本發明涉及一種能量管理方法,所述能量管理方法用于檢測至少一個被連接到能量供應網上的耗電器的能量消耗,其中所有耗電器的最大功率消耗的總和至少是5kW,其中通過多個檢測裝置來分別檢測和/或計算相關的檢測值的能量消耗,據此至少所述檢測值中的部分和/或由至少所述檢測值中的部分所計算的值作為能量值被傳輸到中央裝置并且在那里被存儲和/或被分析。此外,本發明還涉及一種用于能量管理裝置的轉接裝置(Vermittlungseinrichtung)、一種能量管理裝置和一種計算機程序。
背景技術:
在環保意識增加以及能量價格升高的時代,能量管理、即對技術設施的能量消耗的優化和適配越來越重要。如果使用大量耗電器,那么常常存在對于能量消耗的節約潛力或所述能量消耗可以用其它因素來權衡(abwaegen)。然而,這樣的節約潛力和優化潛力常常在沒有對耗電器的消耗分布圖(Verbrauchsprofil)的準確認識和詳細的數據分析的情況下是不可能的。關于優化潛力和節約潛力而對消耗數據的分析或者可以由耗電器的運行方自己來進行,或者所述分析可以由外部服務提供方來執行,所述外部服務提供方使他的關于能量管理方面的經驗和專業知識供支配。在兩種情況下必要的是,存在關于耗電器在不同運行情況下的能量消耗的詳細信息。
兩種方案被用于檢測復雜的耗電器復合體的能量消耗。一方面,在大的工業設施中常常設置有過程自動化系統或過程控制系統,所述過程自動化系統或過程控制系統可利用集成能量管理系統來擴展。然而,尤其是在較小的工業設施或建筑物的情況下常常不設置過程自動化系統或過程控制系統。根據具體的耗電器基礎設施如何被構造,在某些情況下可能會僅僅使用過程自動化系統或過程控制系統的功能范圍的一小部分,因此,用于安裝這種系統的技術上的以及資金上的花費不是在所有的耗電器復合體中都是適宜的。
替代地,可以設置特殊解決方案,所述特殊解決方案設置特定的傳感器,所述傳感器與中央裝置進行通信。所述特殊解決方案在技術上是花費非常高的,尤其是在現有的耗電器復合體中根據所適配的傳感器來進行改型(Nachruesten)在技術上是花費非常高的。
技術實現要素:
因此,本發明所基于的任務在于說明一種能量管理方法,所述能量管理方法相比之下使對能量消耗的檢測變得容易并且尤其能夠以較低的技術花費被用在新的和/或現有的耗電器復合體中。
所述任務根據本發明通過在開頭所提到的類型的方法來解決,其中給檢測裝置中的至少一個和/或所述檢測裝置中的至少一組分別分配一個轉接裝置,其中通過所述檢測裝置和/或所述檢測裝置中的組檢測到的和/或所計算的檢測值分別按照針對所述檢測裝置和/或所述檢測裝置中的組預先給定的在檢測裝置側的協議而被提供給所述轉接裝置,據此,相應的能量值通過使中央裝置與所有的轉接裝置連接的網絡按照預先給定的與在檢測裝置側的協議不同的、在中央裝置側的協議而被傳輸給所述中央裝置。
根據本發明提出,除了中央裝置之外還使用附加的轉接裝置,以便將能量值提供給所述中央裝置。在這種情況下被充分利用的是,在耗電器中常常已經存在關于單個耗電器的消耗或者關于單個耗電器的消耗決定的參量的信息。例如,電流轉換器常常已經檢測到由所述電流轉換器所提供的電流和電壓的測量值。對于能量傳輸的其它類型來說,例如對于氣流、油流、蒸汽流、壓縮空氣流或者冷卻液體流來說,也常常由總歸被設置的傳感器來提供各個參量,從所述各個參量能夠直接或者借助于附加信息獲得描述能量消耗的檢測值。補充地,能量消耗能夠部分地直接地或者在使用附加的測量值的情況下從控制參量推導出,所述控制參量由控制裝置來提供。
在這種情況下有問題的是,相對應的參量常常只在本地存在而且不同的耗電器或不同的被分配給單個耗電器的組件(諸如不同的傳感器)以不同的方式進行通信。信息可以作為模擬信號通過不同的總線系統(如Modbus或I2C總線)、不同的有線的或無線的網絡作為脈寬調制信號或者諸如此類的信號來傳輸。根據本發明,為了能夠仍然以微小的技術花費將耗電器的能量值提供給中央裝置而提出將轉接裝置用作抽象層,所述抽象層接收以在檢測裝置側的協議來提供的檢測值并且將所述檢測值或者由所述檢測值計算出的值以在中央裝置側的協議提供給所述中央裝置。因此能夠實現的是,一方面可以在能量管理的范圍內在耗電器復合體中使用幾乎任意的信息源,而另一方面可以針對能量檢測任務使用幾乎任意的附加的傳感器。
在根據本發明的能量管理方法中,尤其單獨地針對建筑物的不同區域或針對技術設施或裝置的不同區域來檢測能量消耗。中央裝置可以僅僅用于存儲能量值。然而,補充地或者替代地,可以由中央裝置本身來提供分析功能,所述分析功能例如能夠實現能量消耗的統計學分析。尤其是可以例如通過因特網連接、尤其是加密的因特網連接來將所存儲的和/或經分析的能量值提供給其它的裝置。
對能量值的分析例如可以在公司網的計算機上進行或者通過服務提供方來進行,所述計算機通過所述公司網與中央裝置連接,所述服務提供方例如通過虛擬專用網絡(Virtual Private Network)與中央裝置進行通信。原則上,也可能的是,中央裝置本身或者與所述中央裝置進行通信的其它裝置都針對單個耗電器或者所有的耗電器提供控制功能。
根據本發明的方法尤其可以被用于在工業設施、建筑物或者建筑物的部分(諸如商店或住房)中的能量管理。然而,耗電器中的全部或部分例如也可以自由地被布置在現場處、被布置在供應線路處、被布置在建筑物中和/或被布置在建筑物上和/或被布置在海運和/或空運裝置上。可以針對大量不同的能量形式來檢測能量消耗。例如可以檢測耗電、氣態的和/或液態的化學能量載體的流、其它的能量載體(諸如壓縮空氣或蒸汽)的流和/或冷卻液體的流,作為檢測參數。可以檢測在建筑物、工業設施或另一耗電器復合體之內的所有耗電器的能量值,即例如不僅檢測工業設施的生產機器的消耗而且檢測用于工業設施的房間的暖氣或空調的能量消耗。然而,替代地可以只考慮所述耗電器的部分。根據本發明的方法能夠實現檢測功率大的耗電器和復雜的耗電器復合體的消耗。所有耗電器的最大功率消耗的總和大于5kW。耗電器的最大功率消耗應理解為如下那種功率消耗,所述功率消耗在耗電器的正常運行時最大地被消耗,或所述功率消耗能夠由耗電器在所述耗電器不損壞的情況下在較長的時間段(例如幾分鐘)內被使用。
在根據本發明的方法中,每個檢測到檢測值的裝置都可以是檢測裝置。所述檢測裝置可以是測量裝置。尤其可以使用專用測量設備,然而也可以檢測在耗電器運行時總歸出現的測量參量。補充地,可能的是,檢測裝置檢測如下參量,從所述參量能夠計算出能量消耗。例如可以檢測機器的轉速,從所述轉速能夠在已知的負載的情況下確定所述機器的功率。
在此可能的是,所檢測到的、尤其所測量的參量(即例如轉速)被提供給轉接裝置,然而也可以在檢測裝置本身中已經計算出從所檢測到的參量推導出的檢測值、尤其能量消耗或功率。也可以檢測其它值(例如控制協議的值)作為檢測值或在計算所述檢測值時考慮其它值(例如控制協議的值)。檢測裝置例如可以被分配給模擬裝置,所述模擬裝置僅僅從控制參量來預測至少一個耗電器的能量消耗。
常常不需要針對每個檢測裝置都設置一個單獨的轉接裝置。例如,多個檢測裝置可以與總線(例如Modbus)連接,通過所述總線來提供檢測值。
檢測裝置的組尤其應理解為所述檢測裝置的包括少于所有檢測裝置的子組。在根據本發明的方法中可以使用檢測裝置的多個組,給所述檢測裝置的多個組分別分配一個轉接裝置。替代地,例如可以只使用一個組,所述組被補充多個單個的檢測裝置,給所述多個單個的檢測裝置分別分配一個單獨的轉接裝置。在根據本發明的方法中,轉接裝置可以是獨立于中央裝置和檢測裝置地構造的結構單元,所述結構單元被布置在單獨的外殼中。
可能的是,各個檢測裝置被構造用于通過在中央裝置側的協議進行通信。在這種情況下,在根據本發明的能量管理方法中,不需要針對這些檢測裝置設置轉接裝置。所述能量管理方法因此可以在混合式系統中執行,在所述混合式系統中,所述檢測裝置中的至少一個檢測裝置間接通過轉接裝置與中央裝置進行通信,而所述檢測裝置中的至少一個其它的檢測裝置直接通過在中央裝置側的協議與中央裝置進行通信。
尤其是可以分別通過至少一個信號線路將檢測值提供給轉接裝置。所述檢測值可以以模擬或數字的方式來提供。如下數據位可以用于通信,然而針對所述數據位尤其沒有看到更高的功能、例如數據包的路由。轉接裝置與中央裝置的通信可以有線地來實現,其中能夠使用獨立于信號線路的連接,或者轉接裝置與中央裝置的通信可以無線地來實現。有線連接例如可以通過以太網來實現,無線連接例如可以通過WLAN或ISA100來實現。使中央裝置與所有轉接裝置連接的網絡也可以具有多個網絡區段。例如可能的是,在網絡中所述連接的一部分是無線的而所述連接的一部分是有線的。
在檢測裝置側的協議不僅可以是用于數字信號傳輸的協議而且可以是用于模擬信號傳輸的協議。用于模擬信號傳輸的協議尤其是可以預先給定所述連接的電氣規范、電壓和值的分配以及信號傳輸的電壓范圍。如稍后還更詳細地被解釋的那樣,有利的是,在中央裝置側的協議能夠實現對檢測裝置的各個功能的很大程度上的抽象。轉接裝置和所分配的檢測裝置例如可以是能夠通過經由網絡的功能調用進行響應的,或所述轉接裝置和所分配的檢測裝置可以被描繪為網絡中的具有如下特性的“對象”,通過網絡可以訪問所述特性。相對應的功能性例如通過協議OPC Unfried架構或Backet來提供。替代地,例如能將Profiten用作協議。然而,在中央裝置側的協議也可以是專門為了提供如下能量總線而規定的協議,在所述能量總線上交換能量值。在中央裝置側的協議的功能性例如可以通過網絡功能調用、例如通過SOAP來實現。
中央裝置尤其可以被安裝在現場、即被安裝在建筑物中或被安裝在建筑物上。所述中央裝置尤其可以是工業計算機(Industrie-PC)。中央裝置尤其可以檢測在時間上被分辨的消耗變化過程。補充地,可以檢測其它的與消耗相關的參數、例如無功功率。
轉接裝置優選地可以僅僅一方面被用于接收檢測值和/或被用于計算從檢測值計算出的值以及另一方面被用于將相應的能量值傳輸給中央裝置。尤其可能的是,不通過轉接裝置執行控制任務。在這種情況下,尤其是當不通過轉接裝置對檢測值進行進一步處理、而是將這些檢測值直接作為能量值來提供時,轉接裝置可以特別簡單地被構造,可以是特別便宜的并且可以是維修費用特別低的(besonders wartungsarm)。尤其是,在設置足夠大的緩沖區(Puffer)用于數據檢測或提供數據的情況下,不需要轉接裝置的實時能力。相應的能量值的傳輸可包括對能量值或所接收到的檢測值或所計算出的值的緩沖和/或利用轉接裝置和/或涉及相應的檢測裝置的附加信息來積聚(anreichern)數據。
可以使用至少兩個轉接裝置,以彼此不同的在檢測裝置側的協議來將檢測值提供給所述至少兩個轉接裝置。根據本發明的方法因此能夠實現將來自不同的總線、網絡以及諸如此類的檢測值聚集在一起。
通過中央裝置和/或通過轉接裝置可以實現能夠通過網絡調用的功能。所述能夠通過網絡調用的功能可以是網絡能調用的功能,所述網絡能調用的功能例如能通過SOAP進行響應。對能調用的功能的實現也可以在預先給定的在中央裝置側的協議的范圍內進行。例如,Backet支持功能調用。OPC Unfried架構將如下屬性分配給網絡中的對象,對所述屬性的讀取和寫入訪問是可能的。相對應的讀取和寫入訪問對應于能夠通過網絡調用的功能。Profiten也提供輸入和輸出功能性,所述輸入和輸出功能性可由能夠通過網絡調用的功能來實現。
通過中央裝置可以在預先給定的時間點將識別請求(Identifikationsanforderung)傳輸給所有與網絡連接的轉接裝置,由此來實施通過相應的轉接裝置實現的識別功能,通過所述識別功能將如下識別數據集傳輸給中央裝置,所述識別數據集描述所述相應的轉接裝置和/或被分配給所述相應的轉接裝置的檢測裝置或者檢測裝置的組。在根據本發明的方法中,通過使用識別請求或識別功能可以設置網絡的自動配置功能,所述網絡使中央裝置與所有轉接裝置連接。根據識別請求通知所有被連接的轉接裝置并且所述轉接裝置將相關的數據傳輸給中央裝置。尤其是可以在連接轉接裝置之前執行對所述轉接裝置的配置,并且通過所述轉接裝置可以存儲涉及轉接裝置或所分配的檢測裝置的參數,所述參數在識別數據集的范圍內被傳輸給中央裝置。
替代地或者補充地,自動網絡配置也是可能的,其方式是,各個轉接裝置在與網絡的首次連接時“尋找”轉接裝置。轉接裝置例如可以將廣播(Broadcast)發送到網絡中、尤其可以將消息發送給預先限定的地址,所述預先限定地址可以被所有的網絡用戶接收到。基于該廣播,中央裝置識別出:轉接裝置與網絡已連接并且例如可以調用所述識別功能、配置所述轉接裝置或者諸如此類的。針對網絡中的相對應的自動配置的示例是簡單服務發現協議(Simple Service Discovery Protocol),所述簡單服務發現協議尤其是在通用即插即用(Universal Plug & Play)的范圍內被使用。
識別數據集尤其是描述了如下網絡地址,轉接裝置能通過所述網絡地址進行響應。補充地或替代地,所述識別數據集可包括:關于所分配的檢測裝置的信息,即尤其是檢測裝置的類型、例如是否涉及對壓力、溫度、電流、電壓等等的檢測、檢測裝置的布置地點、例如對耗電器的識別;哪個參數被檢測到的信息或利用哪個單元來檢測所述參數的信息;附加信息、例如所分配的檢測裝置是活躍的還是不活躍的或者是否存在錯誤;當前的檢測值或者從這些檢測值計算出的值或者諸如此類的。
在對網絡中的轉接裝置的初始識別之后,中央裝置可以通過周期性的詢問來詢問檢測值或者從這些檢測值計算出的值。然而,特別有利地,通過轉接裝置來自動傳輸所述檢測值或所述從這些檢測值計算出的值。
通過中央裝置可以調用通過轉接裝置來實現的配置功能,以便適配至少一個涉及對檢測值的檢測和/或計算和/或對能量值的計算的配置參數。尤其可以適配針對檢測值的采樣的采樣速率(Abtastrate)或者精確度,作為配置參數。如果能量值是從一個或多個檢測值計算出的值,那么也可以適配計算頻率或分辨率。尤其是,可以通過對轉接裝置的配置來適配網絡負載,其方式是適配所傳輸的數據量。如果對能量值的傳輸不以固定的周期進行,而是例如根據檢測值來進行,那么尤其是可以通過配置參數來適配至少一個極限值,在能量值或者從所述能量值推導出的值超過或低于所述至少一個極限值時進行傳輸。
被提供給轉接裝置的檢測值可以由轉接裝置來暫存,據此,能量值定期地或者在滿足預先給定的條件時被傳輸給中央裝置。所述預先給定的條件尤其可以是與最后被傳輸給中央裝置的能量值的偏差。可以在考慮附加的條件下進行定期的傳輸。例如可能的是,轉接裝置在接收到中央裝置的配置調用和/或啟動調用(Startaufruf)之后才開始能量值的傳輸。
此外,一個或多個檢測裝置的檢測值或者從這些檢測值計算出的值可以通過轉接裝置被編組(gruppieren)或被整理。因此,尤其是當通過轉接裝置來檢測多個檢測裝置的數據(所述多個檢測裝置以不同的延遲(Latente)和/或不同的頻率來提供檢測值)時,可以確保相應的檢測值彼此間的正確的時間上的分配。
中央裝置和轉接裝置可以分別包括內部時鐘,而所述內部時鐘可以通過網絡來同步。中央裝置尤其可以在預先給定的時間點通過網絡、例如通過網絡時間協議(Network Time Protocol)來發送同步消息。通過轉接裝置可以給能量值單個地或者按組地分別分配一個時間值,并且該時間值可以與能量值共同被傳輸給中央裝置。因此,通過內部時鐘的同步一方面實現的是,能量值總是可以被歸入(zuordnen)確定的時間點,由此,可靠地制訂消耗分布圖是可能的。另一方面,在組合不同的中央裝置的能量值時總是可以組合相同時間點的值。
根據所傳輸的能量值的類型可能足以實現時間值或時間同步的相對微小的精確度。例如,氣體或液體的溫度值通常在幾秒的時間標度上進行改變。然而,如果應該在能量檢測的范圍內在無功功率與有功功率之間進行區分而且電流和電壓應該單獨地作為能量值來傳輸,那么例如在具有50Hz的交變電流的情況下需要小于10ms的相對高的時間分辨率,以便可靠地確定電流和電壓的相對相位。
可能的是,通過轉接裝置將相應的能量值作為數據結構的部分來傳輸,所述數據結構描述了一個或多個相應的檢測值和/或相應的檢測裝置或者檢測裝置中的相應的組。例如可以將XML用作這種數據結構的格式。數據結構可包括多個數據元素,例如檢測值的類型、即例如是否涉及電流、壓力、溫度等等,檢測值的單位、檢測位置、例如耗電器標記、時間戳以及諸如此類的。
除了所述能量管理方法之外,本發明還涉及一種用于能量管理裝置的轉接裝置,其中所述轉接裝置被構造用于參與根據本發明的方法,其中所述轉接裝置能被分配給所述檢測裝置之一和/或所述檢測裝置中的組,而且所述轉接裝置被構造用于按照預先給定的在檢測裝置側的協議來接收通過所分配的檢測裝置或者所述檢測裝置的所分配的組檢測到的和/或計算出的檢測值,并且將相應的能量值按照預先給定的與在檢測裝置側的協議不同的、在中央裝置側的協議通過網絡傳輸給中央裝置。
轉接裝置可以提供多個潛在的在檢測裝置側的協議,其中根據所分配的檢測裝置或者檢測裝置中的所分配的組而能將所述潛在的在檢測裝置側的協議之一用作在轉接裝置側的協議。因此,轉接裝置能夠靈活地被用于大量的檢測裝置,所述大量的檢測裝置通過不同的在檢測裝置側的協議進行通信。
補充地或者替代地,轉接裝置可以是通過獨立于轉接裝置地構造的適配元件(Adapterelement)能與轉接裝置或者轉接裝置中的組連接的,其中能使用不同的適配元件,其中轉接裝置能根據所使用的適配元件與不同的檢測裝置或者檢測裝置中的組連接。通過使用適配元件,轉接裝置能夠靈活地與大量不同的檢測裝置連接。尤其是使集成到現有的耗電器基礎設施中變得容易。
此外,本發明還涉及一種能量管理裝置,所述能量管理裝置用于檢測被連接到能量供應網上的耗電器的能量消耗,其中所有耗電器的最大功率消耗的總和至少是5kW,其中所述能量管理裝置包括:多個檢測裝置,通過所述檢測裝置分別檢測和/或計算涉及能量消耗的檢測值;中央裝置,檢測值或者從所述檢測值計算出的值作為能量值被傳輸給所述中央裝置并且在那里被存儲和/或被分析;以及至少一個根據本發明的轉接裝置。所述能量管理裝置可以被構造用于執行根據本發明的方法。
此外,本發明還涉及一種計算機程序,其中在可編程的計算裝置(所述計算裝置具有用于與網絡進行連接的至少一個連接裝置和用于與檢測裝置進行連接的至少一個其它的連接裝置)上執行所述計算機程序時,所述計算裝置被構造用于作為轉接裝置來參與根據本發明的方法,所述轉接裝置能被分配給所述檢測裝置之一和/或所述檢測裝置中的一組,而且所述轉接裝置被構造用于按照預先給定的在檢測裝置側的協議來接收通過所分配的檢測裝置或者所述檢測裝置的被分配的組檢測到的檢測值,并且將能量值按照預先給定的與在檢測裝置側的協議不同的、在中央裝置側的協議通過網絡傳輸給中央裝置。
關于所述能量管理方法、所述轉接裝置、所述能量管理裝置或者計算機軟件產品所公開的特征只要可以明確說明相對應的發明主題,就也可以分別被轉移到其它的發明主題上。
附圖說明
本發明的其它的優點和細節從下面的實施例以及所屬的附圖中得出。在此:
圖1示意性地示出了根據本發明的能量管理方法的流程圖,
圖2示意性地示出了在按照圖1的能量管理方法的范圍內將另一轉接裝置內連到能量管理系統中,
圖3示意性地示出了根據本發明的能量管理裝置,
圖4示意性地示出了根據本發明的能量管理裝置在工業設施中的使用,以及
圖5示意性地示出了根據本發明的轉接裝置。
具體實施方式
圖1示意性地示出如下能量管理方法的流程圖,所述能量管理方法用于檢測在建筑物中的多個被連接到能量供應網上的耗電器的能量消耗。在步驟S1中通過檢測裝置來檢測涉及能量消耗的檢測值。在步驟S1中所檢測到的檢測值是電動機轉速(Motordrehzahl),在進一步的方法流程中從所述電動機轉速來計算瞬間電動機功率并且因此計算能量消耗。
在步驟S1中所檢測到的檢測值在步驟S2中以在檢測裝置側的協議被提供給轉接裝置。電動機的轉速在檢測裝置側作為脈沖電壓的頻率來提供,所述脈沖電壓附在被引向所述轉接裝置的信號線路上,也就是說所述檢測值對應于周期長度。
該周期長度、也就是說按照在檢測裝置側的協議來對檢測值的傳輸,通過轉接裝置來檢測并且在步驟S3中被進一步處理,以便計算由所提供的檢測值所計算出的值。為此,轉接裝置包括從電動機轉速換算到功率(也就是說換算到瞬間被消耗的能量)的換算數據。所述換算數據可以在安裝轉接裝置的范圍內加以調整,如仍關于圖2所解釋的那樣,和/或所述換算數據可以在連續運行時通過調用所述轉接裝置的能通過網絡調用的配置功能而由中央裝置予以適配。
在步驟S4中,能量值、即在步驟S3中所計算出的瞬間被消耗的功率被傳輸給中央裝置。周期地傳輸瞬間被消耗的能量,其中周期時長能通過調用由轉接裝置實現的配置功能而由中央裝置來配置。通過在中央裝置側的協議(例如BACnet)來實現轉接到中央裝置,其中能量值作為數據結構的部分來傳輸,所述數據結構進一步描述所述檢測值。所述數據結構例如可以按照XML標準來構造。所述數據結構包括多個域(Feld),所述多個域規定所述檢測值是電動機的瞬間能量消耗,而且所述域包括用于電動機的明確的標記以及用于瞬間能量值的時間戳。時間戳說明了檢測值的檢測時間點,從所述檢測值已經計算出所述能量值。為了確保多個轉接裝置的時間戳是類似的(vergleichbar),轉接裝置和中央裝置的內部時鐘通過網絡來同步,其方式是,中央裝置與所示出的方法并行地通過網絡發送同步消息,所述同步消息由轉接裝置來接收。
與步驟S1至S4并行地,執行步驟S5至S10,在所述步驟S5至S10中確定其它的能量值并且將所述其它的能量值發送給中央裝置。為此使用檢測裝置,所述檢測裝置從多個傳感器的測量值計算出檢測值。
在步驟S5中,電壓值作為測量值來檢測,而在步驟S6中電流測量值作為測量值來檢測,在步驟S7中,根據所述電壓值和所述電流測量值來計算功率作為所計算的檢測值。尤其是在將功率作為檢測值來檢測以及測量電流值和電壓值時,可能有利的是,已經在檢測裝置本身中執行功率計算,因為在測量信號之間的幾毫秒的微小的運行時間差異(Laufzeitunterschied)就已經可能會使對有功功率的計算失真(verfaelschen)。
在步驟S8中,所計算的檢測值被傳輸給另一轉接裝置。在所述檢測裝置與所述另一轉接裝置之間的通信通過另一在檢測裝置側的協議(例如Modbus)來實現。
在步驟S9中,在步驟S8中所傳輸的檢測值被暫存并且將當前的被接收到的檢測值與如下那個檢測值進行比較,所述檢測值最后已經作為能量值被傳輸給中央裝置。如果差異的數值低于預先給定的極限值,那么新接收到的檢測值沒有被傳輸給中央裝置,以便給網絡減輕負載。然而,如果超過相對應的極限值,那么在步驟S10中將檢測值作為能量值傳輸給中央裝置,如已經關于步驟S4所解釋的那樣。
在步驟S4和S10中所傳輸的能量值在步驟S11中由中央裝置來接收和存儲。接下來,所述能量值可以被分析和/或被提供給其它裝置用于進一步處理和/或被顯示、尤其是相對應地以經整理的方式(aufbereitet)被顯示。
所描述的能量管理方法顯然能夠容易地擴展,以便設置其它的轉接裝置,給所述其它的轉接裝置分配其它的檢測裝置。如參照圖3和圖4更詳細地解釋的那樣,也可以給單個轉接裝置分配多個檢測裝置,所述檢測裝置尤其將共同的在檢測裝置側的協議用于與轉接裝置的通信。補充地,應注意,不是根據測量值確定的值也可以作為檢測值來檢測。例如可以通過檢測裝置來檢測如下檢測值,所述檢測值僅僅根據控制參數、例如通過模擬來確定。
圖2示出了如下步驟,當新的轉接裝置應該與所分配的測量裝置一起被集成到所描述的能量管理方法中時,在所述方法中執行所述步驟。所示出的步驟可以與在圖1中所示出的步驟并行地來執行,然而也可能的是,在執行圖2中所示出的步驟期間中斷對在圖1中所示出的步驟的實施。在步驟S12中首先進行對轉接裝置的第一配置,在所述第一配置期間,所述轉接裝置尤其是仍與網絡分離,所述網絡將中央裝置與其它的轉接裝置進行連接。在對轉接裝置的第一配置的范圍內,尤其是補充的關于如下那些檢測裝置的信息被存儲在轉接裝置的非易失性存儲器中,所述檢測裝置被分配給轉接裝置。尤其是可以規定(festlegen)在由檢測裝置提供的檢測值與要傳輸的能量值之間的換算因子、換算函數或換算表格,并且可以給各個被分配的檢測裝置分配識別信息。
在步驟S13中,將轉接裝置與網絡和至少一個檢測裝置連接,所述網絡將轉接裝置與中央裝置連接。尤其是通過適配元件來實現與檢測裝置的連接。例如可以在轉接裝置上設置USB連接端子(USB-Anschluss)或者諸如此類的,在所述USB連接端子上能夠連接適配元件,所述適配元件能夠實現與檢測裝置的機械的和電的連接。當然,轉接裝置通過在轉接裝置側的連接端子與檢測裝置直接連接也是可能的。替代地,可能的是,使轉接裝置與檢測裝置和/或中央裝置以無電纜的方式連接。
在步驟S14中識別出的是,新的轉接裝置已經與網絡連接。為了識別新連接的轉接裝置,中央裝置在確定的、不一定定期的時間點將識別請求作為廣播、也就是說作為消息發送到網絡中,所述消息被所有網絡用戶接收。在步驟S15中,所發送的識別請求調用分別由所述轉接裝置實現的識別功能。通過該識別功能將識別數據集提供給中央裝置。該識別數據集包括如下信息,所述信息描述了相應的轉接裝置和被分配給轉接裝置的檢測裝置或被分配給所述轉接裝置的檢測裝置的組。尤其是,在步驟S12中的配置的范圍內預先給定的信息至少部分地作為識別數據集的部分來傳輸。
基于所接收到的識別數據集,中央裝置識別出新的轉接裝置的存在并且在步驟S16中將配置請求發送給新連接的轉接裝置,以便在第二配置的范圍內適配轉接裝置的配置參數、尤其是對檢測值的采樣的采樣速率和精確度或分辨率。該請求在步驟S17中由轉接裝置來接收,由此來調用在轉接裝置側實現的配置功能,以便適配轉接裝置的參數。在通過中央裝置對轉接裝置進行配置之后,所述轉接裝置可以開始進行(aufnehmen)自動的發送運行,在所述自動的發送運行中,定期地或者在滿足確定的條件的情況下將檢測值或從所述檢測值計算出的值作為能量值發送給中央裝置。替代地,可能的是,在接收到中央裝置的啟動信號時才開始進行自動的發送運行或者分別通過中央裝置來詢問所述檢測值。
通過所描述的方法(Vorgehen)來實現的是,在所解釋的能量管理方法中可以簡單地并且以微小的配置花費地將其它的檢測裝置和其它的轉接裝置添加到現有的系統。當然,也可以使用參照圖2所描述的方法,以便重新構造能量管理裝置并且將一個或多個轉接裝置與中央裝置和所分配的檢測裝置連接。
圖3示出了一種能量管理裝置的實施例,所述能量管理裝置用于檢測多個被布置在建筑物中的、被連接到能量供應網上的耗電器的能量消耗。所述能量管理裝置包括中央裝置1,所述中央裝置1通過在中央裝置側的網絡與轉接裝置2、3、4、5和6連接。與轉接裝置2、3、4和5的連接通過以太網有線地來實現,與轉接裝置6的連接通過WLAN無線地來實現。附加地,檢測裝置7與如下網絡連接,所述網絡將中央裝置1與轉接裝置2、3、4、5、6連接,所述檢測裝置7直接與中央裝置進行通信。
通過OPC unified架構(OPC UA)來實現在如下網絡中的通信,所述網絡將中央裝置1與轉接裝置2、3、4、5、6和檢測裝置7進行連接。轉接裝置2、3、4、5、6以及檢測裝置7在該協議中被限定為具有一定的特性和可用的功能的對象。這種對象例如可以具有數字值作為特性,所述數字值是能量值。所述中央裝置因此可以直接讀出分別被提供的能量值,或所述轉接裝置可以被配置為使得通過網絡自動地傳輸所述能量值。替代地,例如可以在該網絡中使用BACnet、一種用于建筑物自動化的網絡協議。
給轉接裝置2、3、4、5、6分別分配一個或多個檢測裝置8、9、10、11、12、13、14,分別通過在檢測裝置側的協議來與所述檢測裝置8、9、10、11、12、13、14進行通信。檢測裝置8、9、10是測量裝置并且分別將電壓和電流的測量值提供給電流轉換器的輸出端。轉接裝置2與檢測裝置8、9、10之間的通信通過Modbus來進行。
檢測裝置11是機器控制裝置(Maschinensteuerung),所述機器控制裝置根據機器的控制參數將所計算的檢測值提供給轉接裝置3。在轉接裝置3與檢測裝置11之間的通信通過具有能遠程調用的功能(例如SOAP)的網絡連接來進行。
檢測裝置12提供以脈沖電壓為形式的電動機轉速,其中電壓脈沖的頻率與轉速相關。因此,在檢測裝置側的協議對應于通過電壓脈沖的序列來傳輸轉速的協定(Vereinbarung)。如關于圖1所解釋的那樣,轉接裝置4根據所述脈沖序列來確定能量值并且通過網絡將能量值提供給中央裝置1。
檢測裝置13和14、轉接裝置5和6以及中央裝置1共同起作用,以便確定在管道中針對熱蒸氣的運送功率。在蒸氣管道中布置有流量計(Durchflussmesser)作為檢測裝置13,所述流量計將與流量成比例的模擬電壓提供給轉接裝置5。所述轉接裝置5將所述模擬電壓數字化,根據所存儲的校準信息來縮放數字值并且將流量值作為能量信息提供給中央裝置1。
氣流的溫度通過溫度傳感器、即檢測裝置14來檢測,溫度值作為檢測值通過I2C協議被提供給轉接裝置6。所述轉接裝置6將所述檢測值作為能量值通過WLAN連接和OPC-UA協議傳輸給中央裝置1。因此,在中央裝置1中存在流量測量和溫度測量。
因為這兩種測量與時間戳共同通過轉接裝置5、6來傳輸,所以可以使用檢測裝置13和14的在時間上彼此關聯的(einander zugeordnet)測量值,以便根據流量和溫度來確定功率流(Leistungsfluss)。
中央裝置1是在本地被布置在建筑物中的工業計算機,所述工業計算機存儲所接收到的能量值并且將所接收到的能量值提供給其它裝置15、16用于處理。裝置15是計算裝置,所述計算裝置通過本地網絡來連接并且能夠實現對能量消耗的本地監控。計算裝置16是外部服務提供方的計算裝置,所述外部服務提供方的計算裝置通過虛擬專用網絡經由因特網與中央裝置1連接。在計算裝置16上可以執行對能量消耗的中期的和長期的分析,而且這些分析的結果可以例如作為報告(Bericht)通過因特網被提供給另一計算裝置17。
圖4示出了能量管理裝置在建筑物18中的工業設施中的使用。對所述工業設施的供電(Stromversorgung)通過兩個饋電部19、20來進行,所述兩個饋電部19、20通過電線40、41將能量提供給大量被布置在建筑物中的耗電器。給所述饋電部19、20分別分配一個檢測裝置21、22,所述檢測裝置21、22檢測經過相應的電線40、41的能量消耗并且通過Modbus協議提供檢測值。為了把檢測值通知給中央裝置43、即工業計算機而設置有轉接裝置23、24,所述轉接裝置23、24如關于圖1和3所解釋的那樣進行協議轉換并且將所述檢測值作為能量值提供給中央裝置43。
將OPC unified架構用作在網絡42中的在中央裝置側的協議,以便將轉接裝置23、24以及其它的轉接裝置29、30、31、32、37、39以能響應的方式構建為如下對象,所述對象的特性能通過網絡42來讀出和改變。
給檢測壓縮空氣管道的流量的檢測裝置25以及分別檢測耗電器的組的能量消耗的檢測裝置26、27、28分別分配轉接裝置29、30、31、32,所述轉接裝置29、30、31、32分別通過一個任意的在檢測裝置側的協議、例如I2C來檢測檢測值,并且將所述檢測值作為能量值通過網絡42提供給中央裝置43。檢測水流量的檢測裝置38通過HART協議利用作為通信基礎設施的現場總線來與轉接裝置39進行通信,所述轉接裝置39將檢測裝置38的檢測值通過網絡42提供給中央裝置43。
檢測冷卻的能量消耗的檢測裝置33、檢測排氣(Luftabsaugung)的能量消耗的檢測裝置34以及分別檢測不同裝置的耗電的檢測裝置35、46通過無線HART接口與無線通信裝置36進行通信。所述無線通信裝置36通過由所述通信裝置36預先給定的在檢測裝置側的協議將由檢測裝置33、34、35、46無線地檢測到的檢測值提供給轉接裝置37,所述轉接裝置37將這些檢測值或者從所述檢測值計算出的值又作為能量值通過網絡42提供給中央裝置43。
中央裝置43存儲所接收到的能量值并且將所檢測到的能量值的時間變化過程提供給外部服務器44,通過所述外部服務器44可以進行數據分析。通過客戶端系統45可以訪問所提供的能量數據和/或分析數據。有利地,能夠通過服務器44收集和處理多個工業設施的能量數據。
圖5示出了用于前面所描述的能量管理裝置的轉接裝置的實施例。為了能夠實現靈活地連接到大量不同的檢測裝置上,轉接裝置47能通過適配元件48與相應的檢測裝置或檢測裝置的組連接。適配元件48利用在檢測裝置側的連接裝置49與轉接裝置47連接。所述在檢測裝置側的連接裝置49例如可以是USB總線的連接端子。為了清楚起見,只示出一個在檢測裝置側的連接裝置49。然而,有利地,檢測裝置47包括多個不同的在檢測裝置側的連接裝置49,由此在與所述檢測元件中的多個連接時可以省去適配元件48。轉接裝置47例如可以具有如下連接端子作為在檢測裝置側的連接裝置,所述連接端子被引向模擬數字轉換器或者支持串行或并行連接端子的交替的(alternativ)形式。
通過在檢測裝置側的連接裝置49所接收到的數據由具有所分配的存儲器51的處理器50來處理。為此,如下計算機軟件產品被實施在轉接裝置47上,所述計算機軟件產品提供用于檢測以及處理檢測值的功能性和用于提供檢測值或者從這些檢測值計算出的值作為能量值的功能性。
為了靈活地集成到將中央裝置與轉接裝置連接的網絡中,轉接裝置47具有針對網絡連接的兩個不同的可能性。一方面,設置電纜連接的網絡連接端子、即以太網接口作為用于與網絡連接的連接裝置52,另一方面,轉接裝置47具有作為用于與網絡連接的連接裝置53,以便能集成到無電纜的網絡中。
盡管已經通過優選的實施例詳細地進一步圖解說明并且描述了本發明,但是本發明不受所公開的示例限制并且可以由本領域技術人員從中導出其它變型方案,而不偏離本發明的保護范圍。