TWI386652B - 辨識電器狀態之方法、系統及電腦程式產品 - Google Patents

Description

辨識電器狀態之方法、系統及電腦程式產品

本發明是有關於一種辨識電器狀態之方法，且特別是有關於一種以迴路為單位辨識電器狀態的方法、系統及電腦程式產品。

隨著石油、電力與其他自然資源的日漸短缺，環境保護與節約能源的觀念也逐漸受到重視。據統計，約有百分之三十九左右的能源是使用在人類的居住環境上，因此，越來越多的建築物開始使用具備能源計算管控能力的智慧型電表(Smart Meter)，以即時提供使用者居住環境中的各項用電資訊。

一般來說，為了解建築物中各種電器或設備的耗電情況，最直接的方式便是在每個電器設備上裝設如小型電表般的量測裝置。另外，倘若需要搜集各電器的用電狀況並加以分析，則需要在電器上或是小型電錶安裝無線電射頻(Radio Frequency，RF)通訊元件或電力線通訊(Power Line Communication，PLC)元件，進而透過通訊元件將用電資訊傳送至後端平台進行分析。但不難想見的是，當需要量測的電器數量過多時，在每個電器上安裝量測裝置與通訊元件不僅需要耗費相當多的人力，也需要十分昂貴的成本。

從另一方面來看，對於市面上部份內建有電力計量裝置的電器，雖然能取得本身的用電資訊，但也因為價格較高而不利於成本考量。況且除非將環境中的電器作全面性的更換，否則對於舊有的電器仍必須透過外掛量測裝置及通訊元件的方式來取得其用電資訊。

本發明提供一種辨識電器狀態之方法，是以迴路為單位辨識迴路上每種電器個別的使用狀態。

本發明提供一種辨識電器狀態之系統，透過單一種耗電特徵之數值機率分布，判斷迴路中各電器的狀態。

本發明提供一種電腦程式產品，所儲存的程式指令在載入電腦系統後，便可透過偵測與分析迴路的電力資訊，進而判斷迴路上各電器的狀態。

本發明提出一種辨識電器狀態之方法，透過單一種耗電特徵偵測迴路上的n個電器，其中各電器分別具有多個狀態，且n為正整數。此方法首先取得每個電器在各狀態下耗電特徵的變化，以建立每個電器之各狀態的狀態耗電值機率分布。接著排列組合上述電器之每種狀態以產生上述電器的多種狀態組合。接下來，針對上述狀態組合中的每一個，利用其中各電器之狀態所對應的狀態耗電值機率分布，建立一組合耗電值機率分布，再依據狀態組合的組合耗電值機率分布，建立上述狀態組合與耗電特徵之多個參考值之間的對應關係。在偵測迴路之耗電特徵的當前量測值後，比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中建立各電器之各狀態的狀態耗電值機率分布的步驟包括取得其中之一電器作為取樣電器。在取樣電器處於各狀態下，蒐集耗電特徵在一取樣時間內的多個變化值，並計算各變化值在取樣時間內發生的機率，以建立各狀態的狀態耗電值機率分布。本方法取得其中另一電器作為取樣電器，並重複上述各步驟直到所有電器均處理完畢為止。

在本發明之一實施例中，其中針對上述狀態組合中的每一個建立其組合耗電值機率分布的步驟包括：針對上述狀態組合中的每一個，依據各上述電器在狀態組合所定義之狀態下的狀態耗電值機率分布，計算狀態組合中上述電器之多種變化值總和發生的機率，以建立組合耗電值機率分布。

在本發明之一實施例中，其中依據上述狀態組合的組合耗電值機率分布，建立上述狀態組合與上述參考值之間的對應關係的步驟包括：首先，以上述狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的變化值總和作為參考值。當變化值總和僅出現在單一個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係。當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，並重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。

在本發明之一實施例中，其中比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合的步驟更包括判斷當前量測值與迴路之耗電特徵的前次量測值之間的變化量是否大於一預設值。若是，才比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合的步驟更包括在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應單一個狀態組合，則判定上述電器屬於該單一個狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合的步驟更包括在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應複數個狀態組合，則分別取得各該複數個狀態組合的重組機率，並判定上述電器屬於具有於較高之重組機率的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中比對當前量測值與上述參考值，以判定上述電器所屬的狀態組合的步驟更包括在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應複數個狀態組合，則取得上述電器所屬的前次狀態組合，並比較前次狀態組合與該複數個狀態組合，以判定上述電器屬於與前次狀態組合差異較小的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中耗電特徵至少包括功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，以及電流其中之一。

從另一觀點來看，本發明提出一種辨識電器狀態之系統，包括耗電特徵感測器、狀態特徵建立模組以及電器狀態識別模組。其中，耗電特徵感測器用以偵測一迴路之耗電特徵的量測值。該迴路包括n個電器，且上述電器分別具有多個狀態，而n為正整數。狀態特徵建立模組用以取得上述電器在各狀態下耗電特徵的變化，以建立各電器之各狀態的狀態耗電值機率分布，並排列組合上述電器之上數狀態以產生電器的多種狀態組合。並且針對上述狀態組合中的每一個，利用其中各上述電器之狀態所對應的狀態耗電值機率分布，建立一組合耗電值機率分布，以及依據上述狀態組合的組合耗電值機率分布，建立上述狀態組合與耗電特徵之多個參考值之間的對應關係。電器狀態識別模組耦接耗電特徵感測器及狀態特徵建立模組，在取得耗電特徵感測器所偵測到迴路之耗電特徵的當前量測值時，比對當前量測值與上述參考值，進而判定上述電器所屬的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中狀態特徵建立模組取得其中之一電器作為取樣電器。在取樣電器處於各狀態下，蒐集耗電特徵在取樣時間內的多個變化值，並計算各上述變化值在取樣時間內發生的機率，以建立各狀態的狀態耗電值機率分布。狀態特徵建立模組取得另一電器作為取樣電器，並重複上述各動作直到所有電器均處理完畢為止。

在本發明之一實施例中，其中狀態特徵建立模組針對上述狀態組合中的每一個，依據各電器在狀態組合所定義之狀態下的狀態耗電值機率分布，計算狀態組合中上述電器之多種變化值總和發生的機率，以建立組合耗電值機率分布。

在本發明之一實施例中，其中狀態特徵建立模組以上述狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的變化值總和作為參考值。當變化值總和僅出現在單一個狀態組合之組合耗電值機率分布時，狀態特徵建立模組設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係。當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，狀態特徵建立模組設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，並重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。

在本發明之一實施例中，其中電器狀態識別模組判斷當前量測值與迴路耗電特徵之前次量測值之間的變化量是否大於一預設值。若是，電器狀態識別模組才比對當前量測值與上述參考值，進而判定上述電器所屬的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中電器狀態識別模組在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應單一個狀態組合，電器狀態識別模組判定上述電器屬於該單一個狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中電器狀態識別模組在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應複數個狀態組合，電器狀態識別模組分別取得各該複數個狀態組合的重組機率，並判定上述電器屬於具有於較高之重組機率的狀態組合。

在本發明之一實施例中，其中電器狀態識別模組在上述參考值中，比對出符合當前量測值的目標參考值。若目標參考值對應複數個狀態組合，電器狀態識別模組取得上述電器所屬的前次狀態組合，並比較前次狀態組合與該複數個狀態組合，以判定上述電器屬於與前次狀態組合差異較小的狀態組合。

在本發明之一實施例中，此辨識電器狀態之系統更包括結果輸出裝置，耦接至電器狀態識別模組，用以顯示上述電器目前屬於的狀態。

在本發明之一實施例中，其中耗電特徵包括功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，以及電流其中之一。而耗電特徵感測器包括電表、電力計、瓦時計，及功率量測計其中之一。

從又一觀點來看，本發明提出一種電腦程式產品，所包括的至少一程式指令在載入電腦系統並執行後，可執行上述辨識電器狀態之方法。

基於上述，本發明是以迴路作為辨識單位，且僅需要利用一種耗電特徵，便能透過機率分布的比對而判斷出迴路中各電器目前的狀態。在不需額外在每個電器上增設量測裝置的情況下，能大幅降低辨識電器狀態的成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明之一實施例所繪示之辨識電器狀態之系統的方塊圖。請參閱圖1，電器狀態之辨識系統100包括耗電特徵感測器110、狀態特徵建立模組120、電器狀態識別模組130，以及結果輸出裝置140。

耗電特徵感測器110例如是電表、電力計、瓦時計，或功率量測計，用以偵測一迴路之耗電特徵的量測值。耗電特徵感測器110僅需具備單一種耗電特徵的偵測能力，而耗電特徵可以是功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，或電流其中之一。在本實施例中，迴路上具有n個電器(n為正整數)，且每個電器分別具有多個狀態。舉例來說，倘若需要偵測居家環境的電器狀態，便可將耗電特徵感測器110置放於住家的電力盤。

狀態特徵建立模組120用以取得每個電器的耗電特徵變化，以建立迴路中各電器之各狀態的一狀態耗電值機率分布。接著排列組合迴路中各電器的各狀態以產生電器的多種狀態組合，同時建立各狀態組合所各別對應的組合耗電值機率分布。狀態特徵建立模組120會根據所有狀態組合的組合耗電值機率分布，建立上述狀態組合與耗電特徵之多個參考值之間的對應關係。

電器狀態識別模組130同時耦接耗電特徵感測器110以及狀態特徵建立模組120，用以在透過耗電特徵感測器110取得迴路之耗電特徵的當前量測值後，根據狀態特徵建立模組120先前建立的對應關係，辨識出迴路中各電器目前的狀態。

結果輸出裝置140耦接電器狀態識別模組130，用以顯示迴路中各電器目前屬於的狀態。舉例來說，輸出裝置140可以是電腦系統、伺服器、或資訊呈現面板等等，但並不以此為限。輸出裝置140能透過網路或實體線路與電器狀態識別模組130耦接，進而取得電器狀態識別模組130的辨識結果，並顯示各電器的狀態以供使用者檢視。

在本實施例中，電器狀態之辨識系統100是以迴路為判斷單位，透過各電器各狀態的耗電值機率分布狀況，以辨識出迴路中各電器目前的狀態。電器狀態之辨識系統100不需在每個電器上額外安裝量測裝置與通訊元件，進而能以較低的成本達到監測電器使用狀態的目的。

為了更進一步地說明電器狀態之辨識系統100的詳細運作流程，以下特舉另一實施例來對本發明進行說明。圖2是依照本發明之一實施例所繪示之辨識電器狀態之方法的流程圖，請同時參閱圖1與圖2。

首先如步驟210所示，狀態特徵建立模組120取得迴路中所有電器在各狀態下耗電特徵的變化，進而建立各電器之各狀態的狀態耗電值機率分布。以下是以圖3來說明建立狀態耗電值機率分布的詳細步驟。如圖3之步驟310所示，狀態特徵建立模組120首先自位於迴路的所有電器中，擇一作為取樣電器。

接著在步驟320中，令取樣電器處於所具有的其中一種狀態。並如步驟330所示，狀態特徵建立模組120蒐集耗電特徵在一取樣時間內的多個變化值，並計算各變化值在取樣時間內發生的機率，以建立取樣電器目前所處狀態的狀態耗電值機率分布。其中，取樣時間例如是由使用者所提供。具體來說，使用者可根據電器本身的運作特徵來設定電器的取樣時間。而各變化值在取樣時間內發生的機率則是根據各變化值發生的時間與取樣時間來計算之。

接著在步驟340中，針對取樣電器，判斷是否還有其他尚未處理的狀態。若是，則重複步驟320至340，以透過上述方式建立取樣電器之其他各種狀態的狀態耗電值機率分布。直到取樣電器的各種狀態均處理完畢(亦即，已產生各狀態的狀態耗電值機率分布)，便如步驟350所示，判斷迴路中是否還有其他尚未處理的電器。若是，則狀態特徵建立模組120將回到步驟310進而取得另一電器作為取樣電器，並重複上述步驟以建立新的取樣電器之每一狀態所各別對應的狀態耗電值機率分布。

透過圖3所示之各步驟，狀態特徵建立模組120可針對迴路中每個電器的每種狀態，個別建立其所對應的狀態耗電值機率分布。在以下的實施例中假設耗電特徵為功率，且迴路中電器A的取樣時間為42秒。圖4A是當電器A處於開啟狀態下，在42秒內功率變化的示意圖。狀態特徵建立模組120可依據圖4A的資訊，統計出在42秒內功率120瓦特(Watt)發生的時間為25秒、功率121瓦特發生的時間為12秒、功率122瓦特發生的時間為3秒、功率123、124與125瓦特發生的時間為0秒，而功率126瓦特發生的時間為2秒。根據上述統計結果，由狀態特徵建立模組120所建立電器A之開啟狀態的狀態耗電值機率分布則如圖4B所示。其中，功率120瓦特在取樣時間(42秒)內發生的機率為59.5%、功率121瓦特在取樣時間內發生的機率為28.6%、功率122瓦特在取樣時間內發生的機率為7.1%，而功率126瓦特在取樣時間內發生的機率為4.8%。必須特別說明的是，在本實施例中雖然是以圖4B所示之長條圖來表示一種電器狀態的狀態耗電值機率分布，但在其他實施例中，狀態特徵建立模組120亦可利用其他種類的圖示、表格來記錄或表示狀態耗電值機率分布。換言之，本發明並不對狀態耗電值機率分布的記錄或表示方式加以限制。

在建立迴路中各電器之各狀態的狀態耗電值機率分布後，接著回到圖2之步驟220，狀態特徵建立模組120排列組合每種電器的每種狀態，以產生電器的多種狀態組合。進一步來說，在每種狀態組合中包括n個狀態，且上述n個狀態係一對一對應至迴路中的n個電器，並且是所對應之電器具有的狀態其中之一。舉例來說，假設迴路中有四種電器，且每種電器均具有兩種狀態，那麼狀態特徵建立模組120便會產生16(即2⁴ )種狀態組合。假設迴路中有四種電器，其中一種電器具有4種狀態而另外三種電器均具有兩種狀態，那麼狀態特徵建立模組120則會產生32(即4×2³ )種狀態組合。

接下來在步驟230中，狀態特徵建立模組120針對上述狀態組合中的每一個，利用其中各電器之狀態所對應的狀態耗電值機率分布，建立一組合耗電值機率分布。以下以圖5來說明建立組合耗電值機率分布的詳細步驟。首先如步驟510所示，狀態特徵建立模組120在所有的狀態組合中，擇一作為處理組合。

接著如步驟520所示，狀態特徵建立模組120根據電器在處理組合所定義之狀態下的狀態耗電值機率分布，取得多種變化值總和。詳細地說，假設耗電特徵為功率，迴路中具有A、B兩個電器，且上述兩個電器均具有開啟及關閉這兩種狀態。若電器A之開啟狀態的狀態耗電值機率分布如圖6A所示，包括4個變化值(分別為120瓦特、121瓦特、122瓦特，以及126瓦特)，且電器B之開啟狀態的狀態耗電值機率分布如圖6B所示，包括3個變化值(分別為28瓦特、29瓦特，以及30瓦特)。那麼分別在上述兩個狀態耗電值機率分布中，個別取得其中之一變化值，並將所取得之變化值相加，以及在刪除重複的總和後，可產生8個變化值總和(分別為148瓦特、149瓦特、150瓦特、151瓦特、152瓦特、154瓦特、155瓦特，以及156瓦特)。

接著在步驟530中，狀態特徵建立模組120依據各上述電器在處理組合所定義之狀態下的狀態耗電值機率分布，計算處理組合中上述電器之各種變化值總和發生的機率，進而建立處理組合的組合耗電值機率分布。

以下以P(x)表示x瓦特發生的機率，如圖6A及6B所示，當電器A與電器B均處於開啟狀態下，變化值總和為148瓦特的機率P(148)，應為電器A在開啟狀態下變化值為120瓦特之機率P(120)與電器B在開啟狀態下變化值為28瓦特之發生機率P(28)的乘積(亦即，P(148)=P(120)×P(28))。然而，由於當電器A與電器B均處於開啟狀態下，功率為149瓦特的情況可能是電器A消耗120瓦特且電器B消耗29瓦特，或者是電器A消耗121瓦特且電器B消耗28瓦特，因此變化值總和為149瓦特的機率P(149)是所有能加總成149瓦特之多個變化值之機率乘積的總和。亦即，P(149)=P(120)×P(29)＋P(121)×P(28)。倘若有三組變化值能產生相同的一變化值總和，那麼該變化值總和的機率便是將每組中變化值的機率相乘以得到三個乘積，再將上述三個乘積加總，以此類推。延續上述實施例，處理組合為電器A與電器B均處於開啟狀態時，所對應的組合耗電值機率分布將如圖6C所示。

回到圖5之步驟540，狀態特徵建立模組120判斷是否還有其他尚未處理的狀態組合。若是，則狀態特徵建立模組120將回到步驟510以取得另一狀態組合來作為處理組合，並重複圖5所示之各步驟直到每種狀態組合均處理完畢為止。也就是說，透過圖5所示之各步驟，狀態特徵建立模組120將建立每種狀態組合所各別對應的一組合耗電值機率分布。同樣地，在上述實施例中雖然是以長條圖來表示組合耗電值機率分布，但本發明並不對組合耗電值機率分布的表示及記錄方式加以限制。

接著請回到圖2之步驟240，狀態特徵建立模組120接著依據各狀態組合的組合耗電值機率分布，建立上述狀態組合與耗電特徵之多個參考值之間的對應關係。具體來說，狀態特徵建立模組120首先以上述狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的變化值總和作為參考值。當變化值總和僅出現在單一個狀態組合的組合耗電值機率分布時，狀態特徵建立模組120直接設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係。而當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，狀態特徵建立模組120首先設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，接著重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。

假設迴路中具有四種電器且每個電器具有兩種狀態，那麼狀態特徵建立模組120將建立出對應16個狀態組合的16個組合耗電值機率分布。假設每個組合耗電值機率分布是以長條圖的方式來表示，那麼在依照變化值總和的大小來排列上述16個組合耗電值機率分布後，若16個組合耗電值機率分布彼此並不重疊，表示16個組合耗電值機率分布所各別包括的變化值總和都僅位於單一個狀態組合的組合耗電值機率分布中，因此狀態特徵建立模組120會直接建立上述變化值總和對應之參考值與變化值總和所屬之狀態組合的對應關係。

在另一實施例中，假設第一狀態組合之組合耗電值機率分布包括161至171瓦特這11個變化值總和，且第二狀態組合之組合耗電值機率分布包括170至172，以及174瓦特這4個變化值總和，狀態特徵建立模組120將以上述變化值總合作為參考值。如圖7所示，第一狀態組合之組合耗電值機率分布與第二狀態組合之組合耗電值機率分布在變化值總和為170瓦特以及171瓦特時發生重疊。因此，狀態特徵建立模組120設定變化值總和170瓦特(亦稱為參考值)與第一及第二狀態組合的對應關係，並且設定變化值總和171瓦特(亦稱為參考值)與第一及第二狀態組合的對應關係。此外，針對170與171瓦特這兩種變化值總和，狀態特徵建立模組120會利用機率重組的方式分別計算第一狀態組合與第二狀態組合所各別對應的一重組機率。

以變化值總和171瓦特為例，171瓦特在第一狀態組合之組合耗電值機率分布中所對應的機率P(171)為5%，而在第二狀態組合之組合耗電值機率分布中所對應的機率P(171)為75%。因此當迴路的功率為171瓦特時，狀態特徵建立模組120判斷迴路中的所有電器有6.3%(5/(5+75)×100%)的可能性是屬於第一狀態組合，並有93.7%(75/(5+75)×100%)的可能性是屬於第二狀態組合。其中，6.3%與93.7%便是第一狀態組合與第二狀態組合在171瓦特這個變化值總和(亦稱為參考值)下所各別對應的重組機率。

在一實施例中，狀態特徵建立模組120可將狀態組合與參考值之間的對應關係記錄為一狀態特徵表。而只要透過查表的方式便可取得參考值所對應的狀態組合。

在實際需要辨識迴路中各電器的狀態時，則如圖2之步驟250所示，電器狀態識別模組130取得由耗電特徵感測器110所偵測之迴路耗電特徵的當前量測值。最後在步驟260中，電器狀態識別模組130比對當前量測值與上述參考值，進而判定上述電器所屬的狀態組合。

在一實施例中，電器狀態識別模組130則必須先判斷當前量測值與迴路耗電特徵的前次量測值之間的變化量是否大於一預設值。若是，才接著進行電器狀態的辨識。其中，預設值可由使用者自行設定，或是迴路上的各電器耗電特徵量測值的最小差值。

電器狀態識別模組130在比對當前量測值與上述參考值後，自所有的參考值中比對出符合於當前量測值的一目標參考值。倘若目標參考值對應單一個狀態組合，電器狀態識別模組130直接判定上述電器屬於該單一個狀態組合。

然而在目標參考值對應複數個候選的狀態組合時，在一實施例中，電器狀態識別模組130會分別取得各狀態組合的重組機率，並判定上述電器屬於具有於較高之重組機率的狀態組合。而在另一實施例中，電器狀態識別模組130取得上述電器所屬的前次狀態組合，並將前次狀態組合與每個候選的狀態組合進行比較，以判定上述電器屬於與前次狀態組合差異較小的狀態組合。

在識別迴路上各電器的狀態後，可由結果輸出裝置140輸出結果以供使用者檢視。只要記錄每次電器狀態的辨識結果，將能進一步地判斷出迴路上每個電器的前後狀態變化，進而推算出電器的使用時間。在推算電器的使用時間後，也能進一步計算各電器的用電狀況以及相關費用。換言之，在電器狀態之辨識系統100中，不再需要在每個電器上額外增設量測裝置，而只需透過一個耗電特徵感測器110偵測整個迴路之耗電特徵的當前量測值，便可分析出迴路上每個電器目前的使用狀態。其中，耗電特徵感測器110僅需具備單一種耗電特徵的偵測能力。

本發明另提供一種電腦程式產品，其係用以執行上述辨識電器狀態之方法。此電腦程式產品基本上是由數個程式指令片段所組成(例如設定程式指令片段、以及部署程式指令片段等等)，在將這些程式指令片段載入電腦系統並執行之後，即可完成上述辨識電器狀態之方法的各步驟，並使得電腦系統具備僅利用一個耗電特徵感測器而辨識迴路上各種電器狀態的功能。

綜上所述，本發明所述辨識電器狀態之方法、系統及電腦程式產品係透過迴路上各電器單一種耗電值的機率分布，進而利用迴路耗電特徵的當前量測值來比對分析出各電器的狀態。不需要額外在每個電器上安裝量測裝置而能減少辨識成本，且僅需使用單一種耗電值便能進行辨識，由於在辨識過程中的計算複雜度較低，而能大幅提升辨識的效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電器狀態之辨識系統

110．．．耗電特徵感測器

120．．．狀態特徵建立模組

130．．．電器狀態識別模組

140．．．結果輸出裝置

210～260．．．本發明之一實施例所述之辨識電器狀態之方法的各步驟

310～350．．．本發明之一實施例所述之建立狀態耗電值機率分布的各步驟

510～540．．．本發明之一實施例所述之建立組合耗電值機率分布的各步驟

圖1是依照本發明之一實施例所繪示之辨識電器狀態之系統的方塊圖。

圖2是依照本發明之一實施例所繪示之辨識電器狀態之方法的流程圖。

圖3是依照本發明之一實施例所繪示之建立狀態耗電值機率分布的流程圖。

圖4A是依照本發明之一實施例所繪示之在取樣時間內耗電特徵變化的示意圖。

圖4B是依照本發明之一實施例所繪示之狀態耗電值機率分布的示意圖。

圖5是依照本發明之一實施例所繪示之建立組合耗電值機率分布的流程圖。

圖6A、6B是依照本發明之一實施例所繪示之狀態耗電值機率分布的示意圖。

圖6C是依照本發明之一實施例所繪示之組合耗電值機率分布的示意圖。

圖7是依照本發明之一實施例所繪示之兩個重疊之組合耗電值機率分布的示意圖。

210～260．．．本發明之一實施例所述之辨識電器狀態之方法的各步驟

Claims (29)

1. 一種辨識電器狀態之方法，透過單一種耗電特徵偵測一迴路上的n個電器，其中該些電器分別具有多個狀態，且n為正整數，該方法包括：取得該些電器在各該些狀態下該耗電特徵的變化，以建立該些電器之各該些狀態的一狀態耗電值機率分布；排列組合該些電器之該些狀態，以產生該些電器的多種狀態組合；針對該些狀態組合中的每一個，利用其中各該些電器的狀態所對應的該狀態耗電值機率分布，建立一組合耗電值機率分布；依據該些狀態組合的組合耗電值機率分布，建立該些狀態組合與該耗電特徵之多個參考值之間的對應關係；偵測該迴路之該耗電特徵的一當前量測值；以及比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中取得該些電器在各該些狀態下該耗電特徵的變化，以建立該些電器之各該些狀態的該狀態耗電值機率分布的步驟包括：取得該些電器其中之一作為一取樣電器；在該取樣電器處於各該些狀態下，蒐集該耗電特徵在一取樣時間內的多個變化值，並計算各該些變化值在該取樣時間內發生的機率，以建立各該些狀態的該狀態耗電值機率分布；以及取得該些電器其中之另一作為該取樣電器，並重複上述各步驟直到各該些電器均處理完畢為止。
3. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中針對該些狀態組合中的每一個，利用其中各該些電器的狀態所對應的該狀態耗電值機率分布，建立該組合耗電值機率分布的步驟包括：針對該些狀態組合中的每一個，依據各該些電器在該狀態組合所定義之狀態下的該狀態耗電值機率分布，計算該狀態組合中該些電器之多種變化值總和發生的機率，以建立該組合耗電值機率分布。
4. 如申請專利範圍第3項所述之辨識電器狀態之方法，其中依據該些狀態組合的組合耗電值機率分布，建立該些狀態組合與該耗電特徵之該些參考值之間的對應關係的步驟包括：以該些狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的該些變化值總和作為該些參考值；當變化值總和僅出現在單一個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係；以及當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，並重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。
5. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合的步驟更包括：判斷該當前量測值與該迴路之該耗電特徵的一前次量測值之間的變化量是否大於一預設值；以及若是，才比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合的步驟更包括：在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值；以及若該目標參考值對應單一個狀態組合，則判定該些電器屬於該單一個狀態組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合的步驟更包括：在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值；若該目標參考值對應複數個狀態組合，則分別取得各該複數個狀態組合的一重組機率；以及判定該些電器屬於具有於較高之該重組機率的狀態組合。
8. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合的步驟更包括：在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值；若該目標參考值對應複數個狀態組合，則取得該些電器所屬的一前次狀態組合；以及比較該前次狀態組合與該複數個狀態組合，以判定該些電器屬於與該前次狀態組合差異較小的狀態組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之辨識電器狀態之方法，其中該耗電特徵包括功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，以及電流其中之一。
10. 一種辨識電器狀態之系統，包括：一耗電特徵感測器，偵測一迴路之一耗電特徵的量測值，其中該迴路包括n個電器，且該些電器分別具有多個狀態，n為正整數；一狀態特徵建立模組，取得該些電器在各該些狀態下該耗電特徵的變化，以建立該些電器之各該些狀態的一狀態耗電值機率分布，排列組合該些電器之該些狀態以產生該些電器的多種狀態組合，並針對該些狀態組合中的每一個，利用其中各該些電器的狀態所對應的該狀態耗電值機率分布建立一組合耗電值機率分布，以及依據該些狀態組合的組合耗電值機率分布，建立該些狀態組合與該耗電特徵之多個參考值之間的對應關係；以及一電器狀態識別模組，耦接該耗電特徵感測器及該狀態特徵建立模組，在取得該耗電特徵感測器所偵測到該迴路之該耗電特徵的一當前量測值時，比對該當前量測值與該些參考值以判定該些電器所屬的狀態組合。
11. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該狀態特徵建立模組取得該些電器其中之一作為一取樣電器，並在該取樣電器處於各該些狀態下，蒐集該耗電特徵在一取樣時間內的多個變化值，並計算各該些變化值在該取樣時間內發生的機率，以建立各該些狀態的該狀態耗電值機率分布，該狀態特徵建立模組取得該些電器其中之另一作為該取樣電器，並重複上述各動作直到各該些電器均處理完畢為止。
12. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該狀態特徵建立模組針對該些狀態組合中的每一個，依據各該些電器在該狀態組合所定義之狀態下的該狀態耗電值機率分布，計算該狀態組合中該些電器之多種變化值總和發生的機率，以建立該組合耗電值機率分布。
13. 如申請專利範圍第12項所述之辨識電器狀態之系統，其中該狀態特徵建立模組以該些狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的該些變化值總和作為該些參考值；當變化值總和僅出現在單一個狀態組合之組合耗電值機率分布時，該狀態特徵建立模組設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係；當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，該狀態特徵建立模組設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，並重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。
14. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該電器狀態識別模組判斷該當前量測值與該迴路之該耗電特徵的一前次量測值之間的變化量是否大於一預設值，若是，才比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合。
15. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該電器狀態識別模組在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應單一個狀態組合，該電器狀態識別模組判定該些電器屬於該單一個狀態組合。
16. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該電器狀態識別模組在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應複數個狀態組合，該電器狀態識別模組分別取得各該複數個狀態組合的一重組機率，並判定該些電器屬於具有於較高之該重組機率的狀態組合。
17. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該電器狀態識別模組在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應複數個狀態組合，該電器狀態識別模組取得該些電器所屬的一前次狀態組合，並比較該前次狀態組合與該複數個狀態組合，以判定該些電器屬於與該前次狀態組合差異較小的狀態組合。
18. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，更包括：一結果輸出裝置，耦接該電器狀態識別模組，顯示該些電器目前屬於的狀態。
19. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該耗電特徵包括功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，以及電流其中之一。
20. 如申請專利範圍第10項所述之辨識電器狀態之系統，其中該耗電特徵感測器包括電表、電力計、瓦時計，及功率量測計其中之一。
21. 一種電腦程式產品，包括至少一程式指令，該些程式指令用以載入一電腦系統以執行下列步驟：取得一迴路上n個電器在各別具有之多個狀態下一耗電特徵的變化，以建立該些電器之各該些狀態的一狀態耗電值機率分布，其中n為正整數；排列組合該些電器之該些狀態，以產生該些電器的多種狀態組合；針對該些狀態組合中的每一個，利用其中各該些電器的狀態所對應的該狀態耗電值機率分布，建立一組合耗電值機率分布；依據該些狀態組合的組合耗電值機率分布，建立該些狀態組合與該耗電特徵之多個參考值之間的對應關係；偵測該迴路之該耗電特徵的一當前量測值；以及比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合。
22. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令在建立該些電器之各該些狀態的該狀態耗電值機率分布時，取得該些電器其中之一作為一取樣電器，並在該取樣電器處於各該些狀態下，蒐集該耗電特徵在一取樣時間內的多個變化值，並計算各該些變化值在該取樣時間內發生的機率，以建立各該些狀態的該狀態耗電值機率分布，以及取得該些電器其中之另一作為該取樣電器，並重複上述各步驟直到各該些電器均處理完畢為止。
23. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令在針對該些狀態組合中的每一個建立該組合耗電值機率分布時，針對該些狀態組合中的每一個，依據各該些電器在該狀態組合所定義之狀態下的該狀態耗電值機率分布，計算該狀態組合中該些電器之多種變化值總和發生的機率，以建立該組合耗電值機率分布。
24. 如申請專利範圍第23項所述之電腦程式產品，其該些程式指令在建立該些狀態組合與該耗電特徵之該些參考值之間的對應關係時，以該些狀態組合之組合耗電值機率分布所包括的該些變化值總和作為該些參考值；當變化值總和僅出現在單一個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該單一個狀態組合的對應關係；當變化值總和出現在複數個狀態組合之組合耗電值機率分布時，設定變化值總和所對應之參考值與該複數個狀態組合的對應關係，並重組變化值總和在該複數個狀態組合之組合耗電值機率分布中發生的機率，以產生對應該複數個狀態組合的多個重組機率。
25. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令判斷該當前量測值與該迴路之該耗電特徵的一前次量測值之間的變化量是否大於一預設值，若是，才比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合。
26. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令在比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合時，在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應單一個狀態組合，則判定該些電器屬於該單一個狀態組合。
27. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令在比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合時，在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應複數個狀態組合，則分別取得各該複數個狀態組合的一重組機率，以及判定該些電器屬於具有於較高之該重組機率的狀態組合。
28. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該些程式指令在比對該當前量測值與該些參考值，以判定該些電器所屬的狀態組合時，在該些參考值中，比對出符合該當前量測值的一目標參考值，若該目標參考值對應複數個狀態組合，則取得該些電器所屬的一前次狀態組合，比較該前次狀態組合與該複數個狀態組合，以判定該些電器屬於與該前次狀態組合差異較小的狀態組合。
29. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其中該耗電特徵包括功率、伏特安培、伏特、瓦時、用電度數、虛功率，以及電流其中之一。