[发明专利]管理家庭环境电能耗量的方法、系统和装置

说明书

发明领域

本发明涉及管理家庭环境电能耗量的方法、系统和装置。

背景技术

众所周知，限制家庭环境耗用总电力的问题变得越发重要了；这主要源于下述两个理由：

首先，它解决了因限用装置(一般是加热装置，它对流过的电流量很敏感)操作而造成意外中断电能(断电)的问题，这与供电者和用户之间签认的供电合同所规定的最大有效电力值(合同电力值)有关；

其次，通常由于能保持电力耗用低于某一确定的程度，通过更好地筹划电能生产，避免了所谓的用电“高峰”，有利于明显提高经济效益。

第一个理由尤其涉及到那些因自身电能生成不足而对民用耗电强加限制以利于工业与利用业用电的国家；意大利的情况就是如此，一般的民用电能供给合同仅仅为3KW。

另一方面，上述的第二个理由更具普遍性，因为它也涉及到这样一些国家，即纵然电能充容裕(如借助于原子能发电厂)，但考虑到国际上的环保导向，总是要逐渐限制用电，并对有害的辐射规定了极限值。    

为此，近年对减少电能费用的仪表研究了一些鼓励措施，如在欧洲，根据下述两种标准应用不同的费率：

第一个标准为“水平”型，已被许多国家采纳，包括对各种时段应用不同的费率，尤其在夜间的费率更低；

第二个标准为“垂直”型，目前在研究之中，如按照“国内税收局”对所得税采取的措施，包括在同一时段根据用电程度采用不同的费率。

为此，已提出过许多有关家庭环境能耦合理化的方案。

在大多数已知的方案中，一般运用中央监视单元管理家庭环境中的电能耗量；这种单元通过直接控制配备适当控制系统的家用电气设备，或者用“智能”插座通过通/断操作控制向这些设备本身供应电能，来管理各种电气负载。

上述类型的中央监视单元的特征在于，即使在应用电器的个人(下称“消费者”)作了合适的初步配置以后，该单元也能自动工作；中央监视单元的特征还在于，它们被安装在比电器用户更高的层次上，即起到主控作用，以后作主动控制。

然而，此类已知的“中央”监视或管理系统仍有若干缺点。

第一种缺点在于监视单元的复杂性，它应当是可编程的单元，因为它必须在不同的时间以不同的措施来管理许多家用电器；因此，必须对消费者设想出某种相关的编程约定。

第二种缺点是监视单元的效率低下，一般仅仅根据通/断活动限制了其向多种家电设备供电的管理能力，而且在用电过量的情况下，待慢了优先权较低的用电户。

为了说清楚第二点里“效率低下”的含义，我们举例说明被待慢的用电户是正在对水加热的洗涤机的情况。在此情况下，其实完全切断机器会妨碍利用已被水积累的热能，即使中断水加热(一般小加热的耗电为2KW)，洗涤机只要用约0.1KW的功率继续转动洗涤筒就能利用该热能。

第三种缺点与监视单元的费用有关，为了编程，该单元要求配备通常包括键盘与显示器的合适的消费者接口和一种具备合适的处理能力与存储器的电子控制系统(如个人计算机)。

本发明申请人在欧洲专利申请EP-A-0727668中揭示了一种与这种“中央”控制与监视方法完全不同的用于家庭用户的方法，该法以分布型系统体系结构为基础。

这类文件描述的一套家用电能能够定期接收如下信息：所有家庭用户(家用电器、照明设施、室内调节系统等)的总耗电、最大有效功率(供电合同)、当前时间(时钟功能)以及按时希的不同能耗费用。

此类信息由一装在家用电器外面的合适的仪表或者可以是预装的同一台电表或者尤其是特地选购的装置提供；用于发送信息的手段可以是任何类型的手段，但较佳的一种手段是电力线，即同一个电网。根据从外部仪表收到的信息并根据与各种家用电器相关的确定的优先级，同样的家用电器(各自配有合适的电子控制系统和合适的与电网的接口装置)就能“自发地”和自动地限制其自己的耗电，使整个家庭环境的总耗电固定地保持低于合同功率值规定的极值，上述方法既不要求任何外部的中央监视系统，也无须消费者介入。

因此，以使用简便性与灵活性来衡量，与应用中央监视单元的先前已知的诸方法相对照，EP-A-0727668所描述的系统具有很大的优点。

EP-A-0727668描述的系统对每个家用设备提供了控制系统以接收有关瞬时电能总耗量的信息，该信息由外部仪表在通信总线上以规定的时间间隔发送，而通信总线由同一个电网组成。

然而，这种以规定的时间间隔发送有关瞬时电能总耗量的信息的方法也有若干缺点。