные для определения величины электрической мощности или тока, потребляемой бытовым электроприбором, средства управления, которые запрограммированы для сравнения потребления измеренной электрической мощности или тока через указанные измерительные средства со справочными значениями электрической мощности или тока, которые хранятся в указанных средствах управления, для генерирования в зависимости от указанного сравнения информации, которая представляет состояние, имеющееся в настоящее время, или фазу работы потребителя электрической мощности, для обеспечения возможности указанной информации быть считываемой извне указанного устройства для осуществления текущего контроля. 4 н. и 26 з.п. ф-лы; 4 ил.
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЧЕТА И КОНТРОЛЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ | 1992 |
|
RU2035820C1 |
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКАМИ | 1993 |
|
RU2079945C1 |
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ | 1987 |
|
RU2043687C1 |
| Устройство для контроля изменения напряжения электрической сети переменного тока | 1988 |
|
SU1603473A1 |
| ГРЕБНОЙ ВИНТ | 1993 |
|
RU2071438C1 |
| US 4174517 A, 13.11.1979 | |||
| СПОСОБ КОНТРОЛЯ МАССЫ, УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА | 2014 |
|
RU2672400C2 |
| DE 3031163 A, 18.03.1982 | |||
| EP 0319235 A1, 07.06.1989. | |||
