IOT通信桥接电力交换机的制作方法
对相关申请的交叉引用
本申请根据35u.s.c.§119(e)要求于2015年1月5日提交的美国临时专利申请no.62/100,000的优先权，其全部内容通过引用并入本文中并且作为其一部分。
本公开内容的领域
本公开内容一般涉及与电子设备的远程通信。更具体地，本公开内容涉及配备有用于多种远程通信模式的模块并且从而能够用作相连的电子设备之间的桥接器的电力交换机。另外，本公开内容涉及使用配备有多种远程通信模式的电力交换机与电子设备进行远程通信的方法。
背景信息
物联网(iot)技术已经导致大量计算设备远程地自动操作、控制和监视通电设备。存在许多类型的数据通信、通信频率和协议，可用于计算设备与通电设备之间的远程通信。通常，这些类型的通信不容易适应彼此或者公共用户界面。这可以限制设备彼此通信的能力。
此外，在具有多个无线启用设备的系统中，每个无线设备如路由器必须单独地与无线网络通信。这要求每个设备在无线通信设备(例如，路由器)的范围内。这可能需要对可以设置设备的地方进行限制，可以将路由器设置在所述地方，或者需要多个路由器或其他无线接入点。
另外，该接近度要求可以限制可用于在设备与无线网络之间进行连接的无线通信的类型。不同类型的无线通信技术具有不同的范围。例如，wi-fi可以具有几百英尺的范围。然而，wi-fi可能需要不期望的电力需求。这可能是无线设备不是永久地连接至电力并且由一次性或可再充电电池供电的问题。与其他通信技术相比，蓝牙技术如蓝牙低能耗(ble)已经降低了能量需求，因此对于由电池供电的设备可能是期望的。然而，蓝牙技术的范围有限，使其不适合更长距离的通信。因此，蓝牙协议对于特定应用可能是期望的，但是由于范围限制可能不实用。此外，在某些系统中，使用来自第一无线设备的数据或信息来控制第二无线设备的操作。这要求两个设备都连接至无线网络。如上所述，这要求两个设备在无线网络的范围内，并且两个设备都具有足够的电力在该网络上工作。
一类远程通信设备被称为“智能插头”。一般而言，智能插头是连接至电力线(例如，壁式电插座)的电力插座，其具有用于与远程设备通信的无线无线电。远程设备可以用于控制智能插头的电力状态，即开或关，以控制向被插入至智能插头中的设备的电力递送。在一些情况下，智能插头可以将信息中继至远程设备，例如，如通过并入智能插头中的功率计所测量的插入到智能插头中的设备的电力使用。
技术实现要素：
鉴于以上，发明人已经确定：具有被配置成向至少一个通电设备递送电力并且被配置成提供计算设备与远程设备之间的通信桥接器的电力交换设备将是有利的。
因此，本公开内容包括用于提供公用通信接入点以在一个或更多个远程设备之间桥接、集成有用于控制连接的电负载的电力交换机的设备、系统和方法。所述系统可以与物联网(iot)网络和用户界面对接、连接或成为物联网(iot)网络和用户界面的一部分。通过iot网络和用户界面，用户可以控制、监视一个或更多个远程设备或者对一个或更多个远程设备的自动化控制和监视进行编程。如本说明书中使用的，“物联网”是指嵌入有电子设备、软件、传感器和网络连接的物理对象的网络，其使得这些对象能够收集和交换数据。在从远程设备中的一个或更多个远程设备接收信息或数据时，iot网络可以控制或驱动连接至iot网络的其他设备。
在一个方面中，所述系统包括集成的电力交换设备，所述电力交换设备适于：命令、控制和/或监视例如一个或更多个设备的电力使用和/或其他属性、特性或功能，所述一个或更多个设备例如经由连接至电力交换设备的电力线电连接至电力交换设备。在一些实施方式中，电力交换设备实现在壳体中，所述壳体配备有可以插入至墙壁中的电力插头。在其他实施方式中，电力交换设备内置在墙壁内的电插座中。在其他实施方式中，它内置在可以旋入灯泡插座中的适配器中。
电力交换设备还配备有被配置成桥接至少一个远程无线设备与计算或“智能”设备之间的通信的通信模块。所述系统还可以适于：允许用户命令和控制至少一个无线设备，将信息集成到数据管理应用中并且存储数据。有利地，所述系统因此可以存储与以下设备相关的数据，对于所述设备而言，数据存储能力在要被命令或控制的设备的板上不可用。所述系统还可以被编程成：分析或集成存储的数据并且提供用于访问该数据的用户接口。在一些实施方式中，该用户界面可以是图形用户界面。所述系统还可以被编程成跟踪与所述系统连接的设备的活动，以通知由连接的设备生成的或与连接的设备相关联的报警条件的出现，以监视与设备性能相关联的变量或者将事件与时间相关联。
电力交换设备可以通过任何类型的无线通信技术或协议无线地连接至一个或更多个远程无线设备。示例包括但不限于射频(rf)、蓝牙、蓝牙低能(ble)、wi-fi、光(包括但不限于红外和可见光)、802.11频率、超声频率、zigbeetm频率、ism频带无线电频率(例如但不限于420mhz至450mhz以及902mhz至928mhz)和gsm频带无线电频率(例如但不限于gsm-450和gsm-900)。可替选地或另外地，电力交换设备还可以通过电线或电缆(如usb连接)连接至远程设备。本领域普通技术人员应当认识到，上述示例不是限制性的，并且交换设备可以通过当前已知或以后变得已知的任何方式和/或使用任何通信方案或协议连接至或能够连接至远程设备。
类似地，电力交换设备可以通过无论本领域普通技术人员当前已知还是以后开发的任何类型的通信技术或协议能够连接至一个或更多个计算或智能设备或物联网(iot)。无线连接的示例包括但不限于wifi、蓝牙、蓝牙低能耗(ble)、射频(rf)、光(包括但不限于红外和可见光)、802.11频率、超声频率、zigbeetm频率、ism频带无线电频率(例如但不限于420mhz至450mhz以及902mhz至928mhz)、gsm频带无线电频率(例如但不限于gsm-450和gsm-900)、互联网和云。在其他实施方式中，电力交换设备可以通过当前已知或以后变得已知的电线或电缆(如以太网电缆)、lan或其他方式连接至计算设备。
在一些实施方式中，所述系统使得能够远程监视或控制插入至电力交换设备中的通电设备。在一些这样的实施方式中，通电设备无需包括远程通信模块，并且用户可以经由电力交换设备的通信桥接器远程监视或控制通电设备。
在一些实施方式中，所述系统可以使得能够远程存储与通电设备相关联的数据。在一些这样的实施方式中，通电设备本身可能缺少用于存储数据的存储器。数据可以驻留或存储在电力交换设备内的板上存储器中。另外，数据可以驻留或存储在连接至电力交换设备的其他设备中，包括计算设备或远程连接至计算设备的任何设备。在一些这样的实施方式中，数据存储和监视应用可以存储在电力交换设备的板上存储器或连接至电力交换设备的其他设备中。
在一些实施方式中，控制应用可以控制电力交换设备、通电设备和/或远程设备的操作。在一些这样的实施方式中，控制应用可以驻留或存储在交换机的板上存储器、远程连接至电力交换设备的计算设备或者远程连接至计算设备的任何设备上。
在一些这样的实施方式中，所述系统包括程序，所述程序可以识别并对与通电设备和/或远程设备有关的可编程报警状态条件和警告进行报警。例如，电力交换设备可以在检测到电流已经停止流向通电设备时发出警报。在一些这样的实施方式中，识别以及对报警状态条件和警告进行报警的程序驻留或存储在交换机的板上存储器、远程连接至电力交换设备的计算设备或远程连接至计算设备的任何设备上。
在一些实施方式中，所述系统包括固件(即，微控制器上的嵌入式代码)，所述固件允许两个或更多个远程设备之间或者电力交换设备与一个或更多个远程设备之间的紧密(cohesive)通信。如本文中使用的“紧密通信”是指直接的、统一的和无缝的通信。所述系统可以实现多个设备之间的多个这样的紧密通信。远程设备可以使用相同或不同的通信协议。例如，固件可以实现使用电力交换设备作为通信桥接器彼此进行紧密通信的两个不同的蓝牙启用设备之间的通信。可替选地，例如，固件可以使用wi-fi实现电力交换设备与计算机之间的通信以及使用蓝牙或蓝牙低能耗实现电力交换设备与智能装置之间的通信。
用于上述功能中的每个功能的应用和固件可以存储在iot网络内的任何设备上，包括但不限于电力交换设备、远程设备或计算设备。
本发明的一个优点是：其允许需要连接至无线网络和远程计算单元的设备数量减少。
本发明的另一个优点是：其允许设备与无线网络连接，从而使远程计算单元经由桥接功能与其他无线设备通信。因此，其他无线设备无需与无线网络直接通信，从而增加了它们的设置、使用、电力源和功耗的灵活性。
本发明的又一个优点是：在没有直接连接至网络的无线设备的情况下，其允许电力交换机基于来自无线连接至电力交换机的另一设备的信息、来自无线连接至电力交换机的另一设备的数据或无线连接至电力交换机的另一设备的状况来控制向电连接至所述交换机的设备的电力递送。
鉴于以下对实施方式和附图的详细描述，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是电力交换设备的实施方式的俯视立体图。
图2是图1的电力交换设备的前视立体图。
图3是图1的电力交换设备的分解前视透视图，其示出了图1的电力交换设备的内部部件。
图4是图1的电力交换设备的分解后视透视图。
图5a是电力交换设备的第二实施方式的正视图。
图5b是图5a的电力交换设备的视图，其中壳体的前部被移除。
图6是电力交换设备的第三实施方式的侧视立体图。
图7是电力交换设备的第四实施方式的俯视立体图。
图8是电力交换设备的第五实施方式的俯视立体图。
图9是包括电力交换/桥接设备、有线装置、远程设备和物联网连接的计算设备的系统的示意图。
图10是包括电力交换/桥接设备、有线装置、多个远程设备和无线计算设备的系统的示意图。
图11是电力交换设备与远程计算机之间的数据连接的示意图。
图12是包括能够无线地连接至多个设备和\或多个计算或“智能”设备的多个电力交换设备的系统的示意性框图。
具体实施方式
图1和图2示出了电力交换设备10的实施方式。交换设备10具有围住电力交换设备10的内部部件、状态指示器18、电力插座36和电力连接器46的壳体或围绕物12。
参照图2，更详细地示出了图1的实施方式。电力交换设备10被壳体12包围，壳体12包括基本上横向环绕插头的内部部件并且附接至其(例如，卡扣配合至顶盖14和底盖16中)的外壳11。在所示实施方式中，外壳11、顶盖14和底盖16形成基本上砖状的形状。当插头插入到美国典型的定向电插座中时，基本上砖状形状的最长轴沿水平方向定向。该方向的优点在于，其使得电力交换设备10能够紧凑地配合在与标准北美面板内的单个电力插座对应的垂直空间内。因此，在类似于堆的配置中，多于一个电力交换设备10可以插入具有多个插座的面板中。然而，对于在全世界使用的任何电插座配置，电力交换设备10可以采用适于容纳元件并且实现本文描述的功能的任何几何形状。
电力连接器46与交换设备10的内部部件电连接。电力连接器46被配置成被设置成与电力源(未示出)电连通。在所示的实施方式中，电力连接器46为在美国通常使用的三角公插头的形式，适于插入诸如壁式插座的电力插座或插座中。然而，本领域普通技术人员应当理解，电力连接器46可以是当前已知的或稍后开发的适合于从电力源向交换设备10的电部件递送电力的具有任何形式或配置的电力连接器。例如但不限于，电力连接器46可以是适于接纳来自电力源的公插头的母电力插座。作为另一示例，电力连接器46可以是适于例如从连接至电源的usb插脚接收电力的usb端口。相反，电力连接器46可以是适于连接至与电力源连接的usb端口的usb插脚。
电力连接器46可以被配置成接收和递送本领域技术人员已知的任何形式的电能，包括ac电流、dc电流或这两者。在一些实施方式中，输入可以使用标准相/中性/地110v接线。电力交换设备还可以使用标准115v/15a、nema5-15样式、标准115v/20a、nema5-20样式、标准相/中性/地110v接线插头或插座、标准220v单相插头或插座、标准相/中性/地220v接线、标准相/中性/地127v接线、标准相/中性/地230v接线、标准相/中性/地230v接线、标准相/中性/地240v接线或继电器或接触器。
电力插座36被配置成接纳来自电动设备(未示出)的电连接以向该设备选择性地递送电力。在所示的实施方式中，电力插座36为通常在美国使用的母插头插座的形式，如在电壁式插座上或电力线的端部。因此，插座36可以接纳在美国的电设备的电力线的端部上通常找到的公插脚。但是，本领域普通技术人员应当理解，电力插座36可以是当前已知或稍后开发的适合于向通电设备递送电力的任何形式或配置的电力插座。在替选实施方式中，如已知的，电力插座36可以是适于提供电力的usb端口。另外，电力交换设备10可以包含一个或更多个usb端口，所述一个或更多个usb端口可以不同于电力插座36或电力连接器46，如本文中将进一步描述的，所述电力插座36或电力连接器46可以用于为附接的usb设备供电，控制、监视附接的usb设备或者向附接的usb设备传递数据。可以通过沿着壳体12的外部的任何合适的位置进入该usb端口。例如，在所示实施方式中，可以通过外壳11的前面13进入usb端口29。
电力插座36可以被选择性地设置成与电力连接器46电连通，使得当电力连接至电力连接器46时，可以向通电设备选择性地递送电力。电力连接器46与电力插座36之间的选择性电力递送可以由选择性地将电力连接器46和电力插座36设置成彼此电连通的内部电力交换机(图2中未示出)来控制。
从电力连接器46到电力插座36的电力递送可以利用本领域技术人员已知的任何机制。在一些实施方式中，电力插座36可以使用硅控制的整流器(scr)或用于交变电流的三极管(triac)，用于输出。电力交换设备还可以使用用于调光或电机速度控制的pwm控制的变压器、反激(flyback)控制的变压器、反激控制的电感器，用于ac或dc电力输出。电力交换设备10还可以使用降压变压器、反激控制的电感器、半波整流器和电容分压器或半波整流器，以将负载连接至ac电力，用于ac或整流dc电力输出。
在所示实施方式中，仅包括一个电力插座36。然而，应当理解，可以设置任何数量的电力插座，或者根本不设置电力插座。在具有多于一个电力插座的实施方式中，插座可以是相同类型的插座(例如，所有母插头插座或所有usb电力端口)，或者可以是不同类型的以任何合适组合的插座。此外，多个电力插座都可以由一个电力交换机一起控制，或者由多个电力交换机单独控制，每个对至一个或更多个电力插座的电力递送进行控制。在一些实施方式中，交换机具有用于向每个电力插座递送电力的单独的triac。例如，用于两个电力插座的电力控制的交换机将具有两个triac，每个triac控制向单独的电力插座的电力递送。
外壳11的前面13包含开口27，状态指示器18通过开口27而定位或以其他方式可见。在所示的实施方式中，状态指示器18定向在外壳11的大致中间位置处。然而，只要灯条的放置不会干扰电力交换设备10的其他内部部件的放置，状态指示器18就可以定向在外壳11的中间上方和下方的各个高度处。在所示实施方式中，状态指示器18跨外壳11的大体上整个长度而延伸。有利地，这种配置使从电力交换设备发出的光最大化并且还显示昏暗的房间中的电力交换设备的完整轮廓。然而，在其他实施方式中，状态指示器可以仅占用电力插头宽度的一部分。此外，尽管在本实施方式中状态指示器18以连续条的形式呈现，但是状态指示器18也可以采用适于将光发射到壳体12外部的任何其他形式。这样的合适的形式包括但不限于一排圆点或一排狭缝状点。
状态指示器18可以显示来自位于外壳12内的一个或更多个内部照明元件(未示出)的光。照明元件可以打开和关闭，并且可以以如本领域普通技术人员将理解的方式根据特定用户的期望来调节通过照明元件显示的光的亮度或颜色。在一些实施方式中，可以使用诸如智能电话的远程设备(图1或图2中未示出)无线地控制照明元件。在一些情况下，远程设备可以包括计算机程序，例如用于远程设备的用户与电力交换设备10之间的界面的应用，其被配置成控制照明设备的亮度和颜色。一个示例性应用是由苹果公司销售的
状态指示器18可以指示电力交换设备10的状态。在所示实施方式中，状态指示器18是光。当状态指示灯18被点亮和/或被熄灭时，它指示电力交换设备10的状态。仅作为示例，当状态指示器18被点亮时，它可以指示电力交换设备10通过连接器46正在接收电力，例如，为“打开”。当状态指示器18被熄灭时，它可以指示电力交换设备10没有通过插头46接收电力，例如，为“关闭”。作为另一示例，点亮状态指示器18可以指示为电力插座36提供了电力，而熄灭指示没有为电力插座36提供电力。作为又一示例，状态指示器18的点亮/熄灭状态可以指示交换设备10是否经由远程计算单元无线地连接至网络。
在某些实施方式中，状态指示器18可以被配置成指示多个状态。在一些实施方式中，这通过不同的模式或照明来实现。例如，在一个实施方式中，连续点亮状态指示器18指示电力正在被递送至电力交换设备10。在另一实施方式中，连续点亮状态指示器18指示电力正在被递送至电力插座36。在一些实施方式，当交换设备10变为无线地连接至网络或远程计算设备时，状态指示器18将闪烁或重复开/关模式。
在其他实施方式中，状态指示器18被配置成显示多种颜色，其中不同颜色指示不同状态。例如，绿色可以指示电力正在被递送至电力交换设备10，或者可替选地，绿色可以指示电力正在被递送至电力插座36，蓝色可以指示交换设备10是无线连接的。在另外的实施方式中，如本领域普通技术人员应当理解的，状态指示器18显示不同颜色与照明模式的组合以指示特定的一种或更多种状态。
在一些实施方式中，状态指示器18利用一个或更多个发光二极管(led)。不同的led可以是不同颜色。在一些实施方式中，led是多色led。在一些这样的实施方式中，led包括三种或更多种颜色，或者包括如所期望的多种颜色。另外，led可以以如本领域普通技术人员应当理解的方式可编程且可调光。在一些实施方式中，状态指示器18可以用作“夜光”，以在昏暗或黑暗的空间中提供光。本领域普通技术人员应当理解，上述实施方式仅是示例性的，并且状态指示器18可以采用任何形式，并且可以利用当前已知或以后开发的任何方法来指示期望的一种或更多种状态。
仍然参照图2，外壳11的侧面17包含电力插座36，在图2的实施方式中，电力插座36采用母电力插座的形式。电力插座36定向在与灯条18成直角处，例如，在外壳11的侧面上。有利地，该电力插座36因此设置在不阻挡或破坏灯条18的外观的位置处。另外，将电力插座36放置在壳体12的侧面17上使电力交换设备10在使用中的整体轮廓最小化。因为电力插座36是侧面，所以当电力线插入电力插座36中时，电力线不增加电力交换设备从墙的整体延伸。电力插座36被配置成接纳可以向任何合适的电动设备、机器或装置传输电力的电力线的插头。示例性设备包括但不限于空调、灯、冰箱、制冷器、洗衣机、烘干机、感应炉、加湿器、风扇、计算机、电视机、吸尘器或车库门开启器。在所示实施方式中，电力插座36被配置成接纳以标准北美配置布置的插头。然而，电力插座36可以被配置成接纳来自已知的或稍后可以变为已知的任何配置的电插头中的插头。
图3和图4均显示了电力交换设备10的分解图，用于查看电力交换设备10的内部部件。外壳11的侧面19包含开口39，按钮38插入该开口39中。按钮38可操作地连接至电力板30上的电交换机(未示出)。因此，按钮可以用作外部电力交换机，该外部电力交换机能够从外部或外壳12进入，并且实现手动地使电力连接器46与电力插座36连接或断开。在一些实施方式中，交换机是被配置成控制到电力插座36的电力的继电器型交换机，即，插入到电力插座36中的电力线。然而，如本领域普通技术人员将理解的，交换机可以是任何合适类型的交换机。例如，交换机可以是机械交换机，例如，拉线交换机、旋转交换机或拨动交换机；电子交换机，例如，电磁交换机；或任何合适的交换机，以允许用户控制连接器46与插座36之间的电力连接。在一些实施方式中，可替选地或另外地，按钮对到电力交换设备10中包含的任何或全部特定模块如无线通信模块20的电力进行控制。除了由按钮38控制以外，如下面进一步讨论的，交换机可以被配置成响应于无线传送的命令被控制。
参考底盖16和顶盖14，突起21附接至底盖16，外壳11的底部具有互补结构，来以已知方式实现底盖16与外壳11之间的卡扣配合连接。突起23附接至顶盖14，外壳11的顶部具有结构互补结构，以实现这些部件的卡扣配合连接。虽然在图3和图4所示的实施方式中底盖16、顶盖14和外壳11通过卡扣配合保持在一起，但是底盖16、顶盖14和外壳11可以通过本领域技术人员已知的任何合适的机制彼此附接，包括但不限于粘合剂、紧固件、螺丝、钉子或支架。底盖16还具有多个长的突起25。长的突起为光条18提供支持并且防止光条18从开口27移动。
电力连接器46延伸穿过后面15中的开口43。电力连接器46以如本领域技术人员将理解的任何方式(包括例如仅铍铜弹簧夹)电附接至电力板30。可替选地，可以以如本领域普通技术人员将理解的的使得壳体能够围绕轴“a”旋转方式将电力连接器46附接至壳体。这有利地允许用户将电力交换设备10旋转成用户期望的或对用户而言方便的方向。
如本领域普通技术人员将理解的，标签42可以通过任何合适的机制(例如粘合剂)固定至后面15。标签可以包含印刷信息，如例如监管机构要求显示的信息、用于操作电力交换设备10的方向等。在所示实施方式中，标签42包含孔43，电力连接器46的插头可以不受阻碍地延伸通过孔43。有利地，当标签43因此固定到后面15时，当电力交换设备10插入插座中时，不会干扰用户的视觉印象。然而，规格标签也可以固定至外壳11、底盖16或顶盖14的任何其他合适的表面。
仍然参照图3和图4，内部模块60封装在电力交换设备10的壳体12内。内部模块60包括三个印刷电路板：无线通信板20、ac电力板30和功率计板40。
无线通信板20包括用于无线通信的至少两个模块。在一些实施方式中，用于无线通信的模块之一在相对短的范围内(如单个房间的范围)操作，而其他模块在相对更长的范围内操作。有利地，在本实施方式中，电力交换设备10被配置成与仅具有无线通信的一种模式或协议的多种类型的设备通信。在所示实施方式中，用于无线通信的模块包括wi-fi收发器22和蓝牙低能耗收发器24。使用这两个模块的优点是：蓝牙低能耗收发器24可以用于与需要使用相对低的能量(例如，电池供电的)的本地蓝牙设备通信，而wi-fi收发器22可以用于相对较长范围的通信，例如，wi-fi互联网接入点。然而，模块可以被配置成使用当前已知或者稍后可以变得已知的任何模式的无线通信来工作，包括但不限于rf通信、红外通信、蓝牙通信、蓝牙低能耗(ble)、蜂窝和wi-fi通信。
在图4中可见，ac电力板30电连接至电力连接器46。ac电力板30还电连接至电力交换设备10内的其他模块如无线通信板20和功率计板40。电力板30包括ac/dc转换器，该ac/dc转换器用于将(例如，经由电力连接器46)从电力交换设备10电连接至的电插座流入电力交换设备10中的交流电线电力转换为适合于为电力交换设备10的各种模块和功能供电的直流电力。电力板30还可以包含电压转换器，该电压转换器将线电压转换为用于电力交换设备10部件的合适的电压。
图3中示出了其位置的功率计板40电连接至内部插座34。如本领域普通技术人员将理解的，功率计板40被配置成测量流入插入插座34中的设备的功率。例如，功率计板40可以包括电压计(未示出)，该电压计可以测量嵌入式低阻抗电阻器两端的电压，以确定由插入到内部插座34中的外部装置(未示出)汲取的电流。尽管在所示实施方式中示出了一个内部插座34，但应当理解，交换设备10可以包括多于一个插座34以向多个设备提供电力。
在一些实施方式中，内部模块60还包括用于测量该内部模块60的温度的电子温度计。在其他实施方式中，内部模块60包括可以授权与特定外部无线电设备通信的硬件认证模块。硬件认证模块可以使用本领域技术人员已知的任何授权或加密方法，包括例如rsa、diffie-hellman(dh)或椭圆曲线密码术(ecc)。
内部模块60还包括用于控制电力交换设备10的各种功能的微控制器65。微控制器65可以包括软件存储设备和cpu。如本领域普通技术人员将理解的，存储设备可以包括任何合适的计算机可读存储介质如磁盘、非易失性存储器等(例如，只读存储器(rom)、可擦除可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、现场可编程门阵列(fpga)等)。如本领域普通技术人员将理解的，包含或嵌入在存储设备上的软件可以实现为计算机可读程序代码，并且由cpu使用任何合适的高级或低级计算语言来执行，所述计算语言例如但不限于python、java、c、c++、c#、.net、matlab等。cpu可以包括任何合适架构的任何合适的单核或多核微处理器，所述微处理器能够实现和运行用于电力交换设备10执行的功能的控制协议。
响应于用户命令，微控制器65可以经由其软件执行以下功能中的一个或更多个功能：根据用户期望使继电器或其他交换机接通和关断，以控制递送至被插入至插座34中的设备的电力；打开和关闭单个led；和/或改变led的颜色或亮度，来以特定方式使用灯条18，如用于发信号或夜灯用途。微控制器65还可以被配置成控制在某些实施方式中可以由按钮38手动操作的交换机、并且执行用于交换机的被无线递送的命令。
微控制器65还可以指示无线通信模块向电力交换设备10的特定范围内的任何电子设备发送信标消息。信标功能使得交换设备10能够向一定范围内的任何移动设备发送信号如目标消息或信息。在一些实施方式中，信标功能的范围是大约200英尺。用于信标功能的示例性协议是由苹果公司(apple,inc)开发的ibeacon协议。信标功能可以例如向用户发送交换设备10的状态、插入至插座34中的设备的状态(例如，通电或断电)、与交换设备10进行无线通信的设备的状态或者如编程在微控制器65中的任何其他所需信息。举例来说，如果交换设备10与一氧化碳检测器进行无线通信，所述一氧化碳检测器被编程成：如果检测到升高的或危险的一氧化碳水平，则例如向交换设备10无线地发送警报。交换设备10可以发送警告危险的、将由用户的远程设备接收的信标消息。例如，信标消息可以警告接近某个位置的人由于危险状况而不能进入这个位置。使用上述作为示例，本发明的优点包括：交换设备10的多模式通信能力可以允许在一些实施方式中通过多个协议(包括比一氧化碳检测器可以具有的协议更长范围的协议(例如，与蓝牙相对的wi-fi))传输信标消，向人们提供较早的警告。另外，由于交换设备10连接至电力线，所以不存在以下风险：由于例如一氧化碳检测器的耗尽的电池而导致消息的传输终止。
蓝牙低能耗收发器24还可以检测远程设备(例如，移动设备)的接近度，微控制器65可以响应于这样的接近度而指示某些动作。可以通过测量从远程电子设备接收的信号的强度(例如，db强度)来监视物理接近度。微控制器65可以用将信号强度与距离关联的算法或表进行编程。例如，在确定用户的智能电话位于交换设备10的某个距离内时，微控制器65可以指示连接蓝牙的灯或者一些其他设备(例如，加热/冷却、音乐播放器等)打开。作为另一示例，当接近度传感器被触发时，可以指示微控制器65开动继电器交换机，即，可操作地连接至按钮38，从而为插入至插座34中的设备供电。同样地，当接近功能(通过用户的智能电话)检测到用户已经移动而远离交换设备10一定距离时，它可以关闭设备或采取其他行动。例如，当用户移动而远离交换设备10一定距离指示用户已经离开房屋时，交换设备10可以(例如，经由ble)向门锁发送命令信号以锁住门并且使房屋安全。
与已知检测系统如运动传感器、热传感器、激光、超声波或雷达检测系统相比，交换设备10的接近能力具有各种优点，原因是它不依赖于或不需要视线来检测用户。此外，如当例如人不动或相对不动时，一些系统如一些类型的运动传感器可以被“欺骗”而确定没有一个人存在。另外，许多先前的系统需要在采取进一步行动(例如，光的关闭)之前检测到没有一个人的延迟或时间段。这种延迟导致能量浪费。相比之下，本发明允许基于用户的当前位置来控制设备。
微控制器65还可以存储关于电力插头的操作的信息并且向用户发送关于电力插头的操作的信息。例如，微控制器65可以存储并发送来自温度计的关于电力插头的温度或者关于被递送至电连接至电力插座36的装置的电流的信息。微控制器65还可以存储认证令牌，该认证令牌用于根据安装在硬件认证模块上的安全协议来授权与某些远程设备的连接。
图5a和图5b示出了电力插头110的另一实施方式。电力插头110可以包括与图1至图4的电力插头10相同或相似的内部部件和功能。图5a和图5b的实施方式与图1至图4的实施方式之间的主要差异在于：外部电力插座136和内部插座134具有不同的配置。所示配置适于在例如英国、爱尔兰、马耳他、马来西亚和新加坡使用。应当注意的是，与电力插头10的“水平”配置相对，电力交换设备110具有“垂直”配置。然而，如上所述，电力交换设备10、110可以被配置用于已知或可能变为已知的任何配置的插头和插座。
类似于电力交换设备10，由外壳111、顶盖114和底盖116组成的壳体112形成基本上砖状的形状，但是它也可以形成任何合适的或期望的形状。基本上砖状的形状的最长轴在垂直方向上定向。在该定向中，多于一个电力交换设备110可以插入至以类似于行或排的配置的具有水平对齐的多个插座的面板中。如关于电力交换设备10所讨论的，电力交换设备110可以采用适于容纳元件并实现本文中描述的功能的任何几何形状。
另外，在所描绘的实施方式中，接纳或允许查看状态指示器(未示出)和电力插座136的开口127都位于外壳111的前面113上。开口127水平延伸穿过外壳111，因此，所示实施方式中的状态指示器提供与状态指示器18相似的功能。侧面117内的开口139接纳或允许接近与ac电力板130相邻的按钮(未示出)。如在图1至图4的实施方式中，按钮适用于控制继电器或其他电力交换机，用于选择性地控制到插入至插座134中的设备的电力流。
在图6中，另一电力交换设备总体上由附图标记210表示。设备210基本上类似于上面关于图1至图5描述的设备10、110，因此，前面加上数字“2”的相同的附图标记用于表示相同的元件。此外，虽然对于该设备210未示出，但是设备210的内部部件可以与设备10、110的内部部件基本上相同，以与设备10、110基本上相同的方式控制和操作设备210。可以以如本领域普通技术人员将理解的方式修改内部部件，以适应本文中描述的设备210的结构和功能，包括设备10、110与设备210之间的差异。图1至图5的电力交换设备10、110与图6的电力交换设备210之间的主要差异在于：电力交换设备210被配置成安装在墙壁250中的墙壁开口248中或者通过墙壁250中的墙壁开口248，使得设备210的一部分嵌入墙壁250或在该墙壁250后面延伸，而不是放在外面的“独立”设备。在所示实施方式中，设备210被配置成适合用于公共壁式电插座的墙壁开口。因此，有利地，保护电力交换设备210免受无意的损坏。还有利地，电力交换设备210不会从墙壁突出，并且作为规则的电插座呈现给用户。电力交换设备210不是使用必须例如通过插头或插脚连接至电插座的电力连接器，而是通过与穿过墙壁250或在墙壁250内的电线252电连接来直接从建筑物电力汲取电力。在所示实施方式中，电力交换设备210包含两个电力插座236，这两个电力插座236以常规方式堆叠用于电插座。如上面关于图1至图5的实施方式所讨论的，这些电力插座中的每个电力插座可以用单个内部电力交换机一起控制或者单独控制。
本领域普通技术人员应当理解，虽然电力交换设备210具有两个电力插座236，但是它可以以任何合适的或期望的配置具有任何数量的电力插座，或者根本不具有电力插座。在一些实施方式中，设备210具有已知的电壁式插座(除了图6所示的双插槽配置以外)的配置。使用已知的插座配置的一个结果是：设备210可以利用已知或标准电箱、墙壁开口、壁板等。这可以简化安装，而不增加定制盒、板等的成本。它还可以允许用设备210替换现有的标准壁式插座而不必改变墙壁内电箱、墙壁开口、墙板等，从而实现部件的简单“换出”。另一结果是：设备210可以具有与现有电壁式固定物相似的外观，这在美学上是可取的。例如，设备210可以具有与房间或建筑物中的其他标准壁式固定物相似的外观。
在图7中，另一电力交换设备总体上由附图标记310表示。该设备基本上类似于上面关于图1至图6描述的设备10、110和210，因此，前面加上数字“3”的相同的附图标记用于表示相同的元件。此外，虽然对于该设备310未示出，但是设备310的内部部件可以与设备10、110、210的内部组件基本上相同，以与设备10、110、210基本上相同的方式控制和操作设备310。可以以如本领域普通技术人员将理解的方式修改内部部件，以适应本文中描述的设备210的结构和功能，包括设备10、110、210与设备310之间的差异。图7的电力交换设备与前述实施方式之间的主要差异如下。设备310具有由硬外壳材料制成的壳体312以及从壳体312的侧面317、319延伸的支承件328。支承件328由此使得设备能够以升高设备310的内部部件或者使设备310的内部部件远离表面上的任何潜在有害物质(例如，水)的方式搁置在表面上。另外，电力交换设备310从电力线332接收电力，所述电力线332一端固定至壳体312，线332的另一端固定至电力连接器346。电线(未示出)从电力连接器246延伸，内部地通过线232，并且穿过壳体312中的开口(未示出)，然后电连接至设备312的内部部件，以从电力连接器246向设备210的部件递送电力。
在所示实施方式中，电力连接器346是适于与电插座(未示出)连接的电插头。因此，电力交换设备310适于设置在与室内和室外的壁式插座(未示出)相距某一距离处，然后经由电线332电连接至壁式插座。
本领域普通技术人员应当理解，尽管在图7中电力连接器346是插头，但是电力连接器346可以是当前已知或稍后要开发的任何配置的电力连接器，其适合于连接至电力源以通过电力线332向设备310递送电力。在其他实施方式中，设备310不具有电连接器346，并且电力线332中的线路可以直接连接(例如，“硬连线”)至电源。还应当理解，电力线332可以是任何期望长度的电力线，使得设备310可以相对于电力源(例如，壁式插座)设置在期望的位置处。
在图8中，另一电力交换设备总体上由附图标记410表示。该设备基本上类似于上面关于图1至图7描述的设备10、110、210和310，因此，前面加上数字“4”的相同的附图标记用于表示相同的元件。此外，尽管对于该设备310未示出，但是设备410的内部部件可以与设备10、110、210、310的内部部件基本上相同，以与设备10、110、210、310基本上相同的方式控制和操作设备410。可以以如本领域普通技术人员将理解的方式修改内部部件，以适应本文中描述的设备410的结构和功能，包括设备10、110、210、310与设备410之间的差异。在该实施方式中，电力交换设备410的内部部件(未示出)封装在基本上圆柱形的壳体412中。设备410被配置成啮合至的灯泡插座(例如，灯或其他照明装置的灯泡插座)中。电力连接器446包括可以旋入灯泡插座如爱迪生插座中的公灯泡帽。虽然电力连接器446被描绘为具有螺丝基座，但是本领域技术人员将认识到，电力连接器可以采用本领域技术人员已知的任何形状(例如，针基座、卡口基座、楔形基座、大型预对焦基座等)来连接至灯具。电力插座436被配置为母灯插座如爱迪生插座。因此，电力交换设备410可以插入(例如，旋入)灯具中，并且可以将电力递送至插入(例如，旋入)至电力插座436中的灯泡或其他电设备。尽管电力插座436被描绘为能够接纳具有螺丝基座的灯泡，但是本领域普通技术人员将认识到，设备410可以被配置成与具有本领域技术人员已知的任何基座(例如针基座、卡口底座、楔形基座、大型预对焦基座等)的灯泡连接。本领域普通技术人员还应当理解，灯具和灯泡(或连接至插座436的其他设备)可以在不同的实施方式中使用目前使用的或本领域技术人员已知的任何电压(例如，120v或236v)来工作。有利地，电力交换设备310允许直接监测由从灯具汲取能量的灯泡消耗的能量。另外，电力交换设备410无需位于墙壁或壁式插座处如图1至图5所示的实施方式，或者具有与图7所示的实施方式一样的电力线。在所示实施方式中，灯或灯具本身的电力线向设备410提供电力。该实施方式可以提供关于设备410的位置的附加灵活性，例如，使位于相对于墙壁位置的空间中的中心处，从而更有选择性地，例如更优选地，关于设备410可以与其通信的远程设备定位。在这样的实施方式中，在某些情况下，设备410可以设置在比可以用图1至图7的实施方式实现的更远程的设备的范围内。
图9至图11示意性地描绘了可以采用本发明的电力交换设备的各种系统。在所示实施方式中，描绘了可以插入至壁式插座的电力交换设备10。然而，在图9至图11的系统中可以利用任何合适配置的设备，包括但不限于本文中描述的设备110、210、310和410。
如图9至图11示意性地示出的，电力交换设备10可以用作系统或iot网络的一部分，用于下面更充分地描述的一个或更多个功能，例如，通信桥接；设备的远程控制；设备的远程监视；远程设备和系统的报警状态条件的监视以及数据存储。系统可以参考远程设备来执行这些功能，所述远程设备可以仅无线地连接至电力交换设备10，并且还可以连接至通电设备如插入式设备，例如，从电力交换设备10接收电力的装置。可以被连接、监视或控制或者可以产生用于存储在这样的系统中的数据的设备的示例可以包括电力交换设备10本身、恒温器、门锁、诸如温度计、个人定位器、占用传感器的个人传感器、声音和娱乐系统、儿童睡眠监视器、警报器、照明系统(包括调光或运动控制)、环境监视器和插入式装置。应当理解，上述仅仅是可以包括在本发明的系统中的设备的一些示例，本发明不限于这样的示例，对于本发明，可以使用目前存在的或稍后要开发的任何设备。
关于桥接功能，如图9所示的实施方式中示出的，电力交换设备10可以用作远程设备70与计算设备80之间的通信桥接器或中继器。来自与电力交换设备10配对的任何远程设备的命令或遥测可以由电力交换设备10中的固件(即，微控制器65中的嵌入式代码)进行解释，并且随后例如经由wi-fi或蓝牙被发送至连接iot的计算设备，反之亦然。如图9所示，被描述为无线温度计的远程设备70配备有例如用于使用蓝牙协议71通信的蓝牙无线电。远程设备70向电力交换设备10发送信息如温度。电力交换设备10配备有适于使用蓝牙通信协议71和wi-fi通信协议73发送信息的通信模块。电力交换设备10经由蓝牙协议71从远程设备70接收温度数据，并且电力交换设备10将信息转变为wi-fi通信协议73。
如图9进一步所示，计算设备80通过通信路径可通信地连接至电力交换设备10。在所示实施方式中，该路径包括用于与电力交换设备10通信的无线通信模块(例如，wi-fi)、用于与公共互联网(由云76表示)通信的互联网服务提供商(由通信线74表示)以及提供从互联网至计算设备80的通信的互联网服务提供商(由通信线78表示)的互联网接入点或无线电信标72，该互联网服务提供商可以与互联网服务提供商74相同或不同。计算设备80还可以连接至由云81表示的iot网络内的其他设备。
系统可以包括用于计算设备80的用户与通信路径之间的界面的计算机程序(例如，应用)以与电力交换设备10通信，在某些实施方式中，系统可以包括用于计算设备80的用户与远程设备(例如，远程设备70)之间的界面的计算机程序(例如应用)。在一些实施方式中，计算机程序可以存储为计算设备80上的应用。计算设备80上的示例性应用可以显示例如模拟远程设备的控制系统(例如，控制面板)的图形用户界面77。用于接收或发送信息的计算设备80可以是任何合适的计算机化设备，例如，智能电话、平板计算机、移动计算机、桌面型计算机等。
以此方式，即使远程设备70没有允许远程设备70向互联网接入点72发送信息的通信接口，计算设备80仍然可以从远程设备70接收信息。然后，远程设备70可以例如利用具有合理的预期电池寿命的电池。
在前述示例中，尽管电力交换设备10操作为蓝牙与wi-fi协议之间的通信桥，但是应当理解，设备70和设备80可以使用任何合适的通信系统和协议与电力交换设备10通信。例如但不限于，远程设备70和计算设备80可以使用蓝牙或蓝牙低能耗、红外频率、802.11频率、超声波频率、zigbeetm频率、ism频带无线电位置频谱频率(例如但不限于420mhz至450mhz以及902mhz至928mhz，或gsm频带无线电频率(例如但不限于gsm-450和gsm-900))中之一与通信桥配对。在一些实施方式中，远程设备可以利用wi-fi协议来工作，但不具有接入点特权。
仍然参照图9，用户可以从计算设备80或从可通信地连接至计算设备80的任何其他iot设备(未示出)输入指向远程设备70的控制命令。可以以已知的或以后可以变为本领域技术人员已知的任何方式(包括通过小键盘、触摸屏或语音命令)输入通信。例如，当远程设备配备有由苹果公司分发的
然后，通过互联网76将通信从计算设备80发送至互联网接入点72，互联网接入点72例如通过wi-fi协议73将通信发送至电力交换设备10。电力交换设备10然后将命令转变为蓝牙协议71，并将其发送至远程设备70。以此方式，可以经由互联网来控制启用蓝牙的远程设备70。作为示例，计算设备80可以指示远程设备70打开或关闭。作为另一示例，如果远程设备是可操作地连接至加热或冷却系统的恒温器，则用户可以根据需要指示恒温器激活加热/冷却系统。在某些实施方式中，远程设备70还可以通过通信路径向计算设备80发送信息。例如，远程设备70可以发送由远程设备70测量/感测的温度，使得计算设备80可以根据其编程基于信息采取动作，和/或经由计算设备80的图形用户界面77或例如经由互联网或无线传输(如例如，wifi或蓝牙)向另外的计算设备(未示出)发送数据的其他通信机制(例如，如语音)等向用户通知信息(例如，温度)。
另一个示例涉及与“智能”门锁的远程通信。智能门锁通常由电池供电，原因在于：对许多门设计而言从建筑物电力系统到门锁的电线路是不实际的或者是是昂贵的，特别是在改型应用中。为了节省电力，智能锁通常只配备蓝牙或蓝牙低能耗通信无线电。在本发明的系统中，用户可以使用计算设备80上的应用来输入通信如命令以控制智能门锁，如以对门进行上锁或开锁。然后，经由互联网76和接入点72将命令发送至电力交换设备10。电力交换设备10然后将通信转换为蓝牙或蓝牙低能耗协议，并且将所述通信发送至智能门锁。智能门锁然后例如通过对门进行开锁来响应于所述通信。在某些实施方式中，智能门锁然后可以经由蓝牙将信息(例如，在被上锁或被开锁时门锁的状态)发送回电力交换设备10。电力交换设备10例如通过转变为wi-fi协议将该信息发送至互联网接入点72，并且所述信息经由互联网返回到计算设备80，例如，确认用户期望的动作已经被完成。
系统还可以利用电力交换设备10来远程控制电连接至电力交换设备10的通电设备79的操作。在所示实施方式中，通电设备79表示为微波炉。然而，如上所述，通电设备79可以是经由已知或可以变为已知的电力来工作的任何设备。
在一些实施方式中，iot环境内运行的应用可以使用来自传感器(未示出)的数据，以基于预先选择的值将通电设备79的连接状态从开改变为关或者从关改变为开。这可以通过至计算设备80的用户输入直接来进行，或者可以使用编程预设时间或其他限制来进行。传感器可以经由通过其他电力交换机桥连接的电力交换机10内的桥功能连接的iot，或者通过其他方法连接至iot。例如，传感器可以是热传感器或运动传感器。如本领域普通技术人员应当所知的，热传感器或运动传感器可以被编程，以如果它们在给定的时间段之后没有检测到区域内的人，则向计算设备80发送信号。可替选地，计算设备80可以被编程成使得如果其在某个(例如，预设)时间段内没有从配对的或以其他方式可通信地连接的传感器接收到感测区域中出现了人的信号，则断定该区域内没有人出现。计算设备80然后可以向电力交换设备10发送信号以关闭与电力交换设备10电连接或无线连接的照明。以类似的方式，系统可以被编程成：如果温度上升到给定值以上，则打开屋顶风扇；在温度降低到设定点以下之后，关闭屋顶风扇。从这些传感器收集的数据可以存储在计算设备80中，或者可以存储在能够进行这样的存储并且连接至iot的任何设备内。系统还可以在能够进行这样的存储并且连接至iot的任何设备中存储各种其他类型的数据，包括但不限于与电力使用以及连接的通电设备的状态相关的数据，例如，开/关。
如上所述，当电力交换设备10设置在诸如房间的区域中时，电力交换设备的无线范围内的任何设备或从电力交换机接收电力的任何通电设备可以通过电力交换设备10无线地连接至能够进行数据存储的一个或更多个设备。该存储可以允许记录由缺少内部存储装置的设备产生的数据，或者提供用于存储来自多个设备的数据的统一位置，例如，用于用户访问。例如，诸如灯的通电设备79的电力使用可以记录并存储在基于云81的存储装置中。另外，数据可以存储在连接至iot网络的任何设备上，包括但不限于，计算设备80或电力交换设备10。这样的对电力使用的监视可以通过本领域技术人员已知的任何方法来获得，如例如如上所述的电力交换设备10中的集成的电流监视器。另外，可以收集和存储与不容易连接至集体使用或控制应用或互联网接入点的设备(例如，缺乏用于无线通信的能力的通电设备79)相关的数据。有利地，即使没有电话或其他计算设备被直接配对至远程设备70或通电设备79，也可以例如由设备10中的电力测量电路或其他感测部件从远程设备70或通电设备79收集该数据。于是，运行在计算机、电话、平板计算机或其他智能设备上的应用可以访问该数据以及控制经由iot电力交换机连接的设备。
以类似的方式，系统可以用于检测并产生关于报警状况的消息。用于检测和警告报警状况的应用可以被存储，并且可以运行在系统内的任何合适的设备(例如，电力交换设备10、计算设备80或来自云81的设备)上。值得注意的是，应用无需存储在其报警状况正在被监视的设备上。报警状况可以包括与正常严重偏离的任何发展。报警状况可以包括例如通过电力交换设备10的电流已经猛增到预定值以上或者电力已经从通电设备79(例如，灯或恒温器)被切断。这样的报警状况可以例如由停电或电力超负荷引起。报警状况还可能与远程设备70的状况有关，例如，电力交换设备10与远程设备70之间的远程通信已经被切断。报警状况还可能与远程设备70检测到的环境状况有关。例如，远程设备70可以是被配置成检测泄漏的地下室中的水检测器。远程设备70可以例如经由如上所述的电力交换设备10向连接至系统的其他设备或计算设备80发送关于该报警状况的信息。以此方式，在电池没有耗尽的情况下，远程设备70可以可靠地操作延长的时间段。当远程设备70位于不容易接近以执行电池更换或再充电的位置时，这是特别有利的。
系统可以利用本领域技术人员已知的任何方法向用户传送报警状况。这些可以包括例如从计算设备80发出声音、从电力交换设备10的状态监视器传输光信号、或者向用户的蜂窝电话递送短消息服务(sms)消息。该系统还可以被编程成在发生报警状况时执行某些控制功能。例如，在向通电设备79递送异常高的电流时，系统可以指示电力交换设备10切断至通电设备79的电力。
图10描绘了电力交换设备10可通信地连接多个设备70、82和计算设备80的说明性系统。在一些实施方式中，设备70、82可以使用相同的通信协议来工作，例如，它们都是蓝牙启用设备。然而，在一些这样的实施方式中，设备70、82位于彼此太远而不能直接通信处。于是，设备70、82都可以例如通过蓝牙协议71与电力交换设备10通信。因此，电力交换设备10实际上可以用作附属设备70、82的收发器或基站。设备10从而能够控制、监视和/或接收来自电力交换设备10的范围内的附属设备70、82的数据。
在其他实施方式中，即使它们在彼此的范围内，设备70、82仍然利用防止它们直接通信的不同或不兼容的通信协议。在这样的实施方式中，电力交换设备10可以在不同的通信协议之间转换，从而用作设备70、82之间的如上面关于图9所讨论的桥接器。在一些实施方式中，电力交换设备10可以在设备70与设备82以及计算设备80之间传送信息。在所示实施方式中，电力交换设备10根据蓝牙协议71对信息进行转换并且使用wi-fi协议73与计算设备80通信。然而，电力交换设备还可以使用与设备70和设备82相同的通信协议与计算设备80通信，例如，设备70和设备82都使用蓝牙协议或ble协议，计算设备80位于蓝牙/ble的范围内并且被配对至设备10。在一些实施方式中，例如，仅当用户请求时，或者仅当用户将计算设备80带到电力交换设备10中的接近传感器的范围内时，电力交换设备10才向计算设备80发送信息。在一些这样的实施方式中，在计算设备80在设备10的蓝牙/ble范围内或范围外移动时，设备10可以在蓝牙/ble协议与wi-fi协议之间交换。
因此，本发明允许设备70、82之间的通信，设备70、82例如由于物理距离将它们隔开或着不兼容的协议而原本不会彼此通信。另外，计算设备80可以监视和/或用于控制设备70、82中的一个或更多个。
例如，在图10所示的实施方式中，电力交换设备10提供无线温度计70与无线电力立方体82之间的通信链路。如果设备82具有插入其中的加热/冷却单元，则温度计70可以经由电力交换设备10向设备82发送温度信号，其中，基于报告的温度，设备82然后激活加热/冷却单元以控制加热/冷却单元的位置处的温度。在另外的实施方式中，温度计70可以经由电力交换设备10将测量的温度传送至计算设备80，并且插头82可以经由电力交换设备10向计算设备80传送关于加热/冷却单元82的信息，例如电力状态(开/关)、能量使用、操作时间等。在另外的实施方式中，计算设备80可以经由电力交换设备10向设备70、82中的一个或更多个发送命令指令。即使设备70、设备82和/或计算设备80例如由于上述原因彼此不(并且在一些实施方式中不能)直接通信，这也可以完成。
尽管图10仅示出了可通信地连接至电力交换设备10的两个设备，但是电力交换设备10可以被使用并且被配置成根据需要桥接尽可能多的位于电力交换设备10的通信范围内的设备。因此，用户可以经由电力交换设备10可通信地连接多个附属设备如灯(light)或灯(lamp)，然后通过电力交换设备10可通信地连接，以控制(例如，打开和关闭)所有的灯或者可通信地连接至电力交换设备10的灯的一些子集。有利地，该能力允许用户经由用户的计算设备80连接至单个设备、电力交换设备10，而不是单独地连接至每个附属设备。在设置有各种家庭自动化设备如例如插头和/或插座、壁式交换机、电力板、灯、恒温器、车库门开启器、门锁和电器的“连接的”家庭中，这是特别有利的。应当注意，尽管在图10的实施方式中，计算设备80直接与电力交换设备10连接，但是在其他实施方式中，计算设备80可以经由间接路径(例如，互联网、本地内联网、中间智能插头或其他通信系统)连接至插头。
另外，电力交换设备10可以包括提供电力交换设备10的范围内所需的尽可能多的设备之间的紧密通信(即，直接的、统一的和无缝的)的固件。此外，固件可以适于提供多个这样的紧密通信。在一些实施方式中，固件提供与相同数量的设备控制器对的多个通信，每个通信指向不同的设备。固件可以桥接每个设备控制器对之间的通信。在一些实施方式中，许多设备都使用相同的协议通信。例如，可以使用电力交换设备10作为通信桥来同步和控制许多蓝牙连接设备(未示出)。在这样的实施方式中，可以通过彼此交互来控制许多远程设备，而不需要利用不同的通信协议或与iot网络的连接。
图11示出了系统的另一个实施方式，其中电力交换设备10例如可以用于将设备(例如，蓝牙启用装置)与远程计算机系统84操作地连接和/或与远程计算机系统84一起控制这样的设备。如图9和图10所述，例如，电力交换设备10能够从一个或更多个设备(图11未示出)接收数据。电力交换设备10然后经由诸如wi-fi协议73的无线通信与远程计算机84通信。该通信可以通过各种传送点如wi-fi接入点72、互联网服务提供商74和公共互联网76来实现。在一些实施方式中，用户可以例如使用互联网和wi-fi通信将信息或命令从远程计算机84发送至电力插头。
传递至远程计算机84的该数据可以用于如本领域技术人员应当理解的任何合适的目的。例如，远程计算机84可以存储和分析从电力交换设备10接收的电使用数据。该使用数据例如可以包括当插入至电力交换设备10的装置79被打开或关闭时那一天的时间、与能量消耗对应的在“开”时段期间装置汲取的电流量以及设备79的峰值电力使用的次数。远程计算机84还可以包含程序，所述程序对该数据进行分析并且从而确定要采取的动作，例如，打开空调以实现一个或更多个期望目标(例如，降低的总功耗、用户舒适度等)的最有利时间。考虑到除了从装置接收的信息以外的信息，远程计算机84还可以产生控制指令，如从连接至系统或云的另一计算设备接收的信息(图10未示出)。例如，远程计算机可以基于空调的过去的电力消耗、外部温度和电网中的总电力使用来确定操作空调的最有利时间。
对于上述每个功能，用于执行这些功能的程序可以驻留在连接至iot网络的一个设备或多个设备上。因此，程序、应用或数据可以驻留或存储在电力交换设备10的板上，远程设备70中、计算设备80中、云81中、和/或配备有适当的存储容量的iot网络内的任何其他设备中。示例包括但不限于上述远程存储的数据、控制应用、可编程报警状态条件和警告、数据存储应用、数据监视应用以及允许设备之间的紧密通信的固件。作为示例，如上所述，每当通过电力插座36的电流超过预定值，电力交换设备10就可以被编程成产生报警信号。该程序可以专门存储为电力交换设备上(例如，微控制器65上)的固件。可替选地，适于响应于由插头测量的电流变化的报警程序的一部分可以存储在远程设备70、计算设备80或者连接至iot系统的任何设备上。
另外，尽管图9至图11示出了电力交换设备10与远程设备70之间的无线连接，但是上述功能中的每个功能可以经由有线连接(例如，通过usb连接(例如，usb电缆)与电力交换设备10通信的usb启用设备)来实现。如上所述，电力交换设备10可以包括能够通过电力交换设备10的壳体12的开口29进入的usb端口。usb连接可以被用来控制、监视或传递数据至usb设备。此外，电力交换设备10可以包括多个usb端口，使得多个usb设备可以连接至所述多个usb端口，并且例如由计算设备80或云81中的设备通过电力交换设备10的通信部件远程地监视和/或无线地控制。类似地，从usb设备获得的或与usb设备相关联的数据可以存储在电力交换设备10的微控制器65的板上存储器中，可以存储在诸如桌面型计算机的“本地”usb设备、本地网络或云上的设备、或者能够经由设备10的通信桥接器连接至usb设备的任何其他设备中。类似地，如上面关于通电设备79和远程设备70、82描述的，除了通信是通过与无线相对的usb电缆以外，系统还可以包括用于usb设备的控制应用和程序，所述程序用于检测以及警告报警状态条件并且关于无线连接的设备以与本文中描述的方式类似的方式警告连接的usb设备。此外，如上所述，这些应用和程序可以存储在电力交换设备或与如上所述的iot网络连接的任何设备上。类似地，系统可以包括存储在该系统内的任何适当的设备上的允许在电力交换设备与usb设备之间对接的多个紧密通信的固件以及允许在usb设备与电话、计算机、平板计算机或智能设备之间对接的多个紧密通信的固件。此外，固件可以提供多个这样的紧密通信。在一些实施方式中，固件提供与相同数量的设备控制器对的多个通信，每个通信指向不同的设备。
在图8中以框图形式示出了并入多个电力交换设备的示例性物联网(iot)系统。如图12中看到的，系统800包括两个区域500、600，例如，建筑物中的不同的房间或空间。区域500包括电力交换设备510。在一些实施方式中，电力交换设备510可以是先前描述的任何电力交换设备，例如，设备10、110、210、310或410。交换设备510能够连接至设施电力源505。交换设备510具有电力插座515，该电力插座515与电力交换机520电连通，所述电力交换机520将电力从电力源505选择性地递送至电力插座515。通电设备520a(灯)、520b(风扇)、520c(器具)或任何其他通电设备经由有线路径522a、522b、522c电连接至电力插座515。交换设备510还包括被配置成经由无线路径532a、532b、532c、532d与远程设备530a(运动传感器)、530b(门锁)、530c(恒温器)、530d(遥控器)或任何其他远程设备无线连接和通信的一个或更多个无线接收器525。交换设备510还包括一个或更多个无线发送器和/或收发器535，其在所示的实施方式中包括wifi和蓝牙无线电两者。收发器535与无线接收器525进行信号通信。交换设备510还具有用于有线/电缆连接的usb端口540。
区域600包括电力交换设备610。交换设备610能够连接至设施电力源605。交换设备610具有电力插座615，该电力插座615与将电力选择性地递送至电力插座615的电力交换机620电连通。通电设备620a(灯)、620b(风扇)、620c(器具)或任何其他通电设备经由有线路径622a、622b、622c电连接至电力插座615。交换设备610还包括一个或更多个无线接收器625，其被配置成经由无线路径632a、632b、632c、632d与远程设备630a(水阀)、630b(湿度传感器)、630c(恒温器)、630d(泄漏检测器)或任何其他远程设备无线连接和通信。交换设备610还包括一个或更多个无线发送器和/或收发器635，其在所示实施方式中包括wifi和蓝牙无线电两者。收发器635与无线接收器625进行信号通信。交换设备610还具有用于有线/电缆连接的usb端口640。
交换设备510和交换设备610都可以经由通信路径550、650与一个或更多个计算系统和/或设备700a(本地计算机)、700b(云存储)、700c(智能电话)、700d(云应用)、700e(平板计算机)无线连通，其可以是有线连接、无线连接或其组合。计算系统、电力交换机和远程设备共同形成物联网(iot)。
如本文中描述的，系统800可以由计算系统700a、700b、700c、700d、700e中的一个或更多个进行操作、控制、监视和/或编程。在一个示例中，灯520a可以由智能电话700c来控制。例如，用户可以使用智能电话700c经由收发器535与交换设备510通信，以指示电力交换机520从打开(关闭)位置变为关闭(打开)位置，反之亦然，从而使灯520a打开或关闭。在这样做时，交换设备510使得能够在灯不能独立地连接至iot的情况下对灯520a进行控制。
作为另一示例，用户可以对系统400进行编程，使得当运动传感器530a感测到区域500内的人时，系统400指示电力交换机520变到“开”位置并且打开灯520a。另外地或替代地，可以指示恒温器530c将区域500中的温度调节到期望的设置(或者恒温器530c控制哪个区域或位置)。此外，系统400还可以指示区域600中的恒温器630c调节区域600中的温度(或者恒温器630c控制哪个区域或位置)。以此方式，系统400和/或用户可以监视和控制多个设备，而每个设备无需分别且单独地连接至网络或iot。本领域技术人员应当理解，上述操作的示例仅是示例性的，并且本发明考虑了各种模式和操作方法。
尽管图12的实施方式示出了使用具有某些无线和插座(被插入用于电力供给)设备的两个电力交换设备510、610(每个区域中一个)的两个区域500、600，对系统尺寸没有限制。本发明考虑了具有任何数量的电力交换机设备、无线设备和/或插座设备的任何尺寸的系统。
另外地或可替选地，电力交换设备可以包括在下面描述的相关美国专利申请中描述的特征中的一个或更多个特征，所述相关美国专利申请中的每一个被分配给了本发明的受让人并且通过引用以其全部内容并入本文中：于2014年4月4日提交的题为“wirelessaggregator”的美国专利申请14/245,829，其要求于2013年4月5日提交的类似名称的美国临时专利申请no.61/809,079的权益；于2015年7月31日提交的题为“systemsandmethodsforcommunicationbetweendevicesandremotesystemswithapowercord”的美国专利申请no.14/815,761，其要求于2014年7月31日提交的题为“systemconnectingappliancestothecloudwithpowercord”的美国临时申请61,999,557的权益；于2015年8月11日提交的题为“multifunctionpass-throughwallpowerplugwithcommunicationrelayandrelatedmethod”的美国专利申请no.14/823,732，其要求于2014年8月11日提交的题为“pass-throughwallpowerplug”的美国临时专利申请no.61/999,914以及于2014年5月21日提交的题为“wirelesstransmissiondevice”的美国专利申请no.29/491,496的权益。
相关领域的普通技术人员可以基于本文的教导可以认识到，在不脱离本发明的精神和/或范围的情况下，可以对上述和其他实施方式作出许多改变和修改。仅作为示例，本公开内容考虑到但不限于具有上面描述中阐述的特征中的(以任意一个或更多个组合)的任何一个或更多个特征的实施方式。因此，应在说明性的而非限制性的意义上采取实施方式的该详细描述。
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