确定用电设备的额定功率的方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及单火线技术领域，特别是确定用电设备的额定功率的方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

控制灯具通常需要将开关串联在用电设备所在的回路上。在传统场景中，一般使用机械式墙壁开关控制灯具的通断，若有多个灯具，则通过并联的方式对每个灯具进行单独控制。在实际工程中，为了节省线材，一般采用单火线供电(Power supply only byphase line)方式。在单火线供电中，利用与灯具串联的开关控制火线(相线)，在不直接连接零线的前提下实现对墙面安装的电子开关或智能开关的直接供电。

在单火智能开关应用中，由于智能开关需要供电，即使在关灯的情况下也会有微弱的电流流过灯具。微弱的电流导致灯具微微亮起，俗称“鬼火”。其中功率越小的灯具，出现鬼火的情况越严重。在实际应用中，大多数的应用场景都存在大功率的灯泡，也就是表示允许智能开关的电流变高。

目前，缺乏快速低成本地确定单火线电路中的用电设备(比如灯具)的额定功率的技术手段。

发明内容

本发明实施方式提出确定用电设备的额定功率的方法、装置、电子设备及介质。

一种确定用电设备的额定功率的方法，所述用电设备布置在单火线电路中，所述单火线电路包括开态取电单元、开关单元和通信单元，所述方法包括：

使能所述开态取电单元中的储能元件充电；

在放电状态中，使能所述开关单元中的继电器保持激励状态；

记录所述通信单元中的控制元件的重启时间；

基于所述重启时间，确定所述用电设备的额定功率。

可见，本发明实施方式无需改变电路结构，利用用电设备的额定功率越高，开态取电单元中的储能元件充电能量越多的特点(因为用电设备的额定功率越大，则流过的电流越大。相应地，储能元件充电能量越大)。通过使开关单元中的继电器保持激励状态，单火线电路中的电能消耗速度大于储能元件的充电速度(使得最终储能元件电能消耗完毕，并导致控制元件掉电重启)，并基于统计通信单元中的控制元件的掉电重启时间，以表征出储能元件的充电能量，从而间接地确定用电设备的功率大小。

在一个实施方式中，所述储能元件为电容，所述使能所述开态取电单元中的储能元件充电包括：

使能所述开态取电单元中的储能元件达到预定容量。

因此，通过达到预定容量，可以针对各种类型的用电设备进行统一的功率比较。

在一个实施方式中，所述预定容量为额定容量。

因此，通过达到额定容量，可以针对各种类型的用电设备进行标准化的功率比较。

在一个实施方式中，在所述确定所述用电设备的额定功率之前，所述方法包括：

确定当所述用电设备的功率为预定的基准功率时的基准重启时间；

所述确定所述用电设备的额定功率包括：

当所述重启时间大于或等于所述基准重启时间时，确定所述用电设备的额定功率大于或等于所述基准功率；

当所述重启时间小于所述基准重启时间时，确定所述用电设备的额定功率小于所述基准功率。

因此，基于将重启时间与关联于基准功率的基准重启时间进行比较，可以方便地确定用电设备的额定功率与基准功率之间的大小关系。

在一个实施方式中，所述确定当用电设备的功率为预定的基准功率时的基准重启时间包括：当所述用电设备的功率为所述基准功率时，使能所述开态取电单元中的储能元件充电；在放电状态中，使能所述开关单元中的继电器保持激励状态；记录所述通信单元中的控制元件的重启时间以作为所述基准重启时间。

因此，利用具有基准功率的用电设备，可以方便地确定出基准重启时间。

在一个实施方式中，所述确定所述用电设备的额定功率包括：

当所述重启时间处于第一区间时，确定所述用电设备为低功率设备；

当所述重启时间处于第二区间时，确定所述用电设备为中功率设备；

当所述重启时间处于第三区间时，确定所述用电设备为高功率设备；

其中第一区间为(0,T1]；第二区间为(T1,T2]；第二区间为(T2,T3]；

其中T2大于T1，T3大于T2。

可见，通过分区间，可以为设备设置多种功率等级，便于后续控制。

在一个实施方式中，包括下列中的至少一个：

当确定所述用电设备为低功率设备时，增加所述通信单元的休眠时间；

当确定所述用电设备为低功率设备时，减少所述通信单元的功率；

当确定所述用电设备为高功率设备时，减少所述通信单元的休眠时间；

当确定所述用电设备为高功率设备时，增加所述通信单元的功率；

当确定所述用电设备为中功率设备时，维持所述通信单元的休眠时间；

当确定所述用电设备为中功率设备时，维持所述通信单元的功率。

因此，可以基于用电设备的功率情况动态调整智能开关的性能，解决了规避鬼火与智能开关的性能提升之间的矛盾。

在一种实施方式中，所述记录所述通信单元中的控制元件的重启时间包括：

记录所述放电状态的开始时刻；

记录所述控制元件的重启时刻；

确定所述重启时刻与所述开始时刻之间的时间差；

将所述时间差确定为所述控制元件的重启时间。

因此，基于对放电状态的开始时刻与控制元件的重启时刻进行计时，可以便捷地确定出重启时间。

在一种实施方式中，所述记录所述通信单元中的控制元件的重启时间包括：

记录所述放电状态的开始时刻时的交流电时间周期的第一序号；

记录所述重启时刻时的交流电时间周期的第二序号：

确定所述第二序号与所述第一序号之间的差值；

基于所述差值，确定所述控制元件的重启时间。

因此，基于对交流电时间周期进行计数，可以便捷地确定出重启时间。

一种确定用电设备的额定功率的装置，所述用电设备布置在单火线电路中，所述单火线电路包括开态取电单元、开关单元和通信单元，所述装置包括：

第一使能模块，用于使能所述开态取电单元中的储能元件充电；

第二使能模块，用于在放电状态中，使能所述开关单元中的继电器保持激励状态；

记录模块，用于记录所述通信单元中的控制元件的重启时间；

确定模块，用于基于所述重启时间，确定所述用电设备的额定功率。

可见，本发明实施方式无需改变电路结构，利用用电设备的额定功率越高，开态取电单元中的储能元件充电能量越多的特点。通过使开关单元中的继电器保持激励状态，单火线电路中的电能消耗速度大于储能元件的充电速度(使得最终储能元件电能消耗完毕，并导致控制元件掉电重启)，并基于统计通信单元中的控制元件的掉电重启时间能够表征出储能元件的充电能量，从而间接地确定灯泡的功率大小。

一种电子设备，包括：

处理器；

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实施如上任一项所述的确定用电设备的额定功率的方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实施如上任一项所述的确定用电设备的额定功率的方法。

一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实施如上任一项所述的确定用电设备的额定功率的方法。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是单火线电路的示范性结构图。

图2是根据本发明实施方式的确定用电设备的额定功率的方法的示范性流程图。

图3是根据本发明实施方式的基于用电设备的额定功率调节通信单元的示范性过程的示意图。

图4是根据本发明实施方式的确定用电设备的额定功率的装置的示范性结构图。

图5是根据本发明实施方式的电子设备的示范性结构图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

单火线智能开关与用电设备(通常为灯具)通常串联接在零火线中。图1是单火线电路的示范性结构图。在图1中，单火线智能开关10布置在火线20与灯线30之间，灯线30连接到用电设备16。用电设备16通常为灯具，下面以用电设备16实施为灯具进行说明。

单火线智能开关10包含：开态取电单元11、开关单元12、电源转换单元13、通信单元14(通常为无线通信单元)和闭态取电单元15。开关单元12是用于控制灯具16通断的电子开关器件，以达到控制灯具16通断的目的。电源转换单元13用于将闭态取电单元15和开态取电单元11的电压转换成适合开关单元12和通信单元14的工作电压。而且，电源转换单元13将闭态取电单元15和开态取电单元11的输出电压进行隔离后，再给后端系统供电。

在闭态取电时：灯具16处于关态(即关灯)，闭态取电单元15与灯具16串联形成回路；闭态取电单元15通过火线20和灯线30之间的电压差提取电流，提取的电流经电源转换单元13后，用于给开关单元12和通信单元14提供正常工作所需的功率。

在开态取电时：灯具16处于开态(即开灯)，火线20提供的市电电压基本施加到灯具16两端。开态取电单元11与开关单元12串联在灯具回路中，开关单元12处于吸合状态，火线20和灯线10之间的电压差接近于零，此时闭态取电单元15失效。在灯具处于开态的每一个交流电周期T中，交流电周期T中的一部分时间t1给开态取电单元11中的储能元件充电，剩余的(T-t1)时间给灯具16供电，这种取电方式称为分时取电。储能元件可以经由电源转换单元13，为通信单元14和开关单元12提供功率。

当灯具16处于闭态时，由于智能开关10必须实时供电，因此线路中的电流并不为零。因此，这衍生出一个技术矛盾点：流过线路的电流需要给通信单元14供电以支撑通信单元14的正常工作，但该电流又可能会导致灯具16发生鬼火现象。换句话说：如果灯具具有低额定功率，当智能开关10性能提升时，则可能导致灯具可能发生鬼火；如果灯具具有高额定功率，灯具发生鬼火的可能性较低，此时应该提高智能开关10的性能。

然而，如何低成本地快速准确地确定出单火线电路中的用电设备(灯具)的额定功率是目前本领域的技术难题。

申请人发现：在单火取电电路中，分为开态取电和闭态取电，开态取电原理是在整个交流电周期T时间中，短暂断开t1时间，通过t1时间给储能元件(通常为电容)充电，t1时间内充入能量为Pt1，Pt1可以给整个智能开关供电。本发明实施方式利用更高功率的电灯流过的电流更大，在同一T1时间给电容充电的能量更多的特性，以及在T时间内的消耗电能大于t1时间的充电能量时候，整个智能开关会掉电(反应为通信单元的控制元件重启)的特性，利用控制元件的重启时间来间接地表征用电设备的功率大小。

上述披露详细说明了现有技术中单火线电路存在的技术缺陷，导致该技术缺陷的原因以及克服该技术缺陷的思考分析过程。实际上，针对上述技术缺陷的认知并不是本领域的普遍知识，而是申请人在研究中的新颖发现。另外，该技术缺陷的原因追溯以及克服该技术缺陷的思考分析过程，也都是申请人在实际研究过程中的逐步分析结果，均不是本领域的普遍知识。

本发明实施方式复用单火取电的惯用电路结构，在没有额外增加的成本的情况下，可以准确探测用电设备的功率情况。

以图1的单火线电路为例，对本发明实施方式进行说明。图2是根据本发明实施方式的确定用电设备的额定功率的方法的示范性流程图。用电设备16(比如，灯具)布置在单火线电路中，单火线电路包括开态取电单元11、开关单元12和通信单元14。如图2所示，该方法包括：

步骤101：使能开态取电单元11中的储能元件充电。

当开关单元12的当前状态为导通(即开态取电状态)时，此时利用开态取电单元11为开态取电单元11中的储能元件充电。在智能开关的开态取电状态中，用电设备16开启(比如灯具开灯)。开态取电原理是在整个交流电周期T时间中，短暂断开用电设备16的供电t1时间，通过t1时间给储能元件(通常为电容)充电，充入能量为Pt1，Pt1可以用于为整个智能开关供电。

当开关单元12处于断开状态(即闭态取电状态)时，用电设备16关闭(比如灯具关灯)。此时，利用闭态取电单元15为开态取电单元11中的储能元件充电。闭态取电单元15获取的电能，经过电源转换单元13后，为开态取电单元11中的储能元件充电。

优选地，在步骤101中，通信单元14持续保持低功耗模式(比如，停止工作)，从而保证储能元件能够尽快充入足够的电流。

在一个实施方式中，步骤101包括：使能开态取电单元11中的储能元件达到预定容量。优选地，预定容量为额定容量。比如，给储能元件充电足够长时间(比如一个预定的长时间)，以使得储能元件达到额定容量P。

步骤102：在放电状态中，使能102开关单元12中的继电器保持激励状态。

在智能开关的放电状态中，开关单元12和/或通信单元14可以持续正常工作以放电，其中开关单元12中的继电器(通常为磁保持继电器)开路控制。在通常情况下，只需要激励开关单元12中的继电器单次，既可以实现开关单元12中的继电器闭合以导通灯具16。在放电状态中，储能元件依然可以从t1时间内获取电能。因此，在这里，在放电状态中，开关单元12中的继电器持续地保持激励状态(相当于多次持续激励)，以持续地大量消耗储能元件中的电能，从而可以较快地耗尽储能元件中的电能。话句话说，虽然只需单次激励开关单元12中的继电器即可导通继电器，然而此处创造性地持续地多次激励开关单元12中的继电器(继电器处于导通状态)，从而较快地耗尽储能元件中的电能，以免后续需要记录的重启时间过长。

步骤103：记录通信单元14中的控制元件的重启时间。

其中，控制元件通常为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。重启时间的起始计时点，可以为放电状态的开始时刻(比如，刚开始激励磁保持继电器的时刻)；重启时间的结束计时点，为控制元件的重启时刻。重启时刻与开始时刻之间的差值，即为重启时间。

在一个实施方式中，步骤103具体包括：记录放电状态的开始时刻；记录控制元件的重启时刻；确定重启时刻与开始时刻之间的时间差；将时间差确定为控制元件的重启时间。比如，可以利用计时器直接对重启时刻与开始时刻进行计时。在这里，直接对重启时刻与开始时刻进行计时，基于重启时刻与开始时刻之间的时间差确定控制元件的重启时间，具有计时准确和实施便利的优点。

在一个实施方式中，步骤103具体包括：记录放电状态的开始时刻时的交流电时间周期的第一序号；记录重启时刻时的交流电时间周期的第二序号：确定第二序号与第一序号之间的差值；基于差值，确定控制元件的重启时间。

举例：储能元件中的电能E的计算公式为：E＝P+Pt1*n-Pt*n；其中Pt1为在单个交流电时间周期T的t1内充入储能元件的电能；Pt为在单个交流电时间周期T内智能开关单元消耗的电能；P为储能元件的额定容量；n为第二序号与第一序号之间的差值。当刚出现P+Pt1*n-Pt*n<0时，即控制元件刚开始重启，此时统计得到的n即可以表征控制元件的重启时间。比如，将n与单个交流电时间周期T的乘法结果，即为控制元件的重启时间。

步骤104：基于重启时间，确定用电设备的额定功率。

在一个实施方式中，在步骤104之前，该方法包括：确定当用电设备16的功率为预定的基准功率时的基准重启时间；步骤104中确定用电设备16的额定功率包括：当重启时间大于或等于基准重启时间时，确定用电设备16的额定功率大于或等于基准功率；当重启时间小于基准重启时间时，确定用电设备16的额定功率小于基准功率。因此，基于将重启时间与关联于基准功率的基准重启时间进行比较，可以方便地确定用电设备16的额定功率与基准功率之间的大小关系。在一个实施方式中，可以在步骤101～步骤104之间的任意时刻，确定当用电设备16的功率为预定的基准功率时的基准重启时间。在一个实施方式中，可以在步骤101之前，确定当用电设备16的功率为预定的基准功率时的基准重启时间。

因此，通过将基准功率作为参考基准，可以体现出用电设备16的额定功率与基准功率之间的大小关系，从而间接了解用电设备16的额定功率的大小。

优选地，确定当用电设备16的功率为预定的基准功率时的基准重启时间包括：当用电设备16的功率为基准功率时，使能开态取电单元11中的储能元件充电；在放电状态中，使能开关单元12中的继电器保持激励状态；记录通信单元14中的控制元件的重启时间以作为基准重启时间。因此，利用具有基准功率的用电设备16，可以方便地确定出基准重启时间。

在一个实施方式中，步骤104包括：确定用电设备16的额定功率包括：

(1)当重启时间处于第一区间时，确定用电设备16为低功率设备；

(2)当重启时间处于第二区间时，确定用电设备16为中功率设备；

(3)当重启时间处于第三区间时，确定用电设备16为高功率设备；

其中：第一区间是用于与重启时间进行比较以确定用电设备16是否为低功率设备的区间，其中当重启时间处于第一区间时，确定用电设备16为低功率设备。第一区间的边界取值可以为经验值或由用户自行编辑设置。第二区间是用于与重启时间进行比较以确定用电设备16是否为中功率设备的区间，其中当重启时间处于第二区间时，确定用电设备16为中功率设备。第二区间的边界取值可以为经验值或由用户自行编辑设置。第三区间是用于与重启时间进行比较以确定用电设备16是否为高功率设备的区间，其中当重启时间处于第三区间时，确定用电设备16为中功率设备。第三区间的边界取值可以为经验值或由用户自行编辑设置。比如，第一区间为(0,T1]；第二区间为(T1,T2]；第二区间为(T2,T3]；其中T2大于T1，T3大于T2。优选地，T1为200毫秒，T2为500毫秒，T3可为自行设定的较大值(大于T2)。

因此，也可以不利用基准功率，而是将用电设备16的额定功率映射到具体的区间范围内，以体现出用电设备16的额定功率的大小。

在一个实施方式中，该方法还包括下列中的至少一个：

(1)当确定用电设备16为低功率设备时，增加通信单元14的休眠时间；

(2)当确定用电设备16为低功率设备时，减少通信单元14的功率；

(3)当确定用电设备16为高功率设备时，减少通信单元14的休眠时间；

(4)当确定用电设备16为高功率设备时，增加通信单元14的功率；

(5)当确定用电设备16为中功率设备时，维持通信单元14的休眠时间；

(6)当确定用电设备16为中功率设备时，维持通信单元14的功率。

因此，可以基于用电设备的功率情况动态调整智能开关的性能，解决了规避鬼火与智能开关的性能提升之间的矛盾。

本发明实施方式使用现有智能开关单元，可以通过软件自动检测接入灯具的功率情况，从而优化智能开关性能。本发明实施方式具体实现包括：

(1)智能开关处于低功耗模式，给开态取电单元中的储能元件充电足够长时间，比如充满且能量为P。

(2)智能开关开始放电，在单火开关中，使能磁保持继电器开路控制，此时磁保持继电器持续消耗很大的电能，假设在每个交流电时间周期T内消耗为Pt，记录开始消耗时间Ts。

(3)基于交流电时间周期T、开始消耗时间Ts的时间周期序号以及重启时刻的时间周期序号，确定出控制元件的重启时间。举例：假定开始消耗时间Ts的时间周期序号为n1，重启时刻的时间周期序号为n2。这两个周期序号之间的差值n(n＝(n2-n1))与交流电时间周期T的乘积，即为重启时间K。即：K＝n*T＝(n2-n1)*T。

下面描述如何具体统计出n的值。基于消耗过程中的电能计算公式：P+Pt1*n-Pt*n<0，其中Pt1为在每个交流电时间周期T的t1内充入储能元件的电能；Pt为在单个交流电时间周期T内智能开关单元消耗的电能；该公式表示经过n个周期T，电能消耗结束。当电能消耗结束时候，通信单元中的MCU重启，记录此时的时间周期序号与磁保持继电器开始消耗电能的时间周期序号之间的差值，以得到n的具体数值。其中：n越大，表示放电的时间越长，表示灯泡的功率越大；n越小，表示放电的时间越短，表示灯泡的功率越小。通过该规律，可以判断单火智能开关的负载情况，从而动态调整智能开关的性能，给客户更好的用户体验。

图3是根据本发明实施方式的基于用电设备的额定功率调节通信单元的示范性过程的示意图。如图3所示，包括：

步骤301：在开态取电过程中，将开态取电单元中的储能元件充电到额定容量。

步骤302：智能开关开始放电，并记录放电的开始时刻，开关单元中的继电器保持激励状态以快速消耗储能元件的电能。

步骤303：记录通信单元中的MCU开始重启的重启时刻。

步骤304：计算重启时刻与开始时刻的时间差，即为重启时间。

基于305：基于重启时间，调整通信单元的性能参数(比如，休眠时间、发射功率，等等)。

其中，重启时间越大，则通信单元的性能参数更好(比如休眠时间越短、发射功率越大，等等)，从而具有更好的性能。

图4是根据本发明实施方式的确定用电设备的额定功率的装置的示范性结构图。用电设备布置在单火线电路中，单火线电路包括开态取电单元、开关单元和通信单元，装置400包括：

第一使能模块401，用于使能开态取电单元中的储能元件充电；第二使能模块402，用于在放电状态中，使能开关单元中的继电器保持激励状态；记录模块403，用于记录通信单元中的控制元件的重启时间；确定模块404，用于基于重启时间，确定用电设备的额定功率。

在一个实施方式中，储能元件为电容，第一使能模块401，用于使能开态取电单元中的储能元件达到预定容量。在一个实施方式中，预定容量为额定容量。

在一个实施方式中，确定模块404，用于确定用电设备的额定功率，其中额定功率随着重启时间的增大而增大。

在一个实施方式中，确定模块404，用于当重启时间处于第一区间时，确定用电设备为低功率设备；当重启时间处于第二区间时，确定用电设备为中功率设备；当重启时间处于第三区间时，确定用电设备为高功率设备；其中第一区间为(0,T1]；第二区间为(T1,T2]；第二区间为(T2,T3]；其中T2大于T1，T3大于T2。

在一个实施方式中，装置400包括调节模块405，用于执行下列中的至少一个：当确定用电设备为低功率设备时，增加通信单元的休眠时间；当确定用电设备为低功率设备时，减少通信单元的功率；当确定用电设备为高功率设备时，减少通信单元的休眠时间；当确定用电设备为高功率设备时，增加通信单元的功率；当确定用电设备为中功率设备时，维持通信单元的休眠时间；当确定用电设备为中功率设备时，维持通信单元的功率。

本发明实施方式还提出了一种具有处理器-存储器架构的电子设备。图5是根据本发明实施方式的电子设备的结构图。如图5所示，电子设备500包括处理器501、存储器502及存储在存储器502上并可在处理器501上运行的计算机程序，计算机程序被处理器501执行时实现如上任一种的确定用电设备的额定功率的方法。其中，存储器502具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器501可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核能够实施为CPU、MCU或DSP，等等。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

以上，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。