能源管理系统的制作方法
【专利说明】能源管理系统发明领域
[0001]本发明涉及一种用于自动化监测和控制电气设备以减少家庭、办公室和机构能源消耗并增大能源效率的系统。
发明背景
[0002]能源管理系统可以是智能电表、功率测量交流插座、遥控交流插座、智能电源板，或者是通过网络控制和监测的大型园社能源管理系统。
[0003]智能电表是一种家用电表，并且有一个通信子系统，对公用工程设施提供即时或每月计费和供应计划用途。它在公用工程与其用户之间创建一个动态双向对话。此对话旨在推动能源效率和需求响应。市场上一个可用例子是TENDRIL。电功率消耗是每户的累积总值。
[0004]功率测量交流插座通常是一种附加设备，可以插在一个普通交流插座与一个测量中的电器之间。该设备测量从普通交流插座到电器的电功率。测量结果通常显示在与设备相关联的显示器上。使用这些结果，用户可以了解某一特定电器在任何操作模式下消耗多少电。用户可以决定进一步使用计划，以促进节能。一个市场上的例子是Ki I 1-A-Watt。
[0005]遥控交流插座通常是一种附加设备，可以插在一个普通交流插座与一个电器之间。该设备通常有一个开关，可以接通或关闭电器的主电源。该设备可以通过各种技术进行遥控，例如红外线、射频波、电源线信号等等。一些技术，比如调制解调器、路由器和互联网，允许将遥控范围扩展到远离安装此设备和电器的房屋的地方。因此，使用此设备，可以远程管理电器使用，以提高能源利用率。一个市场上的例子是Wayne Dalton0
[0006]智能电源板是交流插座的扩展，通常被划分为两种，即主插座和仆插座。可以监测主插座的电功率消耗。当插入主插座的电器消耗功率小于阈值(备用电源)时，那些仆插座将会自动关闭，以切断进一步功耗。反之，当主插座汲取功率高于阈值时(重新激活到正常)，那些仆插座将会自动接通。例如，一台计算机被插入主插座中，而其关联显示器、打印机、路由器、扬声器则插入仆插座中。一个市场上的例子是Intel IiPanel和BuLogics。
[0007]智能家庭系统通常是一个家庭网络，包括电灯开关、交流插座、门锁、室温调节恒温器、遥控器等的设备O一个市场上的例子是HAI，EnergyHub和Energate。这些设备相互通信，形成一个网络，联网介质可以是射频、红外线或电源线。这些系统主要处理家庭控制的自动化。尽管一些设备包含功率测量功能，但是通常没有主动节能计划来让用户节能。
[0008]大型园社能源管理系统利用网络基础设施，连接整个园社内安装的各种子系统，例如功率测量交流插座和遥控交流插座，这些子系统通常被分成小面积集群，以方便管理和操作。一个控制中心可以审查能源使用，并单独或聚类控制电器，以更好地应用能源消耗。此系统的例子有Cisco’s EnergyWise和AgiIewavesο
[0009]然而，所述每个能源管理设备都有其弱点。例如，智能电表仅报告每户的总用电量。无法知道哪个电器耗电更多。这使得能源管理困难且低效。功率测量交流插座告诉一个电器消耗多少电量，但是它不会主动帮助用户进行节能。类似地，遥控交流插座需要用户干预以关闭，从而节能。相反，智能电源板会主动帮助用户节能，因为它测量主电器，并自动关闭仆设备。唯一的弱点是，主电器及其仆设备必须插在同一个智能电源板上。大型园社能源管理系统是最完整、最自动化的解决方案，但是对于家庭用户来说，其实施复杂性、设备成本、维修工程都将压倒节能好处。
[0010]因此，需要一种便于操作的能源管理系统，提供灵活的功能，保持监测系统中所有能源的消耗，并在大距离范围内控制电器。
发明摘要
[0011]本发明提供一个系统，测量插入系统中的每个电器的功耗，并能够远程开关插入系统中的任何电器。在一个实施例中，软件应用可以的配置，根据一个或多个主电器的功耗，主动且自动管理一个或多个仆电器开关。这些主电器或仆电器没有必要插在同一个第一电源插座设备上。例如，可以设置一个配置，当所有计算机(书房和卧室内)只消耗备用电源时，自动关闭一个网络路由器(起居室内)和一个激光打印机(书房内)。此外，主电器和仆电器可以是相同电器，例如一个手机充电器。当充电完成并出现备用电源时，充电器可以自动关闭，以切断其自身备用电源。在另一个实施例中，当在多间房屋内实施多个系统时，主电器和仆电器甚至可以位于全世界任何物理位置上。例如，当关联计算机(区域销售办公室里)都处于待机或关闭状态时，一个视频存储网络共享硬盘驱动器(在一个公司总部里)可以自动开关。一个场景控制可以全部接通、关闭或者调暗一组多个电器。该系统支持一个基于位置的家庭自动化服务，当用户便携式设备正离开或返回系统安装房屋附近时，如家附近，可以自动接通/关闭多个电器。此接近度信息来自于便携式设备的GPS位置数据。
[0012]本发明还提供电器插拔检测，并通知用户。为了检测并控制系统中所有电器，正确识别每个电器是很重要的。所述检测和通知是为了识别加入系统的所有新电器，当一个电器从一个交流插座移到了系统中另一个交流插座，则需更新配置。在一个实施例中，插拔机制可以通过一个桥接电器电源插头的带电或中性叉的检测销进行电子检测。使用系统中插入交流插座的每个电器的指派名称，用户可以轻松找到此电器与哪一个交流插座相连。当要迀移一个电器时，所述检测和通知可以帮助正确、高效地识别插座。
[0013]可以使用多个时间表定义系统中的每个电器，从而让系统根据时间设置自动接通或关闭此电器。
[0014]功能旨在提供维持有效和高效节能所必需的最小用户努力和最少用户干预。
[0015]通常通过电涌放电器来保护灵敏且贵重的电器。在一个实施例中，本发明不仅为电器提供一个传统电涌放电器，还提供一个放电器故障检测方案。一旦检测到故障，一个推送通知将立即告知用户，例如通过一个随系统注册了多名用户的智能手机应用程式(APP)。这些用户可以立即采取行动，解决断电故障，以保证服务。
[0016]在一个实施例中，本发明的能源管理系统是家庭或办公室网络，包含一个含可拆卸式数据收发器的第二种电源插座设备，以及多个第一种电源插座设备。每个第一种电源插座设备都能够在多个家庭或办公室电器上进行遥控和能源测量，例如电视机、计算机、游戏机、烤箱、洗衣机、电灯等。每个第一种电源插座设备可以与第二种电源插座设备中的可拆卸式数据收发器进行无线通信，并且可与计算装置(例如电脑)及便携式装置，(例如智能手机或平板电脑)进行无线通信。计算机或便携式设备上运行的软件或应用程式(APP)，可以提供一个用户界面，管理能源测量数据并控制已连接的电器。通过调制解调器、路由器和互联网服务提供者，使用户不在电器所在位置时，可以远程实现测量和控制。
[0017]在一个实施例中，第一种电源插座设备起普通电源板的作用(参见图2a、2b及2c)。所述设备也有智能电源板的功能。第一种电源插座设备并不将其交流插座分类为主插座或仆插座。鉴于第一种电源插座设备上的每个交流插座都能够测量电源和遥控，因此可以通过诸如计算机之类的计算装置上的软件应用程序，或者智能手机或平板电脑上的应用程式(APP)，向交流插座中插入一个主电器或一个仆电器，具体取决于系统配置。因此，本发明扩展智能电源板的功能，不再局限于一个第一种电源插座设备，而可以横跨多个第一种电源插座设备。也就是说，主电器可以在一个第一种电源插座设备上，但是关联仆电器可以无线连接任何其它第一种电源插座设备上。
[0018]在一个实施例中，第一种电源插座设备和第二种电源插座设备结合成单个设备(参见图3a、3b及3c)，伴随一个可拆卸式数据收发器(参见图4a及5b)，有一个针对可拆卸式数据收发器的对接空间，还有一个针对可拆卸式数据收发器的电池充电电路。在一个实施例中，可拆卸式数据收发器包含一个工业标准W1-Fi模块，可以转换收发自第二种电源插座或第一种电源插座的能源测量数据和遥控指示，并被支持W1-Fi功能的计算机、智能手机和平板电脑接受，从而使电脑软件和应用程式(APP)可用于控制电器，并通过一个用户友好型交互界面来分析数据，而不是通过一个未来无法升级新功能的传统按钮驱动型遥控器。目前，一些家庭或办公室自动化系统也有类似的W1-Fi转换，允许使用W1-Fi启用计算机、智能手机或平板电脑来实现控制。然而，需要加入现有的W1-Fi网络。相比之下，本发明可以确保在没有可用W1-Fi网络时创建一个新的W1-Fi网络。