用于提供和管理电力的系统和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关应用夺叉引用
[0002] 本申请要求美国临时申请号 61/691786、61/691791、61/691799、61/691801 和 61/781184的权益，其内容通过引用全部并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于提供和管理电力的系统和装置。
【背景技术】
[0004] 电力是现代生活的组成部分。不论是在私人家中或在专业办公室中，电力供电给 装置、工具和设备以提供舒适和便利的环境给人们。然而，随着人口持续增长，电力需求也 持续增长。担忧这样贪得无厌的需求和消耗如何影响环境并引发可持续性问题，世界各国 的政府已经开始努力引起关注并提升能源保护和效率。
[0005] 能源保护最普遍的方法是购买和使用节能工具和应用。尽管提升能源效率是很好 的尝试，但是有许多缺陷。第一，该方法过度依赖于个人购买决定和使用趋势。即使人们具 备保护能源的最佳意识并且购买节能灯泡和装置，工作时间后灯还是经常被忘关并且装置 被持续地插上插头并在使用间歇保持闲置。第二，在许多建筑物中，公共区域的电力使用是 必需的但是大部分通常不太优化。第三，当前没有已知的方法在宏观水平（例如每一层、或 者地面或建筑物的一段）和微观水平（以单个插座为基础识别效率低的点）两者上都监测 能源使用。相似的，即使当问题被识别出来时，没有简单的方式去传达个补丁解决问题或者 快速地改变使用模式实现期望的结果。
[0006] 相应地，期望提供一种能克服已知方法和系统缺陷和不足的用于监测和管理电力 的改进的系统和方法。
【发明内容】
[0007] 一般来说，根据本发明，系统提供给用户控制连接到系统中单元的设备的能力，即 使用户物理上并没有在设备附近。例如，用户可通过手机登陆到系统中监测插在电源插座 单元上的特定设备的能源使用，查看某一房间中灯是否开着或者调解特定房间中吊扇的电 源。用户还能查看一个房间、一层楼等的设备的能源消耗报告。
[0008] 根据本发明的优选实施例的一种系统，包括与一个或多个协调器通信的多个单 元，其将数据从单元转播到服务器，并且将命令从服务器转播到所述单元。或者，协调器本 身可以发起并发送命令给单元。单元优选具有安全机构以便防止过热、着火等，可通过其本 身或者通过连接在其上的设备自动关闭。
[0009] 系统还优选包括节能协议从而减少能源浪费。例如，系统可使用光传感器或热传 感器通过调节提供给相关设备的电流自动调节特定房间或区域的光或者热/空气状况。
[0010] 系统的一种实施例还处理来自烟雾检测器、动作检测器、一氧化碳检测器等的警 告，警告用户在此类检测器所处的区域中潜在的威胁。
[0011] 系统的一种实施例接收并跟踪关于连接到每一个单元上的每一个设备的信息，包 括设备期望的能源使用或生命周期，并且当偏离所述期望时警告用户。因此，如果设备不能 满足其建议的能源使用或生命周期，用户可以警告制造商或者将来避免使用该设备。
[0012] 单元的一种实施例包括具有附接在其上的组件的多个电路板，以便提供电源并检 测连接设备的能源使用、感测单元的内部温度、感测或检测单元周围的状况、处理传感器和 检测器收集到的某些数据并与协调器通信。单元优选包括安全机构，以便在检测到错误的 时候就自行自动关闭。
[0013] 单元的一种实施例包括电源插座，通过其电气设备可被供电。单元的另一实施例 包括开关，通过其可以打开、关闭、或调节被设备例如房间中的灯具消耗的电量。单元的再 一实施例包括固定单元，通过其，固定装置例如吊灯或吊扇可连接到其电源，优选贴近此 类固定装置的底部。
[0014] 本发明的一种实施例提供具有底部单元和可交换用户接口的系统。用户接口可永 久地或可移除地附接到底部单元。
[0015] 本发明的再一实施例是提供统一的电源插座用于具有不同插头配置和RFI水平 需求的国家的系统。
[0016] 本发明的其它目标和优势通过说明书将会在某种程度上变得显而易见和清晰。本 发明的其它目标和优势参考附图在如下本发明示例性实施例的详细描述中将会变得清晰。
【附图说明】
[0017] 为了更完整的理解本发明，参考如下结合附图的描述，其中：
[0018] 图1是描述根据本发明的实施例的系统的示意图；
[0019] 图2是描述根据本发明的实施例的系统的示意图；
[0020] 图3是根据本发明的实施例的单元的爆炸透视图；
[0021] 图4是根据本发明的实施例的单元和插头的透视图；
[0022] 图5是根据本发明的实施例的单元和各种面板的透视图；
[0023] 图6是根据本发明的实施例的可交换系统的透视图；
[0024] 图7是根据本发明的实施例的单元的部分爆炸透视图；
[0025] 图8是根据本发明的实施例的单元的部分爆炸透视图；
[0026] 图9是根据本发明的实施例的单元的部分爆炸透视图；
[0027] 图10是根据本发明的实施例的单元的部分爆炸透视图；
[0028] 图11是根据本发明的实施例的电源插座单元的爆炸透视图；
[0029] 图12是根据本发明的实施例的开关单元的爆炸透视图；
[0030] 图13A是根据本发明的实施例的固定单元的透视图；
[0031] 图13B是插入到电盒中的图13A中的固定单元的透视图；
[0032] 图14是带有天花板固定装置的图13B中的固定单元和电盒的爆炸视图；
[0033] 图15是根据本发明的实施例的电源插座单元的框图；
[0034] 图16是图15中电源插座单元的侧透视图；
[0035] 图17A是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0036] 图17B是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0037] 图17C是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0038] 图17D是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0039] 图17E是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0040] 图17F是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0041] 图17G是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0042] 图17H是根据本发明的实施例的面板的透视图；
[0043] 图18是根据本发明的实施例的开关单元的框图；
[0044] 图19是图18中开关单元的侧透视图；
[0045] 图20是根据本发明的实施例的固定单元的框图；以及
[0046] 图21是图20中固定单元的侧透视图。
【具体实施方式】
[0047] 系统概要。现在将参考附图对本发明的某些示例性实施例进行描述。参考图1-2， 其中根据本发明的某些实施例的系统被描述为具有多个单元100、多个协调器10、路由器 20、本地服务器30、远程服务器40和多个通信设备50。
[0048] 多个单元100在设施中优选与多个能源消耗设备60接口。例如通过非限制性示 例的方式，多个单元100可连接到灯、灯具、器械、电视、风扇、或者在房间中、房屋中或建筑 物的楼层中的各种其它电力单元。根据示例性实施例，多个单元100可替换现有的插座和 开关或者被安装在灯具或者风扇控制中，优选被设计和构造用于适应标准电盒，借此促进 设施的改装。
[0049] 多个单元100优选提供多种功能，例如，监测电连接到其上的任意设备的能源使 用、打开和关闭设备60、在合适的地方调暗或者监测或控制设备。每一个单元100都监测 电连接到它的设备60提取的能源数量。例如，如果设备60是具有两个灯泡的灯并且单元 100的能源使用突然下降到其之前的一半时，可能意味着灯泡中的一个熄灭了并且需要被 替换。对于特定的器械能源使用高于预期可能意味着器械中的缺陷。
[0050] 一般来说，多个单元100可将收集到的关于设备60的数据发送给一个或多个协调 器10。例如，单元100可定期发送关于设备的能源消耗的数据给协调器10,或者如果设备 60突然提取了显著大或者小的能源数量，单元100可将这样的数据发送给协调器10,不用 考虑其计划好的协议。
[0051] 协调器10最优选或者总体更优选处理命令。因此，相比其中一个服务器30、40处 理它们，命令可被处理和响应地更快。在某些情况下，协调10可以从单元100接收数据并 且发送响应其本身的命令。
[0052] 根据本发明的一个实施例，协调器10具备有效的本地网络配置和安全控制。因 此，协调器10可以控制本地安全从而帮助确保试图加入网络的设备真实性。根据本发明的 优选实施例，多个单元100的每个收发器132b都被分配了唯一的媒体访问控制（MAC)地 址，优选在硬件制造期间并且要求"加入"网络。连接是一个安全的过程，其中授权的设备 可被允许成为个人区域网络（PAN)的成员。PAN ID由协调器10分配，其通过它们的MAC地 址跟踪哪些单元100被允许在网络上。来自网络的信号被接收并被单元100的收发器132b 解码。因此，一旦在网络上验证了单元100,命令和数据的自由交换就可以展开。分配给每 个收发器132b唯一的地址也可有助于与之通信时识别多个单元100,例如从其接收数据或 这发送命令到那。
[0053] 系统可具有一个或多个协调器10与本地服务器30直接通信。或者在带有中心协 调器的多个协调器10的网络中，多个协调器10与中心协调器通信，其然后与本地服务器30 通信。在一个优选实施例中，每个协调器10都管理多达100个单元100。多个单元100与 协调器10的比例可根据各种因素而变化，如报告的容量和频率、期望的响应时间、设施的 布局、被连接到单元的设备类型等。根据本发明的实施例，建筑物可每层具有一个协调器10 用来管理所在层的所有单元100。多个协调器10与本地服务器30直接通信或者通过一个 或多个其它协调器10通信，这样的其它协调器10被用作信号中继器。
[0054] 系统的多个单元100也可包括多个信号中继单元500,作为多个单元100和协调器 10之间的的桥梁促进彼此之间数据、命令的传输等。当多个单元100彼此距离很远或者远 离任何协调器时可以使用中继单元。多个中继单元500可以是没有定义控制功能的附加的 多个单元100或修改的多个单元100,或者是具有收发器132b但是控制功能被移除的修改 的多个单元100。
[0055] 根据本发明的实施例，多个单元100和多个协调器10是无线连接，创建了一个无 线网络。连接多个单元100和多个协调器10的无线网络优选是网状网络，其中每个单元100 个功能作为信号中继器并且协调器10是网络中所有单元100的控制器。这样的网络可减 少加速多个单元100和多个协调器10之间数据传输所需的多个协调器10和多个信号中继 单元500的数量。适用本发明的实施例的无线网络的例子是基于无线协议的ZigBee?。一 旦接收到信息，协调器10就会通过路由器20将数据无线转播到本地服务器30。鉴于无线 通信网络的说明，可以理解协调10可通过有线连接连接到多个单元100、路由器20和/或 本地服务器30,如以太网连接。
[0056] 由多个单元100收集的信息和数据被传递到本地服务器30。本地服务器30运行 在操作系统上，优选是 1Windows?或Linux?,控制和用户程序平台在其上运行，并且能够 运行Web