用于插头负载控制和管理的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及插头负载装置的控制。
【背景技术】
[0002] 全球能源消耗稳步超过经济上可行的可再生能源的增长，可用的化石燃料资源的 量持续在减少。因此，能量效率一直是一项重要的倡议（initiative)。通过提高效率，全球 社会可W降低能量消耗，由此为将来节省资源并且不会降低当前的生活质量。
[0003] 提高能量效率的一种行动是使用电子装置，例如传感器和微控制器W创建智能 的、计算机化的网络，W控制并监测楼宇的特定能量消耗特征。在过去十年间，被称为楼宇 自动化系统炬A巧的该种系统已经显著改善了特定能量终端用户类别（category)的效率， 该些能量终端用户类别例如是加热、通风和空气调节（HVAC)和照明，尤其是在商业楼宇 中。过去，如美国能量信息局巧IA)指出的，每平方英尺的商业居室面积的HVAC和照明耗 电量已经在减少。令人遗憾的是，已经证明插头负载的类别（指插入墙壁插座并需要用电 的装置）更难W控制和管理，因此其很大程度上并没解决。
[0004] 改善插头负载效率的难题的表征（demonstrative)是该样的趋势；插头负载超过 了商业居室面积的增长，W致商业楼宇的总能量消耗仍然在攀升。当前，插头负载占商业楼 宇中用电量的超过20%，并且是商业领域中增长最快的电力终端用户类别。（美国能源部， "AnnualElnergyOutlook2012EarlyRelease"2012)。类似地，在住宅环境中，HVAC和照 明的能量使用正在减少，而插头负载，例如电视、机顶盒、计算机和其他插头取电装置的能 量使用正在增长。专家指出该种使用将继续增长。
[0005] 近来，已经开发出插座控制和监测装置W通过监测电力消耗并使用计算机技术在 不使用时远程关闭插头取电装置的电源，从而开始解决插头负载的能量效率低下问题。在 2010年3月18日公开的美国专利公开No. 2010-0070217和2010年11月4日公开的美国 专利公开No. 2010-0280978中公开了该项技术的范例。尽管该些技术将特定类型的控制能 力扩展到先前未解决的插头负载类别，但对于插头负载能量效率系统的实际实现仍然有障 碍，该极大程度上妨碍了将插头负载控制集成到BAS中去。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了用于安全方便地控制商业或住宅环境中可W发现的多个插头负载 装置的系统、方法和计算机程序产品。可W按照任意数目的标准逐个或分组地控制该些装 置。利用根据本发明的各实施例的插座控制和监测装置（0CMD)，一个或多个用户可W从一 个或多个本地或远程用户控制器，来智能地管理各种用户产生的或事件驱动的控制信号， 包括实时功率状态控制事件、预编程的调度表和本地和/或远程超驰（override)触发。管 理可W基于用户身份或其由来的事件，W及预编程的操作规则、系统配置和用户偏好。
[0007] 根据第一实施例，本发明提供了一种产生编译的装置功率状态调度表的方法，所 述方法包括；(a)访问存储能量节约计划组的计算机数据库，其中每个能量节约计划包括 对应于持续时间为T1的主要调度时段内的多个规划开/关事件的信息，其中所述主要调度 时段被分成多个次要调度时段，其中次要调度时段的数量为n，且每个次要调度时段的持续 时间为T2,且其中T1 =nXT2 ;化）将一个或多个装置与来自所述能量节约计划组的多个 能量节约计划相关联，其中每个能量节约计划具有（i)开始日期和结束日期，W及（ii)优 先级值；W及（C)向所述多个能量节约计划应用计算机算法W产生输出，其中所述输出包 括用于持续时间为T1的时间段XY的编译的装置功率状态调度表，且所述时间段被分成n 个次要调度时段，每个次要调度时段具有持续时间T2,其中所述时间段XY开始于X，结束于 Y，对于XY之内的每个次要调度时段，所述算法分析所述多个能量节约计划W判断开始日 期在XY之内的次要调度时段之前或相同、结束日期在XY之内的次要调度时段之后或相同 的哪个能量节约计划具有最大的优先级W并入所述编译的装置功率状态调度表中。可W针 对在XY期间与同样多个能量节约计划相关联的每个装置或装置的每个集合来产生编译的 能量节约计划。
[000引根据第二实施例，本发明提供了一种用于控制一个或多个插头负载装置的能量使 用的方法，包括；(a)接收包括第一指令组的电子数据，其中所述第一指令组包括（i)多个 能量节约计划的标识，其中每个能量节约计划包括针对持续时间为T1的主要调度时段内 的多个规划开/关事件的信息，其中所述主要调度时段被分成多个次要调度时段，其中次 要调度时段的数量为n，且每个次要调度时段的持续时间为T2,且其中T1 =nXT2 ; (ii)针 对每个能量节约计划的开始日期和结束日期；（iii)优先级规则组，其中所述优先级规则 定义所述多个能量节约计划间优先级的相对次序，其可W用于判断针对每个次要调度时段 要应用来自哪些能量节约计划的哪些规划开/关事件；W及（iv)针对每个能量节约计划对 一个或多个插头负载装置的指定；化）产生编译的装置功率状态调度表，其中所述编译的 装置功率状态调度表包括第二指令组，其中所述第二指令组是针对在日期X开始，在日期Y 结束的时间段T1的规划开/关事件的，且所述指令是从所述多个能量节约计划根据针对每 个能量节约计划的开始日期和结束日期和优先级规则导出的；（C)向系统控制器发送所述 编译的装置功率状态调度表；（d)令所述系统控制器存储所述编译的装置功率状态调度表 并将其发送到一个或多个插座控制和监测装置，其中所述一个或多个插座控制和监测装置 的每个都与一个或多个插头负载装置相关联；W及（e)令所述一个或多个插座控制和监测 装置实施所述编译的装置功率状态调度表。
[0009] 在该实施例中，每个能量节约计划的开始和结束日期可W是定义能量节约计划的 数据封装的一部分或者可W是独立的用户产生的数据封装。类似地，该优先级规则组可由 定义能量节约计划的、作为数据封装的一部分的信息来定义，或者它可W是独立用户产生 的数据封装。
[0010] 根据第=实施例，本发明提供了一种用于控制插头负载装置的能量使用的系统， 包括；(a)插头负载装置；化）插座控制和监测装置，其中所述插座控制和监测装置存储针 对主要调度时段的编译的装置功率状态调度表并可操作地禪合到所述插头负载装置；（C) 系统控制器，其中所述系统控制器被配置成与所述插座控制和监测装置无线通信；(d)系 统管理节点，其中所述系统管理节点被配置成与所述系统控制器通信并包括或可操作地禪 合到；（i)存储多个能量节约计划的第一数据库，其中每个能量节约计划包括针对持续时 间为T1的主要调度时段内的多个规划开/关事件的信息，其中所述主要调度时段被分成多 个次要调度时段，其中次要调度时段的数量为n，且每个次要调度时段的持续时间为T2,且 其中T1 =nXT2 ;(ii)通信模块，其中所述通信模块被配置成接收数字信息，所述数字信息 包括（1)多个能量节约计划的选择，其中每个能量节约计划与开始日期和结束日期W及优 先级相关联，W及（2)对要应用所述多个能量节约计划之内的每个能量节约计划的至少一 个插头负载装置的指定；（iii)用于产生编译的装置功率状态调度表的计算机程序产品， 其中编译的装置功率状态调度表取决于能量节约计划的选择、所述多个能量节约计划之内 的每个能量节约计划的开始日期和结束日期W及所述多个能量节约计划之内的每个能量 节约计划的优先级；W及（iv)传输模块，其中所述传输模块被配置成向所述系统控制器发 送编译的装置功率状态调度表，且所述系统控制器被配置成存储编译的装置功率状态调度 表并向插座控制和一个或者多个管理装置发送编译的装置功率状态调度表。
[0011] 本发明的方法和系统能够智能地控制商业或住宅环境之内的插头负载装置，并允 许基于用户产生的或事件驱动的控制信号中的一个或多个，来提高能量效率和节约成本而 不会影响安全性、舒适性或生产效率。在该些系统之内，每个插座控制和监测装置可W与一 个或多个对应的家庭或办公室插头负载装置（例如，电器）相关联，并具有基于从系统控制 器接收的控制信号，在特定的时段的、可预测的或不可预测的时间或在特定时段的、可预测 的或不可预测的时段切断通往其每个关联装置的电力的能力。每个OCMD可W具有板载存 储器W执行实时控制信号事件并存储历史和/或将来调度的控制信号事件W及装置操作 信息。于是，在一些实施例中，一个或多个编译的装置功率状态调度表存储于OCMD上，系统 控制器发送信息W激活特定的编译的装置功率状态调度表。在其他实施例中，系统控制器 同时发送编译的装置功率状态调度表，并可选地发送何时执行该编译的装置功率状态调度 表的指令。
[0012] 系统控制器可W被配置为W解释并处理各种用户产生的或事件驱动的控制信号， 包括，但不限于；（1)实时开关事件；（2)针对一个或多个日期范围被分配到一个或多个 OCMD的预编程的调度表；（3)本地和/或远程超驰触发器，其基于用户或其来源的事件的 身份和/或优先级；W及（4)预编程的操作规则、系统配置和用户偏好，W确定最好且最正 确的控制信号序列W发送每个OCMD。每个系统控制器可W包括硬件、软件或硬件和软件的 组合，或基本由其构成，所述硬件、软件的组合包括如下一个或多个（如果不是全部的话）： (1)用于向一个或多个OCMD发送装置控制信号和装置能量数据、W及从一个或多个OCMD接 收装置控制信号和装置能量数据的通信模块；（2)与系统控制器相关联的存储器，用于存 储实时、历史或将来调度的控制信号事件、用户规则、优先级W及与多个个体OCMD相关的 识别信息、具体信息；W及（3)其对应的电气装置和其各种分组、W及至少一个处理器，该 处理器用于计算与装置操作信息、装置能量使用、装置分组标准、操作规则、用户身份、用户 优先级和用户偏好相关的参数值。需要指出，在一些实施例中，系统控制器存储编译的装置 功率状态调度表并在需要由OCMD实施它们时或之前短时间，将它们发送到OCMD。