专利名称：用于能源管理的电源节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源控制器。具体而言，在一种网络数据通信和控制环境中提供多种能源管理特征的一种电源节点。相关技术说明电力条典型地具有多个安装在一个壳体内部的电插座以及一根用于电气地将这些插座与一个交流电源相互连接的附接电源线。尽管现代电源条可以包括过载保护和/或浪涌保护，但是它们不包括能使电源条并入一种网络能源管理系统中的信号和电源电子器件。概述一种用于能源管理的电源节点的各个实施方案包括一个电源输入插头、一根与该电源输入插头连接的电源总线以及一个具有控制端口、第一电源端子和第二电源端子的电源开关。该第一电源端子与该电源总线相连，该控制端口配置为控制该第一电源端子和该第二电源端子之间的一种电气连接，并且一个插座与该电源开关的第二端子相连。一个电压传感器是可运行的以测量该电源总线的电压，以及一个电流传感器是可运行的以测量流过该插座的电流。一个选择器装置被配置为提供来自多种可选择的环境变量的一种所选环境变量。一个包括通信块的信号电子器件部分被配置为在网络上进行通信，并且该信号通信块与该选择器装置、该电源开关的控制端口、该电压传感器和该电流传感器进行信号通信。该信号电子器件部分被配置为监测流过该插座的电流、监测该电源总线的电压、控制该电源开关该电源总线和该插座电气断开以及重新连接，并且经由该通信块在网络上进行通信。一个壳体容纳该插座、该电源开关、该电源总线、该信号电子器件部分、该电流传感器以及该电压传感器。在此还描述了利用电源节点的实施方案的能源管理系统的实施方案以及使用电源节点的方法的实施方案。附图简要说明并入并构成本说明书一部分的附图阐述了本发明的各种实施方案。附图连同一般说明用来解释本发明的原理。在附图中图IA示出了一种用于能源的电源节点；图IB示出了一种包括图IA的电源节点的能源管理系统的一个框图；图2示出了图IA的电源节点的一个第一框图；图3示出了图IA的电源节点的一个第二框图；图4示出了图IA的电源节点的一种插入开关的一个图；图5示出了图IA的电源节点的一种十进制步进式选择器的一个图；图6示出了图IA的电源节点的一种温度传感器的一个图；图7示出了与图IB的能源管理系统有关的消息的一个第一视图；以及
图8示出了与图IB的能源管理系统有关的消息的一个第二视图。详细说明在以下详细说明中，通过举例阐述了许多具体细节，以便提供相关传授的内容的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员都应该明白可以在没有这些细节的情况下实践本传授内容。在其他实例中，已经在较高的水平描述了众所周知的方法、步骤以及部件，而没有列出细节，以避免不必要地使本概念的方面难以理解。一些描述性术语和短语用于描述本披露的各种实施方案。这些描述性术语和短语用于传达本领域的普通技术人员一致公认的意义，除非本说明书中给出了一种不同的定义 现在将详细地参考附图中阐明并且以下将讨论的实例。
图1示出了一种电源节点100A的一个实施方案。一个电源节点壳体或外壳10包括一个或多个与一根电源节点线18电气连接的插座14 (有时称为电源插座或电插座)，该电源节点线典型地用一个电源插头20终止。该电源节点用户可访问的是一种十进制步进式选择器12，并且在一些实施方案中，是一种“On”按钮15。在该电源节点壳体内的是以下将更充分地讨论的电源和信号电子器件。图IB示出了一种电源管理系统100B的一个实施方案。在一个实施方案中，一个或多个电源节点100A包括对应的电源114和信号116电子器件部分(用于所示出的一个电源节点的电子器件)。在该信号电子器件部分116内的是一种用于与本地网络107交换数据的通信和控制装置132。该网络可以是本领域的普通技术人员已知的任何合适的网络， 包括有线的，例如以太网或其他IEEE 802有线标准；无线的，例如802. lla/b/g/n或其他 IEEE 802无线标准，或者Zigbee，或者Z-波；或者电力线通信，例如INSTE0N 和XlO网络。在一些实施方案中，使用了一种Zigbee网状网络。并且，在其他实施方案中，使用了一种Z-波网状网络。在一些实施方案中，该通信装置132包括一个电力线通信(“PLC”)装置，例如PLC 调制解调器，该调制解调器用于与同样装备有一个PLC装置的网关108a、190a通信，这两个 PLC装置相连以用于通过电力线(例如一个建筑物或结构的电气布线)进行通信。在一个实施方案中，该电源节点100A中的一个以太网交换机与该电源节点PLC相连，并且提供一种或多种以太网连接，例如一种使能该电源节点的功能的以太网连接以及一种对该电源节点之外的装置而言可用的以太网连接。在各个实施方案中，一种网络电源节点100A利用该网络与其他装置进行通信。例如，一种具有网络接口 108a的主机网关装置108可以传送命令给一个电源节点100A或者从其接收数据。在本实施方案中，一种用户装置和/或处理器110(例如控制器、专用控制器、个人计算机或者专用计算机)能够利用一种到该网关108的连接109通过该本地网络 107向一个电源节点发出命令或者从其接收数据。在一些实施方案中，该主机网关包括一种或多种用户装置功能。该用户装置110和该网关108之间的连接109可以使用任何合适的有线或无线连接，包括上述网络连接类型、USB、RS-232、蓝牙或者其他有线或无线连接。在各个实施方案中，一种网关108被配置为利用例如可从该网关获得的基于IP的 API来处理已知的基于TCP/IP的装置。在一个实施方案中，该网关108利用一种允许该网络107上的IP装置找到它的简单SSDP发现后台程序。典型的TCP/IP装置包括iPhone 、 Wad、iPod 、网络连接平板电脑、TV、蓝光播放器、个人计算机等中的一种或多种。
在一些网络实施方案中包括具有用于与该网络107通信的装置的一种网络管理装置106，例如网络控制器或网络协调器106a，以用于实现网络管理功能。此外，网络管理功能可以包括维护一系列互相连接的装置并且维护路由表。具体而言，网络协调器与 Zigbbee网络一起使用，并且控制器与Z-波网络一起使用。网络管理装置可以补充和/或重复由一个或多个网关装置108以及它们的互连用户装置110提供的功能。并且，在一些网络实施方案中，具有第二网关通信块109a的一个第二网关190通过外部网络193与数据中心194互连(如图所示)。在其他实施方案中，该数据中心外部网络通过该主机网关连接109进行通信。在一种包括一个或多个电源节点100A、一个主机网关108和一个用户装置110的示例性系统中，这些装置各自包括用于存储一个装置识别代码的存储器。装置识别代码使消息能够被路由到正确的装置。在一个实施方案中，一个公共组或家庭识别代码用于使能该组的成员之间的通信。图2示出了电源节点100A的一个实施方案200。如上所述，该电源节点100A包括一个信号电子器件部分116和一个电源电子器件部分114。信号电子器件包括与处理器和存储器块212中的每一个相连的一个输入/输出 (“I/O”)块210以及一个通信块132。在不同实施方案中，功率分析仪块208、十进制步进式选择器块206、以及温度传感器快218中的一个或多个与该I/O块相连。并且，在一些实施方案中，在该通信块132中或者除了该通信块132之外包括一个以太网交换机。在该信号电子器件部分116的各个实施方案中，一个无线模块(例如Z-波或 Zigbee模块)用于执行该I/O块210、处理器块212和通信块132。例如，在一个实施方案中使用了一个Sigma Designs ZM3102Z-波模块，并且在另一个实施方案中使用了一个Zigbee 芯片集。在一些实施方案中，利用一种通用I/O扩展器集成电路(例如NXP PCA9534BS 8 位I2C总线和SMBus低功率I/O端口中断)增强输入/输出功能。在一个实施方案中，一种电源/能源集成电路(例如凌云逻辑CS M63集成电路) 可用于实现该功率分析仪块208的功率分析功能。可从该功率分析装置获得的功耗以及其他数据包括实际/有功功率、电流和电压的瞬时和/或RMS值、表观功率、无功功率、基波功率和温度传感中的一种或多种。本领域的普通技术人员应了解可以利用与该I/O块信号通信的任何处理器构建电压、电流和功率中的一种或多种的波形轮廓。该电源部分114包括一个功率传感器块202、一个电源开关块204以及一个电源插座块206。该功率传感器块通过一个第一电源电路138与一个电源119相连。该开关块 204通过一个第二电源电路140与该功率传感器块相连，并且通过一个第三个电源电路142 与一个插座206相连。一个负载121通过一个第四个电源电路144与该插座相连。图2中所示的实施方案的功率分析仪208通过一根信号线158与该功率传感器块 202相连，并且通过一根信号线157与该I/O块相连。开关块204通过一根信号线160与该 I/O块相连。插座块206通过一根信号线161与该I/O块相连。该处理器块通过一根信号线168与该I/O块210相连。在使用时，十进制步进式选择器216通过一根信号线146与该I/O块相连，并且温度传感器块218通过一根信号线 166与该I/O块相连。该通信块通过一根信号线169与该I/O块相连。在一些实施方案中，在该处理器212中实施一种计量系统309。该计量系统309可以累计每个插座206的功耗，以生成一份计量报告。在一些实施方案中，在该处理器212中实施一种过电流保护系统(“0CPS”)313。该过电流保护系统将每个插座206以及所有插座的测量电流与安全限值进行比较，并且在过负载的情况下断开肇事电器。并且，在一些实施方案中，在该处理器212中实施一种变化检测系统(“⑶S”)311。以下将更充分地讨论这些系统。图3示出了一种具有单个插座300的电源节点。该单个插座实施方案提供了一个单独的电源通道308，该电源通道包括一个插座206、一个电源开关204以及一个电流传感器304。该电源通道通过一根电源总线138上的总线分接器139接收电力。在其他实施方案中，多个电源通道在多插座电源节点中提供对应的插座。供给该插座206的电力由一个电源总线电压传感器302和该电源通道电流传感器 304连同该功率传感器块202检测。电压和电流传感器输出信号线310、312与该功率分析仪块208相连，该功率分析仪块与该I/O块210相连。在一些实施方案中，在一个网关108、 190处而不是在单独的电源节点100A处测量电压。这可以提供有效的测量，因为可以假设在大多数实例中，该电源节点100B和该网关108、190在家庭中的相同配电分支上，所以装置间的电压不会变化那么多。在一个实施方案中，一种电压传感器302对该电源节点总线电压进行测量。这里， 供给每个插座206的电力是已知的，因为用于所有插座的插座电压应该相同，并且用对应的电流传感器304测量对应的插座电流。此外，由该电源119供给该电源节点100A的电力约等于由所有电源节点插座引出的电力并且也是已知的。在一些实施方案中，每个插座处的电压由位于该插座206和该电源开关204之间一个对应的电压传感器监测。这个实施方案尤其规定在打开该电源开关后测量一个负载的电压衰减。在其他实施方案中，可以将一个模拟多路转换器(由继电器、场效应晶体管 (FET)或者其他机电或电子器件组成)置于这些电压传感器与每个插座206之间，以允许一个单独的电压传感器选择性地单独测量每个插座206处的电压，而不依赖该电源开关204 的状态。置于该电源119与该插座206之间的是一个电源开关204。一根电源开关信号线 160连接该I/O块210和该电源开关。该开关可以是本领域已知的允许自动控制的任何开关，例如机械或固态继电器或者半导体开关。在一个实施方案中使用了一种闩锁型继电器， 并且在另一个实施方案中可以使用一种TRIAC型开关。该插座206通过第三个电源电路142与该电源开关204的一个功率输出端相连。 在一些实施方案中，一个插入开关306感测一个插头是否插入到该插座206中(314)，并且为该I/O块提供一个插入信号(316)。在一个实施方案中，在电器待机期间监测每个连接的负载或电器121的功耗，以便测量待机功耗。典型地，一个电器的待机功率水平是与该电器相关的最低非零功率水平。 这里，网关和/或用户装置108、110选择使得用户可以中断到待机模式下的电器的功率流。 在一些实施方案中，用户可以定义一个待机时间段，如果超过该待机时间段，自动打开相关的电源开关204，以中断该电器待机功率流。插头插入检测可由本领域的普通技术人员已知的任何装置/装置完成。例如，各个实施方案采用了一种电容式传感器、一种光学传感器以及一种机械传感器。在此所有这些装置被称为“插入开关”。图4示出了一种机电式插入开关400。所述开关利用一个弹簧臂414，当一个插头 402的一个脚插入到该插座孔404中以及插入到一个插座电源电路的弹簧触点406之间时， 由该脚压下该弹簧臂。该插入脚接触该弹簧臂一端上的一个压垫(例如绝缘体408)，并且推动一个动触点409抵靠一个闭合该电路412的静触点410。该闭合电路是表明一个插头插入该插座206中的信号。在一些实施方案中，一种十进制步进式选择器216与该I/O块208相连。该十进制步进式选择器提供了一种装置，该装置用于通过使用与十进制步进式选择器位置相关的符号、字母、数字、颜色或其他标记而选择一个环境变量。例如，对于位于家庭影院中的电源节点，可以使用一种设置，而对于位于卧室中的电源节点，可以使用另一种设置。环境变量用在各个实施方案中，以指定一个特定的房间、一系列电负载例如家庭影院、一个预定的场景例如节约能源、一种特定的用途如娱乐、以及一个特定时间或季节例如冬天。图5示出了一种十进制步进式选择器500的一个实施方案。一个十进制步进式选择器轮502用于旋转一个轴504，该轴致动一个十进制步进式选择器开关506。对应于所选状态的开关信号通过十进制步进式选择器开关信号线320与该I/O块208耦合。可以使用本领域的普通技术人员已知的任何合适的开关。合适的开关包括旋转和滑块式开关以及模拟和数字开关。在一个实施方案中，一个开关打开并闭合电路(例如对应于每个开关位置的数字电路)。在另一个实施方案中，使用了一种二-十进制(“BCD”)旋转开关。在又一个实施方案中，使用了一种模拟开关(例如电位计)连同一种模拟数字转换器。当该十进制步进式选择器500用于指定位置时，一个实施方案包括一个多色十进制步进式选择器轮502，该轮具有八个置于该轮周围的彩色段。除了该八个彩色段之外，还包括黑色和白色段。每个段对应于一个开关506位置。这些颜色可用于表示一个家庭中特定的房间或空间，或者其他多空间、多用途环境例如办公套房或建筑物。黑色可用于表示一种多余的或用户指定的变量，并且白色可用于表示一种仅仅监测控制功能被解除启用时的状态的电源节点。在一些实施方案中，一种温度传感器218用于感测该电源节点所处的环境温度。 来自该温度传感器的信号通过一根温度传感器信号线322与该I/O块208耦合。图6示出了位于电源节点壳体600中的一种温度传感器的一个实施方案。电源节点壳体604的一个第一表面积具有一个空气入口 606，并且该电源节点壳体605的一个第二表面积具有一个空气出口 607。在各个实施方案中，将该空气入口和出口定位为协助一种通过该电源节点壳体的自然通风608、610，例如由一种受热电气部件造成的通风。该温度传感器218位于该入口附近，并且温度传感器信号通过温度传感器信号线322与该I/O块耦合。在运行中，该电源节点100A的各个实施方案能够为一个负载提供电力，或者在具有多个电源通道308的实施方案中，能够为多个负载提供电力。包括打开和关闭负载的负载控制由一种命令发出装置(例如用户装置110、网络管理器106或数据中心194)与一种用于特定电源节点132的命令接收装置之间的网络通信107使能。例如，从该用户装置发出的打开一个特定插座的命令可以通过该网络被路由到一个特定电源节点通信块132。该电源节点处理器212接收来自该I/O块210的命令，解释该命令，并且通过该I/O块和信号线160向该电源开关发送一个打开信号204。
利用如上所述的来自一个用户的直接命令能够打开并关闭插座206。也可在程序控制下打开并关闭插座。例如，在程序控制下，可以基于时间、所选负载、能源定价、特定时段内的功耗、环境条件或者对于与该电源节点I/O块208进行信号通信的处理器而言可用的其他数据中的一种或多种选择插座的状态。能源报告和管理功能由该总线电压传感器302、电源通道电流传感器304、该插座插入开关306以及该电源节点功率分析仪208使能。功率分析仪输入包括由该电源节点总线电压传感器感测的电源节点总线电压以及由对应的电源通道电流传感器为每个电源通道308所感测的插座电流。供给每个插座206的电力是已知的，因为测量了供给每个插座的电流304以及对于所有插座而言相同的单个总线电压(302)。该功率分析仪208可以将来自这些测量的包括瞬时电流和电压的数据发送到该I/O模块210。在各个实施方案中，该功率分析仪可以将附加数据(包括实际功率、RMS电压和电流、表观功率、无功功率和基波功率中的一种或多种)发送到该I/O模块。来自该功率分析仪208的数据对于与该I/O块210进行信号通信的任何处理器而言是可用的。例如，用户装置110可以通过该网络107接收来自该功率分析仪的数据。数据的瞬时值、趋势和总结可从存储在该用户装置或另一种网络访问存储器装置中的功率分析仪数据获得，可向该用户报告其任何一种。此外，插座插入开关306状态对于该I/O块而言是可用的，一个第一状态表明一个插头插入到该插座中，并且一个第二状态表明没有插头插入到该插座中。在一些实施方案中，来自外部来源的数据(例如由电气设施或电力系统操作员报告的能源价格)是可利用的，不论是手动输入还是通过该数据中心194或因特网网关经由一种连接(例如因特网连接)从该网络获得。利用电费率/成本信息和电力消耗信息，该用户装置能够报告成本计量，例如瞬时供电成本、总电力成本、特定时期的电力成本以及降低电力成本的建议如将电负载转移到成本更少的白天时间。在一种具有多个插座的电源节点中，一种默认模式指定插座206之一作为一个主插座。压下该电源节点“On”按钮15可通过闭合对应的电源开关204来使能该主插座。在该默认模式下，除了该主插座之外的所有电源节点插座是从插座。如果该主插座将电力供给一个负载121，则可类似地使能这些从插座。如果该主插座未将电力供给一个负载，则解除使能这些从插座。当一种系统(例如娱乐系统)的相关部件与一个公共电源节点100A 相连时，默认模式操作允许这些部件之一作为一个用于打开和关闭从部件的主部件。在各个实施方案中，一个与该电源节点I/O块210进行信号通信的处理器通过分析可从该电源节点100A获得的数据而推断该负载121的特性。在此推断负载特性的方法被称为基础分析。可输入和输出来自该电源节点功率分析仪208、该插入开关306以及该十进制步进式选择器216的多种输出数据。该电源节点分析仪208可以利用输入例如(但不限于) 来自该电压传感器的瞬时电压测量、来自该电流传感器的瞬时电流测量和/或来自该温度传感器的温度测量。它可以输出信息例如(但不限于)瞬时、平均或均方根(RMS)电压，瞬时、平均或均方根(RMS)电流，实际、表观、无功或基波瞬时、RMS或平均功率，或者瞬时或平均温度。该插入开关可以将插头插入用作输入的，并且可以将开关状态输出为打开的或闭合的触点以表示是否插入了一个插头。该十进制步进式选择器可以将该色轮(或其他选择装置)的位置作为其输入和输出信息例如(但不限于)数字、房间位置、一套邻近电器、使用时间和/或电源条类型(单个插座或多个插座)。基础分析使用功率提示和上下文信息来识别用于负载(通常是家用电器)的可能的装置类别。基础分析可以检测是否插入了一个插头，并且考虑待机和运行功耗、功率因子以及峰值与RMS电流。此外，可以考虑一种或多种环境因子，包括房间位置、邻近电器(在相同的房间里)、使用时间以及电源节点类型(单个插座或多个插座)。在基础分析中，负载评估典型地利用一些数据快照。例如，一种需要10瓦特待机功率和200瓦特运行功率的电器位于一个家庭房间内。这些数据拟合一台电视机的属性， 并且假设没有来自该功率因子和峰值与RMS电流的相反表示，这种负载可能与一台电视机相匹配。在各个实施方案中，用于使负载与电器相匹配的数据保存在该本地网路107或该外部网路193可访问的存储器中。本地数据存储装置包括该网关主机108和该用户装置 110。外部数据存储装置包括存储装置例如位于该数据中心194内的半导体和硬盘存储器。一旦一个插座/负载与一种特定的电器相匹配，无需再次运行匹配过程，除非该电器不插电。在各个实施方案中，当一个插头插入到对应的插座206中时，该插头插入开关 306设置一个标志。一个设置的标志致使负载评估针对所表示的插座/负载而运行；一旦该评估运行，就清除该标志。至于一种特定的插座，拔出插头以及重新插入插头会重新设置该标志，并且造成再次执行该匹配过程。中级分析检查使用模式或行为模式，以进行负载评估。中级分析可包括监测功耗， 以确定负载的工作周期，包括使用频率和使用期限。在中级分析中，负载评估利用以一种低频率拍的数据快照。例如，可以每分钟检查并记录功耗一次。如果频繁地打开正在监测的负载，并且每次打开它时便运行较长的一段时间例如一个或多个小时，这些数据可以再次暗示该电器是一台电视机。用于匹配使用情况的数据可以存储在该本地网络107上或者该网络之外。本地数据存储装置包括该网关主机108以及该用户装置110。外部数据存储装置包括位于该数据中心194内的计算机。高级分析假定每种负载具有一个独特的电气签名，例如其电压和电流波形的频率含量。当关闭该装置或者切断电源时，特别感兴趣的也许是电压波形，和/或当打开该装置或者接上电源时，特别感兴趣的也许是电流波形。如上所述，可该本地网络107上传输信息，并且在一些实施方案中，在外部网络 193上传输。在一个实施方案中，网络信息交换包括一个或多个网络消息的传送，例如以下各项中的一种或多种a)波形轮廓；b)变化检测系统(CDQ滤波轮廓；c)计量报告；d)过电流警报；以及e)瞬时功率。图7示出了一种在该本地网络107和外部网络193上交换消息的系统800。在该本地网络107上，在电源条100A和该网关主机108之间交换消息。该电源条100A可以将计量报告、瞬时功率、瞬时电压/电压波形轮廓、瞬时电流/电流波形轮廓以及过电流警报传送到该网关主机108。在一些实施方案中(参见下文)，该网关主机108可以将变化检测系统(“⑶S”)滤波轮廓传送到该电源条100A。
在一些实施方案中，该电源条100A亦或该网关主机108轮询其他装置以获得信息。例如，该网关主机108可以轮询该电源条100A，请求一份计量报告。响应于该轮询请求，该电源条100A会将该计量报告发送到该网关主机108。在该外部网络193上，在该网关主机108和该数据中心194之间交换消息。该网关主机108将波形轮廓传送到该数据中心194，并且该数据中心194将电器标识和匹配的 ⑶S滤波轮廓传送到该网关主机。能够以多种方式利用消息。瞬时功率示出了基于按需电流和/或功率读数的瞬时功耗。可以按需、响应于网络查询或者根据⑶S事件传送瞬时功率读数。能够以多种方式 (例如但不限于生成复合仪表板、总家用负载以及单独贡献的击穿)利用所述瞬时功率读数。可利用CDS变化阈值检测而消除轮询并且减少网络流量。计量报告可以在特定的时间段通过累计功耗报告而随时间集成瞬时功率，从而提供功耗。用于一个或多个单独的插座的智能计量功耗报告可以是自发的、安排的或者按需的。它可以被视为常规功耗计量。一些实施方案可利用一种Z-波标准智能仪表类执行高效调度并且将相关功耗报告自动发送到一个网关主机。波形轮廓示出了电压和电流如何随时间变化；值得注意的是，如上所述，电压和/ 或电流的波形轮廓对于每种插座/负载206/121而言是可用的。可以由功率分析仪生成所计算的参数(如功率)的波形可根据由电源条变化检测系统(CDQ生成的阈值事件将这些消息从该电源条IOA发送到一个网关主机108。波形轮廓可用于使负载与已知电器相匹配。在该数据中心194内，波形轮廓可以与一个签名数据库相匹配，并且用作一种用于装置或装置类别标识的指示器。波形轮廓也可用于内部电器状态识别中的自动化目的。过电流警报可以提供一个已经超过该电源条100A或单个插座206的电流额定值和/或容量的警告。可根据来自该电源节点的过电流保护系统(OCPS)的一种信号将过电流警报从该电源条发送到一个网关主机。无论何时出现一种过电流情况，可能有短路危险或者将装置插入到该电源条100A中的不正确操作。无论哪种情况下，在该网络上生成这些过电流警报消息提供了一种手段，以通过一种用户装置或通过来自该数据中心的通知而告知用户应该采取补救行动。在一些实施方案中，该电源条除了发送一个消息之外，还可以自动切断供给一个或多个肇事插座的电源。一种变化检测系统(“CDS”)轮廓为单个插座/负载提供控制变化检测系统滤波器行为的滤波参数。CDS滤波参数包括电压、电流、功率、插入开关状态、温度以及基于这些参数的计量值中的任何一种。可将其从一个网关主机发送到该电源条，以修改用于单个插座 206的变化检测滤波器性能。滤波轮廓用于微调该电源条托管的变化检测系统，该系统将网络流量限制在仅仅显著的或者关注的流量，例如显著的波形轮廓以及显著的功耗变化。如上所述，一种装置可以轮询另一种装置，以获得信息。另一个替代方案是由一种变化状态触发的自动报告。在本实施方案中，该处理器212包括一个变化检测系统311，该系统监测一种或多种变量，例如功率、电流和电压的。正在监测的、超过一个阈值的变量中的变化触发自动报告。例如，如果设置了一个10瓦特的阈值功率变化，CDS不会报告从195 瓦特至200瓦特的负载变化；但是，会报告一种从195瓦特至205瓦特的负载变化。从以上可以看出，使用CDS触发的报告而不是轮询提供了一种减少网络流量的手段。流量减少了，因为在该网络上仅仅报告了异常事件。在CDS滤波轮廓中定义了用于定义异常事件的标准。当发送到该数据中心的波形数据与一种特定的电器相匹配时，选择即有待应用在一种特定的插座/负载206/121的滤波轮廓。例如，如果发送到该数据中心的负载波形数据与一台已知的待机时消耗10瓦特并且运行时消耗200瓦特的电视机相匹配， 该CDS滤波轮廓可以忽略10瓦特以下的虚假/不受关注的负载变化。也可基于经过时间触发报告。例如，可以每隔2秒钟或者其他实施方案中每隔其他时间段自动报告瞬时功率。在一个实施方案中，报告是基于一种包括多个报告系统的混合系统。例如，可以一起使用任何多种时间触发的报告、CDS触发的报告以及轮询。图8示出了一个具有轮询的、定时的、事件和CDS报告1000的实施方案。可在块 1001中构建消息，并且可将其在网络上发送作为在块1002中的消息。可以每隔2秒钟测量瞬时功率902，并且将其发送到计量系统309、过电流保护系统313以及变化检测系统311。 可以基于轮询或调度的消息发送而触发来自该计量系统309的测量报告906。当出现一个过电流事件时，可以触发来自该过电流保护系统313的过电流警告(或警报)908。当瞬时功率的变化超过一个预定阈值时，可以触发来自该变化检测系统311的瞬时功率报告910。 在一些实施方案中，两种最近的样品可用于检测变化。在其他实施方案中，考虑到样品中有待降低的噪音，更多样品可用于创建一个移动平均数。在一些实施方案中，可进行高级分析例如波形分析904，并且将其用作向该变化检测系统311的一种输入。可以在规律的间隔处(例如每隔12秒钟或其他间隔)进行测量， 以创建波形。除了上述用途之外，用于能源管理的该电源节点100A的实施方案包括告知用户单独电器功耗、使能单独插座的控制从而尤其是中断电器待机功率流、并且管理或降低能量消耗和能源成本中的一种或两种。在一个商业实施方案中，一种消费者组件可以包括多个多和/或单插座电源节点 100A、一个网关108以及一个控制器或用户装置110。在制造和测试期间，这些装置可以预先配置有允许互操作的识别代码。该控制器也可预先编程有在家、夜晚以及离开选择。在家选择可通过闭合对应的电源开关204来使能所有这些电源节点插座206。夜晚选择可以使能多插座电源节点的默认模式，并且解除使能单插座电源节点。离开选择可以解除使能所有这些电源节点插座。除非另外指出，本说明书和权利要求中所使用的表述元件数量、光学特性等的所有数字应理解为在所有情况下由词语“大约”修饰。因此，除非指出相反的情况，先前说明书和所附权利要求中所述的数值参数为近似值，所述近似值可以取决于利用本发明传授的内容的本领域的普通技术人员试图获得的期望性能而变化。至少，而不是试图将等效物原则的申请限于所述权利要求的范围，应该根据报道的有效数字的数量并且通过采用普通舍入技术至少解释每个数值参数。尽管阐述本发明的广泛范围的所述数值范围和参数为近似值，但是尽可能精确地报道具体实例中阐述的所述数值。然而，任何数值本身包含必定由各自测试测量中发现的标准偏差造成的某些误差。利用端点详述的数值范围包括归入该范围内的所有数字(例如1至5包括1、1. 5、 2,2. 75,3,3. 80、4 和 5)。如本说明书和所附权利要求中所用，单数形式“a” “an”和“the”包括复数参照物， 除非本发明内容另外明确地指出。因此，例如，提及一种描述为“一种发光二极管(LED)”的元件可以指的是单个LED、两个LED或者任何其他数量的LED。如本说明书和所附权利要求中所用，通常采用词语“或者”，就其意义来说，包括“和/或”，除非本发明内容另外明确地指出。如本申请中所用，词语“连接”包括直接和间接连接。此外，当第一种和第二种装置相连时，介于中间的装置包括主动装置可以位于中间。上面提供的各个实施方案的说明本质上是示意性的，并且并不意味着限制本发明、其应用或用途。因此，除了本申请中所述的那些之外的不同变化目的在于在本发明实施方案的范围内。不认为所述变化违背本发明的预定范围。同样地，不应由上述示例性实施方案限制本发明的宽度和范围，但是应该仅按照以下权利要求及其等效物限定本发明的宽度和范围。
权利要求
1.一种用于能源管理的电源节点，包括 一个输入电源耦合器；一个第一电源开关，该第一电源开关具有一个第一控制端口、一个第一电源端子以及一个第二电源端子，该第一电源端子与该输入电源耦合器电气连接，该第一控制端口被配置为控制在该第一电源端子与该第二电源端子之间的一种电气连接； 一个第一插座，该第一插座与该第一电源开关的第二端子电气连接； 一个电压传感器，该电压传感器是可运行的以便测量在该第一插座处的电压； 一个第一电流传感器，该第一电流传感器是可运行的以便测量流过该第一插座的电流；一个选择器装置，该选择器装置被配置为用于提供来自多个可选择的环境变量的一个环境变量；一个信号电子器件部分，该信号电子器件部分包括被配置为在一个网络上进行通信的一个通信块，该信号通信块与该选择器装置、该第一电源开关的第一控制端口、该电压传感器以及该第一电流传感器进行信号通信； 该信号电子器件部分被配置为用于 监测流过该第一插座的所述电流， 监测在该第一插座处的所述电压，控制在该第一电源开关的第一电源端子与第二电源端子之间的所述电气连接，并且经由该通信块在一个网络上进行通信；一个壳体，该壳体实体性连接该第一插座、该第一电源开关、该信号电子器件部分、该第一电流传感器以及该电压传感器。
2.如权利要求1所述的电源节点，其中该输入电源耦合器包括一个从该壳体上延伸的电源插头，其中该电源插头与该第一开关的第一电源端子电气连接、并且是可运行的以便将电力从该电源插头传导到该第一开关的第一电源端子上。
3.如权利要求1所述的电源节点，进一步包括一个温度传感器，该温度传感器与该壳体实体性连接并且与该信号电子器件部分进行信号通信；其中该信号电子器件部分被进一步配置为监测该电源节点附近的空气温度。
4.如权利要求1所述的电源节点，进一步包括一个第一插入开关，该第一插入开关具有一种电气状态来表示一个装置插头是否被插入该第一插座中，该第一插入开关与该壳体实体性连接并且与该信号电子器件部分进行信号通信；其中该信号电子器件部分被进一步配置为监测该第一插入开关的电气状态。
5.如权利要求1所述的电源节点，其中该信号电子器件部分被进一步配置为 将所述供给该第一插座的电流与一个预定的安全最大值进行比较；并且如果所述供给该第一插座的电流超过该预定的安全最大值，控制该第一电源开关将该第一电源端子从该第一电源开关的第二电源端子上电气断开。
6.如权利要求1所述的电源节点，其中该信号电子器件部分被进一步配置为在该网络上发送一个消息，所述消息含有基于所述供给该第一插座的电流的一个测量值的信息。
7.如权利要求1所述的电源节点，其中该信号电子器件被进一步配置为 接收来自该网络上的一个命令；基于来自该网络上的该命令，控制在该第一电源开关的第一电源端子和第二电源端子之间的所述电气连接。
8.一种能源管理系统，包括一个或多个如权利要求1至7中任一项所述的电源节点，包括一个特定电源节点； 一个与该网络进行信号通信的用户装置，其中该用户装置是可运行的以便基于一个或多个与该特定电源节点的第一插座有关的电气测量来表征插接到该特定电源节点的第一插座中的一个负载。
9.如权利要求8所述的能源管理系统，其中所述负载的表征还是基于该特定电源节点的所述环境变量。
10.如权利要求8所述的能源管理系统，其中该用户装置进一步是可运行的以便控制该特定电源节点的第一电源开关。
11.如权利要求8所述的能源管理系统，其中该用户装置进一步是可运行的以便报告由插接到该一个或多个电源节点中的一个或多个电器所消耗的能源。
12.如权利要求11所述的能源管理系统，其中该用户装置进一步是可运行的以便报告与由插接到该一个或多个电源节点中的这一个或多个电器所消耗的能量有关的一种成本。
13.如权利要求8所述的能源管理系统，进一步包括 一种变化检测系统；以及具有一个或多个滤波参数的一个变化检测系统滤波器；其中当该一个或多个滤波参数中的一个滤波参数与从同该特定电源节点的第一插座有关的所述一个或多个电气测量的一个对应值相差一个预定量时，该电源节点传送一个网络消息。
14.一种管理能量消耗的方法，包括将如权利要求1至7中任一项所述的一个或多个电源节点置于为一个或多个电器供电的一个或多个电源电路之中；测量该一个或多个电器中至少一个电器的能量消耗；显示用于减少能量消耗的多个机会，所述机会是基于所述能量消耗的测量来识别的；并且通过提供自动化装置远程控制能量消耗来管理所述能量消耗。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括识别该多个电器中的一个电器的一种待机功耗；并且，如果所述电器在一种待机模式下保持的一个时间大于一个预定时间段，则将所述电器从所述电源上断开。
全文摘要
一种电源条(100A)在一种网络数据通信和控制环境中提供了多种能源管理特征，它可应用于一种能源管理系统(100B)中来实施一种能源管理方法。
文档编号H04L12/10GK102577234SQ201080048263
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年11月16日
发明者卡尔·琼森, 威廉·迪尔, 桑尼·温德斯特鲁普, 蒂莫西·里昂, 马丁·曼尼切 申请人:格立威瑞丽迪有限公司