ES2970257T3 - Aparato y procedimiento para la configuración automatizada de validación, estimación y edición - Google Patents
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Abstract
Se proporciona un aparato para configurar reglas de validación, estimación y edición (VEE) para realizar VEE en una pluralidad de flujos de consumo de energía basados en intervalos. El aparato incluye almacenes de datos de lecturas posteriores a VEE y un procesador de reglas. Los almacenes de datos de lecturas posteriores a VEE proporcionan una pluralidad de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, cada uno de los cuales está asociado con uno correspondiente de la pluralidad de flujos de consumo de energía basados en intervalos. Cada uno de la pluralidad de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados tiene primeros grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como validados y segundos grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como editados. El procesador de reglas lee los datos almacenados después de las lecturas de VEE al inicio de un evento y, para cada uno de la pluralidad de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, crea una pluralidad de anomalías que tienen una pluralidad de duraciones diferentes usando solo los primeros grupos de intervalo contiguo. valores, y genera una pluralidad de estimaciones para la pluralidad de anomalías empleando una pluralidad de técnicas de estimación y, para cada una de la pluralidad de duraciones diferentes, selecciona una de la pluralidad de técnicas de estimación para su empleo posterior al realizar VEE de datos de consumo de energía posteriores. para el correspondiente de la pluralidad de flujos de consumo de energía basados en intervalos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato y procedimiento para la configuración automatizada de validación, estimación y edición SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere, en general, al campo del consumo de energía y, más en particular, a un aparato y un procedimiento para la validación, estimación y edición automatizados de datos de medición, y a aplicaciones de los mismos.
DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA
Un problema con los recursos tales como electricidad, agua, combustibles fósiles, y sus derivados (por ejemplo, gas natural) está relacionado con el suministro y la demanda. Es decir, la producción de un recurso, a menudo, no está en sincronización con la demanda del recurso. Además, la infraestructura de suministro y transporte para estos recursos está limitada por cuanto no puede adaptar instantáneamente los niveles de producción para proporcionar niveles de consumo que fluctúan constantemente. Como estará de acuerdo cualquiera que haya participado en un desprendimiento de carga, cada vez son más frecuentes las ocasiones en que los consumidores se ven forzados a enfrentarse a las realidades de una producción de recursos limitada.
Otro problema con recursos tales como el agua y los combustibles fósiles (que son utilizados de manera generalizada para producir electricidad) es su suministro limitado junto con los impactos perjudiciales (por ejemplo, emisiones de carbono) de su uso. La presión pública y política para la conservación de los recursos es generalizada, y los efectos de esta presión se experimentan en todo el espectro de proveedores de recursos, productores y gestores de recursos, y consumidores de recursos.
Por lo tanto, no sorprende que la comunidad de generación y distribución de potencia eléctrica haya estado adoptando medidas proactivas para proteger los suministros instantáneos limitados de potencia eléctrica mediante 1) imponer cargos por demanda a los consumidores, además de su cargo por uso mensual, y 2) proporcionar incentivos para la conservación, en forma de descuentos y cargos reducidos. En los años anteriores, los consumidores pagaban simplemente por la cantidad total de potencia que consumían durante un periodo de facturación. Actualmente, la mayor parte de los suministradores de energía no solo están cobrando a los consumidores por la cantidad total de electricidad que han consumido durante el periodo de facturación, sino que están, adicionalmente, imponiendo cargos de horario de uso y cargos por demanda punta. La demanda punta es la cantidad máxima de energía que un cliente utiliza durante un periodo medido de tiempo, habitualmente del orden de minutos. Los cargos por horario de uso fluctúan durante todo el día para disuadir a los clientes de utilizar energía durante las horas de consumo de punta. Además, los suministradores de energía están proporcionando programas de descuentos e incentivos que recompensan a los consumidores por las denominadas actualizaciones de eficiencia energética (por ejemplo, iluminación y entorno circundante controlados de forma inteligente, enfriamiento y refrigeración eficientes, etc.) en sus instalaciones, que tienen como resultado reducciones en el consumo de punta, el desplazamiento del consumo por horario de uso y el consumo de energía global. Asimismo, son generalizados los programas similares en la comunidad de producción y consumo de agua. Se prevé que dichos programas se extenderán a otras fuentes de energía de suministro limitado, tales como, de forma no limitativa, gas natural, energía nuclear y otras fuentes de combustible.
Los programas de reducción de la demanda y de eficiencia energética pueden ser implementados y administrados directamente por proveedores de energía (es decir, por los propios servicios públicos) o pueden ser contratados a terceras partes, las denominadas compañías de servicios energéticos (E<s>C<o>, energy service company). Las ESCO contratan directamente con consumidores de energía y, asimismo, contratan con los proveedores de energía para, digamos, reducir la demanda de un cierto recurso en una determinada área en un porcentaje específico, donde la reducción puede restringirse a un cierto periodo de tiempo (es decir, por medio de un programa de respuesta a la demanda). O el esfuerzo de reducción puede ser continuo (es decir, por medio de un programa de eficiencia energética).
Los escenarios anteriores son tan solo ejemplos de los tipos de programas que se utilizan en la técnica para reducir el consumo y fomentar la conservación de recursos limitados. Independientemente del vehículo que se utilice, lo que es importante, tanto para productores como para consumidores, es que puedan comprender y apreciar los efectos de la reducción de la demanda y las mejoras de eficiencia que están llevando a cabo. En ocasiones, la comprensión y apreciación puede ocurrir horas, días o incluso semanas después de que se produzca el consumo. Pero los presentes inventores han observado que existe en la técnica un deseo creciente de que dichas comprensión y apreciación ocurran minutos después de que se produzca el consumo, tal como en sistemas en tiempo real y casi en tiempo real. Esta invención se da a conocer para resolver problemas que están presentes en sistemas en tiempo real y casi en tiempo real.
Como apreciará un experto en la materia, muchos sistemas en tiempo real y casi en tiempo real llevan a cabo operaciones basadas en datos de consumo de energía proporcionados mediante fuentes de medición de consumo de energía de transmisión en continuo, tales como medidores inteligentes y medidores de sistemas de automatización de edificios, que miden la energía consumida por uno o varios dispositivos correspondientes y transmiten periódicamente mediciones, sobre una red cableada o inalámbrica convencional. Un experto apreciará, asimismo, que las mediciones que se transportan sobre la redes pueden entremezclarse con errores intermitentes debidos a apagones, fallos de dispositivos o de fuentes de medición, condiciones meteorológicas que afectan a la transmisión, problemas de red, etc.
De hecho, los problemas de calidad y precisión de los datos de transmisión en continuo son tan comunes que se están desarrollando procesos estandarizados que establecen requisitos para validación, estimación y edición (VEE, validation, estimation and editing) de datos de consumo de energía medidos. Estos estándares abordan aspectos como apagones, valores de intervalo faltantes, valores de intervalo atípicos, grupos sospechosos de valores de intervalo, marcas de tiempo, problemas de energía reactiva y un número significativo de procedimientos de estimación a utilizar para tipos particulares de anomalías detectadas, tipos específicos de medidores y determinados escenarios conocidos. Por lo tanto, los datos recibidos tienen, en primer lugar, que ser validados, es decir, examinados y etiquetados como datos válidos o datos anómalos. A continuación, se utilizan técnicas de estimación para generar estimaciones para los datos anómalos. Finalmente, se produce edición, donde los datos anómalos son sustituidos por las estimaciones, con el resultado de lo que se conoce como datos post-VEE. A continuación, los datos post-VEE son utilizados por componentes dentro de los sistemas en tiempo real y casi en tiempo real, para realizar sus respectivas operaciones y funciones de control.
Dado que estos sistemas realizan sus operaciones y funciones en tiempo real o casi en tiempo real, los procesos que realizan VEE están forzados temporalmente a proporcionar datos post-VEE. Y estos sistemas intentan equilibrar la capacidad de procesamiento (y, finalmente, el coste) con la precisión de los datos post-VEE, habitualmente como una función del número de fuentes de transmisión en continuo procesadas y del tiempo asignado para procesamiento de VEE.
Los presentes inventores han observado que, virtualmente, todos los sistemas en tiempo real y casi en tiempo real que procesan un número sustancial de flujos de consumo de energía (digamos, entre 50 y 50.000 flujos) utilizan la denominada VEE “ligera” para conseguir el caudal necesario. Como apreciará un experto en la materia, existen muchas técnicas diferentes para detectar y corregir datos anómalos, donde se pueden conseguir datos post-VEE más adecuados utilizando técnicas apropiadas para duraciones de anomalía y tipos de flujo individuales. Pero adaptar técnicas de VEE para cada flujo en un sistema que procesa un número sustancial de flujos requeriría una cantidad desmesurada de tiempo y esfuerzo de análisis de datos. Por consiguiente, VEE ligera es un compromiso, que utiliza habitualmente un número pequeño de técnicas de VEE para todos los flujos procesados por un sistema. Se consigue el caudal, se controla el tiempo de análisis de datos y se acepta que los datos post-VEE son lo más precisos que se puede obtener.
Los presentes inventores han observado, no obstante, que hay en la técnica un deseo creciente de datos post-VEE para utilizar por sistemas en tiempo real y casi en tiempo real, más precisos que los que están actualmente disponibles. Por consiguiente, lo que se necesita es un aparato y un procedimiento para configurar automáticamente técnicas de VEE en sistemas en tiempo real y casi en tiempo real.
Lo que se necesita, asimismo, es un procesador de validación, estimación y edición automatizadas que configure y optimice dinámicamente la técnica de VEE para flujos de datos individualizados.
Adicionalmente, lo que se necesita es un centro de operaciones de red que configure automáticamente y optimice dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía.
Lo que se necesita es, además, un sistema de referencia de energía que configure automáticamente y optimice dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía.
Lo que se necesita es, por otra parte, un sistema de predicción de respuesta a la demanda que configure automáticamente y optimice dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía.
Lo que se necesita es, además, un sistema de predicción de bajada de tensión que configure automáticamente y optimice dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía.
Lo que se necesita es, también adicionalmente, un sistema de control de edificios que configure automáticamente y optimice dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía. Parte de la técnica anterior es el documento de Peppanen Jouniet al.:“Handling bad or missing smart meter data through advanced data imputation”, 2016, IEEE POWER & ENERGY SOCIETY INNOVATIVE SMART GRID TECHNOLOGIES CONFERENCE (ISGT), IEEE, 6 de septiembre de 2016 (06/09/2016), páginas 1 a 5, DOI: 10.1109/ISGT.2016.7781213.
CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN
La presente invención, entre otras aplicaciones, está dirigida a resolver los problemas mencionados anteriormente y trata otros problemas, desventajas y limitaciones de la técnica anterior. La presente invención da a conocer una técnica superior para configurar automáticamente y optimizar dinámicamente técnicas de validación, estimación y edición correspondientes a una serie de flujos de datos de consumo de energía que son procesados por sistemas en tiempo real y casi en tiempo real. La invención es tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Un aspecto de la presente invención contempla un aparato para configurar reglas de validación, estimación y edición (VEE) para llevar a cabo VEE sobre una serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo. El aparato incluye un almacenamiento de datos de lecturas post-VEE y un procesador de reglas. El almacenamiento de datos de lecturas post-VEE proporciona una serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados que están, cada uno, asociados con uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo. Cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados tiene primeros grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido validados, y segundos grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido editados. El procesador de reglas lee el almacenamiento de datos de lecturas post-VEE tras el inicio de un evento y, para el cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, crea una serie de anomalías que tienen una serie de diferentes duraciones utilizando solamente los primeros grupos de valores de intervalo contiguos, y genera una serie de estimaciones para la serie de anomalías utilizando una serie de técnicas de estimación y, para cada una de la serie de diferentes duraciones, selecciona una de la serie de técnicas de estimación para su posterior utilización cuando realice VEE de subsiguientes datos de consumo de energía para el correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo.
Otro aspecto de la presente invención contempla un aparato para configurar reglas de validación, estimación y edición (VEE) para llevar a cabo VEE sobre una serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo. El aparato tiene un almacenamiento de metadatos de fuentes, un almacenamiento de datos de lecturas post-VEE y un procesador de reglas. El almacenamiento de metadatos de fuentes proporciona reglas de detección, estimación y edición correspondientes a cada uno de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo para llevar a cabo VEE. El almacenamiento de datos de lecturas post-VEE proporciona una serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados que están, cada uno, asociados con uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo. Cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados incluye primeros grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido validados, y segundos grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido editados. El procesador de reglas lee el almacenamiento de datos de lecturas post-VEE tras el inicio de un evento y, para el cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, crea una serie de anomalías que tienen una serie de diferentes duraciones utilizando solamente los primeros grupos de valores de intervalo contiguos, y genera una serie de estimaciones para la serie de anomalías utilizando una serie de técnicas de estimación y, para cada una de la serie de diferentes duraciones, selecciona una de la serie de técnicas de estimación para su posterior utilización cuando realice VEE de subsiguientes datos de consumo de energía para el correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, y actualiza el almacenamiento de metadatos de fuentes con la mencionada una de la serie de técnicas de estimación.
Otro aspecto de la presente invención comprende un procedimiento para configurar reglas de validación, estimación y edición (VEE) para llevar a cabo VEE sobre una serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo. El procedimiento incluye proporcionar una serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados que están, cada uno, asociados con uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, donde cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados tiene primeros grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido validados, y segundos grupos de valores de intervalo contiguos, etiquetados como que han sido editados; leer el almacenamiento de datos de lecturas post-VEE tras el inicio de un evento; para el cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, crear una serie de anomalías que tienen una serie de diferentes duraciones utilizando solamente los primeros grupos de valores de intervalo contiguos; generar una serie de estimaciones para la serie de anomalías utilizando una serie de técnicas de estimación; y para cada una de la serie de diferentes duraciones, seleccionar una de la serie de técnicas de estimación para su posterior utilización cuando se lleve a cabo VEE de datos de consumo de energía subsiguientes para el mencionado correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor con respecto a la siguiente descripción, y a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de temporización que muestra un flujo de consumo de energía actual, tal como puede ser proporcionado por un medidor de lectura de medición automática (AMR, automatic meter reading); la figura 2 es un diagrama de bloques que representa un centro de operaciones de red (NOC, network operations center) actual, que utiliza mecanismos convencionales de validación, estimación y edición (VEE) para detectar y corregir anomalías en una serie de flujos de consumo de energía;
la figura 3 es un diagrama de bloques que presenta un centro de operaciones de red (NOC), según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas que permite a un procesador de VEE detectar y corregir anomalías en una serie de flujos de consumo de energía;
la figura 4 es un diagrama de bloques que muestra cómo un motor de configuración de VEE, según la presente invención, interactúa con un procesador de VEE;
la figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento, según la presente invención, para configurar automáticamente reglas de detección para su uso por un procesador de VEE;
la figura 6 es un diagrama de flujo que detalla un procedimiento, según la presente invención, para configurar automáticamente reglas de estimación para su uso por un procesador de VEE;
la figura 7 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de referencia de energía, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas;
la figura 8 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de predicción de expedición de respuesta a la demanda, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas;
la figura 9 es un diagrama de bloques que presenta un sistema de predicción de bajada de tensión, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas; y
la figura 10 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de control de edificios automatizado, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
A continuación se describen realizaciones de la invención ilustrativas y a modo de ejemplo. Para mayor claridad, no todas las características de una implementación real se describen en esta memoria descriptiva, ya que los expertos en la materia apreciarán que en el desarrollo de cualquier realización real, se realizan numerosas decisiones específicas de implementación para conseguir objetivos específicos, tales como el cumplimiento de limitaciones relativas al sistema y relativas al negocio, que pueden variar de una implementación a otra. Además, se apreciará que dicho esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y prolongado pero, no obstante, sería una tarea rutinaria para los expertos en la materia que tiene el beneficio de este invención. Diversas modificaciones a la realización preferente serán evidentes para los expertos en la materia, y los principios generales definidos en la presente memoria pueden aplicarse a otras realizaciones. Por lo tanto, la presente invención no está destinada a limitarse a las realizaciones particulares mostradas y descritas en la presente documento, sino que sea acorde con el más extenso alcance consistente con los principios y características novedosos dadas a conocer en el presente documento.
A continuación se describirá la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas. Diversas estructuras, sistemas y dispositivos se representan esquemáticamente en los dibujos, solamente con fines explicativos y, por lo tanto, no para obscurecer la presente invención con detalles que son bien conocidos por los expertos en la materia. Sin embargo, los dibujos adjuntos están incluidos para describir y explicar ejemplos ilustrativos de la presente invención. Deberá entenderse e interpretarse que las palabras y frases utilizadas en el presente documento tienen un significado consistente con la comprensión de dichas palabras y frases por los expertos en la materia relevante. No se pretende que mediante el uso coherente del término o frase, en el presente documento, se implique ninguna definición especial de un término o frase (es decir, una definición que sea diferente del significado ordinario y habitual entendido por los expertos en la materia). En la medida en que se pretenda que un término o frase tenga un significado especial (es decir, un significado diferente del entendido por los expertos cualificados), dicha definición especial se expondrá expresamente en la memoria descriptiva, a modo de definición que proporcione de manera directa y unívoca la definición especial para el término o frase.
En vista de la anterior discusión del estado de la técnica anterior acerca de validación, estimación y edición (VEE) de datos de medición, y de las técnicas asociadas utilizadas dentro de los sistemas actuales para realizar VEE con propósitos de control en tiempo real y casi en tiempo real, se presentará, haciendo referencia a las figuras 1 y 2, una discusión de las limitaciones y desventajas de los mecanismos de configuración y procesamiento de VEE actuales. Después de esto, se proporcionará una discusión de la presente invención haciendo referencia a las figuras 3 a 10. La presente invención supera las limitaciones y desventajas señaladas anteriormente y otras, proporcionando un aparato y procedimientos para la configuración automatizada de reglas de VEE, que presentan precisiones significativamente aumentadas y requisitos de mano de obra significativamente reducidos, respecto de los proporcionados hasta la fecha.
Pasando a la figura 1, se presenta un diagrama de temporización que muestra un flujo de consumo de energía actual 100, tal como puede ser proporcionado por un medidor de lectura de medición automática (AMR) o dispositivo similar que mide, registra y transmite valores de consumo de energía. Tal como apreciará un experto en la materia, el flujo 100 es representativo de la energía consumida por una entidad medida tal como, de forma no limitativa, una casa, un apartamento, un edificio, grupos de edificios, una subestación, una unidad de refrigeración, una máquina industrial, un conjunto de la red eléctrica, etc. Abundan en la técnica mecanismos de lectura de medición automatizada (AMR). Estos mecanismos registran el consumo de energía y generan y transmiten datos de consumo de energía periódicos (es decir, el flujo 100), tal como se muestra en el diagrama de temporización. El valor preciso del intervalo de tiempo periódico se determina en función del uso final específico y, habitualmente, puede variar desde 24 horas (por ejemplo, un valor de consumo diario) hasta un minuto. El flujo 100 puede ser recibido por entidades tales como, de forma no limitativa, operadores de red, compañías de servicios energéticos (ESCO), proveedores de servicios de automatización de edificios y centros de operaciones de red (NOC), que utilizan el flujo 100 junto con cientos de miles de otros flujos con propósitos de realización de funciones de control (por ejemplo, facturación mensual, presentación casi en tiempo real del uso de energía frente al uso de energía predicho, gestión de la ocupación, compras y transacciones de energía, gestión de la red, automatización de edificios multiinstalación, gestión de programas de respuesta a la demanda, etc.).
Independientemente de su uso final, es bien conocido en la técnica que cualquier número de factores pueden afectar a la calidad y precisión de uno o varios grupos de puntos de datos contiguos en el flujo 100, a medida que el flujo 100 es generado, transmitido y recibido por una entidad receptora. Por ejemplo, pueden existir problemas con el propio mecanismo de medición que tengan como resultado puntos de datos erróneos, periódicos o aperiódicos. Puede haber fallos intermitentes dentro de dispositivos de transmisión o retransmisión, que tengan como resultado puntos de datos erróneos, periódicos o aperiódicos. Puede haber fallos en equipos de recepción en el destino, que tengan como resultado puntos de datos erróneos, periódicos o aperiódicos. Se pueden producir apagones intermitentes debidos a causas meteorológicas u otras. Lo anterior no es una lista exhaustiva de factores que afectan a la calidad y la precisión de los datos que se transmiten en el flujo 100, pero dichos factores son suficientes para ilustrar que las imprecisiones en los datos de transmisión en continuo son características en este sector técnico.
Los problemas de calidad y precisión de datos de transmisión en continuo predominan, de manera que los operadores, grupos industriales, regiones e incluso países están desarrollando sus propios procesos estandarizados que establecen requisitos para la validación, estimación y edición de datos de consumo de energía medidos. Estos estándares abordan aspectos como apagones, valores de intervalo faltantes, valores de intervalo atípicos, grupos sospechosos de valores de intervalo, marcas de tiempo, problemas de energía reactiva y un número significativo de procedimientos de estimación a utilizar para tipos particulares de anomalías detectadas, tipos específicos de medidores y determinados escenarios conocidos.
El flujo de datos de consumo de energía 100 mostrado en el diagrama de temporización presenta dos anomalías representativas 101-102, donde una anomalía se define como uno o varios valores de intervalo contiguos (es decir, puntos adyacentes en el flujo 100) que parecen ser erróneos o imprecisos. Una primera anomalía representativa 101 puede deberse a una lectura anormalmente alta, a una velocidad de cambio de la lectura anormalmente alta, o a ambas. Una segunda anomalía representativa 102 puede deberse a un apagón, a una brecha de lectura de medidor (es decir, un fallo de medidor intermitente), a una lectura cero o a una combinación de estas causas.
A medida que el flujo de datos 100 es recibido, corresponde a un usuario final realizar VEE de una manera y en un periodo de tiempo que sean coherentes con la aplicación de uso final. Por ejemplo, si la aplicación de uso final está facturando mensualmente el uso de energía, entonces se aplican protocolos de VEE a los puntos de datos en el flujo 100 para producir lecturas post-VEE extremadamente precisas. Y dado que la facturación no es una aplicación crítica en el tiempo, las restricciones sobre los dispositivos de procesamiento informático requeridos para procesar los puntos de datos en el flujo 100 son muy relajadas. En el otro extremo están las denominadas aplicaciones de uso final en tiempo real y casi en tiempo real, que requieren lecturas post-VEE precisas, pero de las que se requiere que equilibren los requisitos de precisión con restricciones de procesamiento en función del cómputo de procesos de flujos de datos, de la disponibilidad de dispositivos de procesamiento informático y de acuerdos de nivel de servicio (SLA, service level agreement). Un SLA, entre otros parámetros, específica un tiempo máximo para que un determinado proceso informático procese sus datos de entrada de manera que los datos procesados (es decir, la salida) se proporcionen a un proceso de usuario. En el caso de VEE, los SLA según la aplicación especificarán los tiempos máximos asignados para llevar a cabo VEE sobre un flujo de datos recibido 100 para producir datos post-VEE, es decir, datos que han sido verificados, estimados y editados según protocolos de VEE prescritos. La presente aplicación se centra en el último grupo de aplicaciones de uso final, es decir, aplicaciones en tiempo real y casi en tiempo real.
Haciendo referencia a continuación a la figura 2, se presenta un diagrama de bloques 200 que representa un centro de operaciones de red (NOC) actual 210 que utiliza mecanismos de validación, estimación y edición (VEE) convencionales para detectar y corregir anomalías en una serie de flujos de consumo de energía 204. El diagrama 200 muestra dispositivos de medición 201-203 representativos, que generan y transmiten los flujos 204, tal como uno o varios medidores AMR 201, uno o varios dispositivos de medición 202 del sistema de automatización de edificios (BAS, building automation system), y otro u otros dispositivos de medición 203. Los otros dispositivos de medición 203 pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 204, o pueden retransmitir los flujos 204, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 204 pueden ser transmitidos al NOC 210 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 210 comprende un receptor 211 que está acoplado a cada uno de los flujos 204 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 204, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 210. Por consiguiente, el receptor 211 está acoplado a un procesador de VEE 212 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 204. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 212. El procesador de VEE 212 está acoplado a uno o varios elementos de control de proceso 213 por medio de buses PC.1-PC.N. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 204 por el procesador de VEE 212, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 204 por el procesador de VEE 212 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE a los elementos de control de proceso 213. Los elementos de control de proceso 213 pueden estar acoplados a correspondientes elementos 221 del sistema, que pueden ser internos o externos al NOC 210. En el diagrama 200, los elementos 221 del sistema se representan externos al NOC 210. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 216 está acoplado al procesador de VEE 212 por medio de un bus PV. Un almacenamiento 214 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 212 por medio de un bus REGLAS. Una o varias estaciones de trabajo de análisis de datos 215 pueden estar acopladas al almacenamiento 214 de metadatos de fuentes.
En funcionamiento, un típico NOC 210 puede recibir decenas de miles de flujos de datos de consumo de energía 204, y puede estar obligado por SLA a llevar a cabo funciones de VEE en el orden de minutos para aplicaciones en tiempo real y casi en tiempo real. Para los objetivos de la presente aplicación, los presentes inventores han observado que los SLA de aproximadamente cinco minutos son habituales para dichas aplicaciones, y dichos tiempos de procesamiento máximos para llevar a cabo funciones de VEE se utilizarán en lo que sigue con fines explicativos de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 204 son recibidos en el NOC 210 por el receptor 211, que traduce las señales en los flujos 204 a datos adecuados para la ejecución de funciones de VEE por el procesador de VEE 212. Tal como se ha indicado anteriormente, los tiempos de intervalo para los flujos 204 pueden variar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 204, el procesador de VEE 212 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona a uno o varios de los elementos de control de proceso 213 sobre buses PC.1-PC.N, según requiera la aplicación. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 216 sobre el bus PV, donde está disponible para otras funciones de procesamiento, si es necesario. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 212 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 204, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado a uno o varios de los elementos de control de proceso 213 sobre buses PC.1-PC.N, según requiera la aplicación. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 216 sobre el bus PV, donde está disponible para otras funciones de procesamiento, si es necesario. Cada uno de los flujos de datos 204 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 214 de metadatos de fuentes al procesador de V<e>E 212 sobre el bus REGLAS.
Cuando lo requiera la aplicación, las lecturas post-VEE correspondientes a uno o varios de los flujos 204 pueden ser proporcionadas, según el acuerdo de nivel de servicio, a uno o varios de los elementos de control de proceso 213. Los elementos de control de proceso 213 pueden, a continuación, ejecutar funciones sobre los datos de flujo traducidos por el receptor 211 y el procesador de VEE 212. Según los resultados de las funciones ejecutadas, los elementos de control de proceso 213 pueden dirigir uno o varios de los elementos 221 del sistema a un cambio de estado. Por ejemplo, en una alimentación en tiempo real de eficiencia energética, donde uno o varios de los elementos 221 del sistema comprende una pantalla de vídeo controlable, los datos post-VEE pueden ser traducidos por el uno o varios elementos de procesamiento 213 a uso eléctrico real para un edificio correspondiente, junto con una recomendación de referencia de uso normalizada por meteorología, que permite que un propietario de edificio adopte una acción en relación con el uso de energía actual.
En una configuración actual, cuando se añade un nuevo flujo 204, se requiere que uno o varios analistas de datos 215 generen un conjunto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 214 de metadatos de fuentes, que corresponda al nuevo flujo 204. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación son más complejas y pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
Los presentes inventores han observado asimismo que, debido a las exigentes restricciones de tiempo de procesamiento máximo de VEE, los analistas 215 o entidades con autoridad sobre la aplicación concreta del NOC 210 (por ejemplo, un operador de red o una organización de transmisión regional) seleccionan reglas de detección, estimación y edición muy simples para la mayor parte, si no la totalidad, de los flujos de datos 204 que son procesados por el NOC 210. Dicho enfoque para llevar a cabo VEE se adopta para cumplir con el tiempo de procesamiento máximo de VEE, minimizando al mismo tiempo el muy costoso trabajo asociado con analizar flujos de datos individuales 204 para determinar reglas de VEE que tengan como resultado datos post-VEE más precisos.
Además, los presentes inventores han observado que los sistemas actuales para llevar a cabo VEE utilizan un enfoque de “un modelo único para todos” para las reglas de VEE, independientemente de la duración de cada anomalía, que se denomina asimismo “brecha”. Por ejemplo, tal como apreciará un experto en la materia, una brecha de un intervalo, digamos cinco minutos, se puede estimar con mayor precisión utilizando simplemente un valor de intervalo anterior (es decir, una primera regla de estimación), mientras que una brecha de 14 intervalos, digamos 70 minutos, se puede estimar con más precisión sustituyendo los datos anómalos con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta (es decir, una segunda regla de estimación). Y una brecha de 287 intervalos, digamos 23 horas y 55 minutos, se puede estimar con más precisión sustituyendo los datos anómalos con datos por tramos de promedio del mes anterior (es decir, una tercera regla de estimación). Sin embargo, los sistemas de VEE actuales no están generalmente configurados para 1) agrupar brechas según su duración, o 2) aplicar reglas de estimación seleccionadas de una serie de reglas de estimación en función del tamaño de la brecha, para aumentar la precisión de las lecturas post-VEE. Esto se debe a que, en los sistemas en tiempo real y casi en tiempo real, la restricciones del procesamiento de VEE y los cómputos de flujos (decenas de miles) son prohibitivos, imposibilitando de ese modo cualquier clase razonable de análisis de datos. Para aplicaciones no en tiempo real se puede utilizar un número significativo de análisis de datos 215 para reglas de detección y estimación configuradas, con el fin de aumentar la precisión de las lecturas post-VEE. Sin embargo, las aplicaciones en tiempo real impiden la utilización de un ejército de analistas de datos 215.
Por consiguiente, los presentes inventores han observado que los sistemas de VEE actuales están limitados por cuanto que requieren mucho trabajo, dado que las reglas de VEE para cada flujo de datos añadido 204 tienen que ser configuradas por un analista de datos 215, y son desfavorables debido a que sus lecturas post-VEE estimadas son menos precisas de lo que sería deseable, como resultado de la aplicación de reglas de estimación de “un modelo único para todos” para todos los tipos de flujos y para todos los tamaños de brecha.
La presente invención supera las limitaciones y desventajas señaladas anteriormente, y otras, proporcionando una técnica para una configuración de reglas de VEE automática y un ajuste de reglas de VEE dinámico, que 1) elimina necesidades de trabajo (es decir, analista de datos 215) para configurar reglas de VEE y 2) utiliza algoritmos de estimación que son óptimos de acuerdo con el tipo de flujo y el tipo de brecha, lo que tiene como resultado aumentos destacables en la precisión de las lecturas post-VEE para aplicaciones en tiempo real y casi en tiempo real. La presente invención se explicará a continuación haciendo referencia a las figuras 3 a 10.
Pasando a continuación a la figura 3, se presenta un diagrama de bloques 300 que muestra un centro de operaciones de red (NOC) 310, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas 331 que permite a un procesador de VEE 312 detectar y corregir anomalías en una serie de flujos de consumo de energía 304, con mucha mayor precisión de la que se ha proporcionado hasta la fecha.
El diagrama 300 muestra dispositivos de medición 301-303 representativos, que generan y transmiten los flujos 304, tales como uno o varios medidores AMR 301, uno o varios dispositivos de medición 302 del sistema de automatización de edificios (BAS), y otro u otros dispositivos de medición 303. Los otros dispositivos de medición 303 pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 304, o pueden retransmitir los flujos 304, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 304 pueden ser transmitidos al NOC 310 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 310 comprende un receptor 311 que está acoplado a cada uno de los flujos 304 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 304, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 310. Por consiguiente, el receptor 311 está acoplado a un procesador de VEE 312 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 304. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 312. El procesador de VEE 312 está acoplado a uno o varios elementos de control de proceso 313 por medio de buses PC.1-PC.N. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 304 por el procesador de VEE 312, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 304 por el procesador de VEE 312 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE a los elementos de control de proceso 313. Los elementos de control de proceso 313 pueden estar acoplados a correspondientes elementos 321 del sistema, que pueden ser internos o externos al NOC 310. En el diagrama 300, los elementos 321 del sistema se representan externos al NOC 310. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 316 está acoplado al procesador de VEE 312 por medio de un bus PV. Un almacenamiento 314 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 312 por medio de un bus REGLAS. Un motor de configuración de VEE 331 puede estar acoplado tanto al almacenamiento de lecturas post-VEE 316 como al almacenamiento 314 de metadatos de fuentes. Por contraste con el NOC 210 de la figura 2, la presente invención no requiere una estación de trabajo de analista de datos 215 ni ningún número de analistas de datos que le proporcione entradas.
En funcionamiento, el NOC 310 puede recibir decenas de miles de flujos de datos de consumo de energía 304, y puede estar obligado por SLA a llevar a cabo funciones de VEE en el orden de minutos para aplicaciones en tiempo real y casi en tiempo real. En una realización, se contemplan SLA de aproximadamente cinco minutos, aunque se pueden conseguir otros tiempos de procesamiento de SLA, de acuerdo con el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 304 son recibidos en el NOC 310 por el receptor 311, que traduce las señales en los flujos 304 a datos adecuados para la ejecución de funciones de v Ee por el procesador de VEE 312. En una realización, los tiempos de intervalo para los flujos 304 pueden oscilar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 304, el procesador de VEE 312 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona a uno o varios de los elementos de control de proceso 313 sobre buses PC.1-PC.N, según requiera la aplicación. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 316 sobre el bus PV, donde está disponible para otras funciones de procesamiento, si se requiere, y puede, asimismo, ser accedido por el motor de configuración de VEE 331. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 312 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 304, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado a uno o varios de los elementos de control de proceso 313 sobre buses PC.1-PC.N, según requiera la aplicación. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 316 sobre el bus PV, donde está disponible para otras funciones de procesamiento, si es necesario. Cada uno de los flujos de datos 304 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 314 de metadatos de fuentes al procesador de VEE 312 sobre el bus REGLAS.
Cuando lo requiera la aplicación, las lecturas post-VEE correspondientes a uno o varios de los flujos 304 pueden ser proporcionadas, según el acuerdo de nivel de servicio, a uno o varios de los elementos de control de proceso 313. Los elementos de control de proceso 313 pueden, a continuación, ejecutar funciones sobre los datos de flujo traducidos por el receptor 311 y el procesador de VEE 312. Según los resultados de las funciones ejecutadas, los elementos de control de proceso 313 pueden dirigir uno o varios de los elementos 321 del sistema a un cambio de estado. Por ejemplo, en una realización de sistema de automatización de edificios, donde uno o varios de los elementos 321 del sistema comprenden un sistema de gestión de confort de edificios controlable, los datos post-VEE pueden ser traducidos por el uno o varios elementos de procesamiento 313 a señales de control para dirigir subsistemas de calentamiento, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC, heating, ventilation, and air-conditioning) en un correspondiente edificio durante un ciclo, para desacelerar horarios, acelerar horarios, etc., como una función de los datos post-VEE, permitiendo de ese modo que el sistema de automatización de edificios ajuste el confort de acuerdo con la potencia consumida en tiempo real.
En contraste con una configuración actual, la presente invención proporciona configuración automática y optimización dinámica de reglas de VEE para todos los flujos 304 que son procesados por un procesador de VEE 312. Por consiguiente, cuando se añade un nuevo flujo 304, el motor de configuración de VEE 331 genera un conjunto por defecto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 314 de metadatos de fuentes que corresponde al nuevo flujo 304. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación son más complejas y pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
A continuación, el motor de configuración de VEE 331 accede periódicamente al almacenamiento de lecturas post-VEE 314 para analizar las lecturas post-VEE para el nuevo flujo 304 y para todos los otros flujos 304 procesados por el NOC 310 para 1) ajustar las reglas de detección, 2) agrupar brechas en cada flujo 304 en función del tamaño de la brecha (es decir, de la duración de intervalos anómalos contiguos en cada flujo 304) y 3) asignar reglas de estimación y edición óptimas para cada grupo por tamaño de brecha en cada uno de los flujos 304. En una realización, el motor de configuración de v Ee 331 realiza estas funciones señaladas, en serie en un flujo 304 cada vez, hasta que todos los flujos 304 han sido analizados y sus correspondientes reglas de VEE han sido actualizadas. En una realización, el motor de configuración de VEE 331 realiza continuamente sus funciones de análisis y optimización de reglas. En otra realización, el motor de configuración de VEE 331 realiza sus funciones de análisis y optimización de reglas como una función de la carga de procesamiento del sistema, donde las cargas de procesamiento menores que un valor umbral habilitan el motor de configuración de VEE 331 para ejecutar sus funciones, y las cargas de procesamiento mayores que el umbral impiden la ejecución de sus funciones. En una realización, el umbral es el 50 por ciento. En otra realización, el motor de configuración de VEE 331 recorre en serie todos los flujos 304 cada 24 horas. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 331 recorre en serie todos los flujos 304 cada siete días. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 331 recorre en serie todos los flujos una vez al mes.
Ventajosamente, el NOC 310, según la presente invención, requiere poco, o ningún, apoyo del analista de datos para establecer y optimizar las reglas de VEE para flujos individuales. Además, el motor de configuración de VEE 331, según la presente invención, optimiza dinámicamente las reglas de VEE para cada diferente tamaño de brecha en flujos individuales 304, tal como se describirá en mayor detalle a continuación, analizando lecturas post-VEE para los flujos 304, minimizando de ese modo los costes de trabajo y maximizando la precisión de las lecturas post-VEE. Las reglas de detección para un flujo determinado 304 se pueden optimizar analizando lecturas post-VEE correspondientes a otros flujos 304 que son de un tipo de dispositivo similar, un medio de transmisión similar y valores de intervalo similares. Por consiguiente, los valores de reglas de detección, tales como la velocidad del cambio de la lectura, una lectura alta, una lectura perdida, etc., se ajustan dinámicamente para el flujo determinado 304. Las reglas de estimación y edición para un flujo determinado 304 pueden ser optimizadas utilizando lecturas post-VEE no editadas para el flujo determinado 304, para crear un número sustancial de anomalías para todos los tamaños de brecha, ejecutando todas las reglas de estimación y edición para cada una de las anomalías creadas, y seleccionando una regla de estimación y edición para cada tamaño de brecha, que minimice el error entre los puntos de datos de intervalo estimados y editados y las lecturas post-VEE verdaderas, a partir de las cuales se crearon las anomalías. En una realización, el número de anomalías creadas por flujo 304 es mayor que 10.000, y se selecciona una regla de estimación y edición para cada tamaño de brecha, que minimice el error cuadrático medio (RMS, root mean squared) entre puntos de datos de intervalo estimados y editados, y lecturas post-VEE verdaderas. En una realización, el motor de configuración de VEE 331 puede utilizar hasta 25 tipos de reglas de detección junto con valores umbral asociados tales como, de forma no limitativa, las reglas de detección aludidas anteriormente. En una realización, el motor de configuración de VEE 331 puede utilizar hasta 25 tipos de reglas de estimación y edición tales como, de forma no limitativa, las reglas de estimación y edición aludidas anteriormente.
Después de que un determinado flujo 304 ha sido procesado, el motor de configuración de VEE 331 actualiza las reglas de VEE para el flujo 304 en el almacenamiento de metadatos de fuentes para reemplazar las reglas de VEE anteriores con reglas de VEE actualizadas, optimizadas. Un registro de reglas de VEE para el flujo determinado 304 en el almacenamiento 314 de metadatos de fuentes puede comprender los siguientes campos: IDFLUJO, TIPO DE FLUJO, TIPO DE TRANSPORTE, REGLA DE DETECCIÓN 1 (UMBRAL OPCIONAL 1),... REGLA DE DETECCIÓN 25 (UMBRAL OPCIONAL 25), TAMAÑO DE BRECHA 1, REGLA DE ESTIMACIÓN/EDICIÓN 1, TAMAÑO DE BRECHA N, REGLA DE ESTIMACIÓN/EDICIÓN N; donde N es igual al número de tamaños de brecha para el flujo determinado 304. En una realización, los tamaños de brecha para todos los flujos 304 son: 0-15 minutos, 15-60 minutos, 1-4 horas, 4-24 horas, 1-4 días, y mayor que cuatro días. Por lo tanto, se selecciona una de hasta 25 reglas de estimación y edición para cada uno de los seis tamaños de brecha anteriores, donde la regla de estimación y edición seleccionada maximiza la precisión de las lecturas post-VEE para su correspondiente tamaño de brecha anómalo.
A continuación haciendo referencia a la figura 4, se presenta un diagrama de bloques 400 que muestra cómo un motor de configuración de VEE 420, según la presente invención, interactúa con un procesador de VEE 410. El procesador de VEE 410 puede seleccionar uno de N flujos recibidos RCV.1-RCV.N. Un flujo seleccionado RCV.X se proporciona a un procesador de detección 411. El procesador de detección 411 está acoplado a un procesador de grupos 412 por medio de un bus de anomalías A.X. El procesador de grupos 412 está acoplado a un procesador de estimación/edición 413 por medio de un bus de anomalías agrupadas G.X. El procesador de estimación/edición 413 genera un flujo estimado y editado sobre el bus ESTR.X, que está acoplado a un almacenamiento de lecturas post-VEE 416, y que puede ser proporcionado a uno o varios buses de control de procesos PC.1-PC.N dentro de un NOC. El procesador de estimación/edición 413 puede, asimismo, acceder al almacenamiento de lecturas post-VEE 416 para obtener lecturas post-VEE para el flujo seleccionado RCV.X en uno o varios momentos anteriores, para estimar lecturas correspondientes a anomalías detectadas.
El procesador de VEE 410 puede acceder a un almacenamiento 414 de metadatos de fuentes para proporcionar reglas de detección optimizadas al procesador de detección 411 por medio del bus DREGLAS, reglas de dimensionamiento de grupos al procesador de grupos 411 por medio del bus GREGLAS, y reglas de estimación/edición optimizadas al procesador de estimación/edición 413 por medio del bus EREGLAS.
El motor de configuración de VEE 420 comprende un procesador de reglas 421 que está acoplado a un temporizador 422 y a un monitor de carga de procesamiento 423. El motor de configuración de VEE 420 está acoplado tanto al almacenamiento 414 de metadatos de fuentes como al almacenamiento de lecturas post-VEE 416.
En funcionamiento, tal como se ha discutido anteriormente haciendo referencia a la figura 3, el procesador de VEE 410 funciona para operaciones de VEE sobre datos de consumo de energía correspondientes a una serie de flujos RCV.1-RCV.N, para generar lecturas post-VEE para su almacenamiento en el almacenamiento de lecturas post-VEE 416, y que se pueden proporcionar a uno o varios elementos de control de proceso por medio de buses PC.1-PC.N con propósitos acordes con la aplicación para el NOC. Cuando hay datos de flujo disponibles, el procesador de VEE 410 tiene que realizar estas operaciones de VEE, según el acuerdo de licencia de servicio, para presentar lecturas post-VEE corregidas y oportunas al uno o varios elementos de control de proceso. En una realización, una serie de procesadores de VEE 410 están dispuestos dentro del NOC para permitir el procesamiento de VEE simultáneo de una correspondiente pluralidad de flujos de datos para satisfacer requisitos de caudal, en función del número de flujos de datos y de la temporización de intervalos dentro de cada uno de los flujos de datos. Por consiguiente, el procesador de detección 411 detecta anomalías en los datos de flujo, de acuerdo con reglas de detección proporcionadas sobre el bus DREGLAS. Una anomalía detectada es declarada al procesador de grupos sobre A.X, que incluye el tiempo de intervalo para el flujo y el número de puntos de intervalo contiguos anómalos.
El procesador de grupos 412 utiliza reglas de agrupamiento que indican tamaños específicos de grupos para el flujo, y genera un tamaño del grupo junto con la anomalía declarada en G.X. La anomalía declarada y su tamaño de grupo son leídos por el procesador de estimación/edición 413, que accede al almacenamiento 414 de metadatos de fuentes para obtener la regla de estimación óptima para el tamaño del grupo proporcionado. El procesador de estimación/edición 413 puede, a continuación, generar puntos de datos de intervalo estimados, correspondientes a los puntos de datos de intervalo anómalos, utilizando técnicas de estimación prescritas por la regla de estimación/edición óptima. El procesador de estimación/edición 413 puede, a continuación, sustituir los puntos de datos de intervalo anómalos con los puntos de datos de intervalo estimados, y etiquetará los puntos de datos de intervalo estimados como correspondientes a datos anómalos. El procesador de estimación/edición 413 puede almacenar en memoria tampón puntos de datos (los estimados y los anómalos no declarados) proporcionados a continuación para su utilización en la generación de puntos de datos de intervalo estimados para un intervalo anómalo actual. El procesador de estimación/edición 413 puede recuperar puntos de datos previamente almacenados (los estimados y los anómalos no declarados) del almacenamiento de lecturas post-VEE 416, para utilizar en la generación de puntos de datos de intervalo estimados para el intervalo anómalo actual. Los datos de flujo que no son anómalos se pasan a través del procesador de VEE 410 al bus ESTR.X, según se reciben sobre RCV.X, y se etiquetan como no anómalos.
Tal como se ha explicado anteriormente haciendo referencia a la figura 3, el motor de configuración de VEE 420 puede procesar uno o varios flujos de datos en un intervalo periódico (según lo indica el temporizador 422), como una función de carga de procesamiento dentro del NOC (según lo indica el monitor de carga 423) o como una función de carga de procesamiento y un intervalo periódico. Por consiguiente, cuando es activado por el temporizador 422, por el monitor de carga 423, o tanto por el temporizador 422 como por el monitor de carga 423, el procesador de reglas 421 accede a puntos de datos correspondientes a un flujo siguiente desde el almacenamiento de lecturas post-VEE 416, y ejecuta las funciones indicadas anteriormente para optimizar las reglas de detección y estimación/edición del flujo siguiente, que a continuación son actualizadas en el almacenamiento 414 de metadatos de fuentes. Para procesamiento de reglas de detección aplicables, el procesador de reglas 421 puede, asimismo, recuperar puntos de datos de flujos de tipo de dispositivo, tipo de transporte, etc., semejantes, para optimizar umbrales de detección.
Pasando a continuación a la figura 5, se presenta un diagrama de flujo que muestra un procedimiento, según la presente invención, para configurar automáticamente reglas de detección para su utilización por un procesador de VEE. El flujo comienza en el bloque 502, cuando se genera un activador, como el descrito anteriormente haciendo referencia a la figura 4, que indica que se va a procesar un siguiente flujo. A continuación, el flujo avanza al bloque 504.
En el bloque 504, un siguiente identificador de flujo es seleccionado para la optimización de las reglas de detección. A continuación, el flujo avanza al bloque 506.
En el bloque 506, se recuperan datos de atributo (por ejemplo, TIPO DE FLUJO, TIPO DE TRANSPORTE) para el siguiente identificador de flujo. A continuación, el flujo avanza al bloque 508.
En el bloque 506, se recuperan del almacenamiento de metadatos de fuentes reglas de detección adaptativas para el siguiente identificador de flujo. A continuación, el flujo avanza al bloque 510.
En el bloque 510, se procesan lecturas post-VEE para flujos de tipo de flujo, tipo de transporte o ambos, semejantes, para generar umbrales óptimos para las reglas de detección adaptativas recuperadas. A continuación, el flujo avanza al bloque 512.
En el bloque 512, las reglas de detección adaptativas se actualizan con los umbrales óptimos generados, y estas reglas actualizadas son proporcionadas al almacenamiento de metadatos de fuentes. A continuación, el flujo avanza al bloque de decisión 514.
En el bloque de decisión 514, se realiza una evaluación para determinar si todos los flujos procesados por el NOC han sido actualizados. Si no, el flujo avanza entonces al bloque 504. En caso afirmativo, el flujo avanza al bloque 516.
En el bloque 516, el procedimiento se completa.
Pasando a continuación a la figura 6, se presenta un diagrama de flujo que detalla un procedimiento, según la presente invención, para configurar automáticamente reglas de estimación para su utilización por un procesador de VEE. El flujo comienza en el bloque 602, cuando se genera un activador, como el descrito anteriormente haciendo referencia a las figuras 4 y 5, que indica que se va a procesar un siguiente flujo. A continuación, el flujo avanza al bloque 604.
En el bloque 604, se selecciona un siguiente identificador de flujo para la optimización de las reglas de estimación/edición. A continuación, el flujo avanza al bloque 606.
En el bloque 606, se recuperan del almacenamiento de lecturas post-VEE, lecturas post-VEE para el siguiente identificador de flujo seleccionado. A continuación, el flujo avanza al bloque 608.
En el bloque 608, se crean tipos de grupo para todos los tamaños de brecha asociados con el flujo seleccionado. A continuación, el flujo avanza al bloque 610.
En el bloque 610, se utilizan lecturas post-VEE para el flujo seleccionado 304 que han sido etiquetadas anteriormente como no anómalas (es decir, corresponden a datos correctos), para crear un número sustancial de anomalías creadas para todos los tipos de grupos asociados con el flujo seleccionado. A continuación, el flujo avanza al bloque 612.
En el bloque 612, todas las reglas de estimación/edición utilizadas por el NOC son utilizadas para generar datos de intervalo estimados para cada una de las anomalías creadas. A continuación, el flujo avanza al bloque 614.
En el bloque 614, todos los datos de intervalo estimados para anomalías creadas dentro de cada tipo de grupo se comparan con lecturas post-VEE verdaderas a partir de las cuales se crearon las anomalías, y se generan términos de error para cada una de las reglas de estimación/edición utilizadas. A continuación, el flujo avanza al bloque 616.
En el bloque 616, se selecciona una regla de estimación/edición para cada tipo de grupo, de tal modo que se minimiza el error entre puntos de datos de intervalo estimados y lecturas post-VEE verdaderas a partir de las cuales se crearon las anomalías. A continuación, el flujo avanza al bloque 618.
En el bloque 618, el almacenamiento de metadatos de fuentes se actualiza para el flujo seleccionado, sustituyendo las anteriores reglas de estimación/edición para cada tipo de brecha, con las reglas seleccionadas en el bloque 616, proporcionando de ese modo una mayor precisión de VEE para datos de intervalo futuros del flujo seleccionado. A continuación, el flujo avanza al bloque de decisión 620.
En el bloque de decisión 620, se realiza una evaluación para determinar si todos los flujos procesados por el NOC han sido actualizados. Si no, el flujo avanza entonces al bloque 604. En caso afirmativo, el flujo avanza al bloque 622.
En el bloque 622, el procedimiento se completa.
Los presentes inventores observan que los datos de intervalo estimados/editados para un flujo recién añadido que experimenta anomalías pueden presentar imprecisiones acordes con las técnicas actuales. Sin embargo, a medida que cada vez más datos de intervalo para el flujo son procesados por el NOC (y almacenados en el almacenamiento de lecturas post-VEE para optimización automática por el motor de configuración de VEE), las precisiones comenzarán a superar notablemente los sistemas actuales. En realizaciones que lleven a cabo VEE asociada con edificios residenciales, de oficinas e industriales, cuando hayan sido procesados tres meses de datos de intervalo, la presente invención habrá configurado reglas de VEE óptimas para el flujo. Pasando a continuación a la figura 7, se presenta un diagrama de bloques que muestra un sistema de referencia de energía 700, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas 731. El sistema 700 incluye fuentes de medición representativas 701 que generan y transmiten los flujos 704, tales como uno o varios medidores AMR, uno o varios dispositivos de medición del sistema de automatización de edificios (BAS), y otro u otros dispositivos de medición. Los otros dispositivos de medición pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 704, o pueden retransmitir los flujos 704, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 704 pueden ser transmitidos al NOC 710 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 710 comprende un receptor 711 que está acoplado a cada uno de los flujos 704 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 704, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 710. Por consiguiente, el receptor 711 está acoplado a un procesador de VEE 712 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 704. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 712. El procesador de VEE 712 está acoplado a un procesador de modelo de instalación 713 por medio de un bus CD. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 704 por el procesador de VEE 712, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 704 por el procesador de VEE 712 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE al procesador de modelo de instalación 713. El procesador de modelo de instalación 713 puede estar acoplado a un módulo de modelo global 721, que puede ser interno o externo al NOC 710. En el sistema de referencia de energía 700, el módulo de modelo global se representa externo al NOC 710. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 716 está acoplado al procesador de VEE 312 por medio del bus PV y al procesador de modelo de instalación 713. Un almacenamiento de datos de entrenamiento 741 está acoplado al procesador de modelo de instalación 713. Un almacenamiento 714 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 712 por medio de un bus REGLAS. Un motor de configuración de VEE 731, según la presente invención, puede estar acoplado tanto al almacenamiento de lecturas post-VEE 716 como al almacenamiento 714 de metadatos de fuentes.
En funcionamiento, el NOC 710 puede recibir los flujos de datos de consumo de energía 704, y puede estar obligado por SLA a realizar funciones de VEE en el orden de minutos. En una realización, se contemplan SLA de aproximadamente cinco minutos, aunque se pueden conseguir otros tiempos de procesamiento de SLA, de acuerdo con el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 704 son recibidos en el NOC 710 por el receptor 711, que traduce las señales en los flujos 704 a datos adecuados para la ejecución de funciones de v Ee por el procesador de VEE 712. En una realización, los tiempos de intervalo para los flujos 704 pueden oscilar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 704, el procesador de VEE 712 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona al procesador de modelo de instalación 713 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 716 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el procesador de modelo de instalación 713 y puede, asimismo, ser accedido por el motor de configuración de VEE 731. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 712 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 704, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado al procesador de modelo de instalación 713 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 716 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el procesador de modelo de instalación 713. Cada uno de los flujos de datos 704 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 714 de metadatos de fuentes al procesador de VEE 712 sobre el bus REGLAS.
Cuando se añade un nuevo flujo 704, el motor de configuración de VEE 731 genera un conjunto por defecto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 714 de metadatos de fuentes que corresponde al nuevo flujo 704. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
A continuación, el motor de configuración de VEE 731 accede periódicamente al almacenamiento de lecturas post-VEE 714 para analizar las lecturas post-VEE para el nuevo flujo 704 y para todos los otros flujos 704 procesados por el NOC 710 para 1) ajustar las reglas de detección, 2) agrupar brechas en cada flujo 704 en función del tamaño de la brecha (es decir, de la duración de intervalos anómalos contiguos en cada flujo 704) y 3) asignar reglas de estimación y edición óptimas para cada grupo por tamaño de brecha en cada uno de los flujos 704. En una realización, el motor de configuración de v Ee 731 realiza estas funciones señaladas, en serie en un flujo 704 cada vez, hasta que todos los flujos 704 han sido analizados y sus correspondientes reglas de VEE han sido actualizadas. En una realización, el motor de configuración de VEE 731 realiza continuamente sus funciones de análisis y optimización de reglas. En otra realización, el motor de configuración de VEE 731 realiza sus funciones de análisis y optimización de reglas como una función de la carga de procesamiento del sistema, donde las cargas de procesamiento menores que un valor umbral habilitan el motor de configuración de VEE 731 para ejecutar sus funciones, y las cargas de procesamiento mayores que el umbral impiden la ejecución de sus funciones. En una realización, el umbral es el 50 por ciento. En otra realización, el motor de configuración de VEE 731 recorre en serie todos los flujos 704 cada 24 horas. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 731 recorre en serie todos los flujos 704 cada siete días. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 731 recorre en serie todos los flujos una vez al mes.
Después de que un determinado flujo 704 ha sido procesado, el motor de configuración de VEE 731 actualiza las reglas de VEE para el flujo 704 en el almacenamiento de metadatos de fuentes para reemplazar reglas de VEE anteriores con reglas de VEE actualizadas, optimizadas.
El módulo de modelo global 721 puede estar configurado como un dispositivo de control de gestión de energía, descrito en mayor detalle a continuación, o como un dispositivo de evaluación del perfil de energía. Como un dispositivo de evaluación del perfil de energía, el módulo de modelo global 721 puede incluir una pantalla tal como, de forma no limitativa, una pantalla montada en la pared, una pantalla de ordenador de sobremesa, una pantalla de ordenador portátil, una pantalla de tableta o una pantalla de teléfono móvil.
En funcionamiento, el sistema de referencia de energía 700, según la presente invención, puede ser utilizado con fines de generar un modelo preciso de consumo de energía de instalación para una determinada instalación o edificio, o grupos de edificios que tienen incrementos temporales de dos horas o menos (es decir, incrementos de 1 hora, incrementos de 30 minutos, incrementos de 15 minutos, etc.), y con fines de utilizar el modelo de consumo de energía para comparar datos de consumo de energía recibidos derivados de datos de consumo de energía (editados por el procesador de VEE 712) proporcionados sobre CD y lecturas post-VEE con datos de consumo de energía de referencia obtenidos de datos de entrenamiento proporcionados desde el almacenamiento de datos de entrenamiento 741, y además para pronosticar el consumo de energía para fechas futuras. En una realización, los datos de entrenamiento comprenden datos de consumo de energía basado en intervalo, para la instalación (o grupos) para un periodo de tiempo anterior. En una realización, la duración del periodo de tiempo es de tres meses. En otra realización, la duración del periodo de tiempo es de un año. El modelo de consumo de energía de instalación, tal como se describe en mayor detalle a continuación, puede comprender un componente de límite inferior de consumo de energía del edificio en función de la temperatura exterior, un componente de límite superior del consumo de energía del edificio en función de la temperatura exterior, etc. Los componentes mencionados anteriormente son generados por el procesador de modelo de instalación 713 en base a los valores de datos de entrenamiento de consumo de energía históricos proporcionados desde el almacenamiento de datos de entrenamiento 741. En una realización, los componentes mencionados anteriormente se pueden generar en base a los valores de los datos de entrenamiento y revisarse progresivamente (es decir, iterarse) en base a los valores de datos de consumo de energía proporcionados sobre el bus CD. El procesador de modelo de instalación 713 puede normalizar los datos de consumo de energía de referencia obtenidos a partir de los datos de entrenamiento, para eliminar los efectos de la temperatura exterior, con el resultado de datos de consumo de energía de referencia normalizados. El procesador de modelo de instalación 713 puede, asimismo, normalizar los datos de consumo de energía proporcionados sobre CD y desde lecturas post-VEE, para eliminar los efectos de la temperatura exterior, con el resultado de datos de consumo de energía normalizados.
A continuación, el módulo de modelo global 721 puede generar y mostrar comparaciones de los datos de consumo de energía normalizados con los datos de consumo de energía de referencia normalizados, con el fin de permitir a un gestor del edificio evaluar la eficacia de las mejoras de eficiencia energética realizadas sobre la instalación tras la generación de los datos de entrenamiento y antes de la generación de los datos de consumo de energía. En otra realización, el módulo de modelo global 721 puede generar comparaciones del consumo de energía normalizado con los datos de consumo de energía de referencia normalizados, con el fin de permitir a un gestor del edificio visualizar retroactivamente la eficacia de las mejoras de eficiencia energética realizadas sobre la instalación antes de la generación de los datos de entrenamiento y después de la generación de los datos de consumo de energía. En una realización adicional, el módulo de modelo global 721 puede generar comparaciones de los datos de consumo de energía normalizados con los datos de consumo de energía de referencia normalizados, con el fin de permitir a un gestor de edificios detectar un uso de energía diario anómalo para la instalación, comparando los datos de consumo de energía normalizados con los datos de consumo de energía de referencia normalizados. En dicha comparación, el módulo de modelo global 721 puede mostrar visualmente un intervalo previsto aproximado de valores de consumo de energía normalizados para un determinado periodo de tiempo, en función de los datos de consumo de energía de referencia normalizados. En otra realización más, el módulo de modelo global 721 puede mostrar el consumo de energía pronosticado, con el fin de permitir a un gestor del edificio planificar futuras adquisiciones de energía.
Muchas otras realizaciones se pueden configurar para el módulo de modelo global 721 según surja la necesidad de comparación de datos de consumo de energía normalizados con datos de consumo de energía de referencia normalizados, a nivel diario, semanal, mensual, anual, etc., donde se le puede presentar al gestor del edificios un perfil de consumo de energía normalizado esperado (basado en datos de referencia normalizados y en los componentes mencionados anteriormente) junto con lo que consumió de hecho el edificio en cuestión (en base a los datos de consumo normalizados) en el pasado, el presente casi en tiempo real, o proyectados para el futuro. Tal como se ha indicado anteriormente, el sistema de referencia de energía 700, según la presente invención, se puede utilizar para realizar las funciones señaladas anteriormente, para una serie de edificios.
El procesador de VEE 712, el procesador de modelo de instalación 713, el motor de configuración de VEE 731 y el módulo de modelo global 721 pueden comprender hardware, o una combinación de hardware y software, configurado para realizar las funciones descritas anteriormente. En una realización, el procesador de VEE 712, el procesador de modelo de instalación 713, el motor de configuración de VEE 731 y el módulo de modelo global 721 pueden comprender una serie de microprocesadores u otras unidades centrales de procesamiento (CPU, central processing unit) adecuadas (no mostradas) acopladas a una correspondiente serie de memorias de acceso aleatorio transitorias (no mostradas) y/o una correspondiente serie de memorias de solo lectura no transitorias (no mostradas) en cuyo interior están dispuestos programas de aplicación (es decir, software) que, cuando son ejecutados por los microprocesadores/CPU, realizan las funciones descritas anteriormente. Los almacenamientos 714, 716, 741 pueden estar dispuestos como mecanismos convencionales de almacenamiento de datos transitorio o no transitorio, y los buses dentro del sistema 700 pueden comprender buses convencionales de tecnología cableada o inalámbrica para la transmisión y recepción de datos incluyendo, de forma no limitativa, cableado directo (por ejemplo, SATA), celular, BLUETOOTH®, Wi-Fi, Ethernet e internet.
Pasando a continuación a la figura 8, se presenta un diagrama de bloques que muestra el sistema de predicción de expedición de respuesta a la demanda 800, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas 831. El sistema 800 incluye fuentes de medición representativas 801 que generan y transmiten los flujos 804, tales como uno o varios medidores AMR, uno o varios dispositivos de medición del sistema de automatización de edificios (BAS), y otro u otros dispositivos de medición. Los otros dispositivos de medición pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 804, o pueden retransmitir los flujos 804, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 804 pueden ser transmitidos al NOC 810 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 810 comprende un receptor 811 que está acoplado a cada uno de los flujos 804 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 804, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 810. Por consiguiente, el receptor 811 está acoplado a un procesador de VEE 812 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 804. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 812. El procesador de VEE 812 está acoplado a un elemento de predicción de expedición 813 mediante el bus CD, estando configurado para predecir un primer tiempo futuro en el que puede recibirse una orden de expedición de respuesta a la demanda desde una autoridad de expedición, tal como un ISO, una RTO, o una empresa de servicios públicos. La orden de expedición puede especificar, entre otras cosas, un segundo tiempo futuro para ejecutar un evento de programa de respuesta a la demanda junto con un valor de energía que debe ser entregado por los participantes en un correspondiente programa de respuesta a la demanda. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 804 por el procesador de VEE 812, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 804 por el procesador de VEE 812 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE al elemento de predicción de expedición 813. El elemento de predicción de expedición 813 puede estar acoplado a un controlador de expedición 821, que puede ser interno o externo al NOC 810. En el sistema de predicción de expedición 800, el controlador de expedición 821 se representa externo al NOC 810. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 816 está acoplado al procesador de VEE 312 por medio del bus PV y al elemento de predicción de expedición 813. Un almacenamiento de datos meteorológicos 841 está acoplado al elemento de predicción de expedición 813. Un almacenamiento 814 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 812 por medio de un bus REGLAS. Un motor de configuración de VEE 831, según la presente invención, puede estar acoplado tanto al almacenamiento de lecturas post-VEE 816 como al almacenamiento 814 de metadatos de fuentes.
En funcionamiento, el sistema de predicción de expedición de respuesta a la demanda 800 se utiliza para estimar el consumo de energía acumulado en función de las temperaturas exteriores predichas que se producen en un cronograma para una serie de edificios correspondiente a los flujos 804 que participan en el programa de respuesta a la demanda, donde se utilizan funciones de VEE, según la presente invención, en la generación de un cronograma de consumo de energía acumulado. Cabe señalar que, según las características de la presente invención dadas a conocer en el presente documento, el cronograma de consumo de energía predicho puede ser utilizado para anticipar la recepción de una orden de expedición a un nivel de granularidad más fino que el que se proporcionaba hasta la fecha, debido a la mayor precisión de los datos de consumo de energía casi en tiempo real. Por lo tanto, se puede afinar la recepción estimada de una orden de expedición. Ventajosamente, utilizando la presente invención para determinar el momento en que se puede alcanzar un umbral de expedición de consumo de energía debido a la temperatura exterior, una compañía de servicios energéticos u otra entidad de control de expedición de respuesta a la demanda puede contar con, digamos, horas adicionales para la preparación de las acciones de control de expedición.
El sistema 800 genera un tiempo de expedición predicho que es proporcionado al controlador de expedición 821 para la preparación de acciones necesarias para controlar cada uno del uno o varios edificios para entregar óptimamente la energía especificada en la orden de expedición, tras la recepción de la orden de expedición.
Para predecir el tiempo de expedición, el elemento de predicción de expedición 813 recibe datos de consumo de energía por medio del bus CD y del almacenamiento de lecturas post-VEE 816. El elemento de predicción 813 accede, asimismo, al almacenamiento meteorológico 841 para obtener temperaturas exteriores futuras, correspondientes a cada uno de la serie de edificios durante un periodo de tiempo futuro especificado. El elemento de predicción de expedición 813 construye, a continuación, un cronograma de consumo de energía futuro acumulado, para todos los edificios, utilizando las temperaturas exteriores como entradas a modelos de consumo de energía, según la presente invención, para todos los edificios. El elemento de predicción de expedición 813 procesa, a continuación, el cronograma de consumo de energía acumulado, para determinar el momento en que el consumo de energía acumulado aumenta hasta atravesar un umbral específico conocido, para activar un evento de programa de respuesta a la demanda. El momento en que el consumo atraviesa el umbral específico se etiqueta como tiempo de expedición. Desde el tiempo de expedición, el elemento de predicción de expedición 813 puede utilizar datos de contrato del programa de respuesta a la demanda almacenados en el mismo, para calcular un tiempo de recepción de expedición predicho, habitualmente 24 horas antes del comienzo del evento de programa de respuesta a la demanda. El tiempo de recepción de expedición se proporciona al elemento de control de expedición 821 para permitir el comienzo de acciones de expedición, en un tiempo con mucha mayor precisión de la que se proporcionaba hasta la fecha.
El NOC 810 puede recibir los flujos de datos de consumo de energía 804, y puede estar obligado por SLA a realizar funciones de VEE en el orden de minutos. En una realización, se contemplan SLA de aproximadamente cinco minutos, aunque se pueden conseguir otros tiempos de procesamiento de SLA, de acuerdo con el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 804 son recibidos en el NOC 810 por el receptor 811, que traduce las señales en los flujos 804 a datos adecuados para la ejecución de funciones de<v>E<e>por el procesador de VEE 812. En una realización, los tiempos de intervalo para los flujos 804 pueden oscilar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 804, el procesador de VEE 812 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona al elemento de predicción de expedición 813 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 816 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el procesador de modelo de instalación 813 y puede, asimismo, ser accedido por el motor de configuración de VEE 831. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 812 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 804, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado al elemento de predicción de expedición 813 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 816 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el elemento de predicción de expedición 813. Cada uno de los flujos de datos 804 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 814 de metadatos de fuentes al procesador de VEE 412 sobre el bus REGLAS.
Cuando se añade un nuevo flujo 804, el motor de configuración de VEE 831 genera un conjunto por defecto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 814 de metadatos de fuentes que corresponde al nuevo flujo 804. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
A continuación, el motor de configuración de VEE 831 accede periódicamente al almacenamiento de lecturas post-VEE 814 para analizar las lecturas post-VEE para el nuevo flujo 804 y para todos los otros flujos 804 procesados por el NOC 810 para 1) ajustar las reglas de detección, 2) agrupar brechas en cada flujo 804 en función del tamaño de la brecha (es decir, de la duración de intervalos anómalos contiguos en cada flujo 804) y 3) asignar reglas de estimación y edición óptimas para cada grupo por tamaño de brecha en cada uno de los flujos 804. En una realización, el motor de configuración de v Ee 831 realiza estas funciones señaladas, en serie en un flujo 804 cada vez, hasta que todos los flujos 804 han sido analizados y sus correspondientes reglas de VEE han sido actualizadas. En una realización, el motor de configuración de VEE 831 realiza continuamente sus funciones de análisis y optimización de reglas. En otra realización, el motor de configuración de VEE 831 realiza sus funciones de análisis y optimización de reglas como una función de la carga de procesamiento del sistema, donde las cargas de procesamiento menores que un valor umbral habilitan el motor de configuración de VEE 831 para ejecutar sus funciones, y las cargas de procesamiento mayores que el umbral impiden la ejecución de sus funciones. En una realización, el umbral es el 50 por ciento. En otra realización, el motor de configuración de VEE 831 recorre en serie todos los flujos 804 cada 24 horas. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 831 recorre en serie todos los flujos 804 cada siete días. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 831 recorre en serie todos los flujos una vez al mes.
Después de que un determinado flujo 804 ha sido procesado, el motor de configuración de VEE 831 actualiza las reglas de VEE para el flujo 804 en el almacenamiento de metadatos de fuentes para reemplazar reglas de VEE anteriores con reglas de VEE actualizadas, optimizadas.
El procesador de VEE 812, el elemento de predicción de expedición 813, el motor de configuración de VEE 831 y el controlador de expedición 821 pueden comprender hardware, o una combinación de hardware y software, configurado para llevar a cabo las funciones descritas anteriormente. En una realización, el procesador de VEE 812, el elemento de predicción de expedición 813, el motor de configuración de VEE 831 y el controlador de expedición 821 pueden comprender una serie de microprocesadores u otras unidades centrales de procesamiento (CPU) adecuadas (no mostradas) acopladas a una correspondiente serie de memorias de acceso aleatorio transitorias (no mostradas) y/o una correspondiente serie de memorias de solo lectura no transitorias (no mostradas) en cuyo interior están dispuestos programas de aplicación (es decir, software) que, cuando son ejecutados por los microprocesadores/CPU, realizan las funciones descritas anteriormente. Los almacenamientos 814, 816, 841 pueden estar dispuestos como mecanismos convencionales de almacenamiento de datos transitorio o no transitorio, y los buses dentro del sistema 800 pueden comprender buses convencionales de tecnología cableada o inalámbrica para la transmisión y recepción de datos incluyendo, de forma no limitativa, cableado directo (por ejemplo, SATA), celular, BLUETOOTH®, Wi-Fi, Ethernet e internet.
Haciendo referencia a continuación a la figura 9, se presenta un diagrama de bloques que muestra un sistema de predicción de bajada de tensión 900, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas 931. El sistema 900 incluye fuentes de medición representativas 901 que generan y transmiten los flujos 904, tales como uno o varios medidores AMR, uno o varios dispositivos de medición del sistema de automatización de edificios (BAS), y otro u otros dispositivos de medición. Los otros dispositivos de medición pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 904, o pueden retransmitir los flujos 904, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 904 pueden ser transmitidos al NOC 910 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 910 comprende un receptor 911 que está acoplado a cada uno de los flujos 904 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 904, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 910. Por consiguiente, el receptor 911 está acoplado a un procesador de VEE 912 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 904. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 912. El procesador de VEE 912 está acoplado a un elemento de predicción de puntas 913 por medio del bus CD que está configurado para predecir un tiempo de bajada de tensión futura cuando el consumo de energía en una red controlada por un ISO, una RTO, o una empresa de servicios públicos, pueda exceder la capacidad de producción normal, y requeriría entonces medidas excepcionales conocidas en la técnica para aumentar la capacidad energética. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 904 por el procesador de VEE 912, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 904 por el procesador de VEE 912 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE al elemento de predicción de expedición 913. El elemento de predicción de puntas 913 puede estar acoplado a un controlador de puntas 921, que puede ser interno o externo al NOC 910. En el sistema de predicción de bajada de tensión 900, el controlador de puntas 921 está representado externo al NOC 910. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 916 está acoplado al procesador de VEE 312 por medio del bus PV y al elemento de predicción de puntas 913. Un almacenamiento de datos meteorológicos 941 está acoplado al elemento de predicción de expedición 913. Un almacenamiento 914 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 912 por medio de un bus REGLAS. Un motor de configuración de VEE 931, según la presente invención, puede estar acoplado tanto al almacenamiento de lecturas post-VEE 916 como al almacenamiento 914 de metadatos de fuentes. El almacenamiento meteorológico 941 comprende predicciones meteorológicas que incluyen temperaturas exteriores correspondientes a edificios correspondientes a los flujos 904. El almacenamiento meteorológico 941 puede estar ubicadoin situ,o puede estar ubicado remotamente y ser accedido por medio de tecnologías de trabajo en red convencionales.
En funcionamiento, el sistema de predicción de bajadas de tensión 900 se utiliza para estimar el consumo de energía acumulado en una red, en función de las temperaturas exteriores predichas que se producen en un cronograma para una serie de edificios correspondientes a los flujos 904 dentro de la red, donde se utilizan funciones de VEE, según la presente invención, en la generación de un cronograma de consumo de energía acumulado. Se debe observar que, según las características de la presente invención dada a conocer en el presente documento, el cronograma de consumo de energía predicho puede utilizarse para anticipar un tiempo de bajada de tensión a un nivel de granularidad más fino que el proporcionado hasta la fecha, debido a la mayor precisión de los datos de consumo de energía casi en tiempo real. Por lo tanto, el sistema 900 genera un tiempo de bajada de tensión predicho, que se proporciona al controlador de puntas 921 para la preparación de medidas excepcionales requeridas para gestionar consumo en puntas, tales como la inicialización de plantas de incremento de producción, etc.
Para predecir el tiempo de bajada de tensión, el elemento de predicción de puntas 913 recibe datos de consumo de energía por medio del bus CD y el almacenamiento de lecturas post-VEE 916. El elemento de predicción 913 accede, asimismo, al almacenamiento meteorológico 941 para obtener temperaturas exteriores futuras, correspondientes a cada uno de la serie de edificios durante un periodo de tiempo futuro especificado. El elemento de predicción de puntas 913 construye, a continuación, un cronograma de consumo de energía futuro acumulado, para todos los edificios, utilizando las temperaturas exteriores como entradas a modelos de consumo de energía, según la presente invención, para todos los edificios. El elemento de predicción de puntas 913 procesa, a continuación, el cronograma de consumo de energía acumulado, para determinar el tiempo en que el consumo de energía acumulado aumenta hasta cruzar un umbral específico conocido, para activar medidas excepcionales para evitar una bajada de tensión. El momento en que el consumo cruza el umbral específico se etiqueta como tiempo de bajada de tensión. El tiempo de bajada de tensión se proporciona, a continuación, al controlador de puntas 921, que activa las medidas excepcionales para evitar una bajada de tensión.
El NOC 910 puede recibir los flujos de datos de consumo de energía 904, y puede estar obligado por SLA a realizar funciones de VEE en el orden de minutos. En una realización, se contemplan SLA de aproximadamente cinco minutos, aunque se pueden conseguir otros tiempos de procesamiento de SLA, de acuerdo con el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 904 son recibidos en el NOC 910 por el receptor 911, que traduce las señales en los flujos 904 a datos adecuados para la ejecución de funciones de<v>E<e>por el procesador de VEE 912. En una realización, los tiempos de intervalo para los flujos 904 pueden oscilar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 904, el procesador de VEE 912 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona al elemento de predicción de expedición 913 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 916 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el procesador de modelo de instalación 913 y puede, asimismo, ser accedido por el motor de configuración de VEE 931. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 912 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 904, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado al elemento de predicción de puntas 913 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 916 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el elemento de predicción de puntas 913. Cada uno de los flujos de datos 904 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 914 de metadatos de fuentes al procesador de VEE 912 sobre el bus REGLAS.
Cuando se añade un nuevo flujo 904, el motor de configuración de VEE 931 genera un conjunto por defecto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 914 de metadatos de fuentes que corresponde al nuevo flujo 904. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
A continuación, el motor de configuración de VEE 931 accede periódicamente al almacenamiento de lecturas post-VEE 914 para analizar las lecturas post-VEE para el nuevo flujo 904 y para todos los otros flujos 904 procesados por el NOC 910 para 1) ajustar las reglas de detección, 2) agrupar brechas en cada flujo 904 en función del tamaño de la brecha (es decir, de la duración de intervalos anómalos contiguos en cada flujo 904) y 3) asignar reglas de estimación y edición óptimas para cada grupo por tamaño de brecha en cada uno de los flujos 904. En una realización, el motor de configuración de v Ee 931 realiza estas funciones señaladas, en serie en un flujo 904 cada vez, hasta que todos los flujos 904 han sido analizados y sus correspondientes reglas de VEE han sido actualizadas. En una realización, el motor de configuración de VEE 931 realiza continuamente sus funciones de análisis y optimización de reglas. En otra realización, el motor de configuración de VEE 931 realiza sus funciones de análisis y optimización de reglas como una función de la carga de procesamiento del sistema, donde las cargas de procesamiento menores que un valor umbral habilitan el motor de configuración de VEE 931 para ejecutar sus funciones, y las cargas de procesamiento mayores que el umbral impiden la ejecución de sus funciones. En una realización, el umbral es el 50 por ciento. En otra realización, el motor de configuración de VEE 931 recorre en serie todos los flujos 904 cada 24 horas. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 931 recorre en serie todos los flujos 904 cada siete días. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 931 recorre en serie todos los flujos una vez al mes.
Después de que un determinado flujo 904 ha sido procesado, el motor de configuración de VEE 931 actualiza las reglas de VEE para el flujo 904 en el almacenamiento de metadatos de fuentes para reemplazar reglas de VEE anteriores con reglas de VEE actualizadas, optimizadas.
El procesador de VEE 912, el elemento de predicción de puntas 913, el motor de configuración de VEE 931 y el controlador de puntas 921 pueden comprender hardware, o una combinación de hardware y software, configurado para llevar a cabo las funciones descritas anteriormente. En una realización, el procesador de VEE 912, el elemento de predicción de puntas 913, el motor de configuración de VEE 931 y el controlador de puntas 921 pueden comprender una serie de microprocesadores u otras unidades centrales de procesamiento (CPU) adecuadas (no mostradas) acopladas a una correspondiente serie de memorias de acceso aleatorio transitorias (no mostradas) y/o una correspondiente serie de memorias de solo lectura no transitorias (no mostradas) en cuyo interior están dispuestos programas de aplicación (es decir, software) que, cuando son ejecutados por microprocesadores/CPU, realizan las funciones descritas anteriormente. Los almacenamientos 914, 916, 941 pueden estar dispuestos como mecanismos convencionales de almacenamiento de datos transitorios o no transitorio, y los buses dentro del sistema 900 pueden comprender buses convencionales de tecnología cableada o inalámbrica para la transmisión y recepción de datos incluyendo, de forma no limitativa, cableado directo (por ejemplo, SATA), celular, BLUETOOTH®, Wi-Fi, Ethernet e internet.
Finalmente, haciendo referencia a la figura 10, se presenta un diagrama de bloques que muestra un sistema de control de edificios automatizado 1000, según la presente invención, que incluye un motor de configuración de reglas de VEE automatizadas 1031. El sistema 1000 incluye fuentes de medición representativas 1001 que generan y transmiten los flujos 1004, tales como uno o varios medidores AMR, uno o varios dispositivos de medición del sistema de automatización de edificios (BAS) y otro u otros dispositivos de medición, donde los flujos 1004 corresponden a una serie de puntos de medición 1001 dentro de uno o varios edificios que están bajo el control del sistema 1000. Los puntos de medición 1001 pueden directamente medir, generar y transmitir flujos 1004, o pueden retransmitir los flujos 1004, tal como en el caso de un operador de red que retransmite datos de transmisión en continuo a una ESCO. Los flujos 1004 pueden ser transmitidos al NOC 1010 mediante un mecanismo de transmisión en continuo bien conocido, tal como, de forma no limitativa, redes cableadas o inalámbricas, redes de radiofrecuencia, redes celulares, comunicaciones por satélite, etc.
El NOC 1010 comprende un receptor 1011 que está acoplado a cada uno de los flujos 1004 y que lleva a cabo las funciones requeridas para traducir señales correspondientes a cada uno de los flujos 1004, a datos que son adecuados para el procesamiento de VEE dentro del NOC 1010. Por consiguiente, el receptor 1011 está acoplado a un procesador de VEE 1012 por medio de buses RCV.1-RCV.N, cada uno de los cuales comprende datos recibidos y traducidos para uno correspondiente de los flujos de datos 1004. Los RCV.1-RCV.N están acoplados al procesador de VEE 1012. El procesador de VEE 1012 está acoplado a un controlador de edificios 1013 mediante el bus CD. Un acuerdo de nivel de servicio (SLA) puede estar prescrito para el procesamiento de los flujos 1004 por el procesador de VEE 1012, y puede establecer un tiempo de procesamiento máximo desde la recepción de los flujos 1004 por el procesador de VEE 1012 hasta que se proporcionan lecturas post-VEE al controlador de edificios 1013. El controlador de edificios 1013 puede estar acoplado a uno o varios elementos de edificio controlables 1021 dentro del uno o varios edificios, o que corresponden al uno o varios edificios. Los elementos de edificio pueden incluir, de forma no limitativa, sensores y componentes del sistema de iluminación, sensores y componentes del sistema de calentamiento, sensores y componentes del sistema de acondicionamiento de aire, sensores y componentes del sistema de seguridad, dispositivos de transporte, dispositivos de control de tráfico, sensores y componentes de generación y distribución de energía, etc. Un almacenamiento de lecturas post-VEE 1016 está acoplado al procesador de VEE 312 por medio del bus PV y del controlador de edificios 1013. Un almacenamiento de datos meteorológicos 1041 está acoplado al controlador de edificios 1013. Un almacenamiento 1014 de metadatos de fuentes puede estar acoplado al procesador de VEE 1012 por medio de un bus REGLAS. Un motor de configuración de VEE 1031, según la presente invención, puede estar acoplado tanto al almacenamiento de lecturas post-VEE 1016 como al almacenamiento 1014 de metadatos de fuentes.
En funcionamiento, el NOC 1010 puede recibir los flujos de datos de consumo de energía 1004, y puede estar obligado por SLA a realizar funciones de V<e>E en el orden de minutos. En una realización, se contemplan SLA de aproximadamente cinco minutos, aunque se pueden conseguir otros tiempos de procesamiento de SLA, de acuerdo con el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los flujos 1004 son recibidos en el NOC 1010 por el receptor 1011, que traduce las señales en los flujos 1004 a datos adecuados para la ejecución de funciones de VEE por el procesador de VEE 1012. En una realización, los tiempos de intervalo para los flujos 1004 pueden oscilar desde aproximadamente un minuto hasta aproximadamente 24 horas.
Cuando un siguiente valor de intervalo es traducido para un determinado flujo 1004, el procesador de VEE 1012 puede utilizar reglas de detección para determinar si el siguiente valor de intervalo comprende una anomalía. Si el siguiente valor de intervalo no es una anomalía, entonces se proporciona al procesador de modelo de instalación 1013 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 1016 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el controlador de edificios 1013 y puede, asimismo, ser accedido por el motor de configuración de VEE 1031. Si se considera que el siguiente valor de intervalo es una anomalía, entonces el procesador de VEE 1012 puede utilizar reglas de estimación y edición para el flujo determinado 1004, para sustituir (es decir, “editar”) el siguiente valor de intervalo con un siguiente valor de intervalo estimado. El siguiente valor de intervalo estimado puede ser proporcionado al controlador de edificios 1013 sobre el bus CD. El siguiente valor de intervalo estimado se proporciona, asimismo, al almacenamiento de lecturas post-VEE 1016 sobre el bus PV, donde está disponible para funciones ejecutadas por el procesador de modelo de instalación 1013. Cada uno de los flujos de datos 1004 tiene un correspondiente conjunto de reglas de detección, estimación y edición, que son proporcionadas por el almacenamiento 1014 de metadatos de fuentes al procesador de V<e>E 1012 sobre el bus REGLAS.
Cuando se añade un nuevo flujo 1004, el motor de configuración de VEE 1031 genera un conjunto por defecto de reglas de detección, estimación y edición en el almacenamiento 1014 de metadatos de fuentes que corresponde al nuevo flujo 1004. Las reglas de detección pueden comprender, de forma no limitativa, detección de brecha, detección de valor cero, detección de lectura negativa, detección de lectura elevada (es decir, por encima de un umbral), configuración de umbrales, etc. Las reglas de estimación pueden comprender, de forma no limitativa, promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo, sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora, sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta, sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior (por ejemplo, promedio de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior (por ejemplo, la mediana de todos los valores de intervalo del lunes a las 10:05), etc.
A continuación, el motor de configuración de VEE 1031 accede periódicamente al almacenamiento de lecturas post-VEE 1014 para analizar las lecturas post-VEE para el nuevo flujo 1004 y para todos los otros flujos 1004 procesados por el NOC 1010 para 1) ajustar las reglas de detección, 2) agrupar brechas en cada flujo 1004 en función del tamaño de la brecha (es decir, de la duración de intervalos anómalos contiguos en cada flujo 1004) y 3) asignar reglas de estimación y edición óptimas para cada grupo por tamaño de brecha en cada uno de los flujos 1004. En una realización, el motor de configuración de<v>E<e>1031 realiza estas funciones señaladas, en serie en un flujo 1004 cada vez, hasta que todos los flujos 1004 han sido analizados y sus correspondientes reglas de VEE han sido actualizadas. En una realización, el motor de configuración de VEE 1031 realiza continuamente sus funciones de análisis y optimización de reglas. En otra realización, el motor de configuración de VEE 1031 realiza sus funciones de análisis y optimización de reglas como una función de la carga de procesamiento del sistema, donde las cargas de procesamiento menores que un valor umbral habilitan el motor de configuración de VEE 1031 para ejecutar sus funciones, y las cargas de procesamiento mayores que el umbral impiden la ejecución de sus funciones. En una realización, el umbral es el 50 por ciento. En otra realización, el motor de configuración de VEE 1031 recorre en serie todos los flujos 1004 cada 24 horas. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 1031 recorre en serie todos los flujos 1004 cada siete días. En otra realización más, el motor de configuración de VEE 1031 recorre en serie todos los flujos una vez al mes.
Después de que un determinado flujo 1004 ha sido procesado, el motor de configuración de VEE 1031 actualiza las reglas de VEE para el flujo 1004 en el almacenamiento de metadatos de fuentes para reemplazar reglas de VEE anteriores con reglas de VEE actualizadas, optimizadas.
En funcionamiento, el sistema de control de edificios 1000, según la presente invención, se puede utilizar con el fin de generar un modelo de consumo de energía preciso para el edificio (o para una serie de edificios) con incrementos de tiempo de dos horas o menos (es decir, incrementos de 1 hora, incrementos de 30 minutos, incrementos de 15 minutos, etc.). El controlador de edificios 1013 puede desarrollar y revisar dinámicamente el modelo de consumo de energía en base a datos de consumo de energía proporcionados sobre el bus CD y a partir de lecturas post-VEE, para controlar el consumo de energía global de sistemas dentro del edificio (o de la serie de edificios) minimizando la demanda de punta y las sobretensiones, manteniendo al mismo tiempo condiciones óptimas de confort y operatividad. El consumo de energía se puede controlar planificando tiempos de ejecución para uno o varios elementos de edificio 1021 mediante técnicas conocidas en la técnica, para minimizar demandas de punta y cargos por horario, o para conseguir incentivos de eficiencia energética. El controlador de edificios 1013 puede, adicionalmente, pronosticar el consumo de energía para tiempos futuros utilizando datos (editados por el procesador de VEE 1012) proporcionados sobre CD y lecturas post-VEE, junto con datos de pronóstico meteorológico proporcionados por el almacenamiento de datos meteorológicos 1041, y puede planificar tiempos de ejecución para uno o varios de los elementos del edificio 1021 en función de los datos de pronóstico meteorológico.
El controlador de edificios 1013 puede optimizar el consumo de energía del edificio con fines de confort, antes de, o durante eventos del programa de respuesta a la demanda (por ejemplo, planificación de cargas), para evitar cobros por horario de uso, o para conseguir incentivos de reducción de energía. El controlador de edificios 1013 puede utilizar las lecturas post-VEE y los datos de consumo de energía casi en tiempo real proporcionados por medio del bus CD, para desarrollar componentes de modelización indicativos de un nivel de ocupación diaria para el edificio (o serie de edificios) y puede realizar funciones de control de confort, funciones de control de seguridad, funciones de control de recursos, funciones de control de mercado, funciones de publicidad y otras funciones de control en base al nivel de ocupación diaria determinado, donde el nivel de ocupación diaria se determina exclusivamente a partir de los datos de consumo de energía, los datos de temperatura exterior y los componentes de modelo mencionados anteriormente.
El procesador de VEE 1012, el controlador de edificios 1013, el motor de configuración de VEE 1031 y los elementos del edificio 1021 pueden comprender hardware, o una combinación de hardware y software, configurado para llevar a cabo las funciones descritas anteriormente. En una realización, el procesador de VEE 1012, el controlador de edificios 1013, el motor de configuración de VEE 1031 y los elementos del edificio 1021 pueden comprender una serie de microprocesadores u otras unidades centrales de procesamiento (CPU) adecuadas (no mostradas) acopladas a una correspondiente serie de memorias de acceso aleatorio transitorias (no mostradas) y/o una correspondiente serie de memorias de solo lectura no transitorias (no mostradas) en cuyo interior están dispuestos programas de aplicación (es decir, software) que, cuando son ejecutados por los microprocesadores/CPU, realizan las funciones descritas anteriormente. Los almacenamientos 1014, 1016, 1041 pueden estar dispuestos como mecanismos convencionales de almacenamiento de datos transitorio o no transitorio, y los buses dentro del sistema 1000 pueden comprender buses convencionales de tecnología cableada o inalámbrica para la transmisión y recepción de datos incluyendo, de forma no limitativa, cableado directo (por ejemplo, SATA), celular, BLUETOOTH®, Wi-Fi, Ethernet e internet.
Ventajosamente, la presente invención da a conocer precisiones de VEE en tiempo real y casi en tiempo real notablemente mejoradas, por medio de la optimización simultánea de reglas de detección, estimación y edición en función de la duración de anomalías para dispositivos de transmisión en continuo específicos y tecnologías de transporte específicas, eliminando al mismo tiempo costosos requisitos de analistas de datos. Además, la presente invención puede ser utilizada para llevar a cabo funciones de VEE correspondientes a otros productos básicos tales como, de forma no limitativa, agua, gas natural, carbón, energía nuclear, combustible, etc., donde se obtienen datos de uso a partir de fuentes de transmisión en continuo, y donde se desea una mayor precisión en tiempo real o casi en tiempo real de los datos de uso.
Partes de la presente invención y la correspondiente descripción detallada se presentan en términos de software, o de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones sobre bits de datos dentro de una memoria informática. Estas descripciones y representaciones son aquellas mediante las que los expertos en la materia trasladan de manera efectiva la esencia de su trabajo a otros expertos en la materia. Un algoritmo, tal como se utiliza el término aquí, y tal como se utiliza en general, se concibe como una secuencia autoconsistente de etapas que conducen a un resultado deseado. Las etapas son las que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Habitualmente, aunque no necesariamente, estas cantidades adoptan la forma de señales ópticas, eléctricas o magnéticas que pueden ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otro modo. Se ha mostrado útil, a veces, principalmente por razones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares.
Sin embargo, debe tenerse en mente que todos estos términos y otros similares deben asociarse a las cantidades físicas apropiadas, y que son tan solo etiquetas convenientes aplicadas a estas cantidades. Salvo que se indique específicamente lo contrario, o tal como resulta evidente a partir de la explicación, los términos tales como “procesar” o "computar" o “calcular” o “determinar” o “mostrar” o similares, se refieren a la acción y a los procesos de un sistema informático, un microprocesador, una unidad central de procesamiento, o un dispositivo informático electrónico similar, que manipula y transforma datos representados como cantidades físicas, electrónicas, dentro de las memorias y registros del sistema informático, en otros datos representados de manera similar como cantidades físicas dentro de las memorias o registros del sistema informático u otros dispositivos similares de almacenamiento, transmisión o visualización de información.
Se debe observar, asimismo, que los aspectos de la invención implementados por software están codificados habitualmente en alguna forma de medios de almacenamiento de programas o implementados sobre algún tipo de medio de transmisión. El medio de almacenamiento de programas puede ser electrónico (por ejemplo, memoria de solo lectura, memoria flash de solo lectura, memoria de solo lectura programable eléctricamente), magnético de memoria de acceso aleatorio (por ejemplo, un disco flexible o un disco duro) u óptico (por ejemplo, memoria de solo lectura de disco compacto o “CD-ROM”), y puede ser de solo lectura o de acceso aleatorio. De manera similar, el medio de transmisión pueden ser trazas metálicas, pares de cables trenzados, cable coaxial, fibra óptica o algún otro medio de transmisión adecuado conocido en la técnica. La invención no está limitada por estos aspectos de ninguna implementación concreta.
Las realizaciones particulares dadas a conocer anteriormente son solamente ilustrativas, y los expertos en la materia apreciarán que pueden utilizar fácilmente la concepción y las realizaciones especificas dadas a conocer, como una base para diseñar o modificar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención, y que se pueden realizar en las mismas diversos cambios, sustituciones y alteraciones sin apartarse del alcance de la invención, tal como se expone mediante las reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
1. Sistema de control de edificios configurado para ejecutar reglas de validación, estimación y edición, VEE, para llevar a cabo VEE sobre una serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, comprendiendo el sistema:
un almacenamiento de datos de lecturas post-VEE, configurado para proporcionar una serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados que están asociados, cada uno, con uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, comprendiendo cada uno de dicha serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados:
primeros grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como que han sido validados; y segundos grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como que han sido editados; y
un motor de configuración de VEE, configurado para leer dicho almacenamiento de datos de lecturas post-VEE tras el inicio de un evento y, para dicho cada uno de dicha serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, configurado para crear una serie de anomalías que tienen una serie de diferentes duraciones utilizando solamente dichos primeros grupos de valores de intervalo contiguos, y configurado para generar una serie de estimaciones para dicha serie de anomalías utilizando una serie de técnicas de estimación y, para cada una de dicha serie de diferentes duraciones, configurado para seleccionar una correspondiente de dicha serie de técnicas de estimación para dicho cada uno de dicha serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, para su utilización subsiguiente cuando se lleve a cabo VEE de datos de consumo de energía subsiguientes para dicho uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, en el que dicha una correspondiente de dicha serie de técnicas de estimación está almacenada en una base de datos de metadatos de fuentes, en el que dicha serie de técnicas de estimación comprende: promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo; sustitución con valores del día anterior de la semana, interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo; sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora; sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta; sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta; sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior; y sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior;
fuentes de medición, dispuestas en el interior de uno o varios edificios y controladas por el sistema de control de edificios, configuradas para transmitir subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo, que corresponden a la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo;
un receptor, configurado para recibir dichos subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo, y configurado para traducir dichos subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo, a flujos de datos de procesamiento de VEE;
un procesador de VEE, configurado para recibir dichos flujos de datos de procesamiento de VEE, y configurado para detectar anomalías en dichos flujos de datos de procesamiento de VEE, y configurado para acceder a, y utilizar técnicas de estimación seleccionadas almacenadas en dicha base de datos de metadatos de fuentes, para reemplazar dichas anomalías con valores estimados para generar flujos de datos de procesamiento post-VEE, y configurado para almacenar dichos flujos de datos de procesamiento post-VEE en dicho almacenamiento de datos de lecturas post-VEE; y
un controlador de edificios, acoplado a dicho almacenamiento de datos de lecturas post-VEE y a un almacenamiento meteorológico, configurado para recibir dichos flujos de datos de procesamiento post-VEE y temperaturas exteriores correspondientes, y configurado para controlar el consumo de energía acumulado correspondiente a dichos flujos de datos de procesamiento post-VEE para minimizar la demanda punta planificando tiempos de ejecución para una serie de elementos de edificio que están dentro de dicho uno o varios edificios que están acoplados a dicho controlador de edificios;
en el que está prescrito un tiempo de procesamiento máximo, desde la recepción de dichos flujos de datos de procesamiento de VEE mediante dicho procesador de VEE hasta que dichos flujos de datos de procesamiento post-VEE son proporcionados a dicho controlador de edificios.
2. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 1, en el que dicho procesador de VEE está configurado para seleccionar dicha una de dicha serie de técnicas de estimación porque sus estimaciones correspondientes son más precisas que las estimaciones generadas por las restantes de dicha serie de técnicas de estimación.
3. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 1, en el que dicho procesador de VEE está configurado para actualizar dichas técnicas de estimación seleccionadas, para la totalidad de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, en paralelo con procesamiento en tiempo real de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo dentro de un centro de operaciones de red, y en el que la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo son procesados en serie por dicho procesador de VEE.
4. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 3, en el que la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo comprende más de 10.000 flujos de consumo de energía basado en intervalo.
5. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 1, en el que dicha serie de técnicas de estimación comprende 10 o más técnicas de estimación.
6. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 1, en el que dicho evento es señalizado por un temporizador ajustado a un intervalo periódico.
7. Sistema de control de edificios, según la reivindicación 6, en el que dicho intervalo periódico comprende 24 horas.
8. Procedimiento implementado por ordenador para control de edificios con reglas de validación, estimación y edición, VEE, para llevar a cabo VEE sobre una serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, comprendiendo el procedimiento:
proporcionar, en un almacenamiento de datos de lecturas de VEE, una serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados que están, cada uno, asociados con uno correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, comprendiendo cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados:
primeros grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como que han sido validados; y segundos grupos de valores de intervalo contiguos etiquetados como que han sido editados;
leer el almacenamiento de datos de lecturas post-VEE tras el inicio de un evento;
para el cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, crear una serie de anomalías que tienen una serie de duraciones diferentes utilizando solamente los primeros grupos de valores de intervalo contiguos;
generar una serie de estimaciones para la serie de anomalías utilizando una serie de técnicas de estimación; para cada una de la serie de diferentes duraciones, seleccionar una correspondiente de la serie de técnicas de estimación para el cada uno de la serie de conjuntos de datos de consumo de energía etiquetados, para su utilización subsiguiente cuando se lleve a cabo VEE de datos de consumo de energía subsiguientes para el correspondiente de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, en el que dicha una correspondiente de dicha serie de técnicas de estimación es almacenada en una base de datos de metadatos de fuentes, en el que dicha serie de técnicas de estimación comprende: promedio de N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo; sustitución con valores del día anterior de la semana; interpolación lineal utilizando N precedentes y M subsiguientes valores de intervalo; sustitución con datos de la semana anterior a la misma hora; sustitución con datos de la última semana a la misma hora más una constante interpolada por línea recta; sustitución con datos del día anterior a la misma hora más una constante interpolada por línea recta; sustitución con datos por tramos de promedio del mes anterior; y sustitución con datos por tramos de mediana del mes anterior;
desde fuentes de medición dispuestas en el interior de uno o varios edificios, recibir subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo, que corresponden a la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo, y traducir los subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo, a flujos de datos de procesamiento de VEE;
detectar anomalías en los flujos de datos de procesamiento de VEE, y acceder a, y utilizar técnicas de estimación seleccionadas almacenadas en la base de datos de metadatos de fuentes, para reemplazar las anomalías con valores estimados, con el fin de generar flujos de datos de procesamiento post-VEE, y almacenar los flujos de datos de procesamiento post-VEE en el almacenamiento de datos de lecturas post-VEE; y
recibir los flujos de datos de procesamiento post-VEE y temperaturas exteriores correspondientes, y controlar el consumo de energía acumulado correspondiente a los flujos de datos de procesamiento post-VEE para minimizar la demanda punta planificando tiempos de ejecución para una serie de elementos de edificio dentro de uno o varios edificios;
en el que está prescrito un tiempo de procesamiento máximo, desde dicha recepción de subsiguientes flujos de consumo de energía basado en intervalo hasta dicha recepción de los flujos de datos de procesamiento post-VEE.
9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que dicha selección selecciona la correspondiente de la serie de técnicas de estimación porque sus correspondientes estimaciones son más precisas que las estimaciones generadas por las restantes de la serie de técnicas de estimación.
10. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que las técnicas de estimación seleccionadas para la totalidad de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo son actualizadas en paralelo con el procesamiento en tiempo real de la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo dentro de un centro de operaciones de red, y en el que la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo son procesados en serie por el procesador de VEE.
11. Procedimiento, según la reivindicación 10, en el que la serie de flujos de consumo de energía basado en intervalo comprende más de 10.000 flujos de consumo de energía basado en intervalo.
12. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que la serie de técnicas de estimación comprende 10 o más técnicas de estimación.
13. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que el evento es señalizado por un temporizador ajustado a un intervalo periódico.
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