СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ РЕСУРСА И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H02J13/00 H04Q9/00 G05B11/01 

Область техники

Настоящее изобретение, в целом, относится к счетчикам, измеряющим потребление ресурса. В частности, оно относится к системам измерения ресурса, снабженным устройством записи данных и выполненным с возможностью переноса собранных данных в центральную базу данных. Изобретение также относится к способу использования счетчика энергии для интеллектуального энергопотребления.

Уровень техники

Эффективность использования и экономия энергии приобретают все большую важность, поскольку, потребности в энергии постоянно растут, в то время как основные источники энергии - различные виды ископаемого топлива - неуклонно истощаются. В результате, затраты на энергию со временем будут только расти, составляя все больший процент в бюджетах на обслуживание жилых и коммерческих зданий. Кроме того, поскольку энергия, в основном, вырабатывается из ископаемого топлива, растущее использование этого источника энергии оказывает негативное влияние на окружающую среду, способствуя глобальному потеплению за счет выброса газообразного оксида углерода. Повышение эффективности использования энергии чаще всего достигается за счет применения более эффективной технологии или процессов, хотя изменения в индивидуальном поведении также может приводить к снижению потребления энергии.

Многие годы сложные, дорогостоящие системы использовались для снижения использования и затрат энергии. Однако эти подходы оказались слишком дорогостоящими и сложными для малых предприятий и домовых потребителей. В результате, потребители не имеют конкретной мотивации к снижению энергопотребления.

Проблема, с которой столкнулись распределительные сети и потребители в попытке снизить энергопотребление (газа и/или электроэнергии), состоит в недостатке эффективных и оперативных мер, побуждающих фактического потребителя к устойчивому поведению. Например, было бы полезно, если бы потребитель знал, что любое действие, приводящее к снижению или оптимизации энергопотребления, учитывается центральной станцией и соответствующей системой тарификации. Некоторые системы автоматического снятия показаний счетчика можно использовать для управления количественными данными, связанными с энергопотреблением. Системы автоматического снятия показаний счетчика обычно снабжены модулем связи, например, беспроводным модулем, и содержат кодер с автономным питанием, который собирает показания счетчика, и собранные данные периодически передаются по сети связи на центральную станцию.

Современные системы, в конце концов, возвращают некоторые фрагменты информации потребителю, например, по команде потребителя или в реальном времени через особое устройство для считывания данных потребления в реальном времени. Бэк-офисное решение, именуемое “AMR-хостингом” позволяет пользователю отслеживать свое потребление электроэнергии, воды или газа через интернет. Сбор всех данных осуществляется в режиме, близком к режиму реального времени, и данные сохраняются в централизованной базе данных высокопроизводительным программным обеспечением получения данных. Пользователь может просматривать данные с помощью защищенного веб-приложения и может анализировать данные с использованием различных инструментов онлайнового анализа. Пользователь может легко строить профили нагрузки, анализировать компоненты тарифа и проверять выставленный сетевой компанией счет. Примером такого рода инструмента на основе всемирной паутины является Google^TM PowerMeter.

Однако было бы полезно предоставлять потребителям большую свободу в различных настройках, включая домашние и офисные (т.е. средах/условиях здания), одновременно побуждая к оптимизированному энергопотреблению на бытовых электроприборах и источниках света.

Соответственно, существует потребность в автоматической энергоизмерительной системе для сбора данных от измерительных приборов, расположенных вблизи точки использования или потребления, которая эффективно мотивирует потребителя улучшать свое поведение при использовании энергии, не пренебрегая при этом приоритетами пользователя.

Сущность изобретения

Таким образом, задача изобретения состоит в удовлетворении этих потребностей распределительных сетей и пользователей.

Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способ по п. 1 формулы изобретения для передачи на сервер данных мониторинга, касающихся использования, по меньшей мере, одного конечного устройства. Данные мониторинга могут представлять информацию о полезности (качественную информацию) потребляемой электрической мощности для упомянутого конечного устройства.

В частности, в соответствии с первым аспектом изобретения, предусмотрен способ для передачи на сервер данных мониторинга, касающихся использования потребителем, по меньшей мере, одного конечного устройства потребляющего, по меньшей мере, один ресурс, причем способ содержит этапы, на которых:

- связывают упомянутое конечное устройство с интеллектуальным счетчиком посредством взаимодействия упомянутого конечного устройства со схемой связи интеллектуального счетчика;

- собирают с помощью интеллектуального счетчика данные потребления ресурса, представляющие ресурс, потребляемый упомянутым конечным устройством;

- собирают информацию состояния и, по меньшей мере, один индикатор полезности от упомянутого конечного устройства с помощью интеллектуального счетчика, причем упомянутый индикатор полезности отличается от данных потребления ресурса;

- обрабатывают информацию состояния совместно с упомянутым индикатором полезности для генерации упомянутых данных мониторинга; и

- передают, с помощью упомянутого интеллектуального счетчика, данные потребления ресурса и данные мониторинга на сервер.

В примерных вариантах осуществления, ресурсом может быть вода, горячая вода, холодная вода или пар, доставляемые на конечное устройство через среду, обычно трубу. Ресурсом также может быть газ или нефть или водород и т.п., переносимые по трубе. Или, как подробнее объяснено в вариантах осуществления, изображенных на чертежах, ресурс также может быть электроэнергия, доставляемая по проводам на конечное устройство.

Таким образом, вследствие прозрачности передачи данных мониторинга, способ не создает ограничений для потребителей которые могут свободно выбирать использование конечных устройств (например, бытовых электроприборов, электромобиля и осветительных устройств). Способ позволяет снизить расход энергии, поскольку система тарификации распределительных сетей может преимущественно учитывать поведение пользователя. В этом примере, пользователь будет финансово мотивирован демонстрировать устойчивое поведение.

В одном конкретном варианте осуществления изобретения, индикатор полезности базируется на измерении датчика конечного устройства. Например, индикатор полезности может извлекаться модулем обработки конечного устройства, подключенным к упомянутому датчику. Когда конечное устройство является светодиодным источником света, и датчик является датчиком присутствия, выходной сигнал датчика присутствия указывает присутствие одного или нескольких человек вблизи него и, таким образом, полезность или эффективность генерируемого света. В данном случае, не предусмотрено никакой петли обратной связи между отслеживаемым датчиком поведения пользователя и выходом устройства, поэтому на пользователя не налагается никаких технических ограничений (никакого прямого действия в отношении выхода конечного устройства).

Различные варианты осуществления способа изобретения описаны в пунктах с 3 по 17 формулы изобретения и включены, соответственно, в это описание изобретения.

Одной задачей настоящего изобретения также является обеспечение системы измерения ресурса, пригодной для растущего интеллектуального использования конечных устройств, потребляющих ресурс.

Соответственно, изобретение дополнительно предусматривает систему измерения ресурса по п. 18 формулы изобретения.

Индикатор полезности, извлекаемый с помощью интеллектуального счетчика электроэнергии, может представлять ценность и не содержать чувствительную информацию, которая может представлять опасность с точки зрения личной жизни пользователя. Дополнительно или альтернативно, считывание с помощью интеллектуального счетчика защищает личную жизнь пользователей, причем шаблон энергии, регистрируемый и передаваемый на сервер интеллектуальным счетчиком, обрабатывается таким образом, что извлечение чувствительной информации о личной жизни невозможно.

Одной задачей настоящего изобретения также является обеспечение лампы, пригодной для сбора данных, относящихся к указанию интеллектуального использования лампы.

Соответственно, изобретение дополнительно предусматривает лампу с электрическим питанием по п. 20 формулы изобретения.

Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники из нижеследующего описания, приведенного в порядке неограничительного примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует дом, оборудованный энергоизмерительной системой;

фиг. 2 - блок-схема интеллектуального счетчика, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 иллюстрирует протокол связи, используемого согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

В различных фигурах, одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения идентичных или аналогичных элементов.

Фиг. 1 иллюстрирует дом 2 или аналогичное здание (например, фабрика), в котором можно использовать описанные здесь варианты осуществления изобретения. По меньшей мере, один сервер 10 поставщика электроэнергии подключен к интернету 11 или аналогичной сети. Дом 2 и другие дома или фабрики (не показаны) соединены линией электропередачи с подстанцией 12. Через нее дом 2 получает свою мощность из общенациональной энергосистемы 14. Подстанция 12 обычно содержит концентратор, который принимает от домов сигналы, передаваемые по линиям электропередачи, и посылает их в пригодном формате в интернет 11. Каждая подстанция 12 обычно может обслуживать от ста до двухсот домовладений, хотя здесь показано только одно.

Следует понимать, что вместо интернета 11 можно использовать любую другую пригодную сеть связи. Например, можно использовать беспроводную связь с использованием беспроводной ячеистой сети. В более общем случае, можно использовать любой способ осуществления связи (например, радиосвязь WiMax, Ethernet, телефонный модем, широкополосный канал ASDL или любой другой).

В сети, показанной на фиг. 1, устройства в домах или на предприятиях могут устанавливать защищенные каналы связи с серверами. При этом дом 2 содержит несколько конечных устройств, осуществляющих связь с сервером. Электроэнергия подается в дом 2 по линии 16 электропередачи, и домовая электрическая проводка 17 обеспечивает питание устройств в доме 2. Интеллектуальный счетчик 20 отслеживает расход электроэнергии и осуществляет связь с сервером 10 поставщика электроэнергии для предоставления деталей по использованию. Интеллектуальный счетчик 20 включает в себя интерфейс беспроводной связи для осуществления связи с другими устройствами в доме 2.

Конечные устройства в доме, например, стиральная машина 21, посудомоечная машина 22, холодильник 23, зарядное устройство 24 для электромобильных аккумуляторов (или аккумуляторов другого транспортного средства, снабженного электродвигателем), кондиционеры, насосы, светодиодные источники 25 света осуществляют связь с интеллектуальным счетчиком 20. Солнечная батарея 26 и трансформатор 27 обеспечивают дополнительную мощность для дома, которую при необходимости можно выводить в общенациональную энергосистему 14. При этом каждое из этих устройств осуществляет беспроводную связь с интеллектуальным счетчиком 20, хотя связь через проводку 17 также возможна для тех устройств, которые подключены к ней. Одно или более конечных устройств может входить в состав уличной осветительной системы, подключенной к дому 2 или аналогичному зданию. Альтернативно, все конечные устройства соответствуют осветительным устройствам уличной осветительной системы и осуществляют связь с интеллектуальным счетчиком 20.

Одно или более из этих локальных устройств осуществляют связь с соответствующим сервером 10 через интеллектуальный счетчик 20. Таким образом, интеллектуальный счетчик 20 используется для обеспечения возможности связи между многими домашними устройствами и, по меньшей мере, одним соответствующим сервером 10. При этом каждое из конечных устройств связано с уникальным интеллектуальным счетчиком 20. Каждый канал связи, предпочтительно, является отдельным и защищенным, что не позволяет пользователю вмешиваться в работу интеллектуального счетчика 20, и не позволяет третьей стороне осуществлять доступ к данным, генерируемым, принимаемым или сохраняемым любым из устройств, в том числе, производителям других устройств в доме и владельцам серверов, которые не связаны с осуществляющими связь конечными устройствами.

Как показано на фиг. 2, интеллектуальный счетчик 20 содержит схему 31 связи, пользовательский интерфейс 32, измерительное устройство 33 и блок 34 электропитания. Антенна 38 для беспроводной связи связана с блоком связи, образующим схему 31 связи, которая здесь содержит интерфейс 35 глобальной сети (WAN), защищенный микроконтроллер 36 и интерфейс 37 локальной сети (LAN). Защищенный микроконтроллер 36 подключен ко всем остальным элементам интеллектуального счетчика 20. Антенна 38 является необязательным элементом, поскольку локальная связь может осуществляться другим способом.

Измерительное устройство 33 соединяет линию 16 электропередачи и домовую электрическую проводку 17 и измеряет потребление электроэнергии в доме 2. Интеллектуальный счетчик 20, таким образом, собирает данные энергопотребления, представляющие, полностью или частично, электроэнергию, потребляемую конечными устройствами. Сбор может осуществляться автоматически. Информация, касающаяся расхода электроэнергии, может, в необязательном порядке, отображаться пользователю на пользовательском интерфейсе 32. Предпочтительно, не только данные потребления подлежат использованию для определения цен за потребление. Качественные данные, касающиеся использования конечных устройств и представляющие один способ использования энергии, также собираются описанным ниже способом. Блок 34 электропитания обеспечивает низковольтное питание для электронной схемы в интеллектуальном счетчике 20 от линии 16 электропередачи. В этом варианте осуществления, интерфейс 35 WAN облегчает связь по линии 16 электропередачи. Интерфейс 37 LAN облегчает беспроводную связь с использованием такого протокола, как ZigBee™. Таким образом, любая передача между одним из локальных устройств и одним из серверов маршрутизируется через микроконтроллер 36. Предусмотрено защищенное соединение между светодиодными источниками 25 света или другим конечным устройством и интеллектуальным счетчиком 20 во избежание ошибок и мошенничества (например, для предотвращения постоянного извлечения выгоды из низкой цены независимо от способа использования энергии).

Как показано на фиг. 2, схема 31 связи реализована в виде модуля или подсистемы в интеллектуальном счетчике 20. Каждое из конечных устройств связано с интеллектуальным счетчиком 20 путем взаимодействия со схемой 31 связи. Схема 31 связи также может быть реализована в виде набора компонентов, припаянных к той же печатной плате, что и другие компоненты счетчика 20. В более общем случае, возможны многие другие варианты осуществления интеллектуального счетчика 20.

Согласно фиг. 1, защищенный микроконтроллер 36 или аналогичный блок управления интеллектуального счетчика 20 выполнен с возможностью генерации данных мониторинга, относящихся к полезности одного или более включенных конечных устройств. Интерфейс 35 WAN или аналогичный интерфейс связи предусмотрен для передачи данных мониторинга на сервер 10 (в данном случае, удаленный сервер). Данные мониторинга содержат локально генерируемую информацию от датчика или процедуры, обеспеченного(ой) в конечном устройстве. Такая информация представляет полезность электроэнергии, потребляемой конечным устройством.

Как показано на фиг. 3, рассматривая пример светодиодных источников 25 света или аналогичных ламп, предпочтительно модернизированных, каждое устройство 25 содержит:

- по меньшей мере, один осветительный компонент 25a;

- блок 25b обнаружения, который генерирует данные, включающие в себя информацию состояния (например, включения/выключения) и индикатор полезности (например, занятости места, где установлен источник 25 света); и

- модуль 25c связи для передачи на интеллектуальный счетчик 20 данных, сгенерированных блоком 25b обнаружения.

В одном примерном варианте осуществления, незанятость (например, человек находится в другой комнате) обнаруживается датчиком присутствия блока 25b обнаружения. Следует понимать, что выходной сигнал датчика присутствия указывает присутствие одного или нескольких человек вблизи него и, таким образом, полезность или эффективность генерируемого света. Соответственно, может генерироваться индикатор присутствия, задающий индикатор эффективности использования/полезности и принимающий, например, два значения: 1, если обнаружен, по меньшей мере, один человек, и 0, если никто не обнаружен. Такой индикатор полезности светодиодного источника 25 света и соответствующее информационное состояние, которое может представлять мощность, обрабатываются с помощью интеллектуального счетчика 20 для определения, используется ли светодиодный источник 25 света согласно режиму энергосбережения или энергозатратному режиму. Можно использовать одно или более информационное состояние. В случае светодиодного источника 25 света, информационное состояние можно выбирать из "выключено" и «включено» или между разными уровнями мощности. Следует отметить, что индикатор полезности является внешним к данным энергопотребления и представляет уровень использования в отношении энергопотребления, т.е. уровень качества энергопотребления. Этот индикатор можно получить после измерения физического параметра, который выражает использование конечного устройства с электрическим питанием. Таким образом, из физического параметра можно вывести, оптимизировано использование или нет (по сравнению с предполагаемым использованием устройства).

Блок 25b обнаружения светодиодного источника 25 света в данном случае содержит блок обработки для выделения релевантной информации, которая затем передается через модуль 25c связи на интеллектуальный счетчик 20. Предпочтительно, светодиодный источник 25 света в защищенном режиме осуществляет передачу через соответствующий модуль 25c связи данных управления на схему 31 связи интеллектуального счетчика 20. Данные могут быть заключены в кадры, содержащие информацию идентификации, и сигналы, несущие такую информацию идентификации, передаются между модулем 25c связи и интерфейсом 37 LAN или аналогичной ему схемой 31 связи, для защиты передачи на схему 31 связи. В этом примере незанятости, данные мониторинга могут включать в себя данные, представляющие незанятость в ходе эксплуатации светодиодного источника 25 света спустя заранее определенный период незанятости.

В одном примерном варианте осуществления, секция управления временем в интеллектуальном счетчике 20 может управлять схемой 31 связи для передачи данных мониторинга на частоте, отличающейся от частоты данных управления, принятых от светодиодного источника 25 света или аналогичного конечного устройства. Секция управления временем может повторно принимать решение, приняла/зарегистрировала ли данные управления первая схема 31 связи. Когда период ожидания превышает порог, секция управления временем управляет схемой 31 связи для передачи информации передачи.

Чтобы побуждать людей выключать осветительные приборы, когда освещение не требуется (например, человек находится в другой комнате), можно установить цену за нецелесообразно растрачиваемую энергию выше по сравнению с ценой полезной энергии. Например, сервер 10 снабжен системой тарификации, подключенной к центральной базе данных и учитывающей информацию о нецелесообразно растрачиваемой энергии. Индикатор полезности позволяет определять расходование избыточной энергии для соответствующего конечного устройства. В этом контексте, функция предупреждения, которая информирует пользователей о нецелесообразном расходовании энергии, реализована, например, в пользовательском интерфейсе 32 интеллектуального счетчика 20 или в предупреждающем устройстве, расположенном в той же комнате, что и светодиодный источник 25 света или аналогичная лампа, в необязательном порядке, в корпусе осветительного устройства. Потребитель может получать извещение о величине избыточного потребления энергии, привязанное к дате и времени.

В одном предпочтительном варианте осуществления, информация, касающаяся нецелесообразно растрачиваемой энергии, сообщается пользователю надлежащим образом, например, через дисплей пользовательского интерфейса 32. Конечно, интеллектуальный счетчик 20 также может содержать данные потребления, связанные с устаревшими лампами и/или осветительными приборами (модернизированными), которые не имеют компонентов для регистрации, обработки и связи. Только один тариф связывается с электроэнергией, потребляемой лампой накаливания или аналогичной лампой.

В интеллектуальном доме или в зданиях, оборудованных конечными устройствами, как показано на фиг. 1, интеллектуальное измерение, осуществляемое с помощью интеллектуального счетчика 20, может быть связано с конкретной системой тарификации сервера 10, для задания тарифов с учетом нецелесообразной растраты электроэнергии. Энергоизмерительная система, показанная на фиг. 1, содержит соединения между интеллектуальным счетчиком 20 и несколькими конечными устройствами для извлечения информации состояния и индикаторов полезности. Защищенный микроконтроллер 36 или аналогичная управляющая схема интеллектуального счетчика 20 подключен(а) к измерительному устройству 33 и выполнен(а) с возможностью сбора данных потребления электроэнергии в упомянутой проводке 17. Защищенный микроконтроллер 36 выполнен с возможностью различать данные потребления разных конечных устройств, например, с использованием доступных данных переключения и/или информации состояния, доставляемой от конечных устройств. Защищенный микроконтроллер 36 генерирует данные мониторинга о включенном конечном устройстве после обработки информации состояния и упомянутого индикатора полезности. Данные мониторинга, включающие в себя данные, представляющие уровень качества энергопотребления для данного конечного устройства, затем передаются на сервер 10.

Согласно фиг. 3, этапы осуществления связи между светодиодным источником 25 света или любым другим конечным устройством осуществляются таким образом, чтобы собирать информацию по дому с учетом права на личную жизнь. Безопасность также гарантируется во избежание непреднамеренной утечки, например, информации о расходе электроэнергии или перехода электрических устройств в доме 2 управления под контроль третьих лиц. Также при этом осуществляется управление правами на личную жизнь для управления совместным использованием чувствительной информации о личной жизни с поставщиками услуг и сетевыми компаниями.

Как показано на фиг. 1, интеллектуальный счетчик 20 и светодиодный источник 25 света образуют пару на начальном этапе S0. Интеллектуальный счетчик 20 и светодиодный источник 25 света обмениваются базовой информацией, содержащей взаимную идентификацию, настройки защиты личной жизни и соглашение по будущему ключевому материалу. В одном варианте осуществления, домовая проводка 17 используется для образования пары, и обмен информацией осуществляется через PCL (связь по линиям электропередачи) или аналогичную систему передачи данных. Домовая электрическая проводка используется в сочетании с первой функцией охраны личной жизни для безопасного связывания светодиодного источника 25 света и интеллектуального счетчика 20 и для того, чтобы гарантировать неприкосновенность личной жизни и безопасность пользователя.

Первая функция охраны личной жизни реализована с целью гарантировать, что сигналы управления ограничены домом 2, и для осуществления протокола аутентификации, который безопасно и уникально связывает конечные устройства в доме (с образованием пар между интеллектуальным счетчиком 20 и устройствами) с применимым интеллектуальным счетчиком 20. Это можно реализовать за счет включения индуктивного фильтра, например, фильтра низких частот, в интеллектуальном счетчике 20. Индуктивный фильтр препятствует утечке любой модуляции сигнала в домовой электрической проводке (примерами технологий, где это используется, являются X10 и Ethernet по электросети) за пределы дома 2. Использование этого фильтра позволяет безопасно образовывать пары интеллектуальных конечных устройств 21, 22, 23, 24, 25 с интеллектуальным счетчиком 20. После этого образования пар, также можно использовать другие средства протоколов связи, например, беспроводной ZigBee™.

Технологию ZigBee™ для интеллектуального энергетического профиля или аналогичную технологию можно использовать для осуществления связи между конечным устройством и интеллектуальным счетчиком 20 с одной стороны и между интеллектуальным счетчиком 20 и сетью с другой стороны. Признаки этой технологии включают в себя: основное измерение, управление откликами на требования и нагрузкой, ценообразование, текстовые сообщения и поддержку систем управления. Технология ZigBee™ обеспечивает безопасность и аутентификацию, позволяющие только потребителю, только сетевой компании или совместно используемой сети осуществлять управление информационным потоком. Использование этой технологии может обеспечивать следующие признаки:

- аутентичность, которая гарантирует подлинность данных и транзакции,

- целостность: данные невозможно изменить без авторизации,

- отсутствие отрицания: домовладелец не может отрицать получение энергии,

- конфиденциальность канала связи: величина потребленной энергии не разглашается.

ZigBee™ обеспечивает, как безопасность так и аутентификацию при реализации с AES-CCM с длиной блока 32, 64 или 128. Другие признаки безопасности, обеспечиваемые защитой ZigBee, включают в себя: защиту от ответных атак и списки управления доступом (списки узлов, для связи с которыми подготовлен данный узел).

Согласно фиг. 3, после начального этапа S0 образования пары, в необязательном порядке, может выполняться инициирование S1 сеанса. Производится согласование параметров сеанса. Светодиодный источник 25 света может функционировать только в сочетании с определенной подпиской или субсидированными моделями. Таким образом, инициирование S1 сеанса начинается после образования пары, но до использования. Согласно этому протоколу, светодиодный источник 25 света и интеллектуальный счетчик 20 в данном случае обмениваются возможностями и требованиями, например, светодиодный источник 25 света может сообщать о своих возможностях для извещения о полезном использовании, и субсидирован ли он.

Обычно, сеансы действительны только пока светодиодный источник 25 света или аналогичное конечное устройство остается подключенным к той же проводке 17 (т.е. тому же пути электропитания или домовой электрической проводке). Последняя может поддерживаться необязательным протоколом Heartbeat (жизнеобеспечения) с непрерывным обменом ограниченными по времени мандатами на авторизацию.

В ходе сеанса, светодиодный источник 25 света сообщает интеллектуальному счетчику 20 об использовании, полезности, состоянии осветительной функции и соответствующих датчиков и т.д. В необязательном порядке, определенные конечные устройства также могут сообщать объемы энергии, которые они предполагают использовать в будущий период. Предоставление S2 отчета может регулярно обновляться в ходе сеанса. Как показано на фиг. 3, интеллектуальный счетчик 20 может отправлять сигналы управления на светодиодный источник 25 света и на интеллектуальные электроприборы или другие конечные устройства, например, для указания, что сеть испытывает высокую нагрузку, и что, в соответствии с планом подписки, одно или более конечных устройств должно снизить свое энергопотребление для низкоприоритетных задач. В этом последнем примере, более высокий приоритет назначается, по меньшей мере, одному конечному устройству, и более низкий приоритет назначается другому конечному устройству. Соответственно, когда потребности в электроэнергии высоки по сравнению с генерирующими возможностями сети, сервер 10 может немедленно передавать сигнал управления на интеллектуальный счетчик 20, который, в свою очередь, отправляет команду снижения мощности на устройство более низкого приоритета на этапе S3 управления. Такое снижение потребления электроэнергии, связанное с конечным устройством, имеющим более низкий приоритет, не влияет на пользователя, который пользуется другими конечными устройствами более высокого приоритета. Альтернативно или дополнительно, интеллектуальный счетчик 20 может преобразовывать сигнал управления в рекомендацию снижения мощности в отношении одного или более конечных устройств более низкого приоритета. Такая рекомендация отображается и/или функция предупреждения может препятствовать пользователю, который может по своему выбору выключить данный электроприбор, источник света и т.д. Пользовательский интерфейс 32 интеллектуального счетчика 20 можно использовать для параметризации соответствующих приоритетов согласно личным нуждам пользователя. Дополнительно или альтернативно, индикаторы полезности можно использовать для динамического обновления иерархии приоритетов. Другими словами, администрирование приоритетов может осуществляться с помощью интеллектуального счетчика 20.

Согласно фиг. 3, сетевой отчет S5 и сетевое извещение S5 составляют два этапа связи, осуществляемой между сервером 10 и интеллектуальным счетчиком 20. Получив с помощью схемы связи информацию состояния и один или более индикаторов полезности, связанных с конечным устройством, в данном случае, светодиодным источником 25 света, интеллектуальный счетчик 20 сообщает на сервер 10:

- текущее использование,

- полезность, и

- в необязательном порядке, предполагаемое использование и/или другие согласованные параметры сетевой компании.

Поставщик услуг, связанный с сервером 10, сообщает, на этапе S5 сетевого извещения, состояние сети и может предлагать обновленные тарифные планы в связи с запрашиваемым будущим расходом энергии в ответ на предполагаемое использование, сообщенное на этапе S4. Другими словами, тарификация для потребления электроэнергии зависит от данных мониторинга и может динамически обновляться. До передачи на сервер 10, защищенный микроконтроллер 36 интеллектуального счетчика 20 обрабатывает информацию состояния и индикатор полезности для генерации данных мониторинга. Данные мониторинга, в сочетании с данными потребления, затем передаются на сервер 10. Как упомянуто выше, данные, передаваемые с помощью интеллектуального счетчика 20, отражают текущее использование, полезность и, в необязательном порядке, предполагаемое использование и/или аналогичный параметр. Интеллектуальный счетчик 20 дополнительно выполнен с возможностью проводить политику неприкосновенности личной жизни и может применять традиционные технологии улучшения защиты прав на личную жизнь.

Информация, собранная в домашних условиях, отправляется в защищенном режиме на сервер 10 сетевой компании или аналогичного поставщика услуг. Вторая функция охраны личной жизни, реализованная в интеллектуальном счетчике 20, в данном случае, определяет, какая информация передается на сервер 10. Это может определяться предпочтениями пользователя и, возможно, заключенным контрактом (подпиской). Вводы на пользовательском интерфейсе 32 могут учитываться для администрирования этой второй функции охраны личной жизни. Применяемые технологии улучшения защиты прав на личную жизнь включают в себя частоту предоставления отчета, усреднение, маскировку и т.д. Следует отметить, что это может применяться к предоставлению отчета по расходованию энергии, а также к оценкам энергии, которую предстоит израсходовать (например, для зарядки электрического транспортного средства в ночное время и т.д.). Мощностные характеристики и информация времени в отношении конечного устройства можно использовать с помощью интеллектуального счетчика 20 для оценивания энергопотребления, т.е. предполагаемого использования, связанного с одним или более конечными устройствами. Вторая функция охраны личной жизни также предпочтительно имеет функцию ограниченной безопасности, которая предназначена для аутентификации сигналов, поступающих из сети, как исходящих от сетевой компании.

Приняв сетевое извещение на этапе S5, интеллектуальный счетчик 20 может использовать состояние сети и обновленные тарифные планы для отправки посредством соответствующих сигналов управления интерфейса 37 LAN на конечные устройства. Для управления этим процессом, интеллектуальный счетчик 20 содержит запоминающие устройства для хранения обновленных данных от сетевой компании и алгоритма, обработанного микроконтроллером 36, и использования сохраненных обновленных данных для учета стоимости энергии и приоритетов энергопотребления.

Согласно фиг. 1, конечные устройства 21, 22, 23, 24, 25 также могут быть снабжены функцией охраны личной жизни, которая отвечает за некоторые основные функциональные возможности охраны личной жизни на отдельных электроприборах 21-24 и светодиодном источнике 25 света. В одном примерном варианте осуществления, связь конечных устройств с интеллектуальным счетчиком 20 осуществляется с использованием управления данными, сообщаемыми интеллектуальному счетчику 20. Политика неприкосновенности личной жизни для каждого устройства в отдельности проводится таким образом, чтобы это управление осуществлялось, например, аналогично второй функции охраны личной жизни, используемой на интеллектуальном счетчике 20.

Информация, передаваемая на интеллектуальный счетчик в течение сеанса отчета S2 (фиг. 3), обычно содержит информацию о состоянии электроприбора (включение/выключение и т.д.), энергопотреблении и шаблонов энергопотребления и информацию датчиков (присутствия, температуры, уровня внешнего освещения и т.д.), которые могут обеспечивать индикацию полезности. Дополнительно, можно использовать один или более ключей для аутентификации. Соглашение по ключевому материалу достигается на начальном этапе S0 образования пары. Таким образом, функцию ограниченной безопасности можно использовать для аутентификации сигналов, отправляемых на интеллектуальный счетчик 20, как исходящих от конечного устройства. Образование пары между интеллектуальным счетчиком 20 и данным конечным устройством позволяет связывать индикатор полезности и информацию состояния с данными потребления электроэнергии (для этого данного конечного устройства). Интеллектуальный счетчик 20 может работать согласно одному или более режимам, по меньшей мере, один из которых допускает автоматическую регулировку потребления электроэнергии. Альтернативно, интеллектуальный счетчик 20 может только собирать количественные и качественные данные для каждого устройства в отдельности, не внося никаких изменений в потребление электроэнергии конечных устройств.

Хотя вариант осуществления, показанный на фиг. 3 демонстрирует светодиодный источник 25 света, снабженный блоком обнаружения, способным обнаруживать незанятость в комнате, следует понимать, что конечные устройства могут быть оборудованы самыми разнообразными датчиками и собирающими элементами для определения индикатора полезности. На самом деле, в порядке альтернативы лампам можно рассматривать различные электроприборы, которые можно использовать в режиме энергосбережения (полезного энергопотребления) или нецелесообразной растраты энергии (бесполезного энергопотребления). Рассматривая пример стиральной машины 21 или посудомоечной машины 22, полезность можно определять путем измерения количества грязи и степени загрузки машины. Таким образом, для осуществления измерений можно обеспечить датчик загрузки и/или датчик прозрачности воды.

Рассматривая пример зарядного устройства 24, предназначенного для зарядки аккумуляторов электрического транспортного средства, такое устройство 24, в необязательном порядке, может быть связано с устройством записи данных для сбора информации о стиле вождения в течение более долгого периода времени. Операция зарядки осуществляется в ночное время по более низкому тарифу. Сводка данных времени и необязательных данных вождения транспортного средства сообщается интеллектуальному счетчику 10.

В данном случае, конечное устройство выбирается из группы устройств с электрическим питанием. Например, эта группа, по существу, состоит из бытовых электроприборов 21, 22, 23, устройства для зарядки аккумуляторов 24, кондиционера, насоса, источника света (и, предпочтительно, светодиодного источника 25 света) или любого другого аналогичного устройства.

Согласно одному варианту, конечное устройство обладает гибкостью в отношении времени, когда оно будет потреблять (по большей части) свою энергию и сообщает об этом интеллектуальному счетчику 20. Например, стиральная машина 21 может осуществлять стирку в ночное время, т.е. в отрезок времени с более низким тарифом. Интеллектуальный счетчик 20 посылает запрос на сервер 10 сетевой компании и в ответ получает сигнал, когда запрос назначен (например, в форме отрезка времени, когда энергия может расходоваться). Такое управление обычно позволяет получать энергию на экономически благоприятных условиях, т.е. со скидкой.

Управление потреблением может осуществляться посредством нескольких конечных устройств. Этот пример управления охватывает назначение отрезков времени для заявленного расхода энергии, например, когда может заряжаться электрическое транспортное средство. Зарядное устройство 24, показанное на фиг. 1, может быть снабжено модулем связи, позволяющим осуществлять зарядку в заранее определенный отрезок времени. Активация зарядки осуществляется, например, в ответ на командный сигнал от интеллектуального счетчика 20. В более общем случае, такое конечное устройство будет включаться после приема на интеллектуальном счетчике ответа от сервера 10 в ответ на запрос. Такой запрос может автоматически передаваться с помощью интеллектуального счетчика 20, когда команда пользователя вводится через интерфейс конечного устройства. Одно преимущество этого управления потреблением электроэнергии состоит в возможности предоставление отчета о предполагаемом расходе энергии. Конечно, такой отчет не должен раскрывать слишком много чувствительной информации о личной жизни сетевой компании или иным образом, и вышеописанная вторая функция охраны личной жизни должна ограничивать объем информации, передаваемой на сервер 10.

Одно дополнительное применение энергоизмерительной системы, показанной на фиг. 1, состоит в использовании точной информации об объемах энергии, расходуемой устройствами 25 светодиодного источника света, например, чтобы стимулировать потребителя заменить традиционные осветительные приборы лампами, выполненными по светодиодной технологии. Отдача от вложений в светодиодную технологию заключается в значительном снижении энергопотребления и увеличении срока эксплуатации СИД. В результате, они окупятся за несколько лет. Поскольку такая замена сопряжена со значительными вложениями, использование данных мониторинга для адаптации соответствующих тарифов на электроэнергию может побуждать к применению светодиодной технологии, хотя время, необходимое для покрытия расходов, является бизнес-моделью типа “лицензия на свет”.

Например, согласно бизнес-модели типа “лицензия на свет”, устройства 25 светодиодного источника света даются бесплатно, и цена электроэнергии немного снижается. Деньги, заплаченные сверх нормальной цены, используются для оплаты светодиодного освещения. В итоге, потребитель экономит деньги вследствие того, что устройства 25 светодиодного источника света расходуют гораздо меньше энергии. Для реализации такой модели, энергетическая компания или третья сторона (в необязательном порядке, производитель СИД) может применять конкретные тарифы. Индикатор и/или информационное состояние может быть связано с каждым вновь установленным устройством 25 светодиодного источника света, благодаря чему, интеллектуальный счетчик 20 учитывает специфику объема электроэнергии, потребляемой этими устройствами 25 светодиодного источника света. Объем электроэнергии, расходуемой устройствами 25 светодиодного источника света, должен правильно собираться с помощью интеллектуального счетчика 20. Этот объем расходуемой электроэнергии можно определять различными способами, например, измеряя время генерации света, умноженное на известную мощность устройства 25 светодиодного источника света.

Поскольку соединение между новой лампой и интеллектуальным счетчиком 20 является защищенным и надежным, это препятствует возникновению ошибок и мошенничеству. Потребитель не должен иметь возможность устанавливать и использовать бесплатное устройство 25 светодиодного источника света, не установив интеллектуальный счетчик. Например, согласно этой бизнес-модели “лицензия на свет”, светодиодное освещение не может функционировать, пока устройство 25 светодиодного источника света не будет подключено к интеллектуальному счетчику 20 и распознано им. Устройство 25 светодиодного источника света, используемое в этой модели, может быть аналогично устройству, описанному со ссылкой на фиг. 3, и может дополнительно содержать в модуле 25c связи процедуру активации, которая позволяет осуществлять светодиодное освещение только после приема сообщения квитирования от интеллектуального счетчика 20.

Хотя энергоизмерительная система, показанная на фиг. 1, используется в доме 2, следует понимать, что такая система может быть установлена в офисном здании или аналогичных строениях. Для повышения мотивации ответственного поведения, касающегося потребления электроэнергии, улучшенное обнаружение занятости можно обеспечить не только для различения между полезными и растрачиваемыми ресурсами, но также для определения, кто извлекает выгоду из электроэнергетических ресурсов. В такой конфигурации, конечные устройства в офисном здании связаны с разными потребителями и, соответственно, сопряжены со схемой 31 связи интеллектуального счетчика 20. Различную информацию идентификации предпочтительно использовать для разных потребителей для связи с интеллектуальным счетчиком 20, благодаря чему, сервер 10 связывает только одного из упомянутых потребителей с данными мониторинга, связанными с одним данным конечным устройством из упомянутых конечных устройств. Система тарификации, связанная с сервером 10, будет рассматривать множество учетных записей, таким образом, избегая централизованного платежа за использование ресурсов в офисном здании и т.п.

Данные мониторинга можно собирать с точностью для идентификации расточительного поведения, с использованием данных измерений и информации состояния. Расточительное поведение, в частности, можно определить ввиду индикаторов полезности, и поведение потребителя можно тарифицировать на более детализированном уровне. В результате, энергоизмерительная система повышает чувство ответственности каждого индивидуума.

Энергоизмерительная система также выполнена с возможностью использования для мониторинга уличной осветительной системы. Стоимость энергии для уличного освещения является основной статьей расходов для муниципальных образований, в том числе, за счет большой растраты энергии. Собирая долговременную статистику полезности, муниципальные образования могут оптимизировать расписания освещения. Для улиц меньшего размера возможна экономия на инфраструктуре за счет подключения уличных осветительных приборов к жилым домам (многие из которых, так или иначе, имеют какое-то внешнее освещение) и возмещения соответствующих затрат на электроэнергию за счет муниципального образования. В этом случае, энергопотребление от конечных устройств, которые принадлежат жилым домам, отслеживается с помощью интеллектуального счетчика 20. Этапы S1-S5, показанные на фиг. 3, могут осуществляться таким образом, что поставщик услуг собирает все относящиеся к делу данные, необходимые для оценивания возмещения затрат.

Многие применения энергоизмерительной системы могут быть направлены на предотвращение перерасходования природных ресурсов. На самом деле, эта система может обеспечивать сильное средство приведения поведения потребителя к шаблонам, более благоприятным для окружающей среды. Энергоизмерительная система может преимущественно ориентироваться на приоритеты пользователя и просто использует данные измерений и внешнюю информацию для обеспечения финансовой (или другой) мотивации к устойчивому поведению.

Настоящее изобретение описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления. Однако эти варианты осуществления приведены только для примера, и изобретение ими не ограничивается. Например, хотя вышеприведенные примеры базируются на энергоизмерительной системе, они также могут применяться к системам, измеряющим потребление других ресурсов, например, газа, воды, тепла, для обеспечения интеллектуального потребления этого ресурса. Специалисты в данной области техники могут предложить различные вариации и модификации в рамках объема изобретения, заданного нижеследующей формулой изобретения, таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение ограничено нижеследующей формулой изобретения. Хотя информационное состояние представлено выше как информация, отличная от индикатора полезности, следует понимать, что такое информационное состояние можно вывести из индикатора или наоборот. Таким образом, информационное состояние не следует интерпретировать в плане ограничения.

Никакие ссылочные позиции в нижеследующей формуле изобретения не следует рассматривать в порядке ограничения ее объема. Очевидно, что использование глагола “содержать” и его производные, не исключает наличия любых других элементов помимо упомянутых в каком-либо пункте формулы изобретения. Употребление названия элемента в единственном числе не исключает наличия нескольких таких элементов.

Изобретение относится к счетчикам, измеряющим ресурсы и, в частности, относится к системам измерения ресурса энергопотребления, снабженным устройством записи данных и выполненным с возможностью переноса собранных данных в базу данных и к способу использования счетчика энергии для интеллектуального энергопотребления. Техническим результатом является создание автоматической энергоизмерительной системы сбора данных от измерительных приборов, расположенных вблизи точки использования или потребления, которая эффективно мотивирует потребителя улучшать свое поведение при использовании энергии, не пренебрегая при этом приоритетами пользователя. Предложена система измерения ресурса, содержащая: конечное устройство (25), потребляющее ресурс энергопотребления для использования в здании (2) или в уличной осветительной системе, причем устройство содержит блок обнаружения, который генерирует информацию состояния и индикатор полезности (эффективности использования); интеллектуальный счетчик (20), содержащий схему связи c интерфейсом, выполненным с возможностью приема от упомянутого устройства информации состояния и упомянутого индикатора полезности; измерительное устройство, подключенное к среде (17), которая доставляет ресурс на упомянутое устройство; и управляющую схему, подключенную к измерительному устройству, для сбора данных потребления ресурса, причем управляющая схема подключена к схеме связи и выполнена с возможностью генерации данных мониторинга, подлежащих передаче в защищенном режиме на сервер (10), после обработки информации состояния и упомянутого индикатора. Данные мониторинга используются при определении тарифов на потребление, для стимулирования использования энергосберегающих устройств. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ передачи на сервер (10) данных мониторинга, касающихся использования потребителем по меньшей мере одного конечного устройства (21, 22, 23, 24, 25), потребляющего по меньшей мере один ресурс, являющийся ресурсом энергопотребления конечного устройства, причем способ содержит этапы, на которых
- связывают упомянутое конечное устройство с интеллектуальным счетчиком посредством взаимодействия упомянутого конечного устройства (21, 22, 23, 24, 25) со схемой (31) связи интеллектуального счетчика (20),
- собирают с помощью интеллектуального счетчика данные потребления ресурса, представляющие ресурс, потребляемый упомянутым конечным устройством,
- собирают информацию состояния и по меньшей мере один индикатор эффективности использования от упомянутого конечного устройства с помощью интеллектуального счетчика, причем упомянутый индикатор эффективности использования отличается от данных потребления ресурса,
- обрабатывают информацию состояния совместно с упомянутым индикатором эффективности использования для генерации упомянутых данных мониторинга, и
- передают с помощью упомянутого интеллектуального счетчика данные потребления ресурса и данные мониторинга на сервер.

2. Способ по п. 1, в котором данные мониторинга на этапе передачи данных мониторинга на сервер с помощью упомянутого интеллектуального счетчика, представляет данные об эффективности использования потребляемого ресурса для упомянутого конечного устройства.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором упомянутый индикатор эффективности использования для упомянутого конечного устройства и соответствующее информационное состояние обрабатываются с помощью интеллектуального счетчика для определения, используется ли упомянутое конечное устройство в ресурсосберегающем режиме.

4. Способ по любому из пп. 1-2, в котором характеристики скорости потребления ресурса и информация времени для упомянутого конечного устройства используются для оценивания потребления ресурса, связанного с упомянутым конечным устройством.

5. Способ по любому из пп. 1-2, в котором более высокий приоритет связывают по меньшей мере с одним конечным устройством, и более низкий приоритет связывают с другим конечным устройством, сигнал управления с сервера (10) поступает на интеллектуальный счетчик (20) и преобразуется в по меньшей мере одно из
- рекомендации по снижению потребления ресурса, и
- команды на снижение потребления ресурса,
для снижения потребления ресурса конечного устройства, имеющего более низкий приоритет.

6. Способ по п. 5, в котором иерархия приоритетов зависит от данных мониторинга.

7. Способ по любому из пп. 1-2, в котором информация состояния и упомянутый индикатор эффективности использования передаются на схему (31) связи интеллектуального счетчика (20) модулем (25с) связи конечного устройства, причем сигналы, передаваемые между модулем связи и схемой связи, содержат информацию идентификации для обеспечения верной тарификации правильному пользователю.

8. Способ по любому из пп. 1-2, дополнительно предусматривающий использование упомянутого индикатора эффективности использования для определения избыточного потребления ресурса для упомянутого конечного устройства.

9. Способ по п. 8, включающий в себя извещение потребителя, с помощью интерфейса одного из интеллектуального счетчика (20) и упомянутого конечного устройства (21, 22, 23, 24, 25), об объеме избыточного потребления ресурса.

10. Способ по п. 9, в котором потребитель извещается об упомянутом объеме избыточного потребления ресурса с привязкой к дате и времени.

11. Способ по любому из пп. 1-2, в котором сеанс (S2) отчета начинается между упомянутым конечным устройством и интеллектуальным счетчиком (20) после передачи упомянутым конечным устройством на интеллектуальный счетчик данных, отражающих возможность отчитываться об эффективности использования.

12. Способ по любому из пп. 1-2, в котором упомянутое конечное устройство включается, когда интеллектуальный счетчик (20) принимает ответ с сервера (10) в ответ на запрос от интеллектуального счетчика, причем упомянутый запрос автоматически передается после ввода команды пользователя на интерфейсе упомянутого конечного устройства.

13. Способ по любому из пп. 1-2, в котором конечные устройства, связанные с разными потребителями, соответственно взаимодействуют с упомянутой схемой связи интеллектуального счетчика (20), при этом различная информация идентификации используется для осуществления связи разных потребителей с интеллектуальным счетчиком, что позволяет серверу (10) связывать только одного из упомянутых потребителей с данными мониторинга, связанными с одним данным конечным устройством из упомянутых конечных устройств.

14. Система измерения ресурса, выполненная с возможностью осуществления связи с сервером (10), содержащая
- интеллектуальный счетчик (20),
- по меньшей мере конечное устройство (25), потребляющее ресурс, являющийся ресурсом энергопотребления конечного устройства,
причем упомянутое конечное устройство (25) содержит
- блок (25а) обнаружения, выполненный с возможностью генерировать данные о конечном устройстве, причем упомянутые данные включают в себя информацию состояния и индикатор эффективности использования, и
- модуль (25с) связи для передачи на упомянутый интеллектуальный счетчик (20) данных, сгенерированных блоком обнаружения,
причем интеллектуальный счетчик (20) содержит
- схему (31) связи, содержащую первый интерфейс (35) для взаимодействия с сервером и второй интерфейс (37) для взаимодействия с упомянутым конечным устройством, причем второй интерфейс выполнен с возможностью приема от упомянутого конечного устройства информации состояния и по меньшей мере одного индикатора эффективности использования для упомянутого конечного устройства, причем первый интерфейс выполнен с возможностью передачи данных на сервер,
- измерительное устройство (33), подключенное к среде (17), которая доставляет ресурс на упомянутое конечное устройство, и
- управляющую схему (36), подключенную к измерительному устройству (33), для сбора данных потребления ресурса, представляющих объем ресурса, потребляемого упомянутым конечным устройством, причем управляющая схема подключена к схеме связи и выполнена с возможностью генерации данных мониторинга, подлежащих передаче на сервер, после обработки информации состояния и упомянутого индикатора эффективности использования.

15. Лампа с электрическим питанием, выполненная с возможностью осуществления связи с интеллектуальным счетчиком (20), причем лампа (25) содержит
- по меньшей мере один источник (25а) света для вывода света,
- блок (25b) обнаружения, который содержит датчик для измерения физических данных, представляющих эффективность использования света, выводимого лампой, и модуль для генерации информации состояния лампы и индикатора эффективности использования на основании измеренных физических данных,
- модуль (25с) связи, выполненный с возможностью передачи на упомянутый интеллектуальный счетчик (20) упомянутой информации состояния и упомянутого индикатора, таким образом, что интеллектуальный счетчик (20) отправляет данные мониторинга, полученные после обработки информации состояния и упомянутого индикатора эффективности использования, совместно с данными потребления ресурса на сервер с целью тарификации.