能源管理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】能源管理系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制電氣設(shè)備以減少家庭、辦公室和機(jī)構(gòu)能源消耗并增大能源效率的系統(tǒng)。
發(fā)明背景
[0002]能源管理系統(tǒng)可以是智能電表、功率測(cè)量交流插座、遙控交流插座、智能電源板，或者是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)測(cè)的大型園社能源管理系統(tǒng)。
[0003]智能電表是一種家用電表，并且有一個(gè)通信子系統(tǒng)，對(duì)公用工程設(shè)施提供即時(shí)或每月計(jì)費(fèi)和供應(yīng)計(jì)劃用途。它在公用工程與其用戶之間創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)態(tài)雙向?qū)υ?。此?duì)話旨在推動(dòng)能源效率和需求響應(yīng)。市場(chǎng)上一個(gè)可用例子是TENDRIL。電功率消耗是每戶的累積總值。
[0004]功率測(cè)量交流插座通常是一種附加設(shè)備，可以插在一個(gè)普通交流插座與一個(gè)測(cè)量中的電器之間。該設(shè)備測(cè)量從普通交流插座到電器的電功率。測(cè)量結(jié)果通常顯示在與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的顯示器上。使用這些結(jié)果，用戶可以了解某一特定電器在任何操作模式下消耗多少電。用戶可以決定進(jìn)一步使用計(jì)劃，以促進(jìn)節(jié)能。一個(gè)市場(chǎng)上的例子是Ki I 1-A-Watt。
[0005]遙控交流插座通常是一種附加設(shè)備，可以插在一個(gè)普通交流插座與一個(gè)電器之間。該設(shè)備通常有一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以接通或關(guān)閉電器的主電源。該設(shè)備可以通過(guò)各種技術(shù)進(jìn)行遙控，例如紅外線、射頻波、電源線信號(hào)等等。一些技術(shù)，比如調(diào)制解調(diào)器、路由器和互聯(lián)網(wǎng)，允許將遙控范圍擴(kuò)展到遠(yuǎn)離安裝此設(shè)備和電器的房屋的地方。因此，使用此設(shè)備，可以遠(yuǎn)程管理電器使用，以提高能源利用率。一個(gè)市場(chǎng)上的例子是Wayne Dalton0
[0006]智能電源板是交流插座的擴(kuò)展，通常被劃分為兩種，即主插座和仆插座。可以監(jiān)測(cè)主插座的電功率消耗。當(dāng)插入主插座的電器消耗功率小于閾值(備用電源)時(shí)，那些仆插座將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，以切斷進(jìn)一步功耗。反之，當(dāng)主插座汲取功率高于閾值時(shí)(重新激活到正常)，那些仆插座將會(huì)自動(dòng)接通。例如，一臺(tái)計(jì)算機(jī)被插入主插座中，而其關(guān)聯(lián)顯示器、打印機(jī)、路由器、揚(yáng)聲器則插入仆插座中。一個(gè)市場(chǎng)上的例子是Intel IiPanel和BuLogics。
[0007]智能家庭系統(tǒng)通常是一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)，包括電燈開(kāi)關(guān)、交流插座、門(mén)鎖、室溫調(diào)節(jié)恒溫器、遙控器等的設(shè)備O一個(gè)市場(chǎng)上的例子是HAI，EnergyHub和Energate。這些設(shè)備相互通信，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)可以是射頻、紅外線或電源線。這些系統(tǒng)主要處理家庭控制的自動(dòng)化。盡管一些設(shè)備包含功率測(cè)量功能，但是通常沒(méi)有主動(dòng)節(jié)能計(jì)劃來(lái)讓用戶節(jié)能。
[0008]大型園社能源管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，連接整個(gè)園社內(nèi)安裝的各種子系統(tǒng)，例如功率測(cè)量交流插座和遙控交流插座，這些子系統(tǒng)通常被分成小面積集群，以方便管理和操作。一個(gè)控制中心可以審查能源使用，并單獨(dú)或聚類(lèi)控制電器，以更好地應(yīng)用能源消耗。此系統(tǒng)的例子有Cisco’s EnergyWise和AgiIewavesο
[0009]然而，所述每個(gè)能源管理設(shè)備都有其弱點(diǎn)。例如，智能電表僅報(bào)告每戶的總用電量。無(wú)法知道哪個(gè)電器耗電更多。這使得能源管理困難且低效。功率測(cè)量交流插座告訴一個(gè)電器消耗多少電量，但是它不會(huì)主動(dòng)幫助用戶進(jìn)行節(jié)能。類(lèi)似地，遙控交流插座需要用戶干預(yù)以關(guān)閉，從而節(jié)能。相反，智能電源板會(huì)主動(dòng)幫助用戶節(jié)能，因?yàn)樗鼫y(cè)量主電器，并自動(dòng)關(guān)閉仆設(shè)備。唯一的弱點(diǎn)是，主電器及其仆設(shè)備必須插在同一個(gè)智能電源板上。大型園社能源管理系統(tǒng)是最完整、最自動(dòng)化的解決方案，但是對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)，其實(shí)施復(fù)雜性、設(shè)備成本、維修工程都將壓倒節(jié)能好處。
[0010]因此，需要一種便于操作的能源管理系統(tǒng)，提供靈活的功能，保持監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所有能源的消耗，并在大距離范圍內(nèi)控制電器。
發(fā)明摘要
[0011]本發(fā)明提供一個(gè)系統(tǒng)，測(cè)量插入系統(tǒng)中的每個(gè)電器的功耗，并能夠遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)插入系統(tǒng)中的任何電器。在一個(gè)實(shí)施例中，軟件應(yīng)用可以的配置，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)主電器的功耗，主動(dòng)且自動(dòng)管理一個(gè)或多個(gè)仆電器開(kāi)關(guān)。這些主電器或仆電器沒(méi)有必要插在同一個(gè)第一電源插座設(shè)備上。例如，可以設(shè)置一個(gè)配置，當(dāng)所有計(jì)算機(jī)(書(shū)房和臥室內(nèi))只消耗備用電源時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉一個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由器(起居室內(nèi))和一個(gè)激光打印機(jī)(書(shū)房?jī)?nèi))。此外，主電器和仆電器可以是相同電器，例如一個(gè)手機(jī)充電器。當(dāng)充電完成并出現(xiàn)備用電源時(shí)，充電器可以自動(dòng)關(guān)閉，以切斷其自身備用電源。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在多間房屋內(nèi)實(shí)施多個(gè)系統(tǒng)時(shí)，主電器和仆電器甚至可以位于全世界任何物理位置上。例如，當(dāng)關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)(區(qū)域銷(xiāo)售辦公室里)都處于待機(jī)或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，一個(gè)視頻存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)共享硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(在一個(gè)公司總部里)可以自動(dòng)開(kāi)關(guān)。一個(gè)場(chǎng)景控制可以全部接通、關(guān)閉或者調(diào)暗一組多個(gè)電器。該系統(tǒng)支持一個(gè)基于位置的家庭自動(dòng)化服務(wù)，當(dāng)用戶便攜式設(shè)備正離開(kāi)或返回系統(tǒng)安裝房屋附近時(shí)，如家附近，可以自動(dòng)接通/關(guān)閉多個(gè)電器。此接近度信息來(lái)自于便攜式設(shè)備的GPS位置數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明還提供電器插拔檢測(cè)，并通知用戶。為了檢測(cè)并控制系統(tǒng)中所有電器，正確識(shí)別每個(gè)電器是很重要的。所述檢測(cè)和通知是為了識(shí)別加入系統(tǒng)的所有新電器，當(dāng)一個(gè)電器從一個(gè)交流插座移到了系統(tǒng)中另一個(gè)交流插座，則需更新配置。在一個(gè)實(shí)施例中，插拔機(jī)制可以通過(guò)一個(gè)橋接電器電源插頭的帶電或中性叉的檢測(cè)銷(xiāo)進(jìn)行電子檢測(cè)。使用系統(tǒng)中插入交流插座的每個(gè)電器的指派名稱(chēng)，用戶可以輕松找到此電器與哪一個(gè)交流插座相連。當(dāng)要迀移一個(gè)電器時(shí)，所述檢測(cè)和通知可以幫助正確、高效地識(shí)別插座。
[0013]可以使用多個(gè)時(shí)間表定義系統(tǒng)中的每個(gè)電器，從而讓系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間設(shè)置自動(dòng)接通或關(guān)閉此電器。
[0014]功能旨在提供維持有效和高效節(jié)能所必需的最小用戶努力和最少用戶干預(yù)。
[0015]通常通過(guò)電涌放電器來(lái)保護(hù)靈敏且貴重的電器。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明不僅為電器提供一個(gè)傳統(tǒng)電涌放電器，還提供一個(gè)放電器故障檢測(cè)方案。一旦檢測(cè)到故障，一個(gè)推送通知將立即告知用戶，例如通過(guò)一個(gè)隨系統(tǒng)注冊(cè)了多名用戶的智能手機(jī)應(yīng)用程式(APP)。這些用戶可以立即采取行動(dòng)，解決斷電故障，以保證服務(wù)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的能源管理系統(tǒng)是家庭或辦公室網(wǎng)絡(luò)，包含一個(gè)含可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器的第二種電源插座設(shè)備，以及多個(gè)第一種電源插座設(shè)備。每個(gè)第一種電源插座設(shè)備都能夠在多個(gè)家庭或辦公室電器上進(jìn)行遙控和能源測(cè)量，例如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、烤箱、洗衣機(jī)、電燈等。每個(gè)第一種電源插座設(shè)備可以與第二種電源插座設(shè)備中的可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器進(jìn)行無(wú)線通信，并且可與計(jì)算裝置(例如電腦)及便攜式裝置，(例如智能手機(jī)或平板電腦)進(jìn)行無(wú)線通信。計(jì)算機(jī)或便攜式設(shè)備上運(yùn)行的軟件或應(yīng)用程式(APP)，可以提供一個(gè)用戶界面，管理能源測(cè)量數(shù)據(jù)并控制已連接的電器。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器、路由器和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供者，使用戶不在電器所在位置時(shí)，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)測(cè)量和控制。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，第一種電源插座設(shè)備起普通電源板的作用(參見(jiàn)圖2a、2b及2c)。所述設(shè)備也有智能電源板的功能。第一種電源插座設(shè)備并不將其交流插座分類(lèi)為主插座或仆插座。鑒于第一種電源插座設(shè)備上的每個(gè)交流插座都能夠測(cè)量電源和遙控，因此可以通過(guò)諸如計(jì)算機(jī)之類(lèi)的計(jì)算裝置上的軟件應(yīng)用程序，或者智能手機(jī)或平板電腦上的應(yīng)用程式(APP)，向交流插座中插入一個(gè)主電器或一個(gè)仆電器，具體取決于系統(tǒng)配置。因此，本發(fā)明擴(kuò)展智能電源板的功能，不再局限于一個(gè)第一種電源插座設(shè)備，而可以橫跨多個(gè)第一種電源插座設(shè)備。也就是說(shuō)，主電器可以在一個(gè)第一種電源插座設(shè)備上，但是關(guān)聯(lián)仆電器可以無(wú)線連接任何其它第一種電源插座設(shè)備上。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，第一種電源插座設(shè)備和第二種電源插座設(shè)備結(jié)合成單個(gè)設(shè)備(參見(jiàn)圖3a、3b及3c)，伴隨一個(gè)可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器(參見(jiàn)圖4a及5b)，有一個(gè)針對(duì)可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器的對(duì)接空間，還有一個(gè)針對(duì)可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器的電池充電電路。在一個(gè)實(shí)施例中，可拆卸式數(shù)據(jù)收發(fā)器包含一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)W1-Fi模塊，可以轉(zhuǎn)換收發(fā)自第二種電源插座或第一種電源插座的能源測(cè)量數(shù)據(jù)和遙控指示，并被支持W1-Fi功能的計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和平板電腦接受，從而使電腦軟件和應(yīng)用程式(APP)可用于控制電器，并通過(guò)一個(gè)用戶友好型交互界面來(lái)分析數(shù)據(jù)，而不是通過(guò)一個(gè)未來(lái)無(wú)法升級(jí)新功能的傳統(tǒng)按鈕驅(qū)動(dòng)型遙控器。目前，一些家庭或辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)也有類(lèi)似的W1-Fi轉(zhuǎn)換，允許使用W1-Fi啟用計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或平板電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。然而，需要加入現(xiàn)有的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)。相比之下，本發(fā)明可以確保在沒(méi)有可用W1-Fi網(wǎng)絡(luò)時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)。