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Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsverbrauches einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen, wie es beispielsweise in einem Gebäude oder einem Haushalt vorkommen kann.
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Das technische Anwendungsgebiet der hier beschriebenen Erfindung betrifft die Bestimmung bzw. die Überwachung des elektrischen Leistungsverbrauches, beispielsweise in Haushalten, in Gebäuden, Maschinen oder anderen Einrichtungen, die eine Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen aufweisen. Die Überwachung des elektrischen Leistungsverbrauchs in einem Haushalt ist ein wichtiger Aspekt, um dem wachsenden Energiesparbewusstsein bzw. dem steigenden Umweltbewusstsein der Menschen und dem damit verbundenen Bemühen zum schonenden Umgang mit Ressourcen gerecht zu werden.
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Neben der Möglichkeit der Bestimmung des Gesamtenergieverbrauchs bzw. des Gesamtleistungsverbrauchs einer Mehrzahl von Geräten ist es manchmal wünschenswert detaillierte anwendungsspezifische Leistungsverbrauchsprofile zu erhalten. Bisher werden Leistungsverbrauchsprofile einzelner Geräte beispielsweise separat durch eine Leistungsmesseinrichtung, die zwischen einem leistungsverbrauchenden Gerät und deren Leistungs- bzw. Stromversorgung geschaltet ist gemessen. Jedes Gerät in einem Haushalt wird bisher also einzeln gemessen. Durch die Verwendung einfacher Hilfsmittel und einer entsprechenden Infrastruktur, kann eine genaue und zeitgenaue Analyse des Leistungsverbrauchers eines Gerätes ermittelt werden.
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In der Patentschrift
WO 2005/040992 A2 ist beispielsweise ein intelligentes Stromüberwachungskontrollsystem, sowie ein Verfahren und ein anpassungsfähiger Lastmanagement Algorithmus gezeigt. Das Stromüberwachungskontrollsystem weist einen Hauptschalter mit einer Kommunikationsschnittstelle auf, welche in der Lage ist selbst bei geöffneten Hauptschalter eine Steuerung elektronischer Geräte welche mit dem Kontrollsystem verbunden sind zu ermöglichen. Dadurch kann mit Hilfe des lernfähigen Lastmanagement-Algorithmus der Stromverbrauch der elektronischen Geräte an bestimmte Gegebenheiten, wie z. B. vorübergehend begrenzt zur Verfügung stehende Stromressourcen, angepasst werden.
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Ein Haushaltsgerät welches selbst regelnd, dynamisch seinen eigenen Energieverbrauch einstellen kann ist in der Patentschrift
EP 1 434 056 A2 gezeigt. Dazu ist das Haushaltsgerät mit einem Haushaltskontrollsystem über einen entsprechenden Haushaltskommunikationsbus gekoppelt. Das Haushaltkontrollsystem kann dann das Haushaltsgerät angepasst an den jeweiligen Energieverbrauch bzw. an die Energiekosten für den Haushalt steuern.
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Die Patentschrift
WO 02/07365 A2 zeigt ein System und ein Verfahren zur Echtzeit Überwachung und Kontrolle des Energieverbrauches für eine Mehrzahl von Einrichtungen. Eine zentrale Einrichtung erhält dabei über ein Kommunikationsnetzwerk Informationen von Knotenpunkten in den Einrichtungen. Die Knotenpunkte sind mit Geräten zum Bestimmen des Stromverbrauchs und zur Kontrolle von elektrischen Geräten in den Einrichtungen verbunden. Die elektrischen Geräte können dann durch die zentrale Einrichtung aktiviert und deaktiviert werden und so ein Lastausgleich eines Energieversorgungsnetzes ermöglicht werden.
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Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Stromverbrauchs in verteilten Stromkreisen mit Hilfe einer zentralen Einrichtung ist in der Patentschrift
US 2005/0116836 A1 gezeigt. Eine Überwachungseinheit bestimmt den Stromverbrauch jedes der verteilten Stromkreise und kommuniziert diese Daten zu einem Stromüberwachungsserver, der die Daten sammelt und analysiert. Der Stromüberwachungsserver kann einem Stromverbraucher dann eine genaue Gebührenübersicht für jeden verteilten Stromkreis ermöglichen.
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Die Patentschrift
US 2003/0050737 A1 zeigt ein energieintelligentes Hausautomatisierungssystem bei dem die Stromleitungen neben dem Verteilen von Energie unter anderem auch zur Überwachung und zur Kontrolle von Elektrogeräten benutzt werden. Informationen bezüglich des Energieverbrauchs von Elektrogeräte können mit Hilfe von Energieüberwachungs- und Kontrollpunkten, welche z. B. in Schaltungskästen untergebracht sind, einem Verbraucher angezeigt werden und über die Stromleitungen an eine zentrale Steuereinheit weitergeleitet werden. Diese zentrale Steuereinheit kann dann zur Überwachung, zur Erstellung von Verbrauchsprofilen und zu energieoptimierten Kontrolle der Elektrogeräte verwendet werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zu schaffen, welches es ermöglicht, den Leistungsverbrauch einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen, in einer effizienten Weise zu bestimmen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 16.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Information über einen Betriebszustand zumindest einer leistungsverbrauchenden Einrichtung über eine Kommunikationsverbindung auf und eine Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchers unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die zumindest zwei unterschiedlichen Zustandskombinationen und der Information über den Betriebszustand.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen, dass ein Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen umfasst. Das Verfahren umfasst ferner ein Senden oder Empfangen einer Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen über eine Kommunikationsverbindung, sowie ein Bestimmen des Leistungsverbrauches unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die zumindest zwei unterschiedlichen Zustandskombinationen und der Information über den Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bieten u. a. den Vorteil, dass ein Leistungsverbrauchsprofil einer oder mehrerer leistungsverbrauchender Einrichtungen aus den Gesamtleistungsverbrauchswerten und der Information zu den Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen bestimmt werden kann, ohne dass einzelne Leistungsverbrauchsmesser zwischen den leistungsverbrauchenden Gerät und dessen Strom- bzw. Leistungsversorgung angebracht sind.
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Somit können durch eine zentrale Messung von Gesamtleistungsverbrauchswerten und durch eine darauf basierende Berechnung eines Einzelleistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung einzelne Leistungsverbrauchsmesser eingespart bzw. durch eine beispielsweise zentrale Einrichtung zum Bestimmen von Gesamtleistungsverbrauchswerten ersetzt werden. Somit können bei einigen Ausführungsbeispielen Kosten eingespart werden. Eine Berechnung der Einzelleistungsverbrauchswerte einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus Gesamtleistungsverbrauchswerten kann im übrigen erfolgen, wenn die Gesamtleistungsverbrauchswerte verschiedene Betriebszustandskombinationen bekannt sind, da auf diese Weise der Einfluss der einzelnen leistungsverbrauchenden auf die Gesamtleistungsverbrauchswerte ermittelt werden kann.
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Im Gegensatz zu Techniken, die das Leistungsprofil eines Gerätes nur einmal messen, können die Leistungsprofile einzelner Geräte verfeinert und dem jeweiligen Bedarf angepasst werden, je mehr Messungen bzw. Zustandskombinationen der Betriebszustände von der Vorrichtung durchlaufen bzw. erfasst wurden. Dadurch kann beispielsweise eine Änderung des Leistungsverbrauches eines Gerätes leicht festgestellt werden. Durch eine kontinuierliche Bestimmung eines Leistungsverbrauches kann ein Leistungsverbrauchsprofil eines Gerätes erstellt werden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können u. a. den Vorteil bieten, dass das Leistungsprofil bzw. der Leistungsverbrauch der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen gleichzeitig automatisch berechnet wird, weshalb weder ein Anwender, noch eine geschulte Person dazu benötigt wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bieten weiterhin den Vorteil, dass sowohl der Gesamtleistungsverbrauch, der anwendungsspezifische Leistungsverbrauch, der Leistungsverbrauch im Bereitschaftsmodus (Stand-by) eines Gerätes, als auch der übrige Leistungsverbrauchdurch den Anwender der Vorrichtung auf einfache Weise überwacht werden kann. Dadurch kann der Anwender direkt die Energiekosten eines jeden einzelnen leistungsverbrauchenden Gerätes, welches an die Vorrichtung gekoppelt ist, ermitteln. Dadurch ist es weiterhin möglich den Betriebszustand eines elektrischen Gerätes aufgrund seines Leistungsverbrauches zu optimieren. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung eine Fehlfunktion einer leistungsverbrauchenden Einrichtung bzw. eines Computerprogramms zur Steuerung der Vorrichtung feststellen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild der Vorrichtung zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches. Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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3a ein Leistungs-/Zeit-Diagramm für unterschiedliche leistungsverbrauchende Einrichtungen;
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3b ein Leistungs-/Zeit-Diagramm der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die unterschiedlichen leistungsverbrauchenden Einrichtungen aus 3a;
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4a Leistungs-/Zeit-Diagramme zweier Verbraucher und der resultierenden Gesamtleistungsverbrauchswerte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4b ein lineares Gleichungssystem zur Bestimmung des Leistungsverbrauchsprofils der einzelnen leistungsverbrauchenden Einrichtungen aus 4a;
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5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7 eine schematische Darstellung eines Hausautomatisierungssystems zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden, dass in den unterschiedlichen Figuren für funktional identische beziehungsweise gleichwirkende oder funktionsgleiche, äquivalente Elemente oder Schritte zur Vereinfachung in der gesamten Beschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen ist in 1 gezeigt. Dabei ist die Leistung als Energie pro Zeit physikalisch definiert. Die Vorrichtung 100 in 1 weist eine Einrichtung 12 zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl 10 der leistungsverbrauchenden Einrichtungen für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen auf. Ferner weist die Einrichtung 100 eine Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen einer Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen, beispielsweise der ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a, über eine Kommunikationsverbindung 16 auf. Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die zumindest zwei unterschiedlichen Zustandskombinationen und der Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen auf. Die einzelnen leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a, 10b aus der Mehrzahl 10 der leistungsverbrauchenden Einrichtungen können über eine gemeinsame Strom- bzw. Leistungsversorgung 15 mit Leistung bzw. Strom versorgt werden, wobei die Einrichtung 12 zum Erfassen der Gesamtleistungsverbrauchswerte beispielsweise mit dieser gemeinsamen Stromversorgungsleitung gekoppelt ist, um so das Erfassen bzw. Messen der Gesamtleistungsverbrauchswerte der leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a, 10b durchführen zu können.
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Die Kommunikationsverbindung 16 zwischen der leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a, und der Einrichtung zum Senden oder Empfangen 14 einer Information über den Betriebszustand der leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a kann beispielsweise drahtlos, z. B. über eine sogenannte Bluetooth-Verbindung, eine drahtlose lokale Netzwerkverbindung (Wireless-Local-Area-Network(LAN)) erfolgen oder aber auch über Signalleitungen.
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Die Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen kann so ausgebildet sein, dass eine Information über einen Betriebszustand an eine leistungsverbrauchende Einrichtung gesendet wird, dass also auf einen Befehl der Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen hin eine leistungsverbrauchende Einrichtung einen bestimmten Betriebszustand einnimmt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Einrichtung zum Senden oder Empfangen 14 so ausgebildet sein, dass die leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a, 10b der Einrichtung zum Senden oder Empfangen 14 eine Information über ihren jeweiligen Betriebszustand bzw. über eine Änderung dieses Betriebszustandes übermitteln. Das heißt, der Einrichtung zum Senden oder Empfangen 14 liegt die Information bzw. die Informationen über den Betriebszustand bzw. über die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen entweder dadurch vor, dass die Einrichtung die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen bzw. Geräte schaltet bzw. einstellt oder dadurch, dass die Einrichtung zum Senden oder Empfangen die Information über die Betriebszustände von den leistungsverbrauchenden Geräten empfängt. Es ist natürlich auch denkbar, dass eine bidirektionale Kommunikation bzw. ein Austausch von Informationen zwischen den leistungsverbrauchenden Einrichtungen und der Einrichtung zum Senden oder Empfangen stattfindet.
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Die Vorrichtung 100 kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung so ausgelegt sein, um ein Leistungsverbrauchsprofil einer leistungsverbrauchenden Einrichtung zu bestimmen. Dabei beschreibt das Leistungsverbrauchsprofil den zeitlichen Verlauf des Leistungsverbrauchs der leistungsverbrauchenden Einrichtung. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung 100 so ausgebildet sein, dass zumindest das Erfassen der Gesamtleistungsverbrauchswerte der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen und das Bestimmen des Leistungsverbrauchs kontinuierlich oder in definierten zeitlichen Abständen durchgeführt wird. Je geringer der zeitliche Abstand und je genauer die Gesamtleistungsverbrauchswerte bestimmt werden, desto exakter kann das Leistungsverbrauchsprofil bestimmt bzw. abgeschätzt werden. Unter anderem kann die Zeitauflösung und die Auflösung der erfassten Gesamtleistungsverbrauchswerte also die Qualität und die Genauigkeit des bestimmtem Leistungsverbrauchsprofils bestimmen. Die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Information kann z. B. nur bei einer Änderung des Betriebszustandes einer leistungsverbrauchenden Einrichtung oder in definierten Zeitabständen Informationen über den Betriebszustand senden oder empfangen. Es kann also das Leistungsverbrauchsprofileines leistungsverbrauchenden Gerätes basierend auf den Gesamtverbrauchswerten der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Geräte und der Information über den Betriebszustand des leistungsverbrauchenden Gerätes ermittelt werden.
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Die Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs kann dabei so ausgebildet sein, dass die Bestimmung des Leistungsverbrauchs bzw. des Leistungsverbrauchsprofils einer leistungsverbrauchenden Einrichtung über statistische Methoden zweiter Ordnung, wie z. B. Standardabweichung, Mittelwertbildung, oder durch berechnete Annäherungen, welche verfeinert werden je mehr Zustandskombinationen erfasst worden sind, erfolgt. Eine Zustandskombination setzt sich aus den Betriebszuständen der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen zusammen. Das heißt, im einfachsten Fall, dass für zwei leistungsverbrauchende Einrichtungen die Gesamtleistungsverbrauchswerte für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen dieser beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen erfasst werden sollten, um den Leistungsverbrauch einer der beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen zu ermitteln.
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Eine statistische Abschätzung eines Leistungsverbrauchsprofils kann z. B. durch die Verwendung von statistischen Methoden zweiter Ordnung, also beispielsweise unter Berechnung der Standardabweichung oder unter Verwendung einer Mittelwertbildung, erzielt werden. Beispielsweise können so die monatlichen Kosten eines Gerätes ermittelt oder basierend auf einer zu großen Standardabweichung des Leistungsverbrauchs eines Gerätes eine Fehlfunktion des Gerätes festgestellt werden.
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In 2 ist in einem weiteren schematischen Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel zu einer Vorrichtung 100 zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung dargestellt. Wie zu 1 bereits beschrieben, weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erfassen der Gesamtleistungsverbrauchswerte 12, eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen 14 einer Information über mindestens einen Betriebszustand einer leistungsverbrauchenden Einrichtung, sowie eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs 16 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 zusätzlich noch eine Einrichtung 20 zum Erfassen eines Fehlerzustandes einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen auf. Die Vorrichtung 100 kann beispielsweise wieder den Leistungsverbrauch einer leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a aus einer Mehrzahl 10a, 10b von leistungsverbrauchenden Einrichtungen bestimmen. Die Mehrzahl 10 der leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann über mindestens eine gemeinsame Leitung 15 mit Leistung versorgt werden. Eine Information über einen Betriebszustand zumindest einer leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a kann über eine Kommunikationsverbindung 16 mit der Einrichtung zum Senden oder Empfangen ausgetauscht werden. Die Einrichtung zum Bestimmen 18 des Leistungsverbrauchs kann Informationen über die Gesamtleistungsverbrauchswerte von der Einrichtung 12 zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten erhalten und von der Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen Informationen über die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen erhalten.
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Die Einrichtung 20 zum Erfassen eines Fehlerzustandes einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann ausgelegt sein, um unter Verwendung von Leistungsverbrauchswerten einer bestimmten leistungsverbrauchenden Einrichtung zu zwei Zeiten eine Fehlerinformation zu liefern, die einen Fehler der leistungsverbrauchenden Einrichtung anzeigt, wenn eine zeitliche Entwicklung der Leistungsverbrauchswerte von einer erwarteten zeitlichen Entwicklung abweicht. In anderen Worten können also die Leistungsverbrauchswerte eines bestimmten leistungsverbrauchenden Gerätes zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt verglichen werden. Eine Abweichung dieser Leistungsverbrauchswerte voneinander, welche größer ist als ein vorbestimmter Veränderungswert, kann als ein Fehler bzw. eine Fehlfunktion des Gerätes interpretiert werden. Beispielsweise kann also das Ein- oder Ausschalten gewisser Geräte ohne Erfassung einer entsprechenden Änderungen in dem Gesamtleistungsverbrauchwert oder in dem Leistungsverbrauch als Fehlfunktion dieser Geräte interpretiert werden. Diese Information über die Fehlfunktion kann auch in einem automatisierten Selbstüberprüfungssystem von Einrichtungen bzw. Geräten verwendet werden.
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In ähnlicher Weise kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlerzustandes ausgelegt sein, um den Fehlerzustand aufgrund von in unterschiedlichen Betriebszuständen gemessenen Leistungsverbrauchwerten anzuzeigen, wobei die Veränderung im Leistungsverbrauch, der in den unterschiedlichen Betriebzuständen gemessenen Leistungsverbrauchswerten kleiner ist, als ein anderer bzw. zweiter vorbestimmter Veränderungswert. In anderen Worten, falls in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen einer vorgegebenen Einrichtung bzw. eines vorgegebenen Gerätes gemessene Gesamtleistungsverbrauchswerte eine kleinere Veränderung des Gesamtleistungsverbrauchs anzeigen bzw. falls sich der bestimmte Leistungsverbrauch der vorgegebenen leistungsverbrauchenden Einrichtungen bei einem Übergang zwischen zwei Betriebszuständen weniger stark ändert, als erwartet, so kann auf eine Fehlfunktion geschlossen werden.
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Andererseits kann die Beobachtung einer Änderung des Leistungsverbrauchsprofils eines bestimmten Gerätes ohne der Erfassung bzw. Registrierung eines Betriebszustandswechsels als eine Fehlfunktion einer entsprechenden Überwachungssoftware oder eines Computerprogramms der Vorrichtung zum Erfassen des Leistungsverbrauches interpretiert werden.
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Die Einrichtung zum Erfassen des Gesamtleistungsverbrauchs 12 kann so ausgebildet sein, um beispielsweise mit einem Gebäudeautomatisierungsnetzwerk gekoppelt zu werden und darüber die Gesamtleistungsverbrauchswerte der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen an die Einrichtung zur Bestimmung des Leistungsverbrauchs zu übermitteln. Die Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Information 14 kann ebenfalls mit einem Gebäudeautomatisierungsnetzwerk gekoppelt sein, um darüber einen Betriebszustand bzw. die Information über einen Betriebszustand mindestens einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen über ein Gebäudenetzwerk an die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung zu kommunizieren. Beispielsweise können die Einrichtungen zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten die Einrichtung zum Senden und Empfangen einer Information und die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs getrennt oder in einer Einheit in einem Gebäude installiert sein und über eine Kommunikationsverbindung – dem Gebäude- oder Hausautomatisierungsnetzwerk – mit einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen in dem Gebäude verbunden sein. Dabei kann es sich um typische Geräte aus dem Haushalt handeln, wie z. B. einer Waschmaschine, einem Geschirrspüler oder einem Bügeleisen. Unterschiedliche Betriebszustände der einzelnen leistungsverbrauchenden Geräte, also beispielsweise für die Waschmaschine: „Waschmaschine eingeschaltet”, „Waschmaschine ausgeschaltet”, „Waschen im Sparprogramm” oder „Waschen bei 90°C” können dann über das Gebäudeautomatisierungsnetzwerk (Home Network) an die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung übermittelt werden.
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Eine Zustandskombination für die ein Gesamtleistungsverbrauchswert durch die Einrichtung zum Erfassen bestimmt wird, könnte also beispielsweise aus den Betriebszuständen „Waschmaschine im Sparprogramm”, „Bügeleisen eingeschaltet” und „Geschirrspüler ausgeschaltet” bestehen. Eine andere Zustandskombination könnte dann beispielsweise lauten: „Waschmaschine ausgeschaltet”, „Bügeleisen eingeschaltet” und. „Geschirrspüler im Sparprogramm”. Eine dritte Zustandskombination könnte dann beispielsweise lauten: „Waschen bei 90°C”, „Bügeleisen ausgeschaltet” und „Geschirrspülmaschine ausgeschaltet”.
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Die Einrichtung zur Bestimmung des Leistungsverbrauchs kann dann unter Verwendung der von der Einrichtung zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten und der Information über die jeweiligen Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Geräte, also in diesem Beispiel Waschmaschine, Bügeleisen, Geschirrspüler, den Leistungsverbrauch bzw. das Leistungsverbrauchsprofil der entsprechenden Geräte bestimmen. Die Bestimmung kann verbessert bzw. verfeinert werden, je mehr Zustandskombinationen erfasst wurden.
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Allgemeiner ist dies in den 3a und 3b dargestellt. Die 3a zeigt einen Leistungsverbrauch für drei verschiedene Verbraucher, zusammen mit ihren entsprechenden Schaltzeiten. In dem linken Setup 32a von 3a wird zuerst nur der Leistungsverbrauch 30a, 30b für zwei Verbraucher dargestellt. In dem rechten Setup k 32k sind drei Verbraucher mit einem entsprechenden Leistungsverbrauch 30, 30b, 30c in Betrieb. Zusätzlich zu den Verbrauchern ist eine additive Leistungskomponente 34 dargestellt. Diese resultiert von der Tatsache, dass in einer Vorrichtung, z. B. in einem vernetzten Haushalt, einige Geräte für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht erfassbar sind, das heißt, ihre Schaltzeiten sind unbekannt, da sie keine entsprechenden Informationen an die Vorrichtung 100 liefern. Zusätzlich entsteht durch die Ungenauigkeit der Messung des Gesamtleistungsverbrauchs ebenfalls ein gewisses Rauschen, das den Gesamtleistungsverbrauchswerten überlagert ist. In 3b ist die resultierende Gesamtleistungsverbrauchskurve der Verbraucher aus 3a dargestellt, das heißt, alle Einzelleistungsverbrauchskurven sind addiert worden. Die verschiedenen Zustandskombinationen bzw. Setups der einzelnen leistungsverbrauchenden Geräte können nun dazu genutzt werden, die Leistungsverbrauchskurve der verschiedenen Verbraucher zu bestimmen. Die berechneten bzw. abgeschätzten Leistungsverbrauchsprofile können durch eine höhere Zahl von Zustandskombinationen bzw. unterschiedliche Setups der einzelnen leistungsverbrauchenden Einrichtungen verbessert werden.
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In dem Diagramm 22 in 3a sind verschiedene Zustandskombinationen bzw. Setups 32a und 32k dargestellt. Eine Zustandskombination bzw. Setup wird durch die jeweiligen Betriebszustände der einzelnen leistungsverbrauchenden Einrichtungen und optional deren zeitlichen Verlauf bestimmt. Dazu sind in 3a auf der Zeitachse 24 und der Leistungsverbrauchsachse 23 das Schaltverhalten bzw. die Betriebszustände der einzelnen Verbraucher und deren Leistungsverbrauch 30a, 30b, 30c in den unterschiedlichen Zustandskombinationen 32a, 32k dargestellt. Wie in 3a zu sehen, kann ein Leistungsrauschen 34 existieren bzw. ein additiver Leistungsverbrauch (Offset), welcher beispielsweise durch eine oder mehrere der Vorrichtung unbekannte leistungsverbrauchende Einrichtungen erzeugt werden kann. In 3a sind der konstante Leistungsverbrauch 30a eines ersten Verbrauchers in einem ersten Setup 32a und dessen jeweilige Ein- (t11) bzw. Ausschaltzeitpunkte (t11 + T11) dargestellt. Ein zweiter Verbraucher, welcher ebenfalls einen konstanten Leistungsverbrauch 30b aufweist, der höher ist als der Leistungsverbrauch 30a des ersten Verbrauchers, wird zu einem Zeitpunkt t21 eingeschaltet und zu einem Zeitpunkt t21 + T21 wieder ausgeschaltet. In ähnlicher Weise zeigt die Zustandskombination bzw. das Setup 32k den Leistungsverbrauch 30a, 30b, 30c von drei einzelnen Verbrauchern und deren jeweiligen Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkt. Der Leistungsverbrauch 30c weist in dem Setup k 32k beispielsweise einen linearen Anstieg auf. Natürlich sind andere leistungsverbrauchende funktionale Betriebsmodi, die über ein Ein- und Ausschalten eines Gerätes mit einem konstanten Leistungsverbrauch hinausgehen, denkbar.
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In 3b ist in dem Diagramm 22 wieder die Leistung 23 gegenüber der Zeitachse 24 aufgetragen. Der Graph 40a stellt das Gesamtleistungsverbrauchsprofil des im Zusammenhang mit 3a beschriebenen ersten Setups bzw. der ersten Zustandskombination 32a dar. Das Gesamtleistungsverbrauchsprofil besteht aus dem Leistungsverbrauch der Einzelleistungsverbraucher mit ihren entsprechenden Ein- und Ausschaltzeitpunkte und des sich überlagernden Leistungsrauschens 34. In derselben Weise stellt der Graph 40b das Gesamtleistungsverbrauchsprofil zu der Zustandskombination bzw. dem Setup k 32k, welches im Zusammenhang mit 3a beschrieben wurde, dar. Durch die Kenntnis der Gesamtleistungsverbrauchswerte und den Schalt- bzw. Betriebszuständen der einzelnen leistungsverbrauchende Einrichtungen kann deren zugeordnetes Leistungsverbrauchsprofil bestimmt werden. Diese Bestimmung des Leistungsverbrauches bzw. des Leistungsverbrauchsprofils einer leistungsverbrauchenden Einrichtung kann unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte und der Information über die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen erzielt werden.
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Die Bestimmung des Leistungsverbrauches unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte und der Information über den Betriebszustand der leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann mit unterschiedlichen Algorithmen erzielt werden. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel die Bestimmung des Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung durch Lösen eines linearen Gleichungssystems erzielt werden. Dies wird in den 4a und 4b näher erläutert.
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In den Diagrammen 22a bis 22c in 4a ist wiederum schematisch der Leistungsverbrauch 23 gegenüber der Zeit 24 für zwei leistungsverbrauchende Einrichtungen und deren Gesamtleistungsverbrauch dargestellt. In dem Diagramm 22a ist der zeitliche Verlauf des Leistungsverbrauches 30a einer ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung, in diesem Beispiel auch als erstes Signal bezeichnet, dargestellt. Im Diagramm 22b ist die zeitliche Leistungsverbrauchskurve 30b einer zweiten leistungsverbrauchenden Einrichtung, dem zweiten Signal, dargestellt. Die Überlagerung der Einzelleistungsverbrauchskurven 30a, 30b zu einer Gesamtleistungsverbrauchskurve 40a und deren zeitliche Entwicklung ist in dem Diagramm 22c zu sehen.
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In 4b ist ein lineares Gleichungssystem zur Bestimmung des Leistungsverbrauches der beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen aus 4a dargestellt. Das lineare Gleichungssystem ist in Form einer Matrix A, welche durch den Spaltenvektor 52 und die Spaltenvektoren 54 gegeben ist und den zu berechnenden Spaltenvektor s 56, der die Leistungsverbrauchwerte der beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen aus 4a aufweist, sowie dem Spaltenvektor p 58, der die gemessenen Gesamtleistungsverbrauchswerte der beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen aus 4a enthält, dargestellt. Bei den Vektoren handelt es sich nicht um Vektoren im mathematischen Sinne, sondern um eine entsprechende Matrixdarstellung mit Spaltenvektoren. Die Matrix A enthält die Information über den Betriebszustand der beiden Geräte, welche in den Leistungsverbrauchskurven 22a und 22b in 4a dargestellt sind. Beispielsweise stellt die Spalte 52 den zeitlichen Verlauf des Betriebszustandes der ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung dar. Die verschiedenen Zeilen der Matrix bzw. der Spaltenvektoren entsprechen dem zeitlichen Verlauf des Betriebszustandes. Dementsprechend zeigt der Spaltenvektor 52, dass in den ersten vier Zeiteinheiten der Betriebszustand des Gerätes auf „0” oder „aus” eingestellt ist, und deshalb kein Leistungsverbrauch stattfindet und danach der Betriebszustand über vier Zeiteinheiten auf einen konstanten Zustand von „1” oder „ein” eingestellt ist. Im Nachfolgenden wird das Gerät wieder ausgeschaltet, weshalb der Betriebszustand „0” 52i ist, um anschließend wieder auf „1” zu gehen, wie auch dem Diagramm 22a zu entnehmen ist. Die Beschreibung des zeitlichen Leistungsverbrauches 30b der zweiten leistungsverbrauchenden Einrichtung ist wegen des linearen Leistungsverbrauchsanstiegs etwas komplizierter. Zu einem ersten Zeitpunkt 54a beträgt die gemessene Gesamtleistung 58a 0,1. Zu einem zweiten Zeitpunkt 54b beträgt die gemessene Gesamtleistung 58b 1,1. Zu diesem Zeitpunkt trägt das erste leistungsverbrauchende Gerät (in 22a beschrieben) noch nichts zum Gesamtleistungsverbrauch bei, da das Gerät – wie man an der Matrixkomponente 52b sehen kann – noch auf „0”. und damit ausgeschaltet ist. Wie an diesem Beispiel gezeigt ist, können so die Leistungsverbrauchskurven 30a, 30b bzw. die Betriebszustände und die Gesamtenergien mit einem linearen Gleichungssystem dargestellt werden. Die zu berechnenden Signalgrößen 56 können dann durch eine entsprechende Auflösung des linearen Gleichungssystems erschlossen werden. Als Ergebnis erhält man dann, wie in dem Spaltenvektor 56 zu sehen ist, den Leistungsverbrauchswert 56a des ersten leistungsverbrauchenden Gerätes (in 4a) und die linear ansteigenden Leistungsverbrauchswerte 56b bis 56j für die zweite leistungsverbrauchende Einrichtung, welche im Diagramm 22b dargestellt ist. Das erste und zweite Signal kann also durch die Messwerte und der zeitlichen Beschreibung der Betriebszustände, dargestellt in der ersten und zweiten zeitlichen Anordnung berechnet werden.
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In anderen Worten, durch die Lösung dieses linearen Gleichungssystems, kann mit Hilfe der gemessenen Gesamtleistungsverbrauchswerte 58 und der Beschreibung der Betriebs- bzw. Schaltzustände in der Matrix A der Leistungsverbrauch der beiden leistungsverbrauchenden Einrichtungen, wie in dem Spaltenvektor p dargestellt, berechnet werden.
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Das Lösen des linearen Gleichungssystems setzt voraus, dass die Anzahl der Unbekannten, bzw. der zu bestimmenden Leistungsverbrauchswerte kleiner oder gleich ist, als die Anzahl der das lineare Gleichungssystem bildenden linear unabhängigen Gleichungen.
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Gegebenenfalls kann bei einem überbestimmten Gleichungssystem, also wenn die Zahl der linear unabhängigen Gleichungen größer ist, als die Zahl der Unbekannten, beispielsweise auch ein Algorithmus zur Minimierung von Fehlerquadraten (Least-Square-Ansatz) eingesetzt werden, um die Unbekannten zu bestimmen.
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Die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs 18 kann also so ausgebildet sein, um ein lineares Gleichungssystem, das einen Zusammenhang zwischen dem Leistungsverbrauch zumindest eine der leistungsverbrauchenden Einrichtungen und den Gesamtleistungsverbrauchswerten beschreibt, zu lösen, um den Leistungsverbrauch der leistungsverbrauchenden Einrichtung zu bestimmen.
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Die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs kann auch so ausgebildet sein, um Koeffizienten des linearen Gleichungssystems in Abhängigkeit von den kommunizierten Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen festzulegen. Also eine Matrix aufzustellen, welche nach dem Leistungsverbrauch gewichtete Koeffizienten aufweist.
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Denkbar ist auch, dass andere Algorithmen oder Verfahren zur Bestimmung des Leistungsverbrauchs bzw. zur Erstellung eines Leistungsverbrauchsprofils einer leistungsverbrauchenden Einrichtung verwendet werden. Denkbar ist zum Beispiel auch die Bestimmung des Leistungsverbrauchsprofils eines Geräts mit Hilfe einer Korrelationsfunktion, wie zum Beispiel einer Kreuzkorrelationsfunktion, zwischen den Gesamtleistungsverbrauchswerten und den Betriebszuständen der einzelnen leistungsverbrauchenden Einrichtungen durchzuführen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann also die Vorrichtung 100 eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs aufweisen, die ausgelegt ist, um eine Korrelation zwischen den Gesamtleistungsverbrauchswerten für die unterschiedlichen Zustandskombinationen und den Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen zu bestimmen und damit den Leistungsverbrauch der leistungsverbrauchenden Einrichtung zu bestimmen.
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Allgemein kann also die Vorrichtung 100 zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs aufweisen, die so ausgebildet ist, um die von der Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen gesendeten oder empfangenen Informationen über den Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen bei der Bestimmung des Leistungsverbrauchs bzw. des Leistungsverbrauchprofils zu berücksichtigen. Das heißt, die Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs kann die Information über einen Betriebszustand, in dem sich eine leistungsverbrauchende Einrichtung zu einer bestimmten Zeit befindet, nutzen, um mit dieser Information und der Information über die gemessenen bzw. erfassten Gesamtleistungsverbrauchswerte den Leistungsverbrauch eines bestimmten Geräts zu bestimmen. Unter dem Begriff Zeit kann ein Zeitpunkt oder ein Zeitraum, während dessen sich ein leistungsverbrauchendes Gerät in einem bestimmten Betriebszustand befindet, gemeint sein.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs aufweisen, die so ausgebildet ist, um die von der Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen übermittelten Information über den Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen zu verwenden, um verschiedene Zustandskombinationen zu unterscheiden.
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Wie oben bereits beschrieben, setzt sich eine Zustandskombination aus unterschiedlichen Betriebszuständen der mit der Vorrichtung 100, gekoppelten leistungsverbrauchenden Einrichtungen auf.
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Die Vorrichtung 100 kann so ausgelegt sein, um zumindest drei verschiedene Betriebszustände einer leistungsverbrauchenden Einrichtung, in denen die leistungsverbrauchende Einrichtung verschieden hohe Leistungsverbrauchsraten aufweisen, zu unterscheiden. Die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs kann ausgelegt sein, um eine Information darüber, in welchen der zumindest drei verschiedenen Betriebszuständen sich die leistungsverbrauchende Einrichtung befindet, bei der Bestimmung des Leistungsverbrauchs zu berücksichtigen. In anderen Worten kann, wie oben bereits erwähnt, eine leistungsverbrauchende Einrichtung mehr als zwei Betriebszustände aufweisen, also nicht nur ein- bzw. ausgeschaltet sein. Vielmehr können auch andere Betriebsmodi auftreten, wie z. B. arbeiten in einem Stromsparmodus, arbeiten in verschiedenen Leistungsstufen, z. B. bei einer Herdplatte eines Küchenherdes, etc..
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Wie in 2 dargestellt, kann die Vorrichtung 100 eine Einrichtung 20 zum Erfassen eines Fehlzustands einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a aufweisen. Die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlerzustandes einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann so ausgelegt sein, um unter Verwendung von Leistungsverbrauchswerten einer bestimmten leistungsverbrauchenden Einrichtung zu zwei Zeiten also zu zwei Zeitpunkten oder in zwei Zeiträumen eine Fehlerinformation zu liefern, die einen Fehler derbestimmten leistungsverbrauchenden Einrichtungen anzeigt, wenn eine zeitliche Entwicklung der Leistungsverbrauchswerte von einer erwarteten zeitlichen Entwicklung abweicht.
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Die Einrichtung 20 zum Erfassen des Fehlzustandes kann dabei so ausgelegt sein, um die erwartete zeitliche Entwicklung unter Verwendung der Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen zu bestimmen. Das heißt anschaulich, dass die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlzustandes beispielsweise beim Empfang eines Betriebszustandes einer Waschmaschine, „Waschen bei 90°C” einen höheren Leistungsverbrauch der Waschmaschine erwartet, als beim Empfang eines Betriebszustandes „Waschen bei 30°C”. Ist der gemessene bzw. erfasste Leistungsverbrauch der Waschmaschine im Betriebszustand „Waschen bei 90°C”, geringer als im Betriebszustand „Waschen bei 30°C”, so deutet dies auf eine Fehlfunktion der Waschmaschine, zum Beispiel einen defekten Heizstab hin. Die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlzustandes kann dann eine Fehlermeldung für das betreffende Gerät, in diesem Beispiel also der Waschmaschine, ausgeben.
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Die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlzustandes kann also ausgebildet sein, um für ein Gerät, welches sich zu zwei Zeiten im gleichen Betriebszustand befindet, aber veränderte Leistungsverbrauchswerte aufweist, wobei die Veränderung größer ist als ein vorbestimmter zulässiger Toleranzbereich bzw. Veränderungswert ist, einen Fehlerzustand zu melden. Überschreitet also die Veränderung bzw. Abweichung der Leistungsverbrauchswerte einen bestimmten Toleranz- bzw. Veränderungswert, so kann auf eine Fehlfunktion des leistungsverbrauchenden Gerätes geschlossen werden.
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Die Einrichtung 20 zum Erfassen eines Fehlzustandes kann beispielsweise auch ausgebildet sein, um für eine leistungsverbrauchende Einrichtung, die sich zu zwei Zeiten in unterschiedlichen Betriebszuständen befindet, wobei aber die Leistungsverbrauchsveränderung kleiner ist als eine zweite vorbestimmte Veränderungsgrenze, einen Fehlerzustand zu melden.
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In 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen dargestellt. Das Verfahren weist einen Schritt des Erfassens 60 von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen auf. Ferner weist das Verfahren ein Senden oder Empfangen 62 einer Information über einen Betriebszustand zumindest, einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen über eine Kommunikationsverbindung auf, sowie ein Bestimmen 64 des Leistungsverbrauchs unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die zumindest zwei unterschiedlichen Zustandskombinationen und der Information über den Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen.
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Bei dem Schritt des Erfassens 60 kann es sich also um einen Schritt des Messens der Gesamtleistungsverbrauchswerte der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen handeln.
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Das Senden oder Empfangen 62 einer Information über die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen und als ein Steuern, das heißt als ein Senden von Signalen an die leistungsverbrauchenden Einrichtungen durchgeführt werden, so dass die leistungsverbrauchenden Einrichtungen einen bestimmten Betriebszustand einnehmen. Es kann sich aber auch um ein Empfangen oder ein Senden und Empfangen handeln, bei dem die leistungsverbrauchenden Einrichtungen die Information über den Betriebszustand in dem sie sich befinden, senden und diese Information empfangen wird.
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Die Bestimmung des Leistungsverbrauchs, kann, wie in Zusammenhang mit der Beschreibung zu der Vorrichtung 100 bereits erläutert wurde, mittels verschiedener Algorithmen durchgeführt werden. Beispielsweise durch das Lösen eines linearen Gleichungssystems oder auch durch Bestimmen einer Korrelation, wie z. B. einer Kreuzkorrelation zwischen den Betriebszuständen und dem Gesamtenergie- bzw. Leistungsverbrauch der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen.
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Das Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs kann in einem anderen Ausführungsbeispiel so ausgeführt werden, dass das Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen, das Senden und Empfangen von Informationen über die Betriebszustände der leistungsverbrauchenden Einrichtungen und das Bestimmen des Leistungsverbrauchs kontinuierlich bzw. periodisch durchgeführt werden, so dass ein Leistungsverbrauchsprofil einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen bestimmt werden kann.
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Das Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsverbrauches kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel so durchgeführt werden, dass das Erfassen 60 von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl der leistungsverbrauchenden Einrichtungen und das Bestimmen 64 des Leistungsverbrauches einer leistungsverbrauchenden Einrichtung unter Verwendung der Gesamtleistungsverbrauchswerte und der Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen in definierten zeitlichen Abständen erfolgt.
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Weiterhin kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass das Senden oder Empfangen 62 einer Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen so durchgeführt wird, dass das Senden und Empfangen nur bei einer Änderung des Betriebszustandes einer leistungsverbrauchenden Einrichtung durchgeführt wird.
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Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten das Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen auch als Software bzw. Computerprogramm implementiert sein kann. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, einer CD oder einer DVD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt, mit einem auf einem maschinenauslesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit als Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
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In 6 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Systems 200 zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung, beispielsweise der leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a, aus einer Mehrzahl 10 von leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a, 10b dargestellt. Das System umfasst eine erste leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a, eine zweite leistungsverbrauchende Einrichtung 10b, eine Vorrichtung 100 zur Bestimmung eines Leistungsverbrauchs einer leistungsverbrauchenden Einrichtung aus einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen mit einer Einrichtung 12 zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten der Mehrzahl 10 der leistungsverbrauchenden Einrichtungen für zumindest zwei unterschiedliche Zustandskombinationen von Betriebszuständen der leistungsverbrauchenden Einrichtungen. Außerdem weist die Vorrichtung 100 eine Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen einer Information über einen Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen über ein Netzwerk 16 auf und eine Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs unter Verwendung der Informationen über einen Betriebszustand und der Gesamtleistungsverbrauchswerte für die zumindest zwei unterschiedlichen Zustandskombinationen. Das System 200 weist außerdem eine Leistungszuführungseinrichtung 15 auf, die zumindest mit der ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung 10a und der zweiten leistungsverbrauchenden Einrichtung 10b gekoppelt ist, um zumindest die erste leistungsverbrauchende Einrichtung und die zweite leistungsverbrauchende Einrichtung mit Leistung zu versorgen, und ein Netzwerk 16. Das Netzwerk kann dabei so konfiguriert sein, dass eine unidirektionale oder bidirektionale Übertragung von Informationen zwischen den leistungsverbrauchenden Einrichtungen und der Einrichtung zum Senden oder Empfangen von Informationen durchgeführt werden kann.
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Das System 200 kann eine Einrichtung zum Erfassen aufweisen, die ausgelegt ist, um eine über die Leistungszuführungseinrichtung 15 an die mit der Leistungszuführungseinrichtung 15 gekoppelten Leistungsverbrauchseinrichtungen 10a, 10b gelieferte Leistung als den Gesamtleistungsverbrauchswert zu erfassen. Das System kann eine Einrichtung zum Senden oder Empfangen einer Information aufweisen, die über das Netzwerk zumindest mit der ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung gekoppelt ist, um für die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs 16 eine Information über den Betriebszustand der ersten leistungsverbrauchenden Einrichtung zu liefern.
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Die Einrichtung 12 zum Erfassen von Gesamtleistungsverbrauchswerten kann so ausgebildet sein, dass sie die Gesamtleistungsverbrauchswerte der Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs zur Verfügung stellt, und das die Einrichtung zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs die Gesasamtleistungsverbrauchswerte und die Information über den Betriebszustand zumindest einer der leistungsverbrauchenden Einrichtungen zum Bestimmen des Leistungsverbrauchs einer bestimmten leistungsverbrauchenden Einrichtung verwendet.
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Wie in dem Ausführungsbeispiel in 7 dargestellt, kann es sich bei dem System beispielsweise um ein Hausautomatisierungssystem handeln. In einem Gebäude oder Haushalt 300 sind verschiedene leistungsverbrauchende Geräte 10a bis 10d verteilt. Bei dem leistungsverbrauchenden Einrichtungen kann es sich beispielsweise um typische Haushaltsgeräte, wie einen Fernseher, einen Computer, eine Waschmaschine etc. handeln. Die leistungsverbrauchenden Geräte 10a bis 10d können über eine gemeinsame Leistungszuführungseinrichtung 15, in diesem Beispiel also das Stromnetz in dem Gebäude angeschlossen sein, um über diese, ihre gerade benötigte elektrische Leistung zu beziehen. Die gemeinsame Stromleitung 15 ist mit der Einrichtung 12 zum Erfassen der Gesamtleistungsverbrauchswerte, welche beispielsweise als Stromzähler ausgebildet sein kann gekoppelt. Des weiteren weist das Gebäude bzw. der Haushalt ein Hausautomatisierungsnetzwerk 16 auf, an das die jeweiligen Haushaltsgeräte 10a bis 10d angeschlossen sind, und über das die Haushaltsgeräte ihre jeweiligen Betriebszustände, in denen sie sich befinden, also z. B. Fernseher im „Stand-by-Mode”, „Waschmaschine ausgeschaltet”, „Geschirrspüler läuft im Sparprogramm”, an die Einrichtung 14 zum Senden oder Empfangen einer Information senden. Diese Information zu den Betriebszuständen der jeweiligen leistungsverbrauchenden Einrichtungen 10a bis 10d kann dann an die Einrichtung 18 zum Bestimmen des Leistungsverbrauches einer oder aller leistungsverbrauchenden Einrichtungen zusammen mit der Information über die Gesamtleistungsverbrauchswerte übertragen werden. Basierend auf diesen Informationen kann dann der Leistungsverbrauch bzw. das Leistungsverbrauchsprofil jedes einzelnen Haushaltsgerätes 10a bis 10d bestimmt werden und beispielsweise eine Optimierung des Einsatzes der Haushaltsgeräte hinsichtlich des Energieverbrauchs durchgeführt werden. Falls das Hausautomatisierungssystem, wie weiter oben beschrieben, auch eine Einrichtung bzw. einen Algorithmus zum Erfassen eines Fehlzustandes aufweist, können die Haushaltsgeräte auf eine Fehlfunktion hin überwacht werden.
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Ausführungsbeispiele, wie sie oben beschrieben wurden, zeigen, dass der komplette Energieverbrauch bzw. Leistungsverbrauch einer Mehrzahl von leistungsverbrauchenden Einrichtungen erfasst werden kann und dass ein detailliertes Geräte- bzw. einrichtungsspezifisches Leistungsprofil erstellt werden kann. Das Erfassen bzw. Monitoren des Gesamtleistungsverbrauchs, des gerätespezifischen Leistungsverbrauchs, des im Ruhezustand (Stand-by) befindlichen Gerätes und die Überwachung eines Restleistungsverbrauchs, der sich beispielsweise durch unbekannte Leistungsverbraucher ergeben kann, ermöglicht eine bessere Übersicht für den Anwender, so dass er oder sie beispielsweise einen Haushalt in einer umweltfreundlicheren, also energiebewussteren Art und Weise führen kann. Einer der Vorteile, welcher bei manchen Ausführungsbeispielen erzielt werden kann, besteht darin, dass der Anwender direkt die Elektrizitäts- bzw. Stromkosten von jedem Gerät bzw. von jeder leistungsverbrauchenden Einrichtung feststellen kann. Durch einen Vergleich mit früheren Verbrauchswerten kann der Anwender beispielsweise herausfinden, dass er mehr Strom verbraucht als während eines vorhergehenden Monats. Außerdem kann eine ausgewogene und energiesparende Benutzung von Geräten verbessert werden. Ein weiterer Aspekt ist die Möglichkeit der Kostenreduzierung für einen Anwender durch eine Überwachung des Stand-by-Leistungsverbrauches von Geräten. Beispielsweise kann der Anwender durch eine Analyse des Stand-by-Energieverbrauches von selten genutzten Geräten bzw. Einrichtungen entscheiden, ob er diese vom Leistungsversorgungsnetz nimmt, also „aussteckt” oder durch energieeffizientere Geräte ersetzt. Außerdem können leistungsverbrauchende Geräte erkannt werden, von denen der Anwender sich nicht bewusst ist, dass sie augenblicklich am Stromnetz angeschlossen sind und Energie bzw. Leistung verbrauchen. In solchen Fällen kann einem Anwender die erfindungsgemäße Vorrichtung helfen die entsprechenden Geräte zu identifizieren und abzuschalten, falls die Geräte momentan nicht benötigt werden.
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Die Optimierung von vernetzten Infrastrukturen, beispielsweise die Konfigurierung eines vernetzen Hauses bzw. Haushalts kann immer noch eine große Herausforderung darstellen. Ein komplettes energieeffizientes Setup zu planen ist kaum möglich, da das Verhaltensmuster eines Anwenders gegenwärtig nicht in Betracht gezogen wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die Information über das Leistungs- bzw. Energieverbrauchsprofils von installierten Geräten zur Verfügung gestellt werden, weshalb es möglich ist, dem Anwender Hinweise, über die Möglichkeit einer Rekonfiguration gewisser energiesparender Setups bzw. Zustandskombinationen der Geräte zu geben. Beispielsweise kann so die Beschaltung von Lampen durch Bewegungsmelder optimiert werden. Während der Lebenszeit eines Gerätes kann sich das Leistungsverbrauchsprofil ändern und dies durch Erfassen des betreffenden Leistungsverbrauchsprofils monitort bzw. überwacht werden. Die Änderung des Verbrauchsprofils ist meistens durch Fehler, Fehlbedienung oder nur durch das Alter des Geräts bedingt. Eine Überwachung des Verbrauchsprofils durch Aufnahme eines Leistungsverbrauchsprofils für jedes Haushaltsgerät ermöglicht es dem Anwender solche Änderungen zu identifizieren und entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Aufgrund der Erfassung des Gesamtleistungsverbrauchs für einen ganzen Haushalt ist die Vorrichtung bzw. das System in der Lage den Zustand bzw. Betriebszustand bzw. den Programmzustand, in dem sich jedes Gerät befindet, festzustellen. Dies kann beispielsweise hilfreich sein, um beim Verlassen eines Gebäudes oder Hauses zu erkennen, ob beispielsweise gefährliche Geräte, wie ein Bügeleisen oder ein Ofen noch eingeschaltet sind. Das grundlegende Prinzip beruht auf der Benutzung unterschiedlicher Setups bzw. Zustandskombinationen um das Leistungsverbrauchsprofil der verschiedenen Leistungsverbrauchseinrichtungen abzuschätzen oder zu berechnen.
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In Ausführungsbeispielen zur vorliegenden Erfindung kann die Methode zur Erfassung eines Leistungsverbrauchsprofils eines Gerätes aus den Gesamtleistungsverbrauchswerten und den Informationen zu den Betriebszuständen beispielsweise innerhalb eines vernetzten Haushalts durchgeführt werden.
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Die Vorrichtung bzw. das Verfahren kann beispielsweise statistische Abschätzungen der Leistungsverbrauchsprofile oder berechnete Annäherungen, welche verfeinert werden können, je mehr Zustandskombinationen der angeschlossenen leistungsverbrauchenden Einrichtungen erfasst werden, erstellen. Durch den Gebrauch von statistischen Methoden, wie z. B. der Standardabweichung, oder der Mittelwertbildung können z. B. ausreichend gute Resultate für die Berechnung der monatlichen Kosten erzielt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Erfassen von Daten zum Gesamtleistungsverbrauch des Haushalts, wobei die Zeit und die Leistungsauflösung der zur Verfügung gestellten Daten die Qualität und die Genauigkeit der berechneten bzw. abgeschätzten Leistungsverbrauchsprofile der Geräte bestimmt. Eine vernetzte Gebäudeinfrastruktur kann dazu benutzt werden, die Schaltzeiten der verschiedenen Geräte zu erfassen. Die Information über bestimmte Betriebsmodi eines Gerätes, z. B. eines Geschirrspülers oder einer Waschmaschine kann ebenfalls benötigt werden und kann deshalb auch zur Verfügung gestellt werden.
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Es sollte darauf hingewiesen werden, dass obwohl in den oben aufgeführten Ausführungsbeispielen häufig auf Haushaltsgeräte und einen vernetzten Haushalt Bezug, genommen wurde, die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch bei anderen Vorrichtungen und Systemen, wie beispielsweise in einem Auto, einem Computersystem, in einer Maschine oder in einer anderen technischen leistungsverbrauchenden Anlage eingesetzt werden kann.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass der Energieverbrauch verschiedener Komponenten bzw. Einrichtungen eines Computers, wie z. B. einer Festplatte, der Hauptplatine und eines DVD-Laufwerks mit Hilfe obiger Methode überwacht wird. Die oben aufgeführten Ausführungsbeispiele sind daher nicht als Einschränkung zu betrachten, sondern dienen zur exemplarischen Anschauung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und des entsprechenden erfindungsgemäßen Systems.
