用于检测电活动的电活动传感器设备以及电活动监视装置的制造方法
用于检测电活动的电活动传感器设备以及电活动监视装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测连接到供电网络的电设备的电活动(具体地，电功率状态的改变)的电活动传感器设备，并且涉及用于监视一个或多个电设备的电活动的电活动监视装置。电活动传感器设备基于射频标识设备(RFID)。
【背景技术】
[0002]对电设备的电活动的监视在诸如能量消耗、建立用户活动简档这样的领域中以及在安全或保险监视系统中得到很多有用的应用。例如，在家庭环境中，诸如洗衣机、照明设备、坎具、烤箱或咖啡机这样的电器的活动的知识可以提供关于住户习惯和用户活动的有用的信息，使得能建立简档。
[0003]用于监视电设备的活动的已知的解决方案利用基于被插入到电力插座并且被配置为测量从相应的电力插座供电的电设备的电消耗的遥控模块的复杂电表系统。这样，遥控模块典型地配备有一般基于低功率无线技术的无线通信系统，以远程地监视和控制对应的电器。然而，这样的高级的仪表系统需要复杂且昂贵的定制安装。实际上，关于家庭自动化和监视的最近的研宄报告指出价格和技术复杂度为阻止广泛采用的主要市场障碍和抑制。这样的技术的另一缺点是电设备可能从一个电力插座移动到另外的电力插座。而且，并不总是从电子插座对诸如照明设备这样的一些设备进行供电。
[0004]用于检测电设备的活动的其他解决方案基于通过监视供电网络的一个或若干点处的电力线来感测它们的“EMI (电磁干扰)特征”。然而，这些技术需要定制的校准和训练处理，以学习各种设备的EMI特征。而且，EMI特征可能随时间发展。需要复杂的信息处理技术来分解连接到网络的各种活动设备的特征，并且所获得的结果并不总是非常精确的。
[0005]考虑上述问题设计了本发明。
【发明内容】
[0006]在一般形式下，本发明涉及一种基于附接到电缆的传感器设备的电活动传感器设备，其中，电缆被配置为在电设备处于接通状态时，将数据无线地传送给远程读取器以及从远程读取器接收数据。
[0007]本发明的第一方面提供一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该电活动传感器设备包含:用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆装配使得能在电功率状态之间切换电设备的直插式(in-line)开关，其中，电缆被配置为在电设备接通时用作电线，以从被附接到电缆的传感器设备无线地向读取器传送标识数据。
[0008]因此，可以以简化且低成本的方式提供对电活动的检测。因为经由电缆无线地向读取器传送数据，所以扩展了传感器设备的工作范围。例如，可以响应于读取器的询问，将数据无线地传送给远程读取器。
[0009]在实施例中，在直插式开关与可连接到电源的电缆的末端之间的电缆被配置为用作在电设备接通时的在传感器设备的工作频率范围内的横向电磁模式(TEM)传送线路。
[0010]在实施例中，电缆包含与设置在直插式开关处的电容负载和设置在可连接到供电网络的电缆的末端处的电容负载并行连接的一对电导线。
[0011]在实施例中，基于传感器设备的工作频率范围来设置在直插式开关与可连接到供电网络的缆线的末端之间的电缆的长度的大小。
[0012]在实施例中，所述长度对应于传感器设备的工作频率的共振波长。
[0013]在实施例中，基于下面的表达式来确定所述长度L3:
[0014]k3x λ /2 ；
[0015]其中，k3是整数，并且λ是对应于RFID标签设备的工作频率的引导波长(guidedwavelength)。
[0016]在实施例中，传感器设备以离开可连接到供电网络的缆线的末端第一距离LI以及离开直插式开关第二距离L2来附接到电缆，使得
[0017].L2 = k2x λ /2 ；
[0018].LI = klx λ /2+ λ /4 ;
[0019]其中，kl、k2是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备的工作频率的引导波长。
[0020]在实施例中，基于下面的表达式来选择所述长度L3和第一距离LI以及第二距离L2:
[0021]2(k2+kl)+l ^ 2k3
[0022]在实施例中，所述设备包含附接到在可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的电设备的电缆的传感器设备，所述传感器设备包括在电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件。
[0023]在实施例中，传感器设备是RFID标签设备，例如短距离(近场)RFID标签。结合电缆进行的无线传送来使用短距离(近场)RFID标签，使得能够相对于长距离(远场)RFID标签降低功耗，同时使得能够通过电缆传送提供扩大的覆盖。
[0024]在实施例中，天线元件被形成为环形天线。这提高与电缆的耦合。
[0025]在实施例中，传感器设备可操作以作为经由电缆通过电磁感应供电的无源标签。这使得能够通过避免使用电池来降低功耗。
[0026]根据本发明的第二方面，提供一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视装置，并且该电活动监视装置包含:读取器模块，用于从至少一个传感器设备读取标识数据，每个传感器设备附接到可连接到电源插座的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间(例如，在电接通状态和电断开状态之间)切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。
[0027]在实施例中，读取器模块被配置为响应于由连接到供电网络的电表所测量的功耗的所检测到的改变，从至少一个传感器读取信号。
[0028]在实施例中，提供通信网络接口，以便连接通信网络，使得可以向连接到通信网络的远程服务器传送数据，或者从连接到通信网络的远程服务器接收数据。
[0029]在实施例中，该设备集成在网关设备中。
[0030]在实施例中，读取器模块被配置为响应经由通信网络接收的命令信号，触发一个或多个询问信号的传送。
[0031]根据本发明的另一方面，提供一种包含根据本发明的第二方面的任何实施例的电活动监视装置的网关系统。
[0032]根据本发明的另一方面，提供一种包含根据本发明的第一方面的任何实施例的用于监视电设备的电状况的至少一个电活动传感器设备以及根据本发明的第二方面的任何实施例的电活动监视装置的电活动监视系统。
[0033]在实施例中，电活动监视系统还包括连接到用于监视供电网络中的电功耗的电活动监视装置的电表。
[0034]在实施例中，RFID读取器模块被配置为响应于由电表所测量的功耗的所检测到的改变，向RFID标签设备传送询问信号。
[0035]在本发明的一些实施例中，设置定时部件以确定电器已经被接通或断开多久。
[0036]根据本发明的另一方面，提供一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视系统，该电活动监视系统包含:
[0037]至少一个传感器设备，每个传感器设备附接到可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的对应的电设备的电缆，所述传感器设备包括当电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件；
[0038]包含用于从至少一个传感器设备读取标识数据的读取器模块的电活动监视装置，每个传感器设备附接到可连接到供电网络的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。
[0039]在实施例中，该系统还包含用于从供电网络向对应的电设备供应电力的一个或多个电缆，每个电缆装配使得能够在电功率状态之间切换电设备的直插式开关，其中，电缆被配置为在电设备接通时用作从 附接到电缆的对应的传感器设备无线地向读取器传送标识数据的天线。
[0040]根据本发明的一方面，提供一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该设备包含:用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆装配使得能够在电功率状态之间(例如，在电接通状态与电断开状态之间)切换电设备的直插式开关；附接到可连接到电源插座的电缆的末端与直插式开关之间的电设备的电缆的RFID标签设备，所述RFID标签设备包括:在电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件，用于存储标识RFID标签设备的标识数据的存储器元件；其中，所述电缆被配置为在电设备接通时用作从RFID标签设备无线地向RFID读取器传送标识数据的天线。
[0041]用本发明的元件实施的一些处理可以是计算机实现的。相应地，这样的元件可以采取完全硬件的实施方式、完全软件的实施方式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者结合软件和硬件方面的在本文中一般在总体上称为“电路”、“模块”或“系统”的实施方式的形式。另外，这样的元件可以采取实施在任何有形的介质中的计算机程序产品的形式，其表现为在介质中实施计算机可用的程序代码。
[0042]因为可以将本发明的元件实现为软件，所以可以将本发明实施为计算机可读取的代码，以通过任何适合的载体介质提供给可编程的装置。有形的载体介质可以包含诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、磁带设备或固态存储器设备等的存储介质。临时性载体介质可以包括诸如电信号、电子信号、光信号、声信号、磁信号或电磁信号这样的信号，例如微波或RF信号。
【附图说明】
[0043]现在将仅作为示例并参考下面的附图来描述本发明的实施例，附图中:
[0044]图1是可以实施本发明的一个或多个实施例的电活动监视系统的示意性框图；
[0045]图2是根据本发明的实施例的电活动传感器设备的示意图；
[0046]图3是根据本发明的实施例的RFID标签设备的框图；
[0047]图4A至4C是根据本发明的不同实施例的RFID标签设备的示意图；以及
[0048]图5是根据本发明的实施例的电活动监视装置的示意性框图。
【具体实施方式】
[0049]图1是可以实施本发明的一个或多个实施例的电活动监视系统的示意性框图。电活动监视系统100监视η个电设备101_1至101_η的电状况的改变。每个电设备101_1至101_η通过相应的电力电缆102_1至102_η连接到电力供应网络110的电力插座103_1至103_η。应当意识到，虽然在图1的所例示的实施例中，每个电设备101_1至101_η连接到相应的电力插座103_1至103_η，但是在本发明的其他实施例中，多个电设备可以连接到相同的电力插座103_χ。
[0050]每个电力电缆102_1至102_11配备用于将相应的电力电缆连接到相应的电力插座103_1至103_η以便连接到供电网络110的相应的插头104_1至104_η。每个电力电缆装配使得能够在电功率状态之间(诸如当电力电缆连接到供电网络I1时在电接通状态与电断开状态之间)切换相应的电设备101_1至101_η的相应的直插式开关105_1至105_η。
[0051]每个电力电缆102_1至102_η还配备相应的RFID标签单元200_1至200_n。RFID标签单元200_1至200_η在相应的直插式开关105_1至105_η与相应插头104_1至104_η之间的位置处附接到它们的相应电缆102_1至102_n。RFID标签单元还可以被称为RFID标记、RFID转发器等。
[0052]电活动监视系统100还包括电活动监视装置300。典型地，供电网络110配备用于测量供电网络110中的电消耗的电表400。电活动监视装置300可以连接到诸如因特网网络这样的通信网络“网络”，使得可以将关于系统的电活的数据传送给远程设备，诸如远程电活动监视设备(例如，远程电活动监视的服务器或电力供应商公司的服务器)。
[0053]图2示意性地例示根据本发明的实施例的电活动监视设备。电活动监视设备包含用于从供电网络110向相应的电设备101_χ供应电力的电缆102以及RFID标签设备200。电缆装配使得能够在电缆经由电插头104_χ连接到电源110时接通或断开电设备的相应的直插式开关105_χ。
[0054]电缆包含在RFID传感器设备200的UHF频率范围内用作直插式开关105_χ与电插头104_χ之间的TEM传送线路的一对平行导线Wl和W2。在相对于RFID传感器设备200的工作UHF频率的波长适当地设置了直插式开关105_1与电插头104_χ之间的传送线路的长度L3的大小，并且在每个末端(电缆连接到供电网络的末端以及直插式开关所在的末端)设置电容负载时，在两个阻抗负载之间的传送线路中建立起驻波，并且以电缆作为天线的方式从电缆102辐射对应的电流。
[0055]直插式AC开关105和电插头104之间的电缆的长度L3的大小被设置为使得其对应于RFID传感器设备200的工作UHF频带处的共振长度。
[0056]作为电容负载，在两个导线Wl和W2之间放置两个高电压电容Cl和C2。一个电容Cl位于电插头104处，另一个电容位于直插式AC开关105处，以在传送线路的每个末端处提供阻抗阻抗。每个电容C1、C2的值足够高(典型地，C = 0.1yF),使得在RFID传感器设备200的工作UHF频率处(例如，f = 900MHz)施加短路。这些短路使得能够在最小化在两个末端处(超过直插式开关105朝向电设备以及超出电插头104朝向电力线基础设施)的未知负载的影响的固定点处控制阻抗。RFID标签设备200位于电插头104与直插式开关105之间，离开电插头104的距离为LI，离开直插式开关的距离为L2。RFID标签设备的天线元件210包含例如在该具体实施例中以900MHz的频率调谐的并且位于离开直插式开关105的距离为L2、离开电插头104的距离为LI处的耦合环，使得:
[0057]?当电缆102的直插式AC开关105打开，使得电器101处于断开状态时，对应于RFID标签设备200的位置的电平面等同于开路，使得磁场最小，并且RFID传感器设备200的天线元件210的耦合环不耦合到传送线路。这在以下时刻发生:
[0058].L2 = k2x λ /2 ；(I)
[0059].LI = klx λ/2+λ/4 ; (2)
[0060]其中，kl、k2是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备200的工作UHF频率的引导波长。
[0061]?在闭合电缆102的直插式AC开关105使得电设备101处于接通状态时，对应于对应的RFID传感器设备200的位置的电平面等同于短路，使得磁场最大，并且天线元件210的耦合环强耦合到电缆102的传送线路。这针对在表达式(I)和(2)中所定义的距离LI和L2的相同的值而发生。另外，为了使AC开关105和插头104之间的电缆有效地辐射，AC开关105与插头104之间的电缆的长度L3应当大致等于整数数量的半波长:
[0062].L3 = k3x λ /2 ；(3)
[0063]其中，k3是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备200的工作频率的引导波长。
[0064]通过设置L3 = L1+L2，并且考虑表达式⑴、(2)和(3)，获得下面的关系:
[0065]2(k2+kl)+l ^ 2k3 ;其中，kl、k2 和 k3 是整数；
[0066]只要kl和k2足够高，就可以尽可能接近该关系。
[0067]图3是根据本发明的实施例的图2的RFID标签设备200的示意性功能框图。
[0068]虽然图3的传感器设备是RFID标签设备，应当意识到，在本发明的其他实施例中，传感器设备可以是包含执行图3的实施例的功能的天线的传感器设备。
[0069]RFID传感器设备200包含天线210以及用于存储标识RFID传感器设备的标识数据的存储器芯片 230。电监视系统100中的每个RFID传感器设备200配备有标识码，使其能够被监视设备300所标识。
[0070]RFID传感器单元200_x的天线210被配置为在通过相应的直插式开关105接通对应的电设备101_x时与相应的电缆102_x磁耦合。在被激活时，天线210通过耦合从存储器芯片230向相应的电缆102传输数据，并且通过作为天线的电缆102向监视设备300的RFID读取器无线地传送数据。
[0071]例如，在该实施例中的RFID标签设备200是在UHF频带中(例如，从800MHz到960MHz的范围内，例如860MHz或900MHz的区域中，或者在433MHz的区域中或在HF频带中，例如13.6MHz的区域中)工作的近场/短距离RFID标签。
[0072]RFID被视为非指定短距离设备。其可以在无许可的情况下使用频带。然而，RFID通常应当符合本地规定(ETS1、FCC等)。
[0073]-LF:125kHz-134, 2kHz:低频；
[0074]-HF:13.56MHz:高频；
[0075]-UHF:860MHz - 960MHz:超高频；
[0076]-SHF:2.45GHz:特高频
[0077]可以响应于经由电缆从RFID读取器接收的询问、通过反向散射来执行从RFID标签设备200传送数据。
[0078]在无源型RFID标签的情况下，天线210用作可以从天线与电缆之间的耦合获得电力以操作诸如存储器芯片230这样的RFID传感器设备200的模块的电力耦合感应器。因为在这样的实施例中的RFID标签设备200是无源RFID标签设备，所以能量消耗可以被最小化，因为不会不断地从诸如电池这样的电源向RFID标签设备200供应电力。然而，应当意识到，在本发明的替代实施例中，RFID标签设备200可以是通过其自身的电源部件供电的有源型RFID标签或者电池辅助的无源型RFID标签。
[0079]在本发明的实施例中，RFID标签附接到在相应的直插式开关105_x与电缆102_X的插头104_X末端之间的位置处的相应的电缆102_x。RFID标签设备200可以通过任何形式的固定部件附接到相应的电缆102_x，诸如例如通过诸如胶水、胶粘带或粘着剂这样的粘合剂，通过诸如例如U形钉、螺丝钉、钉子这样的机械连接；或者通过嵌入在相应的电缆102_x的绝缘套包覆层中。在具体实施例中，如图4A所示，以粘着剂的形式设置RFID标签设备200A:在粘着剂的下侧设置粘合材料252A以将粘着剂附接到相应的电缆102_x，同时天线210A和存储器芯片230A设置在粘着剂的上侧，并且被保护覆盖层255A覆盖。
[0080]在本发明的一些实施例中，可以将天线210成形为装配在电缆102_x的至少一部分的周围。在本发明的一些实施例中，RFID标签设备200的天线210是以环形天线的形式，并且在使用时被布置在相应的电缆102_x的至少一部分的周围。
[0081]图4B示例性地例示适于执行电流脉冲检测和数据传送的双重功能的(COTS) RFID近场UHF标签200B1和200B2的示例。每个RFID标签200B1和200B2分别包含环形天线元件210B1和210B2以及RFID存储器芯片230B1和230B2。RFID标签200B1和200B2附接到相应的缆线102_x，在相应的缆线102_x的至少一部分的周围布置有相应的天线元件210B1和210B2。在这样的配置中，天线210B1或210B2可以附接到缆线的外部或嵌入在缆线中。
[0082]图4C示意性地例示可以在本发明的具体实施例中采用的分别配备环形天线210CU210C2以及存储器芯片230C1和230C2的RFID标签200C1和200C2。环形天线210C1、210C2的形状被配置为电缆的外形。这有助于确保与HF或UHF频率的电流的磁耦合。
[0083]图5是示意性地例示根据本发明的实施例的电活动监视装置300的框图。电活动监视装置300包含用于处理RFID数据信号的监视器设备320和RFID读取器设备310。
[0084]RFID读取器设备310是远场RFID型读取器，并且被配置为无线地接收从它们相应的电缆102经由无线传送从网络的RFID标签200传送的RFID数据信号，以及向相应的电缆102经由无线传送向RFID传感器200发送RFID询问信号。
[0085]监视设备320从RFID读取器设备310接收指示电活动监视系统100中的电设备101_1至101_n的接通/断开电活动状况的数据。
[0086]在工作时，电活动监视系统工作如下。当闭合电缆102_x的直插式AC开关105_x以接通对应的电设备101_x时，对应的RFID标签设备200_x的天线元件210磁耦合到辐射电缆102_x，并且由直插式AC开关105与电插头104之间的电缆102_x形成的传送线路高效地辐射。RFID标识数据可以从天线元件210传输给电缆102_x，然后通过用作天线的辐射电缆102_x无线地辐射给RFID读取器310。因此，RFID标签设备200_x对于电活动监视装置300的RFID读取器310是可见的。在接收RFID标识数据时，监视设备320被警告对应的电设备101_x已经被接通。
[0087]当打开插入式AC开关105_x以断开电器101_x时，RFID标签设备200_x的天线元件210不再耦合(或弱耦合)到电缆102_x，并且电缆102_x不进行辐射(或者非常低效地辐射)。因此，不进行向RFID读取器310的数据传送。在效果上，RFID标签设备200对于RFID读取器设备310是不可见的。因此，RFID读取器310不再从RFID标签设备200_x接收信息。RFID数据的缺乏可以被用于向监视器330指示电器101_x被断开。
[0088]在本发明的一些实施例中，RFID读取器设备310永久性地处于其可以从网络的RFID标签设备200接收无线地传送的RFID标识信息的状态。因此，在任何时间点，可以向连接到RFID读取器310的监视器设备320通知哪些电设备101_1至101_n处于接通状态(接收了对应的RFID传感器200的标识数据的那些)以及哪些电设备101_1至101_n处于断开状态。
[0089]在本发明的一些实施例中，RFID读取器设备可以被周期性地激活以确定哪些电设备被接通。在其他实施例中，RFID读取器设备可以通过电表400所测量到的功耗的所检测到的增加来触发，以便确定哪些电设备接通。
[0090]在本发明的一个特定实施例中，例如可以通过借助从相应的电缆102_x传送对应的RFID数据来检测正在接通的电设备101_x，然后确定该电设备处于接通状态的持续时间，亦即访问直至对应的RFID传感器200_x因为电缆102_x不再无线地传送RFID数据而变成不可见为止的时间量，由此确定电设备101_1所消耗的功率。因此，必须获得表示系统的不同的电设备101_1至101_n的功耗的数据。
[0091]可以处理电状况改变数据或电消耗数据以提供关于电力网络110的电活动的有关信息，诸如例如以建立家庭用户简档，以检测和警告增加的电功率消耗，和/或以提供关于降低能量消耗的建议。另外，可以将关于电力网络110的电活动的有关信息用作安全度量，以警告何时接通了或断开了具体的电设备。
[0092]在该系统的一些实施例中，监视装置300可以是连接到外部因特网网络“网络”的家庭网关系统的一部分。可以经由因特网网络由家庭电力供应商或任何其他电活动监视服务提供对总的家庭功耗的实时跟踪。例如，电力供应商可以通过从远程服务器经由网关设备传送信号来触发RFID读取器的读取阶段，以通过检测可见的RFID标签设备101_1至101_n来确定哪些电设备101_1至101_n被接通。
[0093]在本发明的一个具体实施例中，监视设备330连接到与系统的供电网络110相连接的智能型电表400。电表400和监视设备330可以通过无线或有线连接相 互连接。智能电表400被配置为监视连接到电力网络110的电设备101_1至101_n的功耗。智能电表400被配置为检测功耗的改变:例如，可能由于电力网络110所供给的一个或多个电设备101_1至101_n的接通导致的功耗速率的增加，或者可能由于电力网络所供给的一个或多个电设备101_1至101_n的断开导致的功耗速率的减少。响应于所检测到的功耗的改变，从监视设备330向RFID读取器设备310传送命令信号以激活RFID读取处理。激活响应该命令信号的RFID读取器设备310，以从能够经由自从相应的直插式开关105_x处于接通位置开始用作天线的对应的电缆102_x以及用作直插式开关105_x与插座104_x之间的辐射传送线路的电缆102-x传送RFID标识数据的任何RFID标签设备200接收RFID标识数据。
[0094]RFID标识数据由RFID读取器设备310接收并处理，并且传输给监视器设备320。
[0095]监视器设备320可以确定哪些电设备是接通的，并且在一些具体的实施例中，将这样的信息传送给经由通信网络连接的远程设备。
[0096]虽然以上参照具体实施例描述了本发明，但是本发明不限于特定实施例，并且在本发明的范围内的修改将对于本领域技术人员是显而易见的。
[0097]例如，虽然关于家庭电力网络系统描述了前述示例，但是应当意识到本发明的实施例可以应用于连接电设备的任何电力网络。另外，系统可以被应用在安全或保险应用中，以标识已经被接通或断开的电设备。
[0098]另外，虽然使用RFID标签和读取器描述了实施例，但是应当意识到本发明可以应用于任何传感器设备，该传感器设备包含被配置为与该传感器设备进行通信的天线元件和对应的读取器设备。
[0099]一旦参考前述示例性实施例，本领域的技术人员会想到很多进一步的修改和变型，前述示例性实施例只是作为示例给出，并且不用于限制本发明的范围，本发明的范围只由所附的权利要求书来确定。具体地，在适当的地方，可以交换来自不同实施的不同特征。
【主权项】
1.一种用于监视电设备(101)的电状况的电活动传感器设备，该电活动传感器设备包含: 用于从供电网络向电设备(101)供应电力的电缆(102)，所述电缆装配使得能够在电功率状态之间切换电设备(101)的直插式开关(105)； 其中，电缆(102)被配置为在接通电设备(101)时用作天线，以从被附接到电缆的传感器设备(200)无线地向读取器传送标识数据。2.根据权利要求1所述的设备，其中，在直插式开关(105)与可连接到电源的电缆(102)的末端之间的电缆(102)被配置为在电设备(101)接通时用作在传感器设备(200)的工作频率范围内的TEM传送线路。3.根据权利要求2所述的设备，其中，电缆(101)包含与设置在直插式开关(105)处的电容负载(C2)以及设置在可连接到供电网络的电缆(102)的末端处的电容负载(Cl)并行连接的一对电导线(W1，W2)。4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，基于传感器设备(200)的工作频率范围来设置在直插式开关(105)与可连接到供电网络的接电绳的末端之间的电缆(102)的长度的大小。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述长度对应于传感器设备(200)的工作频率的共振波长。6.根据权利要求4或5所述的设备，其中，基于下面的表达式来确定所述长度L3:L3 = k3x λ /2 ； 其中，k3是整数，λ是对应于传感器设备(200)的工作频率的引导波长。7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，传感器设备(200)以离开可连接到供电网络的缆线的末端第一距离LI以及离开直插式开关(105)第二距离L2来附接到电缆(102)，使得L2 = k2x λ /2 ；LI = klx λ /2+ λ /4 ； 其中，kl、k2是整数，λ是对应于传感器设备(200)的工作频率的引导波长。8.根据权利要求7所述的设备，在依赖于权利要求6时，其中，基于下面的表达式来选择所述长度L3和第一距离LI以及第二距离L2:2(k2+kl)+l ^ 2k39.根据任一前述权利要求所述的设备还包含可附接到在可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的电设备(101)的电缆(102)的传感器设备(200)，所述传感器设备(200)包括可操作以在电设备(101)处于接通电力状态时与电缆(102)磁耦合的天线元件(210)。10.根据权利要求9所述的设备，其中，传感器设备(200)包含RFID标签，优选为近场RFID标签。11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，天线元件(210)被形成为环形天线。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的设备，其中，传感器设备(200)可操作以作为经由电缆通过电磁感应供电的无源传感器。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的设备，其中，传感器设备(200)包含用于存储标识传感器设备(200)的标识数据的存储器元件(230)。14.一种用于监视通过相应的电缆(102)连接到供电网络的至少一个电设备(101)的电状况的电活动监视装置(300)，并且所述电活动监视装置(300)包含: 读取器模块(310)，用于从至少一个传感器设备(200)读取标识数据，每个传感器设备(200)附接到可连接到供电网络的电缆(102)的末端与装配到电缆(102)以在电功率状态之间切换电设备(101)的直插式开关(105)之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备(200)的电缆(102)经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及 监视器设备(320)，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。15.根据权利要求14所述的装置，其中，读取器模块(310)被配置为响应于由连接到供电网络的电表所测量的功耗的所检测到的改变，从至少一个传感器(200)读取信号。16.根据权利要求14或15所述的装置，包含:通信网络接口，用于连接通信网络，使得可以向连接到通信网络的远程服务器传送数据，或者从连接到通信网络的远程服务器接收数据。17.一种网关系统，包含根据权利要求14至16中的任一项所述的电活动监视装置。18.一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视系统，该电活动监视系统包含: 至少一个传感器设备，每个传感器设备附接到可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的对应的电设备的电缆，所述传感器设备包括当电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件； 包含用于从至少一个传感器设备读取标识数据的读取器模块的电活动监视装置，每个传感器设备附接到可连接到供电网络的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。19.根据权利要求18所述的电活动监视系统，还包含根据权利要求1至8中的任一项所述的一个或多个电活动传感器设备。
【专利摘要】用于检测电活动的设备以及电活动监视装置。一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该设备包含：用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆配备使得能够在电功率状态之间切换所述电设备的直插式开关；其中，天线元件可操作以向电缆传输标识数据；并且电缆可操作以在接通电设备时用作天线以从被附接到缆线的传感器设备向读取器设备无线地传送标识数据。
【IPC分类】G01R21/00, G05B19/048
【公开号】CN104898532
【申请号】CN201510097467
【发明人】A.劳兹尔, J-Y.勒纳奥, J-L.罗伯特
【申请人】汤姆逊许可公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】EP2916464A1, EP2916467A2, EP2916467A3, US20150253362
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测连接到供电网络的电设备的电活动(具体地，电功率状态的改变)的电活动传感器设备，并且涉及用于监视一个或多个电设备的电活动的电活动监视装置。电活动传感器设备基于射频标识设备(RFID)。
【背景技术】
[0002]对电设备的电活动的监视在诸如能量消耗、建立用户活动简档这样的领域中以及在安全或保险监视系统中得到很多有用的应用。例如，在家庭环境中，诸如洗衣机、照明设备、坎具、烤箱或咖啡机这样的电器的活动的知识可以提供关于住户习惯和用户活动的有用的信息，使得能建立简档。
[0003]用于监视电设备的活动的已知的解决方案利用基于被插入到电力插座并且被配置为测量从相应的电力插座供电的电设备的电消耗的遥控模块的复杂电表系统。这样，遥控模块典型地配备有一般基于低功率无线技术的无线通信系统，以远程地监视和控制对应的电器。然而，这样的高级的仪表系统需要复杂且昂贵的定制安装。实际上，关于家庭自动化和监视的最近的研宄报告指出价格和技术复杂度为阻止广泛采用的主要市场障碍和抑制。这样的技术的另一缺点是电设备可能从一个电力插座移动到另外的电力插座。而且，并不总是从电子插座对诸如照明设备这样的一些设备进行供电。
[0004]用于检测电设备的活动的其他解决方案基于通过监视供电网络的一个或若干点处的电力线来感测它们的“EMI (电磁干扰)特征”。然而，这些技术需要定制的校准和训练处理，以学习各种设备的EMI特征。而且，EMI特征可能随时间发展。需要复杂的信息处理技术来分解连接到网络的各种活动设备的特征，并且所获得的结果并不总是非常精确的。
[0005]考虑上述问题设计了本发明。
【发明内容】
[0006]在一般形式下，本发明涉及一种基于附接到电缆的传感器设备的电活动传感器设备，其中，电缆被配置为在电设备处于接通状态时，将数据无线地传送给远程读取器以及从远程读取器接收数据。
[0007]本发明的第一方面提供一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该电活动传感器设备包含:用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆装配使得能在电功率状态之间切换电设备的直插式(in-line)开关，其中，电缆被配置为在电设备接通时用作电线，以从被附接到电缆的传感器设备无线地向读取器传送标识数据。
[0008]因此，可以以简化且低成本的方式提供对电活动的检测。因为经由电缆无线地向读取器传送数据，所以扩展了传感器设备的工作范围。例如，可以响应于读取器的询问，将数据无线地传送给远程读取器。
[0009]在实施例中，在直插式开关与可连接到电源的电缆的末端之间的电缆被配置为用作在电设备接通时的在传感器设备的工作频率范围内的横向电磁模式(TEM)传送线路。
[0010]在实施例中，电缆包含与设置在直插式开关处的电容负载和设置在可连接到供电网络的电缆的末端处的电容负载并行连接的一对电导线。
[0011]在实施例中，基于传感器设备的工作频率范围来设置在直插式开关与可连接到供电网络的缆线的末端之间的电缆的长度的大小。
[0012]在实施例中，所述长度对应于传感器设备的工作频率的共振波长。
[0013]在实施例中，基于下面的表达式来确定所述长度L3:
[0014]k3x λ /2 ；
[0015]其中，k3是整数，并且λ是对应于RFID标签设备的工作频率的引导波长(guidedwavelength)。
[0016]在实施例中，传感器设备以离开可连接到供电网络的缆线的末端第一距离LI以及离开直插式开关第二距离L2来附接到电缆，使得
[0017].L2 = k2x λ /2 ；
[0018].LI = klx λ /2+ λ /4 ;
[0019]其中，kl、k2是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备的工作频率的引导波长。
[0020]在实施例中，基于下面的表达式来选择所述长度L3和第一距离LI以及第二距离L2:
[0021]2(k2+kl)+l ^ 2k3
[0022]在实施例中，所述设备包含附接到在可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的电设备的电缆的传感器设备，所述传感器设备包括在电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件。
[0023]在实施例中，传感器设备是RFID标签设备，例如短距离(近场)RFID标签。结合电缆进行的无线传送来使用短距离(近场)RFID标签，使得能够相对于长距离(远场)RFID标签降低功耗，同时使得能够通过电缆传送提供扩大的覆盖。
[0024]在实施例中，天线元件被形成为环形天线。这提高与电缆的耦合。
[0025]在实施例中，传感器设备可操作以作为经由电缆通过电磁感应供电的无源标签。这使得能够通过避免使用电池来降低功耗。
[0026]根据本发明的第二方面，提供一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视装置，并且该电活动监视装置包含:读取器模块，用于从至少一个传感器设备读取标识数据，每个传感器设备附接到可连接到电源插座的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间(例如，在电接通状态和电断开状态之间)切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。
[0027]在实施例中，读取器模块被配置为响应于由连接到供电网络的电表所测量的功耗的所检测到的改变，从至少一个传感器读取信号。
[0028]在实施例中，提供通信网络接口，以便连接通信网络，使得可以向连接到通信网络的远程服务器传送数据，或者从连接到通信网络的远程服务器接收数据。
[0029]在实施例中，该设备集成在网关设备中。
[0030]在实施例中，读取器模块被配置为响应经由通信网络接收的命令信号，触发一个或多个询问信号的传送。
[0031]根据本发明的另一方面，提供一种包含根据本发明的第二方面的任何实施例的电活动监视装置的网关系统。
[0032]根据本发明的另一方面，提供一种包含根据本发明的第一方面的任何实施例的用于监视电设备的电状况的至少一个电活动传感器设备以及根据本发明的第二方面的任何实施例的电活动监视装置的电活动监视系统。
[0033]在实施例中，电活动监视系统还包括连接到用于监视供电网络中的电功耗的电活动监视装置的电表。
[0034]在实施例中，RFID读取器模块被配置为响应于由电表所测量的功耗的所检测到的改变，向RFID标签设备传送询问信号。
[0035]在本发明的一些实施例中，设置定时部件以确定电器已经被接通或断开多久。
[0036]根据本发明的另一方面，提供一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视系统，该电活动监视系统包含:
[0037]至少一个传感器设备，每个传感器设备附接到可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的对应的电设备的电缆，所述传感器设备包括当电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件；
[0038]包含用于从至少一个传感器设备读取标识数据的读取器模块的电活动监视装置，每个传感器设备附接到可连接到供电网络的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。
[0039]在实施例中，该系统还包含用于从供电网络向对应的电设备供应电力的一个或多个电缆，每个电缆装配使得能够在电功率状态之间切换电设备的直插式开关，其中，电缆被配置为在电设备接通时用作从 附接到电缆的对应的传感器设备无线地向读取器传送标识数据的天线。
[0040]根据本发明的一方面，提供一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该设备包含:用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆装配使得能够在电功率状态之间(例如，在电接通状态与电断开状态之间)切换电设备的直插式开关；附接到可连接到电源插座的电缆的末端与直插式开关之间的电设备的电缆的RFID标签设备，所述RFID标签设备包括:在电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件，用于存储标识RFID标签设备的标识数据的存储器元件；其中，所述电缆被配置为在电设备接通时用作从RFID标签设备无线地向RFID读取器传送标识数据的天线。
[0041]用本发明的元件实施的一些处理可以是计算机实现的。相应地，这样的元件可以采取完全硬件的实施方式、完全软件的实施方式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者结合软件和硬件方面的在本文中一般在总体上称为“电路”、“模块”或“系统”的实施方式的形式。另外，这样的元件可以采取实施在任何有形的介质中的计算机程序产品的形式，其表现为在介质中实施计算机可用的程序代码。
[0042]因为可以将本发明的元件实现为软件，所以可以将本发明实施为计算机可读取的代码，以通过任何适合的载体介质提供给可编程的装置。有形的载体介质可以包含诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、磁带设备或固态存储器设备等的存储介质。临时性载体介质可以包括诸如电信号、电子信号、光信号、声信号、磁信号或电磁信号这样的信号，例如微波或RF信号。
【附图说明】
[0043]现在将仅作为示例并参考下面的附图来描述本发明的实施例，附图中:
[0044]图1是可以实施本发明的一个或多个实施例的电活动监视系统的示意性框图；
[0045]图2是根据本发明的实施例的电活动传感器设备的示意图；
[0046]图3是根据本发明的实施例的RFID标签设备的框图；
[0047]图4A至4C是根据本发明的不同实施例的RFID标签设备的示意图；以及
[0048]图5是根据本发明的实施例的电活动监视装置的示意性框图。
【具体实施方式】
[0049]图1是可以实施本发明的一个或多个实施例的电活动监视系统的示意性框图。电活动监视系统100监视η个电设备101_1至101_η的电状况的改变。每个电设备101_1至101_η通过相应的电力电缆102_1至102_η连接到电力供应网络110的电力插座103_1至103_η。应当意识到，虽然在图1的所例示的实施例中，每个电设备101_1至101_η连接到相应的电力插座103_1至103_η，但是在本发明的其他实施例中，多个电设备可以连接到相同的电力插座103_χ。
[0050]每个电力电缆102_1至102_11配备用于将相应的电力电缆连接到相应的电力插座103_1至103_η以便连接到供电网络110的相应的插头104_1至104_η。每个电力电缆装配使得能够在电功率状态之间(诸如当电力电缆连接到供电网络I1时在电接通状态与电断开状态之间)切换相应的电设备101_1至101_η的相应的直插式开关105_1至105_η。
[0051]每个电力电缆102_1至102_η还配备相应的RFID标签单元200_1至200_n。RFID标签单元200_1至200_η在相应的直插式开关105_1至105_η与相应插头104_1至104_η之间的位置处附接到它们的相应电缆102_1至102_n。RFID标签单元还可以被称为RFID标记、RFID转发器等。
[0052]电活动监视系统100还包括电活动监视装置300。典型地，供电网络110配备用于测量供电网络110中的电消耗的电表400。电活动监视装置300可以连接到诸如因特网网络这样的通信网络“网络”，使得可以将关于系统的电活的数据传送给远程设备，诸如远程电活动监视设备(例如，远程电活动监视的服务器或电力供应商公司的服务器)。
[0053]图2示意性地例示根据本发明的实施例的电活动监视设备。电活动监视设备包含用于从供电网络110向相应的电设备101_χ供应电力的电缆102以及RFID标签设备200。电缆装配使得能够在电缆经由电插头104_χ连接到电源110时接通或断开电设备的相应的直插式开关105_χ。
[0054]电缆包含在RFID传感器设备200的UHF频率范围内用作直插式开关105_χ与电插头104_χ之间的TEM传送线路的一对平行导线Wl和W2。在相对于RFID传感器设备200的工作UHF频率的波长适当地设置了直插式开关105_1与电插头104_χ之间的传送线路的长度L3的大小，并且在每个末端(电缆连接到供电网络的末端以及直插式开关所在的末端)设置电容负载时，在两个阻抗负载之间的传送线路中建立起驻波，并且以电缆作为天线的方式从电缆102辐射对应的电流。
[0055]直插式AC开关105和电插头104之间的电缆的长度L3的大小被设置为使得其对应于RFID传感器设备200的工作UHF频带处的共振长度。
[0056]作为电容负载，在两个导线Wl和W2之间放置两个高电压电容Cl和C2。一个电容Cl位于电插头104处，另一个电容位于直插式AC开关105处，以在传送线路的每个末端处提供阻抗阻抗。每个电容C1、C2的值足够高(典型地，C = 0.1yF),使得在RFID传感器设备200的工作UHF频率处(例如，f = 900MHz)施加短路。这些短路使得能够在最小化在两个末端处(超过直插式开关105朝向电设备以及超出电插头104朝向电力线基础设施)的未知负载的影响的固定点处控制阻抗。RFID标签设备200位于电插头104与直插式开关105之间，离开电插头104的距离为LI，离开直插式开关的距离为L2。RFID标签设备的天线元件210包含例如在该具体实施例中以900MHz的频率调谐的并且位于离开直插式开关105的距离为L2、离开电插头104的距离为LI处的耦合环，使得:
[0057]?当电缆102的直插式AC开关105打开，使得电器101处于断开状态时，对应于RFID标签设备200的位置的电平面等同于开路，使得磁场最小，并且RFID传感器设备200的天线元件210的耦合环不耦合到传送线路。这在以下时刻发生:
[0058].L2 = k2x λ /2 ；(I)
[0059].LI = klx λ/2+λ/4 ; (2)
[0060]其中，kl、k2是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备200的工作UHF频率的引导波长。
[0061]?在闭合电缆102的直插式AC开关105使得电设备101处于接通状态时，对应于对应的RFID传感器设备200的位置的电平面等同于短路，使得磁场最大，并且天线元件210的耦合环强耦合到电缆102的传送线路。这针对在表达式(I)和(2)中所定义的距离LI和L2的相同的值而发生。另外，为了使AC开关105和插头104之间的电缆有效地辐射，AC开关105与插头104之间的电缆的长度L3应当大致等于整数数量的半波长:
[0062].L3 = k3x λ /2 ；(3)
[0063]其中，k3是整数，并且λ是对应于RFID传感器设备200的工作频率的引导波长。
[0064]通过设置L3 = L1+L2，并且考虑表达式⑴、(2)和(3)，获得下面的关系:
[0065]2(k2+kl)+l ^ 2k3 ;其中，kl、k2 和 k3 是整数；
[0066]只要kl和k2足够高，就可以尽可能接近该关系。
[0067]图3是根据本发明的实施例的图2的RFID标签设备200的示意性功能框图。
[0068]虽然图3的传感器设备是RFID标签设备，应当意识到，在本发明的其他实施例中，传感器设备可以是包含执行图3的实施例的功能的天线的传感器设备。
[0069]RFID传感器设备200包含天线210以及用于存储标识RFID传感器设备的标识数据的存储器芯片 230。电监视系统100中的每个RFID传感器设备200配备有标识码，使其能够被监视设备300所标识。
[0070]RFID传感器单元200_x的天线210被配置为在通过相应的直插式开关105接通对应的电设备101_x时与相应的电缆102_x磁耦合。在被激活时，天线210通过耦合从存储器芯片230向相应的电缆102传输数据，并且通过作为天线的电缆102向监视设备300的RFID读取器无线地传送数据。
[0071]例如，在该实施例中的RFID标签设备200是在UHF频带中(例如，从800MHz到960MHz的范围内，例如860MHz或900MHz的区域中，或者在433MHz的区域中或在HF频带中，例如13.6MHz的区域中)工作的近场/短距离RFID标签。
[0072]RFID被视为非指定短距离设备。其可以在无许可的情况下使用频带。然而，RFID通常应当符合本地规定(ETS1、FCC等)。
[0073]-LF:125kHz-134, 2kHz:低频；
[0074]-HF:13.56MHz:高频；
[0075]-UHF:860MHz - 960MHz:超高频；
[0076]-SHF:2.45GHz:特高频
[0077]可以响应于经由电缆从RFID读取器接收的询问、通过反向散射来执行从RFID标签设备200传送数据。
[0078]在无源型RFID标签的情况下，天线210用作可以从天线与电缆之间的耦合获得电力以操作诸如存储器芯片230这样的RFID传感器设备200的模块的电力耦合感应器。因为在这样的实施例中的RFID标签设备200是无源RFID标签设备，所以能量消耗可以被最小化，因为不会不断地从诸如电池这样的电源向RFID标签设备200供应电力。然而，应当意识到，在本发明的替代实施例中，RFID标签设备200可以是通过其自身的电源部件供电的有源型RFID标签或者电池辅助的无源型RFID标签。
[0079]在本发明的实施例中，RFID标签附接到在相应的直插式开关105_x与电缆102_X的插头104_X末端之间的位置处的相应的电缆102_x。RFID标签设备200可以通过任何形式的固定部件附接到相应的电缆102_x，诸如例如通过诸如胶水、胶粘带或粘着剂这样的粘合剂，通过诸如例如U形钉、螺丝钉、钉子这样的机械连接；或者通过嵌入在相应的电缆102_x的绝缘套包覆层中。在具体实施例中，如图4A所示，以粘着剂的形式设置RFID标签设备200A:在粘着剂的下侧设置粘合材料252A以将粘着剂附接到相应的电缆102_x，同时天线210A和存储器芯片230A设置在粘着剂的上侧，并且被保护覆盖层255A覆盖。
[0080]在本发明的一些实施例中，可以将天线210成形为装配在电缆102_x的至少一部分的周围。在本发明的一些实施例中，RFID标签设备200的天线210是以环形天线的形式，并且在使用时被布置在相应的电缆102_x的至少一部分的周围。
[0081]图4B示例性地例示适于执行电流脉冲检测和数据传送的双重功能的(COTS) RFID近场UHF标签200B1和200B2的示例。每个RFID标签200B1和200B2分别包含环形天线元件210B1和210B2以及RFID存储器芯片230B1和230B2。RFID标签200B1和200B2附接到相应的缆线102_x，在相应的缆线102_x的至少一部分的周围布置有相应的天线元件210B1和210B2。在这样的配置中，天线210B1或210B2可以附接到缆线的外部或嵌入在缆线中。
[0082]图4C示意性地例示可以在本发明的具体实施例中采用的分别配备环形天线210CU210C2以及存储器芯片230C1和230C2的RFID标签200C1和200C2。环形天线210C1、210C2的形状被配置为电缆的外形。这有助于确保与HF或UHF频率的电流的磁耦合。
[0083]图5是示意性地例示根据本发明的实施例的电活动监视装置300的框图。电活动监视装置300包含用于处理RFID数据信号的监视器设备320和RFID读取器设备310。
[0084]RFID读取器设备310是远场RFID型读取器，并且被配置为无线地接收从它们相应的电缆102经由无线传送从网络的RFID标签200传送的RFID数据信号，以及向相应的电缆102经由无线传送向RFID传感器200发送RFID询问信号。
[0085]监视设备320从RFID读取器设备310接收指示电活动监视系统100中的电设备101_1至101_n的接通/断开电活动状况的数据。
[0086]在工作时，电活动监视系统工作如下。当闭合电缆102_x的直插式AC开关105_x以接通对应的电设备101_x时，对应的RFID标签设备200_x的天线元件210磁耦合到辐射电缆102_x，并且由直插式AC开关105与电插头104之间的电缆102_x形成的传送线路高效地辐射。RFID标识数据可以从天线元件210传输给电缆102_x，然后通过用作天线的辐射电缆102_x无线地辐射给RFID读取器310。因此，RFID标签设备200_x对于电活动监视装置300的RFID读取器310是可见的。在接收RFID标识数据时，监视设备320被警告对应的电设备101_x已经被接通。
[0087]当打开插入式AC开关105_x以断开电器101_x时，RFID标签设备200_x的天线元件210不再耦合(或弱耦合)到电缆102_x，并且电缆102_x不进行辐射(或者非常低效地辐射)。因此，不进行向RFID读取器310的数据传送。在效果上，RFID标签设备200对于RFID读取器设备310是不可见的。因此，RFID读取器310不再从RFID标签设备200_x接收信息。RFID数据的缺乏可以被用于向监视器330指示电器101_x被断开。
[0088]在本发明的一些实施例中，RFID读取器设备310永久性地处于其可以从网络的RFID标签设备200接收无线地传送的RFID标识信息的状态。因此，在任何时间点，可以向连接到RFID读取器310的监视器设备320通知哪些电设备101_1至101_n处于接通状态(接收了对应的RFID传感器200的标识数据的那些)以及哪些电设备101_1至101_n处于断开状态。
[0089]在本发明的一些实施例中，RFID读取器设备可以被周期性地激活以确定哪些电设备被接通。在其他实施例中，RFID读取器设备可以通过电表400所测量到的功耗的所检测到的增加来触发，以便确定哪些电设备接通。
[0090]在本发明的一个特定实施例中，例如可以通过借助从相应的电缆102_x传送对应的RFID数据来检测正在接通的电设备101_x，然后确定该电设备处于接通状态的持续时间，亦即访问直至对应的RFID传感器200_x因为电缆102_x不再无线地传送RFID数据而变成不可见为止的时间量，由此确定电设备101_1所消耗的功率。因此，必须获得表示系统的不同的电设备101_1至101_n的功耗的数据。
[0091]可以处理电状况改变数据或电消耗数据以提供关于电力网络110的电活动的有关信息，诸如例如以建立家庭用户简档，以检测和警告增加的电功率消耗，和/或以提供关于降低能量消耗的建议。另外，可以将关于电力网络110的电活动的有关信息用作安全度量，以警告何时接通了或断开了具体的电设备。
[0092]在该系统的一些实施例中，监视装置300可以是连接到外部因特网网络“网络”的家庭网关系统的一部分。可以经由因特网网络由家庭电力供应商或任何其他电活动监视服务提供对总的家庭功耗的实时跟踪。例如，电力供应商可以通过从远程服务器经由网关设备传送信号来触发RFID读取器的读取阶段，以通过检测可见的RFID标签设备101_1至101_n来确定哪些电设备101_1至101_n被接通。
[0093]在本发明的一个具体实施例中，监视设备330连接到与系统的供电网络110相连接的智能型电表400。电表400和监视设备330可以通过无线或有线连接相 互连接。智能电表400被配置为监视连接到电力网络110的电设备101_1至101_n的功耗。智能电表400被配置为检测功耗的改变:例如，可能由于电力网络110所供给的一个或多个电设备101_1至101_n的接通导致的功耗速率的增加，或者可能由于电力网络所供给的一个或多个电设备101_1至101_n的断开导致的功耗速率的减少。响应于所检测到的功耗的改变，从监视设备330向RFID读取器设备310传送命令信号以激活RFID读取处理。激活响应该命令信号的RFID读取器设备310，以从能够经由自从相应的直插式开关105_x处于接通位置开始用作天线的对应的电缆102_x以及用作直插式开关105_x与插座104_x之间的辐射传送线路的电缆102-x传送RFID标识数据的任何RFID标签设备200接收RFID标识数据。
[0094]RFID标识数据由RFID读取器设备310接收并处理，并且传输给监视器设备320。
[0095]监视器设备320可以确定哪些电设备是接通的，并且在一些具体的实施例中，将这样的信息传送给经由通信网络连接的远程设备。
[0096]虽然以上参照具体实施例描述了本发明，但是本发明不限于特定实施例，并且在本发明的范围内的修改将对于本领域技术人员是显而易见的。
[0097]例如，虽然关于家庭电力网络系统描述了前述示例，但是应当意识到本发明的实施例可以应用于连接电设备的任何电力网络。另外，系统可以被应用在安全或保险应用中，以标识已经被接通或断开的电设备。
[0098]另外，虽然使用RFID标签和读取器描述了实施例，但是应当意识到本发明可以应用于任何传感器设备，该传感器设备包含被配置为与该传感器设备进行通信的天线元件和对应的读取器设备。
[0099]一旦参考前述示例性实施例，本领域的技术人员会想到很多进一步的修改和变型，前述示例性实施例只是作为示例给出，并且不用于限制本发明的范围，本发明的范围只由所附的权利要求书来确定。具体地，在适当的地方，可以交换来自不同实施的不同特征。
【主权项】
1.一种用于监视电设备(101)的电状况的电活动传感器设备，该电活动传感器设备包含: 用于从供电网络向电设备(101)供应电力的电缆(102)，所述电缆装配使得能够在电功率状态之间切换电设备(101)的直插式开关(105)； 其中，电缆(102)被配置为在接通电设备(101)时用作天线，以从被附接到电缆的传感器设备(200)无线地向读取器传送标识数据。2.根据权利要求1所述的设备，其中，在直插式开关(105)与可连接到电源的电缆(102)的末端之间的电缆(102)被配置为在电设备(101)接通时用作在传感器设备(200)的工作频率范围内的TEM传送线路。3.根据权利要求2所述的设备，其中，电缆(101)包含与设置在直插式开关(105)处的电容负载(C2)以及设置在可连接到供电网络的电缆(102)的末端处的电容负载(Cl)并行连接的一对电导线(W1，W2)。4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，基于传感器设备(200)的工作频率范围来设置在直插式开关(105)与可连接到供电网络的接电绳的末端之间的电缆(102)的长度的大小。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述长度对应于传感器设备(200)的工作频率的共振波长。6.根据权利要求4或5所述的设备，其中，基于下面的表达式来确定所述长度L3:L3 = k3x λ /2 ； 其中，k3是整数，λ是对应于传感器设备(200)的工作频率的引导波长。7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，传感器设备(200)以离开可连接到供电网络的缆线的末端第一距离LI以及离开直插式开关(105)第二距离L2来附接到电缆(102)，使得L2 = k2x λ /2 ；LI = klx λ /2+ λ /4 ； 其中，kl、k2是整数，λ是对应于传感器设备(200)的工作频率的引导波长。8.根据权利要求7所述的设备，在依赖于权利要求6时，其中，基于下面的表达式来选择所述长度L3和第一距离LI以及第二距离L2:2(k2+kl)+l ^ 2k39.根据任一前述权利要求所述的设备还包含可附接到在可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的电设备(101)的电缆(102)的传感器设备(200)，所述传感器设备(200)包括可操作以在电设备(101)处于接通电力状态时与电缆(102)磁耦合的天线元件(210)。10.根据权利要求9所述的设备，其中，传感器设备(200)包含RFID标签，优选为近场RFID标签。11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，天线元件(210)被形成为环形天线。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的设备，其中，传感器设备(200)可操作以作为经由电缆通过电磁感应供电的无源传感器。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的设备，其中，传感器设备(200)包含用于存储标识传感器设备(200)的标识数据的存储器元件(230)。14.一种用于监视通过相应的电缆(102)连接到供电网络的至少一个电设备(101)的电状况的电活动监视装置(300)，并且所述电活动监视装置(300)包含: 读取器模块(310)，用于从至少一个传感器设备(200)读取标识数据，每个传感器设备(200)附接到可连接到供电网络的电缆(102)的末端与装配到电缆(102)以在电功率状态之间切换电设备(101)的直插式开关(105)之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备(200)的电缆(102)经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及 监视器设备(320)，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。15.根据权利要求14所述的装置，其中，读取器模块(310)被配置为响应于由连接到供电网络的电表所测量的功耗的所检测到的改变，从至少一个传感器(200)读取信号。16.根据权利要求14或15所述的装置，包含:通信网络接口，用于连接通信网络，使得可以向连接到通信网络的远程服务器传送数据，或者从连接到通信网络的远程服务器接收数据。17.一种网关系统，包含根据权利要求14至16中的任一项所述的电活动监视装置。18.一种用于监视通过相应的电缆连接到供电网络的至少一个电设备的电状况的电活动监视系统，该电活动监视系统包含: 至少一个传感器设备，每个传感器设备附接到可连接到电源的电缆的末端与直插式开关之间的对应的电设备的电缆，所述传感器设备包括当电设备处于接通电力状态时可操作以与电缆磁耦合的天线元件； 包含用于从至少一个传感器设备读取标识数据的读取器模块的电活动监视装置，每个传感器设备附接到可连接到供电网络的电缆的末端与装配到电缆以在电功率状态之间切换电设备的直插式开关之间的电设备的相应的电缆，其中，在电设备处于接通电力状态时，从附接传感器设备的电缆经由无线传送从相应的传感器设备接收标识数据；以及监视器设备，用于根据由读取器模块接收的标识数据来确定网络的哪些电设备是接通的。19.根据权利要求18所述的电活动监视系统，还包含根据权利要求1至8中的任一项所述的一个或多个电活动传感器设备。
【专利摘要】用于检测电活动的设备以及电活动监视装置。一种用于监视电设备的电状况的电活动传感器设备，该设备包含：用于从供电网络向电设备供应电力的电缆，所述电缆配备使得能够在电功率状态之间切换所述电设备的直插式开关；其中，天线元件可操作以向电缆传输标识数据；并且电缆可操作以在接通电设备时用作天线以从被附接到缆线的传感器设备向读取器设备无线地传送标识数据。
【IPC分类】G01R21/00, G05B19/048
【公开号】CN104898532
【申请号】CN201510097467
【发明人】A.劳兹尔, J-Y.勒纳奥, J-L.罗伯特
【申请人】汤姆逊许可公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】EP2916464A1, EP2916467A2, EP2916467A3, US20150253362
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