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实时能耗分析和报告

阅读：1103发布：2020-08-26

IPRDB可以提供实时能耗分析和报告专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且要求保护的主题内容涉及一种架构，其能够易化关于与自动化过程关联的能耗数据和/或排放或可持续性因素的分析、处理或报告。特别地，该架构可以获得在自动化过程的执行期间收集的过程层级的或者机器或设备层级的能耗数据。可以分析或处理该数据，将通用的或者针对特定应用的结果输出到指定的接收方和/或根据通用的或针对特定应用的方案进行格式化(例如，解析、过滤或变换)。本发明还涉及实时能耗分析和报告。，下面是实时能耗分析和报告专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种能够基于工业控制配置实现的系统，包括：

获取部件，获得跨越用于生产特定的产品、服务或输出的自动化过程的执行期间或完成时的多个位置的能耗数据；

分析部件，检查所述能耗数据以及输出有关所述自动化过程的操作参数的经处理的数据；以及报告部件，生成与所述能耗数据或所述经处理的数据关联的过程叙述。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述自动化过程包括离散过程或批次过程。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述操作参数是以下中的至少之一：涉及所述自动化过程期间使用的机器的配置的运行时参数、建立用于在所述自动化过程期间机械的接合的时间表的过程调度参数、涉及所述自动化过程或其预定调度的修改的生产调节参数、它们的组合。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述过程叙述是逐条记载与所述特定的产品、服务或输出的所有或部分的生产关联的所述能耗数据的材料清单。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述报告部件对所述过程叙述进行格式化并且借助电子邮件、电子消息、打印机或人机接口(HMI)输出所述过程叙述。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述过程叙述被传送到以下中的至少之一：授权网络地址、与所述HMI关联的图形显示器、数据存储器、所述工业控制配置的决策树。

7.如权利要求1所述的系统，进一步包括：最优化部件，使用所述操作参数和过程控制算法以基于所述能耗数据的状态来确定针对所述自动化过程的更新。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述最优化部件进一步基于至少一种环境因素来确定所述更新。

9.如权利要求7所述的系统，其中，所述最优化部件进一步基于关于所述自动化过程的至少一种排放因素来确定所述更新。

10.如权利要求7所述的系统，其中，所述最优化部件进一步基于关于所述自动化过程的可持续性因素来确定针对所述自动化过程的所述更新。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述可持续性因素与以下中至少之一有关：能源提供商、原料、废物、废液、工人安全、企业政策、公平劳动政策、法规要求。

12.如权利要求1所述的系统，进一步包括：输入部件，获得作为所述能耗数据、排放因素或可持续性因素的函数的、有关针对所述自动化过程的更新的命令，其中所述命令自HMI设备或决策控制器获得。

13.一种能够基于工业控制配置实现的方法，包括：

使用数据处理器，该数据处理器用于执行存储在计算机可读介质上的如下指示：访问描述与一个或更多个工业自动化过程的多个部件关联的过程层级的能耗数据的数据；

将用于所述一个或更多个工业自动化过程的所述多个部件的稳态分析的所述过程层级的能耗数据特征化为能耗状态的函数；以及将特征化的过程层级能耗数据存储在存储器中。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括结合所述过程层级的能耗数据使所述一个或更多个工业自动化过程最优化。

15.如权利要求13所述的方法，进一步包括使受到与所述工业自动化过程关联的可持续性益处的影响的、对所述一个或更多个工业自动化过程的子集的实时过程修改更容易。

16.如权利要求13所述的方法，进一步包括输出所述过程层级的能耗数据或水消耗数据的至少一部分，作为用于所述工业自动化过程的输出的材料清单报告。

17.一种能够基于工业控制配置实现的系统，包括：

用于获取关于一组设备的设备层级的能耗或水消耗数据的装置，所述设备层级的能耗数据涉及自动化过程运行期间的工业控制配置的输出；

用于向接收方报告受到应用或所述接收方的责任的影响的所述设备层级的能耗数据的相关部分的装置；

用于根据所述应用或所述接收方的责任来选择所述相关部分的装置。

18.如权利要求17所述的系统，进一步包括用于根据所述应用或所述接收方的责任来变换所述设备层级的能耗数据的装置。

19.如权利要求17所述的系统，进一步包括用于调节所述自动化过程或全异的自动化过程以易化设备层级的能耗的所期望的改变的装置。

20.如权利要求19所述的系统，进一步包括用于接收描述所述所期望的改变或所述自动化过程的所述调节的输入的装置。

说明书全文

实时能耗分析和报告

技术领域

[0001] 本发明总体涉及工业控制系统，更具体地，涉及过程层级或设备层级的能耗或可持续性数据的分析或报告。

背景技术

[0002] 受环境变化、当前经济形势和政府压力的影响要减小能源需求和温室气体排放，将迫使制造商研究节省车间底层的能源。通常，工业能耗受两个主要可变因素的影响，即环境变化和产出。可以通过能源跟踪软件和建筑物自动化系统来测量、趋势分析和控制关于工厂能耗的环境变化(例如，空气温度、湿度、天时等)。通常估计而非测量产出对能耗的影响。

[0003] 当前，由于不能针对产量来测量能耗，因此在车间底层不存在减少能耗的直接动机。相反地，能源成本是固定配给(通常按每平方英尺每月来估计成本)。自动化的进步可以允许制造商基于能源可用性、实时计价和排放上限做出更好的生产决策，但这是远非足够的。此外，各种产品和解决方案自工厂或宏观基础设施(例如，变电站、开关设备、排放监控器)提供了能源和排放管理。这些工具针对整体工厂能源数据应用生产相关的信息以推断能源性能。其他工具将能源和排放管理集中在建筑物管理层级，例如，数据中心、照明设备、冷却器和锅炉。

[0004] 为了应对当前和未来的能源需求管理问题，将需要使与能源相关的更多的数据变为可用的。然而，现今的能源监控是在工厂层级完成的。通过针对消耗的明显的不符或趋势而复查记录数据，实现对能源使用模式的理解。当前的需求管理系统只不过是基础设施最大负荷量负载抛弃应用。较新的系统可以包括转换成利用辅助的柴油或天然气发电机进行现场发电的能力。不幸地，通常缺乏来自生产和公用事业公司(utility)的能源信息，使得不可能在现今的环境中做出正确的需求管理决策。

发明内容

[0005] 下文呈现了要求保护的主题内容的简要概述以便于提供对要求保护的主题内容的一些方面的基本理解。此概述并非是要求保护的主题内容的粗放总述。其既非用于识别要求保护的主题内容的关键的或重要的元素，也非用于描绘要求保护的主题内容的范围。其唯一目的在于以简化的方式呈现要求保护的主题内容的一些概念，作为后面呈现的更加详细的描述的前言。

[0006] 提供了一种工业控制架构，能够易化关于能耗数据、水消耗、其他资源消耗或利用、和/或与自动化过程关联的其他可持续性因素的实时分析或报告。在一个方面，该架构可以获得在工业控制配置使用的用以产生特定的产品、服务或输出的自动化过程的开始时、执行期间或者完成时生成的能耗数据。在自动化过程的执行期间，通过工业控制配置可以按离散的量以及跨越工厂的各部分来生成或收集能耗数据，并且因此该能耗数据可以基本上是实时信息。

[0007] 此外，该架构可以检查所获得的能耗数据、水使用数据、或者其他资源或可持续性因素，并且可以进一步输出牵涉自动化过程的操作参数的经处理的数据(例如，按一定程度变换或另外处理的能耗数据)。操作参数可以是例如，运行时参数、过程调度参数、生产调节参数等。而且，该架构还可以生成与能耗数据或经处理的数据关联的过程叙述。该过程叙述可以涉及能耗数据或经处理的数据的针对特定应用的格式化或选择。

[0008] 下面的描述和附图详细阐述了要求保护的主题内容的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示了可以使用要求保护的主题内容的原理的各种方式的一些，并且要求保护的主题内容意在包括所有这些方面以及它们的等同物。下文通过结合附图详细描述要求保护的主题内容，要求保护的主题内容的其他优点和区别性特征将变得更加明显。

附图说明

[0009] 图1说明了可以易化关于能耗数据和/或与自动化过程关联的其他可持续性因素的分析或报告的计算机实现的系统的框图。

[0010] 图2示出了说明与自动化过程或工业控制配置关联的另外的方面、特征或背景的系统的框图。

[0011] 图3提供了与自动化过程的产品或其他结果关联的示例性材料清单的图形显示的框图。

[0012] 图4是可以基于能耗、过程控制和/或环境因素来动态更新自动化过程的系统的框图。

[0013] 图5示出了可以使用与更新工业控制配置有关的命令的系统的框图。

[0014] 图6示出了限定如下方法的过程的示例性流程图，该方法用于易化能耗报告和处理。

[0015] 图7示出了限定如下方法的过程的示例性流程图，该方法用于提供关于易化能耗报告、分析或处理的附加特征。

[0016] 图8示出了关于车间或工厂的示例性功率质量和能源监控架构的示意性框图。

[0017] 图9是一种示例性能源管理架构。

[0018] 图10示出了关于计量的数据和环境因素的示例性用户界面。

[0019] 具体设施方式

[0020] 提供了用于获取、分析和报告关于自动化过程的过程层级或机器层级的能耗数据或者涉及可持续性因素的其他适当的数据的系统和方法。例如，能耗数据可以被报告作为或者被包括在警报、关键性能指示符(KPI)、执行摘要、材料清单中，或者可以被报告作为输入到其他部件(诸如旨在进一步的分析或最优化的部件)的参数。可以根据数据类型、基于特定的应用、或者基于接收方或请求参数，对所报告的数据(例如，过程叙述)进行格式化。特别地，过程叙述可以被递送到授权代理，诸如车间管理员或决策处理器或者可以使用其中包含的数据来确定适当的动作的其他基于智能的部件。此外，过程叙述可以响应于查询或其他交互，借助电子邮件或其他电子消息被递送或输出到接口。再者，过程叙述中包括的信息可以是基本上实时的，因此可以包括或引用当前环境因素，用于随后进行决策，诸如例如，关于自动化过程的最优化的决策。

[0021] 现在参照附图描述要求保护的主题内容，在附图通篇中相同的附图标记用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的阐述了许多特定细节，以便于提供要求保护的主题内容的全面理解。然而，明显的是，在没有这些特定细节的情况下仍可实践要求保护的主题内容。在其他情形中，以框图的形式示出了公知的结构和设备，以便易于描述要求保护的主题内容。

[0022] 如说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等可以，但非必须，意指计算机相关实体，其可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或者执行中的软件。例如，部件可以是，但不限于，在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。作为说明，在控制器上运行的应用程序和控制器都可以是部件。一个或更多个部件可以存在于过程和/或执行的线程中，并且部件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多的计算机之间。

[0023] 如本文使用的术语“推断”或“推论”通常意指从经由事件和/或数据捕获的一组观察信息来推理或推断系统、环境和/或使用者的状态的过程。可以使用推论来识别特定的背景或动作，或者推论可以生成例如，关于状态的概率分布。该推论可以是概率性的，即，基于对数据和事件的考虑计算关于感兴趣的状态的概率分布。推论还可以意指用于从一组事件和/或数据组成高层级的事件的技术。该推论导致了从一组观察到的事件和/或存储的事件数据构造新的事件或动作，与事件是否在时间上有紧密接近的相互关系无关，并且与事件和数据是否来自一个或数个事件和数据源无关。

[0024] 现在参照附图，最初参照图1，示出了计算机实现的系统100，其可以易化关于能耗数据和/或与自动化过程关联的其他可持续性因素的分析或报告。该分析或报告可以用于根据多种因素、方案或迄今为止未知或不可行的目标来使自动化过程最优化，这将在下文中结合图4和5进行进一步的讨论。通常，系统100可以包括获取部件102，其可以获得在工业控制配置使用的自动化过程106的执行期间生成的能耗数据104，该自动化过程106的执行例如用以产生指定的产品、服务或其他输出。附图标记108示出了该能耗数据108的非穷举性的示例性源。特别地，获取部件102可以从一个或更多个控制器110或者一个或更多个传感器112获得能耗数据104，任何或所有这些控制器或传感器可以被包括在工业控制配置或机器、设备或其部件中或者与之操作耦合。同样地，获取部件102可以从数据存储器114获得能耗数据104，该数据存储器114可以通过例如，控制器110或传感器112连续更新。应认识到，与实际的源108无关，能耗数据104可以是在自动化过程106的执行期间或完成时收集或聚集的基本上实时的信息。结合图2可以找到关于工业控制配置的另外的讨论，在继续讨论图1之前，现在可以参照图2提供另外的背景。

[0025] 在仍参照图1的同时转向图2，系统200说明了与自动化过程或工业控制配置关联的另外的方面、特征或背景。如上文提到的，获取部件102可以获得在自动化过程106的执行期间生成的能耗数据104和/或在其之后收集或聚集的该数据104。应认识到，能耗数据104，以及其他提及此处讨论的能耗，不论是在说明书中还是在所附权利要求中，虽然如此处使用的意在涉及能耗(除非被相反地规定或者另外的不适用)，但是能耗还可以涉及水消耗或者关于自动化过程106的其他资源消耗以及其他适当的可持续性因素。应进一步认识到，尽管通常根据配方来跟踪水(或者另外的适当的资源)；但是常常利用除配方中所要求以外的另外的水。而且，先前的系统常常不能跟踪此另外的水的使用。例如，关于一瓶可乐的配方可能要求2升水，然而为了瓶子的冲洗或清洗应用等，最终可能使用3升水。因此，当能耗数据104可应用于水的使用时，能耗数据104意在不仅包括关联的配方中表述的水，还包括另外使用的水(或者其他可持续性因素)。

[0026] 还应认识到，自动化过程106可以被应用于工业控制配置202或者由工业控制配置202实现，该工业控制配置202意在表示一组机器、设备或者部件，它们可以是被配置为执行自动化过程106的硬件或软件。自动化过程106可以是或者包括一个或更多个离散的过程204(例如，汽车的装配线生产或者机场的行李传送带)或者一个或更多个批次过程206(例如，啤酒或香水的生产)。应进一步认识到，工业控制配置202在执行自动化过程106时可以产生各种类型的所期望的输出，诸如产品208(例如，诸如汽车或消费品的完成的商品)、服务210(例如，借助传送/运送带或炉提供的运送、加热等)或者其他输出212(例如，半成品、副产品、数据等)。

[0027] 与工业控制配置202的实际组成或特定应用和/或所执行的特定的自动化过程106无关，工业控制配置202可以使用各种能源、冷却剂、某些原料和/或催化剂，它们被标注为WAGES(代价)214。WAGES 214意在具体地涉及水、空气、气体、电或蒸汽，然而，更一般地，WAGES 214可以基本上表示电以及借助导管或管道传播的任何物质或材料，但是也可以基本上是现象的任何适当的材料。而且，可以由控制器110或传感器112来监控工业控制配置202对WAGES 214的使用或消耗以便于生成能耗数据104，随后可以将该能耗数据104提供给数据存储器114或者可以通过如结合图1讨论的获取部件102直接获得该能耗数据
104。此外，控制器110或传感器112还可以监控与产品208、服务210或其他输出212关联的特征，例如，以获得不仅与能耗关联而且还与排放或其他可持续性因素关联的信息，这将参照图3和4进行更详细的讨论。该信息可以与能耗数据104一起被包括，并且也可以被获取部件102获得。而且，应当理解，能耗数据104可以涉及关于单个的特定自动化过程
106或者其子过程的WAGES 214的使用(或排放或可持续性因素)，而先前的基于能源的解决方案或组件关注于作为整体的车间或工厂并因此缺乏用以提供此处描述的许多特征的必需细微性。

[0028] 继续图1的描述，系统100可以进一步包括分析部件116，其可以检查能耗数据104并且可以基于能耗数据104的检查进一步输出经处理的数据118。经处理的数据118可以牵涉自动化过程106的操作参数，并且可以基本上与原始能耗数据104相似和/或相关或者基于原始能耗数据104，尽管通过适当的方式进行了处理，诸如解析、聚集、变换、格式化等。而且，给定潜在用途的广泛应用，分析部件116可以进一步选择可应用于特定应用的能耗数据104的相关部分，将此处描述的选择结果当作经处理的数据118。

[0029] 更详细地，在要求保护的主题内容的一个或更多个方面，操作参数可以是运行时参数(例如，温度、速度、持续时间、原料...)，其涉及结合自动化过程106使用的工业控制配置202的设备、机器或部件的配置。同样地，在一个或更多个方面，操作参数可以是过程调度参数，其建立关于结合自动化过程106使用的工业控制配置202的设备、机器或部件的接合的时间表。作为另一示例，操作参数可以是生产调节参数(例如，所期望的输出或其数量、所期望的质量或特征...)，其可以涉及自动化过程106或其预定调度的修改。操作参数可以是上述示例的组合或者其他适当的参数。

[0030] 进一步地，系统100还可以包括报告部件120，其可以生成与能耗数据104和/或经处理的数据118关联的过程叙述122。过程叙述122意在抽象地表示与分析部件116(或者此处描述的其他部件，诸如结合图4讨论的最优化部件402)关联的或者由其确定或推断的基本上任何数据输出。因此，过程叙述122可以包括所有或部分经处理的数据118以及能耗数据104。因此，可以根据多种不同的目的或目标来生成过程叙述122。例如，过程叙述122可以是信息性的(例如，警报、通知或报告)或操作性的(例如，命令或指示)或者既是信息性的也是操作性的。

[0031] 在要求保护的主题内容的一个或更多个方面，过程叙述122可以是材料清单或构成材料清单的部分，其可以包括关于自动化过程106的能耗的栏。更具体地，该材料清单可以逐条记载与所有或部分指定产品(例如，产品208)、服务(例如，服务210)或输出(例如，其他输出212)的生产关联的能耗数据104。在继续图1的讨论之前现在可以简要地参照图3，图3提供了与自动化过程的结果(例如，产品208)关联的示例性材料清单的图形显示300。在所提供的说明中，材料清单302包括零件编号栏304，其可以列出所需用于制造或提供该结果的组成零件(或组成过程)。尽管以前的材料清单通常列出所需用于制造产品的诸如原料、子部件、过程时间和数量的项目，但是以前的材料清单未包括关于产品制造的能耗的细目分类。事实上，现有系统或其提供商仍必须考虑和/或实现该信息能够易化的潜在的当前和未来的使用，不论该信息用作材料清单还是结合过程叙述122的其他方面来使用。

[0032] 然而，不同于传统的材料清单，材料清单302可以包括前述能耗方面，其由列306示出。用于构成列306的各行的数据可以获得自能耗数据104。接着，列308可以涉及来自列306的关联的能源使用的价格，其基于典型地与公用事业公司关联的尖峰需求计算。与列308关联的值可以包括在经处理的数据118中并且可以通过例如，查找关于尖峰需求价格结构的适当的价格值并且使该值乘以列306中列出的量，来确定或得到与列308关联的值。因此，材料清单302的消费者可以立即识别关于自动化过程106或其部件的任何给定输出的能源成本方面的价格，除在传统的材料清单中突出的材料和/或劳动的成本以外。

[0033] 相似地，如列310处示出的二氧化碳的示例所说明的，材料清单302还可以包括与排放关联的信息。关于列310的每行的值可以提供作为列306的关联的行的函数(例如，将已知的值应用于在kw-h耗电量的生产中由水电气提供者排放的二氧化碳)，或者借助于例如通过传感器112在自动化过程106期间对各种排放的直接监控来提供。应认识到，二氧化碳仅是一个示例，而在材料清单302上可以提供其他类型的排放(例如，氧化氮、二氧化硫...)。此外，如列312示出的，材料清单302还可以包括各种其他可持续性因素。如此处使用的，“可持续性因素”意在广泛地涉及能耗或水消耗，并且可以包括例如，能源、水、排放、能源来源或提供商、能源类型、原料、材料的碳足迹、废物、废液、工人安全、企业政策、劳动政策、法规要求等。结合图4更详细地描述了排放和其他可持续性因素。而且，应认识到，可以直接从能耗数据104获得关于排放或其他可持续性因素(例如，列310、312等)的值，或者可以由分析部件116来处理和/或检索该值，作为经处理的数据118。

[0034] 回来参照图1，要求保护的主题内容的范围和优点应是更加明显的。例如，遍布全球的企业受到来自许多国家的政府要求减少能源需求和温室气体排放的日益增加的压力。这些政府压力将可能迫使制造商研究节省车间底层的能源。现今，影响工业能耗的最主要两个因素是(1)产出和(2)环境变化。根据此处描述的观点，可以通过能源跟踪产品或建筑物自动化系统来测量、趋势分析和控制关于工厂能耗的环境变化(例如，空气温度、湿度、天时)。在历史上，通常仅估计产出改变的能耗影响。然而，结合要求保护的主题内容，可以精确地测量产出对能耗的影响，这可以导致在效率和资源保护方面的许多机会。

[0035] 例如，以前由于不能针对产量来测量能耗，因此在车间底层不存在极大减少能耗的直接动机。相反地，能源成本通常是固定配给，一般按每平方英尺每月来定价。例如，如果车间管理员期望从现有设备按月多产出15个单位，则他或她在月末接收到账单之前将不会了解额外的能耗。另一方面，在历史上，生产直接与利润的核算度量连结，从而即便不是普遍的信念，也仍会固有地以为增加的生产将总是导致更高的利润。然而，由于增加的能源成本、对密集能源使用的惩罚性定价以及当前和未来的法规要求，可能并非总是赞成这一信念。

[0036] 实际上，随着能源价格的升高，各类制造商在进行关于他们现今没有采取的许多调度决策时将需要解决能耗。当前，低效的调度选择正每年耗费各个生产商即使未达到数十万美元，也仍有数万美元在需求罚金和税费上，即使这些生产商并不了解这一点。作为公用事业公司坚持的常见尖峰需求定价方案的结果，由于一天之中采取的临时动作，一些罚金可能在原处保持超过12个月。

[0037] 大部分现有的能源或排放管理解决方案或产品以自顶向下的方式来处理该领域，检查工厂基础设施(例如，变电站、开关设备、排放监控器)方面的问题。这些解决方案针对整体工厂能源数据应用生产相关信息以推断能源性能。其他解决方案将能源和排放管理集中在建筑物管理层级，例如，集中在数据中心、照明设备、冷却器和锅炉。这些现有的方法均不能提供结合要求保护的主题内容提供的多功能性、能力和效率，除其他之外，要求保护的主题内容可涉及：1)获取从设备或过程层级处的车间底层提取的能耗数据104以及使该数据与产出相关；2)把生产建模工具应用于生产能源、排放和/或可持续性因素的预测和最优化；和/或3)将现有的工厂需求管理系统扩展为包括生产。而且，可以提供对现有系统或基础设施和法规要求(例如，上限和交易(Cap and Trade))的入口。

[0038] 根据要求保护的主题内容，生产底层上的能源监控可以与此处描述的能源跟踪解决方案连结，该能源跟踪解决方案可以使产出与所消耗的能源相关。例如，可以对能源进行计量并且可以将经验结果添加到如上文讨论的生产材料清单302，或者按照如下文将描述的另一方式使用。而且，如参照图4进一步讨论的，可以提供生产模拟和预测工具以及精益六西格玛(lean six sigma)工具的使用，以针对诸如能源、费率表、排放或其他可持续性因素的另外的变量使生产最优化。

[0039] 此外，此处描述的特征具有进一步的益处，其在于，在许多情况中，对于制造商而言，可以在硬件和软件方面以非常小的代价实现与现有基础设施的集成。例如，大部分自动化生产线监控关于启动文件、保持配方最优化或者用于符合法规的某种水平的能源使用。不幸地，传统的系统典型地放弃该数据。因此制造商，例如，通过应用简单的监控技术或者最少的硬件或软件，可以有能力通过使用标准的生产模拟工具、针对能源需求进行调度、预测或最优化的选择。这些制造商可以操控调度以使消耗大量能源的次序移动远离尖峰定价(负载均衡)。再者，在解除能源管制的区域中，制造商将能够基于制造调度进行更明智的选择。在报告或软件方面，现有的应用大量地仅需要改变度量单位。例如，可以将栏或目录容易地修改，使得传统的材料清单中列出的或者关于执行摘要、关键性能指示符(KPI)等的小时或分钟可被替换为(或者附加)千瓦-小时等，这可以通过例如报告部件120来完成，并且作为过程叙述122输出。

[0040] 如前面讨论的，可以根据多种不同的目的或目标来生成过程叙述122，该过程叙述122例如是指示性的或信息性的。因此，报告部件120可以针对多种不同的应用对过程叙述122进行格式化，并且可以进一步向多种不同的接收方输出过程叙述122，通过附图标记
124描述了其一些示例。例如，工业控制配置202中包括的或耦合的控制器110可以是基于原始能耗数据104的信息或指示的接收方。该信息或指示或者过程叙述122的其他内容还可以被提供给数据存储器114，用于以后访问或取回。同样地，所有或部分过程叙述122可以在诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)或此两者的网络126上传播；或者被输出到诸如人机接口(HMI)128的接口。因此，报告部件120可被配置为对过程叙述122进行格式化并且借助例如，电子邮件、电子消息、打印机将过程叙述122输出，或输出到显示器或应用程序。
例如，过程叙述可以被传送到授权网络地址(例如，借助电子邮件或短消息服务(SMS)将警报传送到车间管理员的账户或设备)，传送到与HMI 128关联的图形显示器(例如，能耗的实时显示器)，或者传送到决策树或控制器(参照图5更详细地描述)、或者最优化部件或模块，以便于例如，易化关于自动化过程106或者工业控制配置202的其他方面的基于能源的智能，这将结合图4进一步描述。

[0041] 应当注意，与系统100关联的部件可以包括能够跨越网络交互的各种计算机或网络部件，诸如服务器、客户机、控制器、工业控制器、可编程逻辑控制器(PLC)、批次控制器或服务器、分布式控制系统(DCS)、通信模块、移动计算机、无线部件、控制部件等。相似地，如此处使用的术语“控制器”或“PLC”可以包括能够跨越多个部件、系统或网络共享的功能。例如，一个或更多个控制器可以跨越网络与各种网络设备通信和协作。这可以包括经由包括控制、自动化或公共网络的网络进行通信的基本上任何类型的控制、通信模块、计算机、I/O设备、传感器、人机接口(HMI)。控制器还可以与各种其他设备通信和控制该各种其他设备，诸如包括模拟、数字、编程/智能I/O模块的输入/输出模块，其他可编程控制器，通信模块，传感器，输出设备等。

[0042] 网络可以包括诸如互联网、内联网的公共网络，以及诸如包括DeviceNet和ControlNet的控制和信息协议(CIP)网络的自动化网络。其他网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、Fieldbus、Modbus、Profibus、无线网络、串行协议等。此外，网络设备可以包括各种可能性(硬件或软件部件)。这些网络设备包括诸如具有虚拟局域网(VLAN)能力的交换机、LAN、WAN、代理服务器、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网(VPN)设备、服务器、客户机、计算机、配置工具、监控工具或其他设备的部件。

[0043] 参照图4，示出了系统400，其可以基于能耗、过程控制和/或环境因素动态更新自动化过程。通常，系统400可以包括最优化部件402，该最优化部件402也可以是报告部件120递送的叙述122的接收方。最优化部件402可以使用操作参数(例如，结合经处理的数据118的产生由分析部件116测量的操作参数)和过程控制算法404，以便于确定针对自动化过程106的更新。更新406可以基于能耗数据104的状态，该能耗数据104可以与经处理的数据118一起包括在叙述122中。换言之，基于当前的能耗数据104，或者基于排放数据410或可持续性因素412，最优化部件402可以调整自动化过程106以易化例如，提高效率、保护资源、降低成本、废物管理等。在要求保护的主题内容的一个或更多个方面中，更新406可以进一步基于空气温度、湿度、天气、时间或日期或者其他环境因素408。如所示出的，过程控制算法404和环境因素408可由工业控制配置202的部件传送，但是情况不需要必须如此，因为该数据的其他源也是可用的。

[0044] 作为一个示例，更新406可以涉及生产需求管理或生产调节。例如，典型的用电清单具有关于消耗、千瓦-小时、和需求、预先限定的时段上的平均功率的组成部分。通过将消耗量乘以每kW-H的适用费率来计算消耗费用。该费率可以是恒定的或者可以基于天时、周天、季节、或解除管制的市场中当前可用费率而改变。水电气的使用者(例如，制造工厂)可以通过提高工厂系统效率或者通过将使用移至具有每kW-H的较低费率的时间周期中来实现消耗成本节约。需求费用计算方法因公用事业公司的不同而变化，但是几乎所有方法均基于测量典型地15或30分钟的时段上的平均功率。在一些情形中，公用事业公司提供指示离散时段的开始或结束的信号，而在一些情形中，该时段是连续滚动窗口。随后使用最大的所记录的需求来设定需求费用。该费用可能仅应用于其中招致该费用的月份，或者可以应用于相当长的，可能随后的12个月。

[0045] 因此，控制需求费用是更加复杂的过程。该控制尝试可以包括设定尖峰需求限制，使用者期望保持低于该尖峰需求限制。随后必须实时地连续测量实际需求。所测量的需求可用于预计时间段的结束时的平均功率是什么样的。如果所预计的需求等于或超过使用者限定的尖峰需求限制，则需要采取动作。该动作可以简单地是手动关掉一个或更多个负载直至下一个时段开始，或者可以包括自动过程。由于手动干预有时可能是延时的或不可用的，因此自动过程通常是优选的。自动过程通常包括识别可被短时间关闭的各种负载并且对它们进行优先排序。自动化系统随后可以从最低优先级的负载开始抛弃负载，直至所预计的需求低于限制。一旦新的时段开始，则自动化系统可以典型地以相反的顺序重新施加负载，以允许正常系统操作。在工业工厂中，生产设备通常未被视为可抛弃的负载，原因在于这将使制造过程中断。相反地，更常见地，所选择的负载包括诸如采暖通风与空调装置(HVAC)或制冷装置的蓄热器、诸如空气压缩机的蓄能器、或者照明负载。

[0046] 以上策略可以成功地减少工厂的电费，但是另外的方面可以进一步提高效率。例如，以上方法固有地假设供电是不受限制的，可达到所连接的配电设备的容量，并且对于正在生产的产品，不一定有助于使单位成本最优化。为了改进该技术，诸如上文详细描述的，需要系统的另外的计量。该另外的计量必须提供足够的细微性，以使工厂测量多种操作条件下的特定自动化过程106或工厂系统中的各种元件使用的能源。利用该信息以及可适用的水电气费率结构和税费信息，工厂现在可以构造关于工厂产出的每单位的真实成本的更加完整的细目分类。因此，现在可以构造包括原料成本、资本设备折旧、房屋面积、劳动、优先生产要求、以及能源、排放或其他可持续性因素的数学模型。模型的输出(例如，过程叙述122)可以易化进行控制选择，该选择在使公司或特定工厂的经济收益最优化的同时管理产出要求和能源使用。

[0047] 关于工厂或其制造线或过程的各种部件的能源要求剖析的可用性还可以实现对关联的自动化过程106的增强。例如，如上文叙述的，用于控制能源成本的典型方法是简单地开启或关掉工厂的各个部分。然而，在许多情况中，存在可能更加期望的另一替选方案。不同于将可控元件视为打开或关闭的，可以控制它们连续地在这两种状态之间来回操作。
换言之，可以基于数学模型来调节生产线或过程。现在提供简单示例以便于说明这一概念。
考虑生产如下产品(例如，产品208的)工厂，该产品必须在炉中加热特定量的时间以便于固化或烹调。在以前的系统中，当能源的成本或可用性不是重要的关注点并且通常甚至不被了解达到指定的细微度时，系统将被设计为在保持可接受的质量的同时，在最少量的时间中生产尽可能最多的完成产品。这通常为所支出的成本提供最佳的收益，或者至少在考虑没有能源成本的直接分类的核算的范围内，可提供最佳的收益。在当前的更高的能源成本的环境中，这可能不再是真实的。相反，在许多情况中，当能源成本较高时，现在更好的经济决策可能是，减少炉中的温度并增加时间。该系统调节可能在每单位时间中生产较少的产品。然而，如果通过数学模型适当驱动，则可以通过解决能源成本的方式使投资收益最大。此外或可替选地，为了解决任何减少的产量，在以后可能在低需求的时间期间，可以使该过程加速。

[0048] 而且，能源提供前景正在迅速改变，很可能出现在不久的将来可能生效的许多新的提议以及其他提议，即使这些提议现今是未知的。因此，通过使用此处描述的特征或方面，企业可以更好地定位，以在该不可预知的环境中适应、进行必需的转变或者甚至是卓越的。例如，一个快要到来的改变是所谓的“智能电网”的出现。智能电网是对公用事业公司配电过程的增强，其允许公用事业公司之间的以及公用事业公司和消费者之间的迅速的双向通信。智能电网的目的在于提高效率、提高可靠性、降低电生产所消耗的能源、以及降低关联的排放。部分该过程将是自动化需求响应。自动化需求响应将需要所提供的能源的使用者实时地对可用的供应做出反应。智能电网可以向工厂指示，需要将消耗降低至某个水平或者特定的百分比。打算提供充分提前的通知以允许工厂做出适当的调整，并且即使在该情况中，作为激励，将按较低的费率对使用者进行计费；这对使用者提出了许多挑战。最优化部件402可以使用上述模式作为确定更新406时的另一输入。这里调节概念还可被应用于在仍确保最佳的经济收益的同时实现所需的生产水平。即使在降低的费率下，不同于在设备被关闭时使工人闲置，该调节生产过程的概念还可以使工人保持是积极的或勤勉的。

[0049] 而且，除了与更新406关联的许多方面外，应认识到，可以结合过程叙述122提供新的方法或特征，诸如例如，向过程叙述122提供电子批次记录和/或将过程叙述122与电子批次记录组合。以前，已使用电子批次记录来跟踪包括材料、来源、必需的或所利用的设备或工厂等的配方。基于此处描述的方面，电子批次记录现在可以与能耗数据104组合，并且特别地与在此处被描述为可持续性因素412的数据组合，以跟踪如关于供应链管理的碳足迹。作为另一示例，通过组合能耗数据104，特别地与WAGES 214关联的排放因素410和/或能耗数据104可被提供给最优化部件402(或者分析部件116或建模部件)，以便于高效地或智能地对调度或生产进行优先排序或者使其最优化。

[0050] 此外，除了对内部生产决策能耗数据104的潜在改进外，特别地可以使排放因素410和可持续性因素412与完成的产品关联以改变外部影响，诸如来自消费者或管理机构的影响。例如，通过如此处详细描述的跟踪、测量或保持各种可持续性因素412，接口或者基于搜索的产品或应用可以使得使用者能够基于这些可持续性因素412进行查询。例如，通过如下(或相似)查询可以立即返回结果：“为我找到X价格范围之间的一双鞋，其具有低于Y的排放因素，并且不包括来自允许童工的国家的部件”。

[0051] 现在转到图5，提供了系统500，其可以使用关于更新工业控制配置的命令。特别地，如上文所述，除其他之外，涉及与自动化过程106关联的能耗的各种相关信息可被提供给自动化过程106中的各种参与方。可以由如上文所述的报告部件120借助过程叙述122来提供该相关信息，其可被递送到HMI 128或者与如车间管理员或其他适当人员关联的HMI 128的显示器，或者被递送到决策控制器506。与实际的实现细节无关，系统500可以进一步包括输入部件502，其可以从网络126、HMI 128、决策控制器506中的任何部件，或者从另一源，获得命令504。命令504可以牵涉如上文讨论的更新406，并且可以是能耗数据104、排放因素410或可持续性因素412的函数，更新406针对自动化过程106和/或与工业控制配置202关联的操作参数。换言之，最优化部件402提供的更新406可以基于来自其他源的指示或推荐。

[0052] 此外，系统500还用于示范关于过程叙述122的各种其他应用。例如，可以把具有嵌入在工业控制配置202的设备或机械中的或者位于远程位置的显示设备的HMI 128用于各种信息性目的，诸如呈现实时能耗数据104或者提供搜索或过滤功能，或者甚至提供预测特征，潜在地基于指定标准。如上文提及的，与预测关联的特征以及针对自动化过程106的自动化改变(例如，更新406)可以潜在地调用决策处理器506。

[0053] 除了此处描述的其他特征外，决策处理器506可以提供各种推论或决定或在各种推论或决定中提供帮助。该推论可以潜在地基于例如，贝叶斯概率或置信度度量或者基于涉及历史分析、反馈和/或先前的其他决定或推论的机器学习技术。据此，决策处理器506可以检查全部可用数据或可用数据的子集并且可以提供从经由事件和/或数据捕获的一组观察信息来推理或推断系统、环境和/或使用者的状态。可以使用推论来识别特定的背景或动作，或者可以生成例如关于状态的概率分布。推论可以是概率性的，即，基于对数据和事件的考虑计算关于感兴趣的状态的概率分布。推论还可以涉及用于从一组事件和/或数据组成高层级的事件的技术。

[0054] 该推论可以导致从一组观察到的事件和/或存储的事件数据构造新的事件或动作，与事件是否在时间上有紧密接近的相互关系无关，并且与事件和数据是否来自一个或数个事件和数据源无关。根据要求保护的主题内容，结合执行自动和/或推断的动作，可以使用各种分类(显式和/或隐式训练)方案和/或系统(例如，支持向量机、神经网络、专家系统、贝叶斯信念网络、模糊逻辑、数据融合引擎...)。

[0055] 分类器可以是将输入属性向量x＝(x1，x2，x3，x4，xn)映射到该输入属于某个类的置信度的函数，即，f(x)＝confidence(class)。该分类可以使用概率性和/或基于统计的分析(例如，分解为分析水电气和成本)以预测或推断使用者期望自动执行的动作。支持向量机(SVM)是可以使用的分类器的示例。SVM通过寻找在可能输入的空间中的超表面(hyper-surface)而操作，其中超表面尝试从非触发事件分离触发标准。直观地，这使得分类是正确的，用于测试接近的但是与训练数据不同的数据。其他定向和非定向模型分类方法包括例如，朴素贝叶斯、贝叶斯网络、决策树、神经网络、模糊逻辑模型，并且可以使用提供不同的独立性模式的概率性分类模型。如此处使用的分类还包括用于开发优先模型的统计回归。

[0056] 图6和7示出了根据要求保护的主题内容的各种方法。尽管出于使解释简单的目的将方法示出和描述为一系列动作，但是应当理解和认识到，要求保护的主题内容不限于该动作顺序，因为一些动作可以按不同的顺序发生和/或与来自此处示出和描述的动作中的其他动作同时发生。例如，本领域的技术人员将理解和认识到，方法可替选地可被表示为诸如状态图中的一系列相关的状态或事件。而且，可能不需要所有所示出的动作来实现根据要求保护的主题内容的方法。此外，应进一步认识到，后面公开的以及本说明书通篇的方法能够存储在制造物品上，以易化将该方法运送和传输到计算机。如此处使用的术语“制造物品”意在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。

[0057] 现在参照图6，提供了用于易化能耗、水消耗或其他可持续性因素的利用报告和处理的示例性的计算机实现的方法600。通常，在附图标记602处，可以使用数据处理器来执行存储在计算机可读介质上的并且通过附图标记604至608描述的随后的指示。即，在附图标记604处，第一存储的指示涉及访问描述工业自动化过程的过程层级的能源或水消耗数据的数据。特别地，可以访问在一个或更多个设备或部件上执行工业自动化过程时收集的涉及这些部件的能耗数据。

[0058] 在附图标记606处将描述的是，指示可以涉及将用于工业自动化过程的部件的稳态分析的过程层级的能耗数据描述为能耗状态的函数。更详细地，可以基于数据值、基于数据类型、基于与其他数据的比较等，描述过程层级的能耗数据的特征。进一步地，如附图标记608描述的，指示可以涉及将特征化的过程层级能耗数据存储在存储器中。因此，此所存储的信息对于其他应用可以是立即可用的并且可被维持用于以后访问或取回。

[0059] 参照图7，示出了用于提供关于易化能耗、水消耗和其他可持续性因素的利用报告、分析或处理的另外的特征的方法700。在附图标记702处，指示可以涉及结合过程层级的能耗数据使工业自动化过程最优化。例如，可以基于过程层级的能耗数据的当前度量来动态改变或调整自动化过程，典型地用以招致提高的效率或降低能源利用水平。此外，可以基于一个或更多个环境因素来动态改变自动化过程。

[0060] 进一步地，在附图标记704处，指示可以涉及易化受到与工业自动化过程关联的可持续性益处影响的、对冷却器操作或工业自动化过程的子集的实时过程修改。特别地，该过程修改可以依各种排放数据或可持续性因素而定，用以例如，在通过对工业自动化过程的其他部件或方面的影响最小的方式潜在地共同执行该过程修改的同时，改进所选择的因素。在另一方面，在附图标记706处，指示可以涉及将至少一部分过程层级的能耗数据输出到用于工业自动化过程的输出的材料清单报告。因此，材料清单可以包括逐条记载能耗、能源成本、排放以及其他相关的可持续性因素的列或描述。

[0061] 现在转到图8，说明800呈现了关于车间或工厂的示例性功率质量和能源监控架构的示意性框图。如所示出的，能源计量和功率质量可以跨越车间底层的自动化和工厂基础设施(例如，数据中心、采暖通风与空调装置(HVAC)、照明装置...)，并且可以监控其中包括的各种部件。特别地，可以监控WAGES计量、智能计量、谐波、功率因数、下降/上升、和/或瞬变。应认识到，工厂基础设施中的建筑物系统控制器可以包括或涉及楼宇管理解决方案(QBMS)、冷却器Op等。同样地，工厂基础设施中包括的现场发电控制器包括传统形式的能源以及替选形式的能源。进一步地，所有计量或监控以及所示出的部件之间的所有或部分通信或交互可以符合制造设备标准的通信和控制的通用模型(GEMS)。

[0062] 现在参照图9，示出了示例性能源管理架构900。自底向上工作，可以通过第三方可编程逻辑控制器(PLC)和/或各种其他控制器和设备来监控WAGES，而可以通过第三方功率监控器来监控严格的能耗。该数据可被馈送到LAN并且由用于过程控制的对象链接和嵌入(OPC)服务器和/或能源管理数据库服务器来接收。可以借助WAN向管理或标准客户机传送数据。

[0063] 图10呈现了关于计量的数据和环境因素的示例性用户界面1000。具体地，所示出的曲线涉及与趋势分析关联的示例性输出。应当理解，可以借助过程叙述122提供用于组成曲线的数据，而可以结合HMI 128显示所示出的输出，它们之前都被详细地讨论了。该趋势分析在本质上可以是信息性的，以及可以用于例如，预测或最优化。在该情况中，在环境温度测量结果旁边绘制了与能耗数据关联的趋势。自然地，上述内容意在本质上仅是示例性的并且可以使用许多其他参数。

[0064] 上文已描述的内容包括各种实施例的示例。当然，不可能出于描述实施例的目的而描述部件或方法的所有可设想的组合，但是本领域的普通技术人员应认识到，许多进一步的组合和置换是可能的。因此，详细的描述意在涵盖在所附权利要求的精神和范围内的所有该替选、修改和变化。

[0065] 特别地，并且对于由上述部件、设备、电路、系统等执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述该部件的术语(包括称为“装置”)意在对应于执行所描述的部件的特定功能的任何部件(例如，功能等同物)，即使其在结构上并不等同于所公开的结构，其执行此处说明的实施例的示例性方面中的功能。在这一点上，还将认识到实施例包括系统以及具有用于执行各种方法的动作和/或事件的计算机可执行指令的计算机可读介质。

[0066] 此外，通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构等。而且，本领域的技术人员将认识到，本发明的方法可以利用其他计算机系统配置来实践，包括单处理器或多处理器计算机系统、小型计算机、大型计算机、以及个人计算机、手持计算设备、基于微处理器的或可编程的消费者电子装置等，它们均可操作性耦合至一个或更多个关联的设备。

[0067] 要求保护的主题内容的所说明的方面也可以在分布式计算环境中实践，其中通过远程处理设备执行某些任务，该远程处理设备通过通信网络链接。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备两者中。

[0068] 计算机典型地包括多种计算机可读介质。计算机可读介质可以是能够由计算机访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除的和不可移除的介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括按照用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除的和不可移除的介质。计算机存储介质包括，但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他存储器技术，CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储，磁卡、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或者可用于存储所期望的信息并且可由计算机访问的任何其他介质。

[0069] 通信介质典型地将计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据具体化在诸如载波或其他运送机制的调制数据信号中，并且包括任何信息递送介质。术语“调制数据信号”意指如下信号，其具有一个或更多个其特性的集合或者以用于对信号中的信息编码的方式而改变。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接布线连接的有线介质，以及诸如声、射频(RF)、红外和其他无线介质的无线介质。任何上述介质的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

[0070] 此外，尽管可能已经针对数个实现方案中的仅一个实现方案公开了特定的特征，但是该特征可以与其他实现方案的一个或更多个其他特征组合，这对于任何给定的或特定的应用可能是所期望的和有利的。进一步地，就说明书或权利要求中使用术语“包括”及其变化形式的程度而言，这些术语按照与术语“包含”类似的方式意在是内含性的。

[0071] 再者，要求保护的主题内容可被实现为使用标准的编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或其任何组合以控制计算机实现所公开的主题内容的方法、装置或制造物品。如此处使用的术语“制造物品”意在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于，磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条...)、光盘(例如，压密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)...)、智能卡和闪速存储设备(例如，卡、棒、密钥驱动器...)。此外，应认识到，可以使用载波来承载计算机可读电子数据，诸如在传送和接收电子邮件时或者在访问诸如互联网或局域网(LAN)的网络时使用的数据。当然，本领域的技术人员将认识到，在不偏离要求保护的主题内容的范围和精神的前提下可以对该配置进行许多修改。

[0072] 而且，此处使用的词“示例性”意指用作示例、实例或说明。此处被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为较之其他方面或设计是优选的或有利的。相反地，词“示例性”的使用意在以具体方式呈现概念。如说明书中使用的术语“或”意在指内含性的“或”而非排他性的“或”。因此，除非另外指定或者通过上下文而是清楚的，否则“X使用A或B”意在指任何自然地内含性的置换。即，如果X使用A；X使用B；或者X使用A和B两者，则在任何前述情形下满足“X使用A或B”。此外，如说明书和所附权利要求中使用的冠词“一个”，除非另外指定或者通过上下文而清楚地指向单数形式，否则通常应被解释为意指“一个或更多个”。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种可持续性和智能化养猪方法-专利编号CN111011247A	2020-05-13	717
一种水足迹可持续性评价方法-专利编号CN110298575A	2020-05-14	226
动态可持续性搜索引擎-专利编号CN101872354A	2020-05-12	550
动态可持续性因素管理-专利编号CN101872384B	2020-05-11	538
可持续性探测的电极装置-专利编号CN110856655A	2020-05-13	1062
一种可持续性供水花盆-专利编号CN105075703A	2020-05-12	1094
环境可持续性二次包装-专利编号CN103702906A	2020-05-11	282
动态可持续性因素管理-专利编号CN101872384A	2020-05-11	806
可持续性浓差电池-专利编号CN1707847A	2020-05-13	726
产品可持续性评分卡-专利编号CN108701169A	2020-05-12	957

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