连网的电接口的制作方法

专利名称：连网的电接口的制作方法
技术领域：
本发明的实施例总体上涉及电力消耗和需求调控。更具体地说， 实施例涉及能够根据当前电价、温度和/或调度信息而被远程控制的电 负载接口。
背景技术：
过去几年内发生的电力公司的解除管制已在许多管辖区域中导 致电力生产与配电的大规模脱节。因此，配电公司已成为电力的大买 方，比任何其他行业更容易受电价风险的影响。在解除管制进展较大 的管辖区域中，电力公司已感受到电价峰值(spike)的致命性。实际 上，在芝加哥的酷暑期的一天中，现货市场价格最高达到7000美元/ 兆瓦.小时，比正常价格高175倍。尽管配电公司开始采用更创新的金 融"套期保值(hedging)"解决方案，比如期货合同来减轻他们受这样 极端的现货市场价格的影响，不过消费者需求(例如，暑期期间)的急 剧上升仍然会导致意料不到的高电力成本。这些额外的成本可以按更 高的电价的形式传递到消费者。传统的住宅和商业环境通常使用静态恒温器来为诸如中央空调 器和壁式/窗式空调器之类的设备建立希望的运行水平。例如，典型的 空调器恒温器可由消费者手动设置到72。F的温度，这会导致空调器 在高于72。F的环境温度下加电，在低于72。F的环境温度下断电。尽 管在某些情况下，这些种类的局部的、静态的基于温度的控制一直是 可接受的，不过仍然留有相当大的改进空间。例如，在消费者需求极6高的时期内，电价可能如此之高，以致于对于消费者来J兌，以前建立 的恒温器设置可能不再划算或合意。传统的恒温器设备通常不能关于 温控设备考虑当前电价。另外，诸如干衣机之类的其他设备未被设置 成利用分时电力定价机制。


对本领域的技术人员来说，通过参考附图，阅读下面的说明书和所附的权利要求，本发明的实施例的各种优点将变得明显，在附图中 图1是按照本发明的实施例的能量管理系统的例子的方框图； 图2A是按照本发明的实施例的电接口的例子的示图； 图2B是按照本发明的实施例的用户设备的例子的示图； 图3是按照本发明的实施例的用量和价格图形显示的例子的示图；图4是按照本发明的实施例的根据价格来控制电源插座的方法 的例子的流程图；图5是按照本发明的实施例的根据价格来控制恒温器的方法的 例子的流程图；以及图6是按照本发明的实施例的根据电源模式来控制电源插座的 方法的例子的流程图。
具体实施方式
本发明的一个实施例提供一种电接口 ，所述电接口包括开关机构 和控制模块。开关机构能够有选择地将电源耦合到负载，控制模块能 够与开关机构耦合。控制模块能够产生对web服务器的信息的查询， 并根据对所述查询的响应，控制开关机构。本发明的另一实施例提供一种网关，所述网关包括第一接口、处 理模块和第二接口。第一接口可接收对信息的查询，其中所述查询包 括与负载之间的电接口的唯一标识符，和具有恒温器设置和价格阈值 中的至少一个的笫一数据。处理模块能够把查询转换成web请求，笫二接口可把web请求传送给web服务器。本发明的又一实施例提供一种计算机可读介质，所述计算机可读 介质包括一组指令，如果被处理器执行的话，那么所述一组指令使 web服务器接收关于信息的第一 web请求。第一 web请求可包括与负 载的电接口的唯一标识符，和具有恒温器设置、价格阈值和电源模式 中的至少一个的第一数据。所述指令的执行还能够使web服务器检索 与所述唯一标识符关联的记录，并根据该记录产生对第一 web请求的 响应。本发明的一个实施例还提供一种电接口，所述电接口包括恒温 器、控制模块、存储器和用户接口。恒温器可有选择地将电源耦合到 空调器，控制模块可与恒温器耦合，从而产生对web服务器的信息的 查询。控制模块还能够无线地把查询传给网关，并根据对所述查询的 响应来控制恒温器。所述查询可包括电接口的唯一标识符、具有恒温 器设置、价格阈值和电源模式中的至少一个的第一数据、和关于第一 数据是否已变化的指示。所述响应可包括具有恒温器设置、当前电价、 价格阈值和调度信息中的至少一个的第二数据。存储器可存储第一和 第二数据，用户接口能够实现对恒温器的用户控制。用户接口可具有 显示器和输入装置。本发明的另一实施例提供与电力负载和电源耦合的继电器，和与 继电器耦合的控制模块。控制模块根据当前电价和预定的价格阈值来 控制继电器。通过操纵电接口的用户接口或其他用户设备，可本地设 置价格阈值，或者借助具有因特网连接的用户设备，可远程设置价格 阈值。类似地，可从"智能"电表本地获得当前电价，通过因特网远程 获得当前电价，或者从另一来源获得当前电价。插座可用于各种温控 和非温控i殳备。图1示出了能量管理系统10，能量管理系统IO具有中央安全服 务器12、网关14和诸如与电气负载18和电源20耦合的插座16之类 的电接口。于是，图解说明的插座16起与负载18之间的电接口的作 用。尽管为了简洁起见，示出了单个插座16和负载18，不过在能量管理系统10中可以使用多个插座(或电接口)和负载。图解说明的负载 18可以是任意种类的电子设备，比如空调器、泳池加热器、热水器、 干衣机、影印机、激光打印机、水冷却器、HVAC等等。在图解说明 的例子中，插座16与唯一的标识符("ID")25关联，并且具有插口 22， 和与插口 22和电源20耦合的继电器24。尽管为了便于讨论，示出了 与负栽18的电源插头配合的插口 22，不过电接口可以使用其他机构 来连接到负载18，比如断路器连接、线连接(in-line connection )或 者从负载18到电源20的其他连接。实际上，整个电接口/插座16可 被合并到负载18和/或其相关外壳中。控制模块26可以与继电器24 耦合，其中控制模块26具有处理资源(未示出)和存储器23，能够产 生对服务器12的信息的查询，并根据服务器对所述查询的响应，控 制继电器24。
如下更详细地讨论的那样，查询可包括电接口/插座16的唯一 ID 25、恒温器设置(即"恒温器数据")27、电源模式(即，"电源模式数 据")21、价格阈值(即，"阚值数据")30、负载类型标识符、和关于存 储在位于插座16的存储器中的数据是否已变化的指示。另外，控制 模块26能够按照存储在插座16的调度信息(即，"调度数据")29产生 查询。通过提供标识电接口/插座16的唯一ID 25的数据、恒温器设 置、标识当前电价的数据(即，"价格数据")28、标识预定的价格阈值 的数据、标识电源模式的数据、和/或标识调度信息的数据，来自服务 器12的响应可有助于对继电器24进行控制。如果在查询和/或相关的 web请求中检测到问题，比如净荷加密错误，那么来自服务器12的 响应还可包括指令电接口 16在致力于纠正所述问题的过程中，重新 启动它自己的专用分组。通过使消费者或其他经授权的实体能够通过 因特网连接远程建立恒温器设置和/或预定的价格阁值，图解说明的系 统10提供与传统的方法相比，更灵活并且鲁棒性更高的电力成本控 制。
插座16可以具有能够实现对继电器24的用户控制 其他功能的 用户接口 32。如后更详细地讨论的那样，用户接口32可包括当前温度显示器、恒温器设置显示器、和恒温器输入装置，它们使消费者能 够通过观察当前温度显示器，直观地确定当前温度，通过观察恒温器
设置，确定恒温器设置，通过操纵位于插座16的恒温器输入装置， 修改恒温器设置。用户接口 32还可包括当前价格显示器、阈值显示 器和阈值输入装置，它们使消费者能够通过观察当前价格显示器，直 观地确定当前电价，通过观察阈值显示器，确定价格阈值，和通过操 纵位于插座16的阈值输入装置，修改价格阈值。图解说明的系统IO 还包括用户设备34,比如平板个人计算机("PC")，用户设备34可使 消费者能够查看并设定多个设备(即，负载)的价格阁值。
插座16和用户设备34都可与网关14无线通信。无线协议可以 基于无线个人域网(WPAN，例如，IEEE Std 802.15.4-2006,2006年9 月8日，IEEE Computer Society)协+义，蓝牙(例如，Bluetooth Core Specification, Ver.2.1, 2007年8月1曰，Bluetooth Special Interest Group)协议或者任何其他适当的协议。在一个实施例中，无线协议可 以是为小分组而优化的专用协议，对每个插座16使用唯一的标识号。 也可通过因特网38从用户设备36远程设定恒温器数据27和阔值数 据30。在这种情况下，用户设备36可以是能够登录到中央安全服务 器12的PC、 Blackberry逸设备、个人数字助理("PDA，，)、蜂窝电话、 或者任何其他具有web能力的设备，中央安全服务器12跟踪负载18 的用电量，并为与消费者的账户相关的每个电源插座报告当前价格数 据28、恒温器数据27、调度数据29和阈值数据30。于是，消费者可 确定一个或多个设备是否正在温度阈值和/或价格阈值上，或其附近， 或高于温度阈值和/或价格阈值下工作，并酌情调整每个温度阈值和/ 或价格阈值。当设备进行它们的定期状态询问时，新的设置可从中央 安全服务器12传回每个插座16。
网关14可具有从控制模块26接收查询的第一接口 15。第一接 口 15可以是具有无线、电力线通信和/或以太网组件的本地传输链路。 如上所述，查询可包括插座16的唯一标识符、恒温器设置、价格阈 值、负载类型标识符、电源模式指示符和/或关于传送的数据是否已变化的指示。处理模块19可把查询转换成web请求，第二接口 17可把 web请求传给web服务器12。第二接口 17可包括以太网端口或其他 种类的通信功能。沿下行链路方向，图解说明的第二接口 17接收服 务器12对web请求的采用第一格式(例如，标准的web答复格式) 的响应，处理模块19能够把该响应转换成第二格式(例如，为小分 组而优化的格式)，图解说明的第一接口把第二格式的响应传送给唯 一识别的插座16。如前所指出的那样，所述响应可包括标识恒温器设 置、当前电价、价格阈值、电源模式和调度信息的数据，以及关于任 意变化是否表示基于服务器的越权(override)的指示。
中央安全服务器12可包括具有能够为web请求提供服务的处理 和存储器资源的web服务器。例如，当执行适当的程序和/或软件指 令时，服务器12能够接收针对信息的第一 web请求，其中第一web 请求包括插座16或者与负载之间的其他电接口的唯一标识符、恒温 器设置和/或价格阈值。图解说明的服务器12随后检索与所述唯一标 识符相关的记录，并根据该记录产生对第一 web请求的响应。第一 web请求还可包括关于第一数据是否已变化的指示，其中如果这种数 据已变化，那么web服务器12能够根据来自插座16的数据来更新所 述记录。如前所述，响应可包括恒温器设置、当前电价、价格阈值、 调度信息和/或诸如重新启动指令之类的其他信息。web服务器12可 酌情根据调度信息，建立web响应中的恒温器设置和价格阈值。如果 需要，web服务器还可关于当前电价查询定价源。
从中央服务器到大量分布式设备的通信中的一个困难可能是确 定每个设备的正确IP地址和端口号。这是因为几乎所有的路由器都 具有由因特网服务提供商(通常是有线公司或电话公司)分配的单一IP
地址，不论是有线地还是无线地附接于路由器的所有设备都共用该单 一 IP地址。这种共用特征的一个很大的好处是节省了数量有限的实 际IP地址，但是意味着通过因特网通信的每个设备不一定具有唯一 的IP地址。另一个好处在于更难以非法侵入这些设备，因为它们不 具有固定的IP地址，甚至不具有真实的IP地址。对于住宅用户来说更是如此。
为了提高安全性，许多路由器包括默认的过滤能力，以阻挡来自因特网的所有非预期流量。其假设是未经请求的流量可能是恶意的或者令人讨厌的，于是被阻挡。反之则不成立-来自路由器上的本地设备
的所有web请求可纟皮采用，以产生来自web力良务器的响应，所述响应需要被回送到发起设备。这是路由器的基本功能-留意哪个设备发出了请求，并把响应引导到发起设备。
因此，图解说明的系统使用"向后"(从设备到中央安全服务器12)的数据传输方案。其构思在于附接于路由器40的所有设备都使用路由器40作为它们的到因特网的网关，路由器40留意请求远程网页的实际设备，并把来自web服务器的响应引导到合适的设备。于是，图解说明的网关14与基于web的中央安全服务器12通信，路由器40确保来自中央安全服务器12的响应只到达网关14。这样，不必确定路由器40的实际的共用IP地址或路由器40用于记住附接于它的所有设备的动态端口号。
由于向每个插座16和网关14分配了唯一的ID，并且所述唯一ID是在插座16和网关14的加密web请求内,皮发送的，因此服务器12知道它正在接收来自已知插座16的合法web请求，并适当地处理该请求。内置到每个web浏览器中的标准SSL(安全套接字层，因特网工程任务组/IETF)加密可被用于确保无人能够监视能量管理通信，并且处在记录信息的地位，或者更重要的是，处在能够控制任意插座16的地位。另外，AES(例如，高级加密标准，联邦信息处理标准出版物/FIPS PUBS 197,2001年11月26日)可被用于对web请求和响应净荷的加密。也可以使用可被酌情结合到中央安全服务器12、网关14和插座16中的其他加密方法。
分组结构
下面说明适合于在系统10中通信的设备的分组结构的例子。只是为了便于讨论而提供的下述非详尽的说明可被用于编写关于各种各样体系结构的固件，同时保持全部功能和与web服务器12相连接
12的能力。为了使用加密，可假定PacketPayload是32字节加密数据块(chunk)。使用"packetlen"字符，因为对于网关14来说消息是否被加密是无关紧要的。网关14并不试图分析该消息，仅仅能够把消息从它传递到上一级或下一级。对于加密，将用十六进制表示PacketPayload。术语"binof"指的是数字或字符作为字节的二进制表示。
从电接口到网关无线组件
A+binrep of packetlen(ex-bin(16))+WebAddr(ex國AC)+DevID(10个字符，最后4个是数字)+PacketPayload二进制表示特定于当前无线芯片组。如果新的一代只传送ASCII(例如，PLC或新的无线组件)，那么这可容易地4皮改变成具有分组长度的两字符表示，并且不会影响整个系统，因为对终端设备和网关来说为了它们进行通信，新的芯片组或PLC可能需要新芯片。只要新的芯片组自身相容，并且遵循协议中其他各级的惯例，就能够实现全功能性。
从A/C到网关的通信的一个示例实现方式
Abinof(16)+AC(设备类型)+ACTester0023(theDevID)
十S(设置或无变化)+0(模式)+87(temp)
示例分組
Abinof(16)ACTester0023S087
从无线网关端口到以太网网关端口1)与A字符同步;(2)读取binlen，将其保存为binlen; 3)把八放在串行端口上；4)把(binlen-12)转换成len的两字符表示；5)把binlen-12的两字符len表示放在串行端口上；6)接收下一个binlen字符并将其放在串行端口上。
示例分组
A04ACTester0003S088
可借助多个目录和多个页面来设置web服务器12，从而从网关14发给服务器12的web请求可包括完整的web地址，包括目录和页面。从网关以太网端口到Web服务器(利用因特网链路):l)与a字符同步；(2)读取分组len字符，将其转换成实际的bin rep，并保存为packetlen; 3)把接下来的2个字符接收到DevType中(用于与该设备类型相关的web地址)；4)把接下来的10个字符接收到DevID中；5)把接下来的packetlen字符接收到输入串行緩冲区中，随后把串结束符添加到输入串行緩冲区中('\0'); 6)分析在packetlen之后的DevType字符，并把它们添加为目录，随后把页面名称".php data-，，添加到web地址中；7)把接收緩沖区放在web请求中的data-之后；8)发送该web请求。
从无线网关端口到以太网网关端口的示例分组A04ACTester0003S088以太网端口(向服务器)请求的示例URL:example.com/AC/Ac.php data=Tester0003S088Web读取-适当的页面(例如，AC.php)将获得Ac.php data=Tester0003S088，并将读取和分析数据标记，从而明确表示出响应。Web响应
A+2charrep of length aka"12'，+devID(10 chars ex:
Tester0022)+净荷的其余部分(ex:S2)
示例的web响应分组
M2Tester0022S2
来自服务器的网关以太网端口 web响应l)读取，直到看到a为
止；2)把接下来的两个字符读取到3字符datatemp緩冲区中(最后一
个字符为'\0'串终止空字符)；3)转换成长度的bin rep，放入resplenbin
int中；4)把a+resplen写入串行端口 ，随后把接下来的resplen字符读
取到串行端口。
在串行端口上被写入的内容的例子
A12Tester0002S2
来自以太网端口的网关无线端口 l)与a字符同步；2)把接下来的两个字符读入3字符resplen緩冲区中(最后 一个字符为，\0'串终止空字符)；3)转换成长度的bin rep，放入resplenbin int中；4)把接下来的resplen字符读入发送緩冲区中；5)读取设备id..的最后4个字符，这是要发送到的新的短地址(4位数字)；6)通过无线把大小为resplenbin的緩冲区发给刚刚根据DevID计算出的短地址(不需要包括的resplen,因为电力接口知道resp有多长)。
10个字符的任意字符序列可以构成DevID，其中最后4个字符是数字。因此，"AB23Ea3324"应是有效的。作为数字的最后4个字符表示本地设备ID。这种方法使多达10000个本地设备能够通过同一网关进行通信-不过允许DevID起本地网络上的唯一标识符的作用，同时消除在现场动态或单个地编制标识符的任何需要。就数以百万计的不同的电子接口来说，两个设备具有止于同一房子的相同信道的可能性很小。此外，借助消费者支援解决方案(supportfix)，能够纠正这种情况。从而，如果前6个字符区分字母数字大小写，那么上述方法允许500万亿唯一的设备ID(假定数学式(26x2(区分大小写的字母)+10(字母数字中涉及的可能的数字))A6xl0000(最后四位)-数以百万亿计的数量。
web服务器12还可以接收来自具有web能力的设备(比如用户设备36 )的登录请求，其中所述登录请求包括用户标识符和口令信息。如果图解说明的服务器12能够根据登录请求对用户进行验证，那么检索出一组(即， 一个或多个)到负载的电接口的唯一标识符，其中所述唯一标识符与用户标识符关联。服务器12随后可根据该组唯一标识符，产生对登录请求的web响应。在已认证的会话中，服务器12还可接收修改与该组唯一标识符中的一个或多个唯一标识符相关的恒温器设置、价格阈值和时间表的web请求，并更新适当的记录。
现在参见图2A和2B，分别更详细地示出了插座16和用户i更备34的图示。在图解说明的例子中，插座16具有一个或多个插口 22和用户接口32，用户接口 32包括当前温度显示器41、恒温器设置显示器43、恒温器输入开关45、当前价格显示器42、价格阈值显示器44和阈值输入开关46。如前所述，消费者可以使用输入开关45、 46手
15动调整插座16的恒温器和当前价格的上限。在图解说明的例子中， 当前价格("51")超过价格阈值("41")，于是，从插口22断电，以致插 入插口 22的任何设备将不工作。
图解说明的用户设备34包括概况页面48,概况页面48显示当 前电价和多个负栽(例如，干衣机、泳池泵、空调器)的预定价格阈值。 对于温度和恒温器设置可以构造类似的页面。图解说明的概况页面48 还使消费者能够向下或向上调整每个价格阔值，指示所考虑的负栽是 开着的还是关闭的。通过选择位于概况页面48底部的触摸屏按钮， 可向消费者呈现用量和价格图50(图3)，用量和价格图50提供对每个 设备的状态的图形表示。
图4示出了控制电源插座的方法。可以将方法52实现在作为存 储在介质(比如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦 可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器等)中的一組机器可读指令、 作为固定功能硬件(比如利用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或 晶体管-晶体管逻辑(TTL)技术的嵌入式微控制器或专用集成电路 (ASIC))和/或它们的任意组合的控制模块26(图l)中。
在图解说明的例子中，处理方框54更新当前电价和预定的价格 阈值。在一个例子中，可从位于插座所处的建筑物的"智能"电表获得 当前电价。作为替换选择，可从诸如中央安全服务器12(图l)或另一 基于web的服务器之类的远程服务器获得当前价格。价格阈值可能已 被存储在存储位置，其中可以通过本地用户接口、本地用户设备或远 程用户设备获得价格阈值。在一个实施例中，最新的价格数据和阚值 数据连同插座的唯一 ID —起，作为对价格和/或阔值更新的查询被传 送给中央安全服务器。当收到该请求时，中央安全服务器可获得更新 的定价信息，并确定价格阈值是否已被修改(例如，是否已被使用基于 PC的因特网连接的订户修改)。中央安全服务器随后可向插座回传响 应，所述响应标识唯一的插座标识符，并包含更新的价格数据和阈值 数据。插座的控制模块可把这样的价格数据和阈值数据存储到适当的 存储位置，并在方框56使用该数据进行比较。如果在方框56确定价格阈值已被超过，那么在方框58可断开提供电源和插口之间的连接 的继电器，从而从插口和与之连接的任何负载除去电力供应。如果阈 值未被超过，那么方框60使继电器保持闭合，这会使电力能够被传 送给插口和对应负载。方法52易于修改，以如前所述提供恒温器设 置更新。
图5示出了其中按照方法62控制恒温器的替换方法。具体地说， 方框54如前所述更新当前电价和预定的价格阈值。如果在方框56确 定阈值被超过，那么方框64建立"节省"恒温器设置，它是比标准的 恒温器设置高的某一量值。例如，节省恒温器设置可被定义成比标准 的恒温器设置高8。F，以致每当当前电价超过价格阈值，初始的恒温 器设置72。F会被增大到80°F。从而，在消费者需求高的时期内，在 环境温度达到80°F之前，诸如空调器之类的温控设备不会被接通。 如果在方框56确定未超过阈值，那么方框66使用消费者最初建立的 任何标准恒温器设置。当然，也可从中央安全服务器获得恒温器设置， 如果这种功能合适的话。
图6示出了另一种方法68，其中根据插座的电源模式来控制电 源插座。在图解说明的例子中，插座的模式在方框70被更新，方框 72确定该模式是否为"打开"。所述模式可从中央安全服务器12(图1) 获得，或者在设备本地获得。例如，服务器可把模式从"关闭"转变成 "打开"，以便强制执行由基于web的连接的用户建立的时间表。如果 确定所述模式为"打开"，那么图解说明的方框74将与插座关联的继 电器闭合，使电力能够被传送给插座和对应负栽。如果确定模式为"关 闭"，那么在方框76可断开继电器，以便从插座和与插座连接的任何 负载除去电力供应。
从而，诸如恒温器、继电器和断路器之类的开关机构可以是通过 因特网控制的，和为窗式和壁式空调器，以及其他种类的负载而设计 的。在一个例子中，基本系统可包括中央安全服务器、具有控制空调 器的电力供应的继电器的恒温器、和与多个恒温器通信以及与中央安 全服务器通信的"网关"设备。这种系统能够降低由室内空调器(窗式或壁挂式(through-the-wall)单元)产生的电力需求。当房间温度等于 或高于当前恒温器设置时，或者当当前电价低于当前定价阈值时，恒 温器可以允许电传到空调器。中央安全服务器还可控制恒温器设置和 /或定价阈值。例如，服务器可通过网关向恒温器发送新的恒温器设置， 所述网关可以利用专用控制协议，控制多组恒温器。中央安全服务器 和网关之间的通信可利用诸如AES之类的标准化协议被加密。网关 和与网关关联的各组恒温器之间的通信可以借助WPAN、以太网(例 如，IEEE802.3)、 WiFi(例如，IEEE802.11)、专有无线通信协议、或 者任何其他适当的协议。这种系统的 一个优点在于它允许公用事业公 司和设施管理方远程控制窗式空调器，以降低电力需求，节省资金， 和避免由过度的电力需求引起的局部停电和完全停电。
在一个实施例中，恒温器和网关之间的无线协议基于IEEE 802.15.4标准，其中协议的其他方面可被用于优化小分组的通信，并 为所有恒温器提供唯一的标识号。网关和中央安全服务器之间的协议 可以使用从恒温器到服务器的绕过防火墙、网络地址转换(NAT)、弹 出框拦截器等的客户端"推/拉"方案。该协议还可包含每个恒温器(及 其对应的空调单元)的唯一标识符、利用AES的加密(例如，借助http 发送)、自节流流量控制(以避免服务器流量过大)、和到各恒温器的独 立控制分组的传输。当在服务器存在新的恒温器设置或者价格阈值 时，响应于状态查询而发送控制分组，并且新的设置只能接受自经过 授权的各方。
网关可服务于任意数目的多个恒温器，从而减少设施中所需的因 特网连接的数目。例如，在单个家庭住宅中，可存在单个网关，该网 关与房屋中的所有空调器和其他受控负载通信。对于多户使用的建筑 物，可以每层存在单个网关，处理该层的每套房间中的所有恒温器。 取决于使用的材料和地板的厚度，很可能在许多建筑物中，单个网关 能够覆盖几层。在一个实施例中，可以使用900MHz通信频率，它可 比用于WiFi的2.4GHz频率更好地穿透建筑材料。单个WiFi接入点 可覆盖NYC公寓大楼中的三层或更多层，不过网关的具体数目可根据设施的具体情况而变化。
从技术的观点来看，单个网关能够与数百个恒温器通讯。从商业 模型观点来看，可以假定每层安装一个网关。
为了控制温度，公用事业公司或设施管理员可被赋予读取各个空 调器的已有恒温器设置和房间内的当前温度，和发出改变各恒温器的 恒温器设置的命令的能力。新的恒温器设置可以对所有空调器来说都 相同，或者每个空调器的设置可不同-该决策可以由设施管理方或公用 事业公司负责。他们可被允许升高恒温器设置，从而在房间温度达到 新的恒温器设置的时候，断开给空调器的电力供应，从而节省电力。 把恒温器向上调整到新的更高水平能够明显降低电力需求，并且仍然
防止温度变得热得受不了(例如，95。F)。假定可能存在紧急情况的话， 公用事业公司或设施管理方还可^L允许切断对任意、全部或多组空调 器的所有电力供应，在所述紧急情况下，这种能力至关重要。可以计 算每个空调器的能量负荷和为使该空调器所位于的房间变凉所需的 能量，所述计算也可基于房间温度和能量用量的历史数据。随后可使 计算出的能量与外界温度相联系，从而便于根据室外天气预报预测能 耗。
也可为中央管理机构(设施管理方、公用事业乂^司、政府部门等) 设计该系统，以降低归因于窗式空调器和其他能耗大的电器的电力需 求。由于能够从所有单元不断收集温度和恒温器数据，因此，中央管 理机构可以采用粒度极小的信息来最明智地降低需求，不论这是把所 有单元的恒温器设置升高固定量(比如说8。F)，把所有单元设定在相 同的恒温器设置(比如说78。F)，还是具有各单元的个别地考虑的默认 值。
也可使用阈值或限度，例如，如果患者在生命维持设备上，并且 室温不应超过76。F，那么该房间的恒温器可从72。升高到76。F，而不 是可能为默认值的78。F。
在一个实施例中，无线链路以IEEE 802.15.4标准为基础，IEEE 802.15.4是ZigBee规范(例如，ZigBee Specification, 2006年12月1日，ZigBee AUiance)和其他协议的基础无线电层。芯片组可具有100 米的范围，不过使用900MHz频带而不是2.4GHz可使信号更好地穿 透墙壁和其他障碍物。可以实现室内超过100英尺，穿过墙壁和壁炉 的传输。对传输功率的FCC限制可能使得需要多入多出(MIMO)和其 他技术来进一步扩展该范围。
温度控制的各个方面也可例如由原制造商嵌入空调器或其他电 器本身中。测量插口上的电力负荷也能够检测电器是否已从电接口被 拔出。随后可向中央服务器发出警报，这样能够通知适当的人员或实 体该电器已被拔出。如果电接口被拔出，那么它可能停止与中央服务 器通信，这可导致警报被发送给适当的实体。如果许多单元停止通信， 警报的雪崩可表示重要的事件-很可能是电源故障。如果这种系统已就 位，那么公用事业提供商能够更好地识别最近的停电的范围和位置。
这里，术语"连接"、"耦合"和"附接"被用于指示所讨论的组件之 间的任意类型的直接或间接关系，并且可以适用于电、机械、RF、光 学或其他耦合关系。另外，术语"第一"、"第二"等等的任何使用仅仅 是为了方便讨论，并不一定暗示任意种类的时间或年代关系。
根据上面的说明，本领域的技术人员会认识到可用各种形式实现 本发明的实施例的一般技术。例如，可如本文所述那样容易地监视和 控制除温度和价格之外的参数，比如温度、水分、压力、流量等。于 是，尽管结合本发明的特定例子说明了本发明的实施例，不过本发明 的实施例的实际范围不应局限于此，因为通过研究附图、说明书和下 述权利要求，对有经验的技术人员来说，其他修改将变得明显。
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权利要求
1、一种电接口，包括开关机构，所述开关机构有选择地将电源耦合到负载；和控制模块，所述控制模块与所述开关机构耦合，用于产生对web服务器的信息的查询，并根据对所述查询的响应，控制所述开关机构。
2、 按照权利要求1所述的电接口，其中所述控制模块把所述查 询传送给网关。
3、 按照权利要求1所述的电接口，其中所述控制模块按照存储 在所述电接口处的调度信息，产生所述查询。
4、 按照权利要求1所述的电接口，其中所述查询包括所述电接 口的唯一标识符。
5、 按照权利要求4所述的电接口，其中所述查询还包括具有恒 温器设置、价格阈值和电源模式中的至少一个的数据，和关于所述数 据是否已变化的指示。
6、 按照权利要求4所述的电接口，其中所述查询还包括负载类 型标识符。
7、 按照权利要求1所述的电接口，其中所述响应包括具有恒温 器设置、当前电价、价格阈值、电源模式和调度信息中的至少一个的 数据，所述接口还包括用于存储所述数据的存储器。
8、 按照权利要求1所述的电接口，其中所述开关机构包括继电 器、断路器和恒温器中的至少一个。
9、 按照权利要求1所述的电接口，还包括能够实现对所述开关 机构的用户控制的用户接口，所述用户接口具有显示器和输入装置。
10、 按照权利要求l所述的电接口，其中所述电接口还包括与所 述开关机构耦合的插口，所述插口与和负载关联的电源插头配合。
11、 一种网关，包括第一接口，所述第一接口接收对信息的查询，所述查询包括与负 载之间的电接口的唯一标识符，和具有恒温器设置、电源模式和价格阈值中的至少一个的第一数据；处理模块，所述处理模块把所述查询转换成web请求；和 第二接口 ，所述第二接口把所述web请求传送给web服务器。
12、 按照权利要求11所述的网关，其中所述查询还包括关于所 述第一数据是否已变化的指示。
13、 按照权利要求11所述的网关，其中所述查询还包括负载类 型标识符，所述处理模块根据所述负载类型标识符，把所述查询转换 成所述web请求。
14、 按照权利要求11所迷的网关，其中所述第二接口接收来自 所述web服务器的对所述web请求的第一格式的响应，所述处理模 块把该响应转换成第二格式，以及所述第一接口把所述第二格式的响 应传送给所述电接口。
15、 按照权利要求14所述的网关，其中所述响应包括具有恒温 器设置、电源模式、当前电价、价格阈值和调度信息中的至少一个的 第二数据。
16、 按照权利要求11所述的网关，其中所述第一接口包括具有 无线、电力线通信和以太网组件中的至少一个的本地传输链路，所述 第二接口包括以太网端口。
17、 一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括一组指令， 如果被处理器执行的话，所述一組指令使web服务器接收对信息的第一 web请求，所述第一 web请求包括与负载之 间的电接口的唯一标识符，和具有恒温器设置、价格阔值和电源模式 中的至少一个的第一数据；检索与所述唯一标识符关联的记录；和根据该记录产生对所述第一 web请求的响应。
18、 按照权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述响应包 括具有恒温器设置、当前电价、价格阈值、电源模式和调度信息中的 至少一个的数据。
19、 按照权利要求18所述的计算机可读介质，其中如果被处理器执行的话，所述指令还使所述web服务器向定价源查询当前电价。
20、 按照权利要求18所述的计算机可读介质，其中如果被处理 器执行的话，所述指令还使所述web服务器根据所述调度信息，建立 所述响应中的恒温器设置、价格阔值和电源模式中的至少一个。
21、 按照权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述响应包 括重新启动指令。
22、 按照权利要求17所述的计算机可读介质，其中所述第一 web 请求还包括关于所述第一数据是否已变化的指示，如果所述第一数据 已变化，那么所述web服务器根据所述第一数据更新所述记录。
23、 按照权利要求17所述的计算机可读介质，其中如果被处理 器执行的话，那么所述指令还使所述web服务器接收来自具有web能力的设备的登录请求，所述登录请求包括 用户标识符和口令；根据所述登录请求对所述具有web能力的设备的用户进行验证； 检索与和所述用户标识符关联的负载之间的电接口的一组唯一标识符；和才艮据该组唯一标识符，产生对所述登录请求的web响应。
24、 按照权利要求23所述的计算机可读介质，其中如果被处理 器执行的话，所述指令还使所述web服务器接收修改与所述一组唯一标识符中的一个或多个标识符相关的 恒温器设置、价格阈值、电源模式和时间表中的至少一个的第二web请求；和响应所述第二 web请求，更新与所述一組唯一标识符中的一个 或多个标识符相关的记录。
25、 一种电接口，包括恒温器，所述恒温器有选择地将电源耦合到空调器； 控制模块，所述控制模块与所述恒温器耦合，用于产生对web 服务器的信息的查询，无线地把所述查询传给网关，并根据对所述查 询的响应来控制所述恒温器，所迷查询包括所述电接口的唯一标识符，具有恒温器设置、价格阈值和电源模式中的至少一个的第一数据， 和关于所述第 一数据是否已变化的指示，所述响应包括具有恒温器设 置、当前电价、价格阈值、电源模式和调度信息中的至少一个的第二数据；存储器，所述存储器存储所述第一数据和所述第二数据；和 用户接口，所述用户接口能够实现对所述恒温器的用户控制，所 述用户接口具有显示器和输入装置。
26、 按照权利要求25所述的电接口，其中所述控制模块按照存 储在所述存储器中的调度信息，产生查询。
27、 按照权利要求25所述的电接口，还包括与所述恒温器耦合 的插口，所述插口和与所述空调器关联的电源插头配合。
28、 按照权利要求25所述的电接口，其中所述查询还包括负载 类型标识符。
全文摘要
本发明涉及连网的电接口。电接口可包括开关机构和控制模块。开关机构能够有选择地将电源耦合到负载，控制模块能够与开关机构耦合。控制模块可产生对web服务器的信息的查询，并根据对所述查询的响应来控制开关机构。
文档编号G06F13/00GK101663656SQ200880012813
公开日2010年3月3日 申请日期2008年3月10日 优先权日2007年3月8日
发明者库尔特·约瑟夫森, 马克·约瑟夫森 申请人:库尔特·约瑟夫森;马克·约瑟夫森