用于提供和管理電力的系統(tǒng)和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)應(yīng)用奪叉引用
[0002] 本申請要求美國臨時申請?zhí)?61/691786、61/691791、61/691799、61/691801 和 61/781184的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于提供和管理電力的系統(tǒng)和裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 電力是現(xiàn)代生活的組成部分。不論是在私人家中或在專業(yè)辦公室中，電力供電給 裝置、工具和設(shè)備以提供舒適和便利的環(huán)境給人們。然而，隨著人口持續(xù)增長，電力需求也 持續(xù)增長。擔(dān)憂這樣貪得無厭的需求和消耗如何影響環(huán)境并引發(fā)可持續(xù)性問題，世界各國 的政府已經(jīng)開始努力引起關(guān)注并提升能源保護(hù)和效率。
[0005] 能源保護(hù)最普遍的方法是購買和使用節(jié)能工具和應(yīng)用。盡管提升能源效率是很好 的嘗試，但是有許多缺陷。第一，該方法過度依賴于個人購買決定和使用趨勢。即使人們具 備保護(hù)能源的最佳意識并且購買節(jié)能燈泡和裝置，工作時間后燈還是經(jīng)常被忘關(guān)并且裝置 被持續(xù)地插上插頭并在使用間歇保持閑置。第二，在許多建筑物中，公共區(qū)域的電力使用是 必需的但是大部分通常不太優(yōu)化。第三，當(dāng)前沒有已知的方法在宏觀水平（例如每一層、或 者地面或建筑物的一段）和微觀水平（以單個插座為基礎(chǔ)識別效率低的點）兩者上都監(jiān)測 能源使用。相似的，即使當(dāng)問題被識別出來時，沒有簡單的方式去傳達(dá)個補丁解決問題或者 快速地改變使用模式實現(xiàn)期望的結(jié)果。
[0006] 相應(yīng)地，期望提供一種能克服已知方法和系統(tǒng)缺陷和不足的用于監(jiān)測和管理電力 的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 一般來說，根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)提供給用戶控制連接到系統(tǒng)中單元的設(shè)備的能力，即 使用戶物理上并沒有在設(shè)備附近。例如，用戶可通過手機登陸到系統(tǒng)中監(jiān)測插在電源插座 單元上的特定設(shè)備的能源使用，查看某一房間中燈是否開著或者調(diào)解特定房間中吊扇的電 源。用戶還能查看一個房間、一層樓等的設(shè)備的能源消耗報告。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)，包括與一個或多個協(xié)調(diào)器通信的多個單 元，其將數(shù)據(jù)從單元轉(zhuǎn)播到服務(wù)器，并且將命令從服務(wù)器轉(zhuǎn)播到所述單元?；蛘撸瑓f(xié)調(diào)器本 身可以發(fā)起并發(fā)送命令給單元。單元優(yōu)選具有安全機構(gòu)以便防止過熱、著火等，可通過其本 身或者通過連接在其上的設(shè)備自動關(guān)閉。
[0009] 系統(tǒng)還優(yōu)選包括節(jié)能協(xié)議從而減少能源浪費。例如，系統(tǒng)可使用光傳感器或熱傳 感器通過調(diào)節(jié)提供給相關(guān)設(shè)備的電流自動調(diào)節(jié)特定房間或區(qū)域的光或者熱/空氣狀況。
[0010] 系統(tǒng)的一種實施例還處理來自煙霧檢測器、動作檢測器、一氧化碳檢測器等的警 告，警告用戶在此類檢測器所處的區(qū)域中潛在的威脅。
[0011] 系統(tǒng)的一種實施例接收并跟蹤關(guān)于連接到每一個單元上的每一個設(shè)備的信息，包 括設(shè)備期望的能源使用或生命周期，并且當(dāng)偏離所述期望時警告用戶。因此，如果設(shè)備不能 滿足其建議的能源使用或生命周期，用戶可以警告制造商或者將來避免使用該設(shè)備。
[0012] 單元的一種實施例包括具有附接在其上的組件的多個電路板，以便提供電源并檢 測連接設(shè)備的能源使用、感測單元的內(nèi)部溫度、感測或檢測單元周圍的狀況、處理傳感器和 檢測器收集到的某些數(shù)據(jù)并與協(xié)調(diào)器通信。單元優(yōu)選包括安全機構(gòu)，以便在檢測到錯誤的 時候就自行自動關(guān)閉。
[0013] 單元的一種實施例包括電源插座，通過其電氣設(shè)備可被供電。單元的另一實施例 包括開關(guān)，通過其可以打開、關(guān)閉、或調(diào)節(jié)被設(shè)備例如房間中的燈具消耗的電量。單元的再 一實施例包括固定單元，通過其，固定裝置例如吊燈或吊扇可連接到其電源，優(yōu)選貼近此 類固定裝置的底部。
[0014] 本發(fā)明的一種實施例提供具有底部單元和可交換用戶接口的系統(tǒng)。用戶接口可永 久地或可移除地附接到底部單元。
[0015] 本發(fā)明的再一實施例是提供統(tǒng)一的電源插座用于具有不同插頭配置和RFI水平 需求的國家的系統(tǒng)。
[0016] 本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)勢通過說明書將會在某種程度上變得顯而易見和清晰。本 發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)勢參考附圖在如下本發(fā)明示例性實施例的詳細(xì)描述中將會變得清晰。
【附圖說明】
[0017] 為了更完整的理解本發(fā)明，參考如下結(jié)合附圖的描述，其中：
[0018] 圖1是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的示意圖；
[0019] 圖2是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的示意圖；
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元的爆炸透視圖；
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元和插頭的透視圖；
[0022] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元和各種面板的透視圖；
[0023] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的可交換系統(tǒng)的透視圖；
[0024] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元的部分爆炸透視圖；
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元的部分爆炸透視圖；
[0026] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元的部分爆炸透視圖；
[0027] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施例的單元的部分爆炸透視圖；
[0028] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電源插座單元的爆炸透視圖；
[0029] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的開關(guān)單元的爆炸透視圖；
[0030] 圖13A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的固定單元的透視圖；
[0031] 圖13B是插入到電盒中的圖13A中的固定單元的透視圖；
[0032] 圖14是帶有天花板固定裝置的圖13B中的固定單元和電盒的爆炸視圖；
[0033] 圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電源插座單元的框圖；
[0034] 圖16是圖15中電源插座單元的側(cè)透視圖；
[0035] 圖17A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0036] 圖17B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0037] 圖17C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0038] 圖17D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0039] 圖17E是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0040] 圖17F是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0041] 圖17G是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0042] 圖17H是根據(jù)本發(fā)明的實施例的面板的透視圖；
[0043] 圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的開關(guān)單元的框圖；
[0044] 圖19是圖18中開關(guān)單元的側(cè)透視圖；
[0045] 圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例的固定單元的框圖；以及
[0046] 圖21是圖20中固定單元的側(cè)透視圖。
【具體實施方式】
[0047] 系統(tǒng)概要。現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明的某些示例性實施例進(jìn)行描述。參考圖1-2， 其中根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的系統(tǒng)被描述為具有多個單元100、多個協(xié)調(diào)器10、路由器 20、本地服務(wù)器30、遠(yuǎn)程服務(wù)器40和多個通信設(shè)備50。
[0048] 多個單元100在設(shè)施中優(yōu)選與多個能源消耗設(shè)備60接口。例如通過非限制性示 例的方式，多個單元100可連接到燈、燈具、器械、電視、風(fēng)扇、或者在房間中、房屋中或建筑 物的樓層中的各種其它電力單元。根據(jù)示例性實施例，多個單元100可替換現(xiàn)有的插座和 開關(guān)或者被安裝在燈具或者風(fēng)扇控制中，優(yōu)選被設(shè)計和構(gòu)造用于適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電盒，借此促進(jìn) 設(shè)施的改裝。
[0049] 多個單元100優(yōu)選提供多種功能，例如，監(jiān)測電連接到其上的任意設(shè)備的能源使 用、打開和關(guān)閉設(shè)備60、在合適的地方調(diào)暗或者監(jiān)測或控制設(shè)備。每一個單元100都監(jiān)測 電連接到它的設(shè)備60提取的能源數(shù)量。例如，如果設(shè)備60是具有兩個燈泡的燈并且單元 100的能源使用突然下降到其之前的一半時，可能意味著燈泡中的一個熄滅了并且需要被 替換。對于特定的器械能源使用高于預(yù)期可能意味著器械中的缺陷。
[0050] 一般來說，多個單元100可將收集到的關(guān)于設(shè)備60的數(shù)據(jù)發(fā)送給一個或多個協(xié)調(diào) 器10。例如，單元100可定期發(fā)送關(guān)于設(shè)備的能源消耗的數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器10,或者如果設(shè)備 60突然提取了顯著大或者小的能源數(shù)量，單元100可將這樣的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器10,不用 考慮其計劃好的協(xié)議。
[0051] 協(xié)調(diào)器10最優(yōu)選或者總體更優(yōu)選處理命令。因此，相比其中一個服務(wù)器30、40處 理它們，命令可被處理和響應(yīng)地更快。在某些情況下，協(xié)調(diào)10可以從單元100接收數(shù)據(jù)并 且發(fā)送響應(yīng)其本身的命令。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，協(xié)調(diào)器10具備有效的本地網(wǎng)絡(luò)配置和安全控制。因 此，協(xié)調(diào)器10可以控制本地安全從而幫助確保試圖加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備真實性。根據(jù)本發(fā)明的 優(yōu)選實施例，多個單元100的每個收發(fā)器132b都被分配了唯一的媒體訪問控制（MAC)地 址，優(yōu)選在硬件制造期間并且要求"加入"網(wǎng)絡(luò)。連接是一個安全的過程，其中授權(quán)的設(shè)備 可被允許成為個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（PAN)的成員。PAN ID由協(xié)調(diào)器10分配，其通過它們的MAC地 址跟蹤哪些單元100被允許在網(wǎng)絡(luò)上。來自網(wǎng)絡(luò)的信號被接收并被單元100的收發(fā)器132b 解碼。因此，一旦在網(wǎng)絡(luò)上驗證了單元100,命令和數(shù)據(jù)的自由交換就可以展開。分配給每 個收發(fā)器132b唯一的地址也可有助于與之通信時識別多個單元100,例如從其接收數(shù)據(jù)或 這發(fā)送命令到那。
[0053] 系統(tǒng)可具有一個或多個協(xié)調(diào)器10與本地服務(wù)器30直接通信?；蛘咴趲в兄行膮f(xié) 調(diào)器的多個協(xié)調(diào)器10的網(wǎng)絡(luò)中，多個協(xié)調(diào)器10與中心協(xié)調(diào)器通信，其然后與本地服務(wù)器30 通信。在一個優(yōu)選實施例中，每個協(xié)調(diào)器10都管理多達(dá)100個單元100。多個單元100與 協(xié)調(diào)器10的比例可根據(jù)各種因素而變化，如報告的容量和頻率、期望的響應(yīng)時間、設(shè)施的 布局、被連接到單元的設(shè)備類型等。根據(jù)本發(fā)明的實施例，建筑物可每層具有一個協(xié)調(diào)器10 用來管理所在層的所有單元100。多個協(xié)調(diào)器10與本地服務(wù)器30直接通信或者通過一個 或多個其它協(xié)調(diào)器10通信，這樣的其它協(xié)調(diào)器10被用作信號中繼器。
[0054] 系統(tǒng)的多個單元100也可包括多個信號中繼單元500,作為多個單元100和協(xié)調(diào)器 10之間的的橋梁促進(jìn)彼此之間數(shù)據(jù)、命令的傳輸?shù)?。?dāng)多個單元100彼此距離很遠(yuǎn)或者遠(yuǎn) 離任何協(xié)調(diào)器時可以使用中繼單元。多個中繼單元500可以是沒有定義控制功能的附加的 多個單元100或修改的多個單元100,或者是具有收發(fā)器132b但是控制功能被移除的修改 的多個單元100。
[0055] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個單元100和多個協(xié)調(diào)器10是無線連接，創(chuàng)建了一個無 線網(wǎng)絡(luò)。連接多個單元100和多個協(xié)調(diào)器10的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中每個單元100 個功能作為信號中繼器并且協(xié)調(diào)器10是網(wǎng)絡(luò)中所有單元100的控制器。這樣的網(wǎng)絡(luò)可減 少加速多個單元100和多個協(xié)調(diào)器10之間數(shù)據(jù)傳輸所需的多個協(xié)調(diào)器10和多個信號中繼 單元500的數(shù)量。適用本發(fā)明的實施例的無線網(wǎng)絡(luò)的例子是基于無線協(xié)議的ZigBee?。一 旦接收到信息，協(xié)調(diào)器10就會通過路由器20將數(shù)據(jù)無線轉(zhuǎn)播到本地服務(wù)器30。鑒于無線 通信網(wǎng)絡(luò)的說明，可以理解協(xié)調(diào)10可通過有線連接連接到多個單元100、路由器20和/或 本地服務(wù)器30,如以太網(wǎng)連接。
[0056] 由多個單元100收集的信息和數(shù)據(jù)被傳遞到本地服務(wù)器30。本地服務(wù)器30運行 在操作系統(tǒng)上，優(yōu)選是 1Windows?或Linux?,控制和用戶程序平臺在其上運行，并且能夠 運行Web