無線家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種低成本、能源監(jiān)控系統(tǒng)包括：多個(gè)用于監(jiān)控特定電路中、或特定裝置的能源消耗的遠(yuǎn)程傳感器(2)、通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程傳感器(20)通信的適配器(40)、以及具有顯示器的主機(jī)設(shè)備(60)。遠(yuǎn)程傳感器(2)監(jiān)控特定電路中、或特定裝置的能源消耗并且將被監(jiān)控的電路或裝置的能源消耗報(bào)告給遠(yuǎn)程適配器(40)。適配器(40)存儲(chǔ)能源消耗數(shù)據(jù)于存儲(chǔ)器中并且產(chǎn)生供主機(jī)設(shè)備(60)顯示的輸出圖像。該輸出圖像基于存儲(chǔ)在適配器的存儲(chǔ)器中的顯示模板并且定義了能源消耗數(shù)據(jù)如何被格式化以及如何顯示給用戶。
【專利說明】無線家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)
[0001]背景
[0002]本發(fā)明通常涉及能源監(jiān)控系統(tǒng)，并且更具體地，涉及給消費(fèi)者收集并顯示關(guān)于家庭內(nèi)能源消耗的信息的無線家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)。
[0003]大多數(shù)住房配置有測(cè)量公用能源，例如電、天然氣和水的消耗的需給電表。需給電表通常測(cè)量公用能源的總消耗并且需給電表每月被讀一次以確定該家庭中的公用能源在一個(gè)月時(shí)間內(nèi)的總消耗。公用能源供應(yīng)商給公用能源的消費(fèi)者提供指示公用能源消耗的總量以及公用能源的費(fèi)用的月結(jié)算。
[0004]關(guān)于能源費(fèi)用上升和全球變暖的擔(dān)心越來越多，其已經(jīng)導(dǎo)致了對(duì)關(guān)于能源消耗的更詳細(xì)信息和實(shí)時(shí)信息的需求增加。雖然給消費(fèi)者提供了關(guān)于公共能源在一段給定時(shí)間內(nèi)的總消耗的信息，但沒有提供關(guān)于特定裝置的能源消耗或用于特定目的的能源消耗的信息。而且，沒有給消費(fèi)者提供表明消費(fèi)者在白天或晚上的任何給定時(shí)間的能源消耗的實(shí)時(shí)信息。給消費(fèi)者提供關(guān)于能源消耗的實(shí)時(shí)信息將鼓勵(lì)消費(fèi)者調(diào)整他們的習(xí)慣以減少能源消耗并節(jié)省費(fèi)用。
[0005]用于監(jiān)控和控制家庭中的能源消耗的智能能源系統(tǒng)為眾人所知。智能能源系統(tǒng)通常包括用于監(jiān)控特定電路中或特定裝置的能源消耗的多個(gè)傳感器。由傳感器收集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)處理能源消耗信息并將其輸出給顯示器用于供消費(fèi)者查看。此外，該計(jì)算機(jī)可以與遠(yuǎn)程裝置控制器通信以控制家庭內(nèi)能源的使用。
[0006]雖然智能能源系統(tǒng) 能夠給消費(fèi)者提供關(guān)于家庭內(nèi)的能源消耗的實(shí)時(shí)信息，但實(shí)施這種系統(tǒng)通常是非常昂貴的，尤其是在預(yù)先存在的住房中。此外，該系統(tǒng)需要用于處理和顯示信息的專門編程的計(jì)算機(jī)。因此，智能能源系統(tǒng)尚未獲得廣泛的接受并且通常只能在昂貴的和/或新建的住房發(fā)現(xiàn)它。
[0007]因此，對(duì)低成本能源監(jiān)控系統(tǒng)的需求仍然存在，該系統(tǒng)不僅能以低成本部署在新的住房中，而且能以低成本部署在現(xiàn)有住房中。
[0008]概述
[0009]本發(fā)明提供了低成本的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，能源監(jiān)控系統(tǒng)包括:多個(gè)用于監(jiān)控特定電路中、或特定裝置的能源消耗的遠(yuǎn)程傳感器，通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程傳感器通信的適配器、以及具有顯示器的主機(jī)設(shè)備。遠(yuǎn)程傳感器監(jiān)控特定電路中、或特定裝置的能源消耗，并且將被監(jiān)控電路或裝置的能源消耗報(bào)告給遠(yuǎn)程適配器。此外，可以提供傳感器以檢測(cè)環(huán)境條件，例如室內(nèi)或室外溫度，并且檢測(cè)被監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置，例如用于HVAC系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)溫器設(shè)置。適配器存儲(chǔ)能源消耗數(shù)據(jù)于存儲(chǔ)器中并且產(chǎn)生供主機(jī)設(shè)備顯示的輸出圖像。該輸出圖像基于存儲(chǔ)在適配器的存儲(chǔ)器中的顯示模板并且定義了能源消耗數(shù)據(jù)如何被格式化以及如何顯示給用戶。
[0010]以周期性的間隔，例如，每十分鐘，適配器中的處理器基于從遠(yuǎn)程傳感器接收到的最新能源消耗數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的輸出圖像。由處理器創(chuàng)建的圖像存儲(chǔ)在適配器的存儲(chǔ)器中。適配器包含連接到主機(jī)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，例如USB接口。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，主機(jī)設(shè)備包括能夠顯示存儲(chǔ)在可移除存儲(chǔ)設(shè)備中的圖像的電子相框。適配器作為主機(jī)設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備而出現(xiàn)。主機(jī)設(shè)備順序地讀取以及顯示存儲(chǔ)在適配器的存儲(chǔ)器中的輸出圖像。顯示的圖像能示出，例如，本日、本周、本月、或本年中每個(gè)電路或裝置的消耗的能源數(shù)量。顯示的圖像還能顯示消耗的能源的費(fèi)用。有了這些信息，用戶能夠更改他或她的習(xí)慣以減少消耗的能源的量。
[0011]本發(fā)明因此提供了能與低費(fèi)用顯示設(shè)備，例如數(shù)字相框一起使用的便宜的能源監(jiān)控系統(tǒng)。從下面描述中，本發(fā)明的其他優(yōu)勢(shì)是明顯的。
[0012]附圖簡(jiǎn)述
[0013]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例性的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)。
[0014]圖2示出了用于監(jiān)控單個(gè)裝置的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的示例性的傳感設(shè)備。
[0015]圖3示出了用于監(jiān)控多個(gè)電路的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的示例性的傳感設(shè)備。
[0016]圖4示出了用于家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的示例性的適配器。
[0017]圖5示出了用于傳感設(shè)備或適配器的示例性的無線模塊。
[0018]圖6示出了用于配置用于家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的適配器的示例性的方法。
[0019]圖7示出了由家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感設(shè)備實(shí)施的示例性的方法。
[0020]圖8示出了由家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)中的適配器實(shí)施的示例性的方法。
[0021]圖9示出了由家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)中的主機(jī)設(shè)備實(shí)施的示例性的方法。
[0022]圖10是示出了由各種電路組在一天內(nèi)消耗的能源的示例性的輸出圖像。
[0023]圖11是示出了一天中消耗的能源的費(fèi)用的示例性的輸出圖像。
[0024]圖12是示出了由各種電路組在多天內(nèi)消耗的能源的示例性的輸出圖像。
[0025]詳細(xì)描述
[0026]現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了用于監(jiān)控家庭內(nèi)的能源消耗的本發(fā)明的實(shí)施方案。雖然本文在家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)的背景下描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，相同的原理能被應(yīng)用在其他類型的監(jiān)控應(yīng)用中。
[0027]家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)10包括三種主要元件:一個(gè)或多個(gè)傳感設(shè)備20、通過無線網(wǎng)絡(luò)與傳感設(shè)備20通信的適配器40、具有顯示器的主機(jī)設(shè)備60。傳感設(shè)備20監(jiān)控家庭內(nèi)的特定電路內(nèi)或特定裝置的能源消耗，并且將收集的數(shù)據(jù)傳送給適配器40。系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包含監(jiān)控環(huán)境條件、或檢測(cè)用于被監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置的傳感設(shè)備20。例如，傳感設(shè)備20可被提供以監(jiān)控室內(nèi)和室外溫度。此外，傳感設(shè)備20可以并入到家庭自動(dòng)調(diào)溫器以檢測(cè)用于加熱和冷卻的控制設(shè)置。通過這些類型的傳感設(shè)備20提供的附加信息將用于使消費(fèi)者理解溫度及控制設(shè)置如何影響能源消耗和費(fèi)用。該信息還將給消費(fèi)者提供如何減少能源消耗的更好的理解。
[0028]適配器40將能源消耗數(shù)據(jù)、以及有關(guān)環(huán)境條件和控制設(shè)置的其他信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在一些實(shí)施方案中，適配器40還能存儲(chǔ)用于計(jì)算消耗的電力或能源的費(fèi)用的費(fèi)用信息。適配器40還存儲(chǔ)用于創(chuàng)建輸出圖像的模板以給消費(fèi)者發(fā)送關(guān)于家庭中的能源消耗的信息。模板包含提供用于創(chuàng)建輸出圖像的指令。例如，模板明確說明為輸出圖像選擇什么數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)如何分組、執(zhí)行什么計(jì)算以創(chuàng)建顯示的數(shù)據(jù)、如何格式化所顯示的數(shù)據(jù)，以及輸出圖像的布局。輸出圖像利用從傳感設(shè)備20接收到的最新能源消耗數(shù)據(jù)不斷更新，并且更新的圖像存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器中。如將在下文中更加詳細(xì)地描述的，適配器40包含標(biāo)準(zhǔn)接口，例如USB接口，以連接主機(jī)設(shè)備60。主機(jī)設(shè)備60訪問存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器中的輸出圖像并且給消費(fèi)者顯示該輸出圖像。例如，主機(jī)設(shè)備60可循環(huán)通過每個(gè)輸出圖像，以預(yù)定的時(shí)間段顯示每個(gè)輸出圖像，例如，10秒。
[0029]傳感設(shè)備20和適配器40實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以形成個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)或家庭局域網(wǎng)(HAN)。有很多可用的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適合與本發(fā)明有關(guān)的用途。無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實(shí)施例包含ZIGBEE、藍(lán)牙、以及W1-Fi無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。還可以使用現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的其他無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
[0030]為了說明的目的，本文描述的本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案使用ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZIGBEE標(biāo)準(zhǔn)建立在電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)之上，其定義了用于具有有限電力、CPU、以及存儲(chǔ)資源的小設(shè)備的短距離、低電力、低數(shù)據(jù)速率無線接口。ZIGBEE標(biāo)準(zhǔn)包括一組用于ZIGBEE節(jié)點(diǎn)之間通信的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層協(xié)議。
[0031]有三種類型的ZIGBEE節(jié)點(diǎn):協(xié)調(diào)器、路由器、以及終端設(shè)備。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立和管理可以加入其他節(jié)點(diǎn)的ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)。使用樹狀或者網(wǎng)狀拓?fù)涞腪IGBEE網(wǎng)絡(luò)需要存在至少一個(gè)路由器。路由器將消息從ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)中繼到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)并且允許子節(jié)點(diǎn)與它連接。路由器作為用于終端設(shè)備加入ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的本地協(xié)調(diào)器。終端設(shè)備通常承載一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序以執(zhí)行特定的任務(wù)。例如，終端設(shè)備可以具有收集和報(bào)告數(shù)據(jù)、以及遠(yuǎn)程控制連接的設(shè)備的應(yīng)用程序。在示例性的實(shí)施方案中，適配器40作為協(xié)調(diào)器操作，并且傳感設(shè)備20作為路由器或者終端設(shè)備。 [0032]ZIGBEE節(jié)點(diǎn)可以承載一個(gè)或多個(gè)用戶應(yīng)用程序。ZIGBEE節(jié)點(diǎn)上承載的應(yīng)用程序可以發(fā)送消息至該ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他應(yīng)用程序，以及從該ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他應(yīng)用程序接收消息。應(yīng)用程序被建模為應(yīng)用對(duì)象。應(yīng)用程序配置文件定義了相關(guān)的或互補(bǔ)的應(yīng)用對(duì)象之間的相互作用。應(yīng)用程序配置文件可以是公共的或者私有的。公共應(yīng)用程序配置文件使來自不同供應(yīng)商的設(shè)備互操作。私有應(yīng)用程序配置文件是專有的。ZIGBEE聯(lián)盟提供了大量的公共配置文件。一個(gè)這樣的公共配置文件是致力于家庭能源消耗的監(jiān)控和控制的智能能源配置文件。在本發(fā)明的背景下，在傳感設(shè)備20中的ZIGBEE應(yīng)用程序收集能源消耗數(shù)據(jù)并且將該能源消耗數(shù)據(jù)發(fā)送至適配器40。如下文所描述的，適配器40從該傳感設(shè)備接收能源消耗數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生輸出圖像。
[0033]圖2示出了用于監(jiān)控單個(gè)裝置(例如冰箱或電視機(jī))的電流的傳感設(shè)備20的實(shí)施方案。為了方便起見，在圖2和圖3中使用相似的標(biāo)號(hào)以標(biāo)示相似的組件。圖3中示出的傳感設(shè)備20包括無線模塊22和單個(gè)傳感器30。傳感器30插入在墻上插頭34和插座36之間。插頭34可以是被配置為插入到家中的墻上插座的傳統(tǒng)的兩線或三線插頭。類似地，插座36是傳統(tǒng)的兩線或三線插座。插頭34和插座36部署在包圍傳感設(shè)備20的組件的殼體38上。
[0034]在使用中，傳感設(shè)備20插入到將連接裝置的墻上插座。然后裝置可以插入到傳感設(shè)備20上的插座36。因此傳感器30能監(jiān)控由連接的裝置使用的電流和/或電壓。傳感設(shè)備20內(nèi)的無線模塊22從傳感器30收集數(shù)據(jù)并且將收集到的數(shù)據(jù)周期性地報(bào)告給適配器
40。在一些實(shí)施方案中，傳感設(shè)備20中的無線模塊22可以報(bào)告從傳感器30接收到的電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果。此外，無線模塊22能從電流和電壓測(cè)量結(jié)果計(jì)算瞬時(shí)電力和/或能源。無線模塊22除了可以將電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果報(bào)告給適配器40之外，或者作為替代，報(bào)告瞬時(shí)電力和/或能源。[0035]圖3示出了用于監(jiān)控多個(gè)家庭電路中的電流的另一個(gè)示例性的傳感設(shè)備20。圖3中所示的傳感設(shè)備20可以部署在負(fù)載板內(nèi)或電路板內(nèi)，以監(jiān)控家庭內(nèi)多個(gè)電路中的能源消耗。傳感設(shè)備20包括無線模塊22和多個(gè)傳感器30。每個(gè)傳感器30監(jiān)控特定的家庭電路中的能源消耗。例如，傳感器30可以包括，圍繞電路分支中的導(dǎo)線夾住的分裂鐵芯電流變壓器。傳感器30采樣和測(cè)量各個(gè)電路中的電流。采樣間隔可以從每幾秒鐘變化到每幾分鐘。傳感器30的輸出通過多路復(fù)用器32應(yīng)用到無線模塊22的輸入。以周期性的間隔，無線模塊22從傳感器30獲得電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果并且給適配器40傳送該測(cè)量結(jié)果。如之前指出的，無線模塊22還能從電流和電壓測(cè)量結(jié)果計(jì)算瞬時(shí)電力和/或能源并且將瞬時(shí)電力和/或能源報(bào)告給適配器40。
[0036]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例性的適配器40。在單個(gè)的整體殼體42內(nèi)含有主要功能組件。這些組件包括無線模塊44、接口控制器46、非易失性存儲(chǔ)器48、以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器50。適配器40中的無線模塊44作為用于家庭局域網(wǎng)(例如ZIGBEE網(wǎng)絡(luò))的協(xié)調(diào)器，從傳感設(shè)備20接收測(cè)量結(jié)果報(bào)告、在存儲(chǔ)器48中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、并且創(chuàng)建用于主機(jī)設(shè)備60顯示的輸出圖像。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量結(jié)果報(bào)告可以包含來自傳感設(shè)備20的電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果并且可以將無線模塊44配置為從該電流和電壓測(cè)量結(jié)果計(jì)算瞬時(shí)電力和/或能源。在其他實(shí)施方案中，測(cè)量結(jié)果報(bào)告可以包含瞬時(shí)電力和/或能源測(cè)量結(jié)果。瞬時(shí)電力或能源可乘以時(shí)間以計(jì)算消耗的電力或能源。存儲(chǔ)器48還可以存儲(chǔ)用于計(jì)算消耗的電力或能源的費(fèi)用的費(fèi)用信息。例如，每單位電力的費(fèi)用(例如美元每千瓦時(shí))可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器48中，其能乘以消耗的電力或能源的單位數(shù)以獲得總費(fèi)用。 [0037]接口控制器46為一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)接口提供支持并且管理在配置期間在適配器40和主機(jī)設(shè)備60之間、或適配器40和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。接口控制器46和物理連接器52電連接，連接器52提供了用于將適配器40可移除地連接至主機(jī)設(shè)備60的裝置。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，接口控制器46包括由微芯科技公司制造的PIC18F87J50芯片。PIC18F87J50芯片包括具有內(nèi)置USB2.0模塊的8比特微控制器。連接器52包括用于插入到主機(jī)設(shè)備60上的互補(bǔ)的陰型USB連接器的陽型USB連接器。
[0038]存儲(chǔ)器48提供用于存儲(chǔ)從傳感設(shè)備20接收到的數(shù)據(jù)以及用于存儲(chǔ)創(chuàng)建的在主機(jī)設(shè)備60上顯示的輸出圖像的非易失性存儲(chǔ)器。能使用任何形式的非易失性存儲(chǔ)器，例如電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)或閃存。此外，硬盤或可移除介質(zhì)，例如DVD，能用作非易失性存儲(chǔ)器。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器50，例如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)，提供了用于暫時(shí)存儲(chǔ)程序指令和數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器48可以劃分成共享存儲(chǔ)器48a和非共享存儲(chǔ)器48b。共享存儲(chǔ)器48a可由主機(jī)設(shè)備60訪問并且存儲(chǔ)輸出圖像。非共享存儲(chǔ)器48b從主機(jī)設(shè)備60隱藏并且用于存儲(chǔ)能源監(jiān)控應(yīng)用程序和由適配器40收集的能源消耗數(shù)據(jù)。在其他的實(shí)施方案中，能源消耗數(shù)據(jù)能存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器中。
[0039]圖5示出了可以用在圖2或圖3的傳感設(shè)備20中、或適配器40中的示例性的無線模塊22、44。無線模塊22、44含有在單個(gè)芯片上的射頻收發(fā)器24、處理器26、以及存儲(chǔ)器28。作為一個(gè)例子，無線模塊22可以包括由飛思卡爾半導(dǎo)體公司制造的MC13224V芯片。MC13224V芯片包括2.4GHz射頻收發(fā)器、實(shí)施ZIGBEE協(xié)議的8比特微控制器、以及用于ZIGBEE應(yīng)用程序的60k的閃存。能源監(jiān)控應(yīng)用程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器28中并且由處理器26執(zhí)行。[0040]基于文件的通信方案被用于無線模塊44中的處理器26和主機(jī)設(shè)備60之間的通信。接口控制器46有效地掩蓋無線模塊48的存在而允許主機(jī)設(shè)備60訪問共享存儲(chǔ)器48a以使得適配器40對(duì)主機(jī)設(shè)備60而言作為大容量存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)。通過產(chǎn)生輸出圖像并且將輸出圖像存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器中用于主機(jī)設(shè)備60隨后檢索，處理器26執(zhí)行的能源監(jiān)控應(yīng)用程序與主機(jī)設(shè)備60通信。主機(jī)設(shè)備60沒有必要知道適配器40內(nèi)的處理器26。
[0041]例如，主機(jī)設(shè)備60可以包括順序地顯示存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備或外部存儲(chǔ)設(shè)備，例如USB存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)字圖像的傳統(tǒng)的數(shù)字相框。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，適配器40被配置以插入到數(shù)字相框中的標(biāo)準(zhǔn)的USB2.0串行端口。適配器40對(duì)于數(shù)字相框或者其他主機(jī)設(shè)備而言作為USB存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)。因此，數(shù)字相框?qū)⒁怨J(rèn)的格式順序地顯示存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器48中的輸出圖像。
[0042]在一些實(shí)施方案中，主機(jī)設(shè)備60可以包括傳統(tǒng)的家庭計(jì)算機(jī)并且適配器40插入到該計(jì)算機(jī)上的USB端口。如之前描述的，家庭計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序能訪問并且順序地顯示存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器48中的輸出圖像。在一些實(shí)施方案中，含有到輸出圖像的鏈接的超文本標(biāo)記語言(HTML)文件能存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器48中。運(yùn)行在家庭計(jì)算機(jī)上的瀏覽器能訪問具有到輸出圖像的鏈接的HTML文件，并且在瀏覽器窗口中順序地顯示輸出圖像。這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要專門的軟件來查看輸出圖像。
[0043]在使用中，在家庭內(nèi)安裝一個(gè)或多個(gè)傳感設(shè)備20以監(jiān)控特定電路或裝置的能源消耗。如之前指出的，如圖2中所示的傳感設(shè)備20可以安裝在電路板中并且監(jiān)控家庭內(nèi)的多個(gè)電路。另外，或除此以外，如圖3中所示的一個(gè)或多個(gè)傳感設(shè)備20可以用于監(jiān)控特定裝置的能源消耗。一旦安裝了傳感設(shè)備20，適配器40被配置為將被監(jiān)控的家庭電路和裝置與能被用戶理解的有意義的標(biāo)簽或符號(hào)關(guān)聯(lián)。在配置期間，能創(chuàng)建用于多個(gè)電路的電路組。例如，被命名為“HVAC”的組可以被創(chuàng)建以用于家庭內(nèi)所有的HVAC設(shè)備。作為另外一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)冰箱和冰 柜可以組合成被命名為“制冷”的電路組。當(dāng)電路組被創(chuàng)建時(shí)，輸出圖像將為電路組而不是電路組內(nèi)各個(gè)電路報(bào)告能源消耗。
[0044]配置應(yīng)用程序，它在本文中被稱為配置工具，其能存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器48中以簡(jiǎn)化用戶對(duì)適配器40的配置。家庭計(jì)算機(jī)可以用于該配置。當(dāng)適配器40插入到家庭計(jì)算機(jī)時(shí)，家庭計(jì)算機(jī)能訪問存儲(chǔ)在適配器40中的配置工具。配置工具能顯示被監(jiān)控電路的列表。用戶可以使用配置工具將電路組合在一起，并且將有意義的標(biāo)簽應(yīng)用至各個(gè)電路和/或電路組。
[0045]配置工具還可以給用戶提供可供產(chǎn)生輸出圖像用的模板列表。用戶可以選擇用于產(chǎn)生顯示圖像的所需模板。在一些實(shí)施方案中，模板可以由用戶定制。例如，可以使用用戶喜好來選擇用于模板的配色方案、內(nèi)容、以及布局。
[0046]一旦適配器40的配置完成，適配器40可以插入到數(shù)字相框或者其他主機(jī)設(shè)備60。適配器40將自動(dòng)地與傳感設(shè)備20建立連接并且當(dāng)數(shù)據(jù)可用時(shí)開始產(chǎn)生輸出圖像。
[0047]圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于配置適配器40的示例性的方法100。當(dāng)存儲(chǔ)在適配器40中的配置工具啟動(dòng)時(shí)，該流程開始。配置工具顯示了被監(jiān)控電路的列表(方框110)。用戶可選擇地給電路組分配電路(方框120)。然后用戶選擇用于各個(gè)電路和電路組的標(biāo)簽(方框130)。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，可以提供典型標(biāo)簽的下拉列表，用戶可以從中選擇用于不同電路的標(biāo)簽。配置工具還可以支持自定義標(biāo)簽。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，能通過應(yīng)用相同的標(biāo)簽到不同的電路創(chuàng)建組。在這種情況下，配置工具將具有相同的標(biāo)簽的所有電路分配到單個(gè)電路組。在其他的實(shí)施方案中，可以獨(dú)立于標(biāo)簽建立電路組。一旦創(chuàng)建了電路組并且選擇了標(biāo)簽，用戶選擇用于產(chǎn)生輸出圖像的顯示模板(方框140)。顯示模板可以被用戶自定義。在這種情況下，用戶可選擇地更改顯示模板。用戶輸入的信息作為配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器中(方框150)。
[0048]圖7示出了由傳感設(shè)備20中承載的能源監(jiān)控應(yīng)用程序?qū)嵤┑氖纠缘姆椒?00。當(dāng)傳感設(shè)備20 (圖1)被激活并且加入ZIGBEE家庭網(wǎng)絡(luò)或其他家庭局域網(wǎng)(HAN)時(shí)，該流程開始。傳感設(shè)備20進(jìn)入睡眠模式(方框210)并且當(dāng)睡眠定時(shí)器滿期時(shí)周期性地醒來(方框220)。當(dāng)傳感設(shè)備20醒來時(shí)，其測(cè)量被監(jiān)控電路中的電流和/或電壓(方框230)并且將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給適配器(方框240)。傳感設(shè)備20還能從電流和電壓測(cè)量結(jié)果計(jì)算瞬時(shí)電力和/或能源并且將瞬時(shí)電力和/或能源報(bào)告給適配器40 (圖1)。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量結(jié)果在傳送給適配器40 (圖1)之前，可以暫時(shí)存儲(chǔ)在傳感設(shè)備20的存儲(chǔ)器中。
[0049]圖8示出了由適配器40實(shí)施的示例性的流程300。適配器40如之前描述的以周期性的間隔從傳感設(shè)備20接收能源消耗數(shù)據(jù)(方框310)并且將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(方框320)。如之前描述的，能源消耗數(shù)據(jù)可以包括電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果、瞬時(shí)電力、和/或能源。在一些實(shí)施方案中，適配器可以接收電流和/或電壓測(cè)量結(jié)果并且計(jì)算瞬時(shí)電力和能源。當(dāng)接收到新數(shù)據(jù)，適配器30更新輸出圖像以反映新數(shù)據(jù)(方框330)。如之前描述的，輸出圖像基于顯示模板以及存儲(chǔ)在適配器40的存儲(chǔ)器中的能源消耗數(shù)據(jù)產(chǎn)生。一旦產(chǎn)生了輸出圖像，適配器40在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)該輸出圖像(方框340)。在一個(gè)不例性的實(shí)施方案中，更新的輸出圖像覆蓋之前的輸出圖像以使存儲(chǔ)器不被存儲(chǔ)的圖像所消耗。然后輸出圖像可供主機(jī)設(shè)備60顯示所用。
[0050]圖9示出了由主機(jī)設(shè)備60例如數(shù)字相框?qū)嵤┑氖纠缘牧鞒?00。當(dāng)適配器40插入到主機(jī)設(shè)備60時(shí)，該流程開始。當(dāng)適配器插入到主機(jī)設(shè)備的USB端口時(shí)，主機(jī)設(shè)備60最先檢測(cè)適配器40的存在(方框410)。主機(jī)設(shè)備60訪問適配器40的存儲(chǔ)器并且識(shí)別用于在主機(jī)設(shè)備60上顯示的適當(dāng)格式的圖像(方框420)。然后主機(jī)設(shè)備60順序地讀取并且顯示每個(gè)輸出圖像(方框430)。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，主機(jī)設(shè)備60循環(huán)通過每個(gè)輸出圖像并且顯示每個(gè)輸出圖像預(yù)定的時(shí)間段。當(dāng)已經(jīng)顯示了所有的輸出圖像時(shí)，重復(fù)該過程。
[0051]圖10-12示出了能被產(chǎn)生和顯示的一些輸出圖像。圖10示出了用于家庭內(nèi)的已定義的電路組的每日組總結(jié)。組總結(jié)標(biāo)示每個(gè)組消耗的能源的量以及每個(gè)組消耗的能源的費(fèi)用。圖11示出了一天中消耗的能源的總費(fèi)用并且將消耗的總能源與前一天消耗的總能源以及平均每日消耗的總能源相比較。輸出圖像還包括以美分每小時(shí)指示能源消耗的速率的測(cè)量?jī)x表。圖12示出了為期12天的已定義的電路組的每日組總量。這些輸出圖像意在示出能被產(chǎn)生的輸出圖像的類型并且不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明。許多其他類型的輸出圖像是可能的。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的能源監(jiān)控系統(tǒng)提供了用于給用戶顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的低成本家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)。適配器40的物理形狀和尺寸可以類似于USB存儲(chǔ)設(shè)備，其可移除地與低成本主機(jī)設(shè)備連接。由適配器執(zhí)行圖像產(chǎn)生處理。顯示給用戶的信息能利用簡(jiǎn)單的模板自定義以適合消費(fèi)者的需求。提供關(guān)于能源消耗的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給用戶鼓勵(lì)了消費(fèi)者節(jié)約能源以便降低他們的能源費(fèi)用。
[0053]當(dāng)然，除了本文闡述的那些方式，在不背離本發(fā)明的范圍和本質(zhì)下，本發(fā)明可以以其他特定的方式被實(shí)施。因此，本發(fā)明的實(shí)施方案在各個(gè)方面被認(rèn)為是示例性的并且非限制性的，并且旨在包含所 附權(quán)利要求的含義和等同范圍內(nèi)的所有改變。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)控系統(tǒng)，包括: 一個(gè)或多個(gè)無線傳感設(shè)備，其用于收集能源消耗數(shù)據(jù)； 主機(jī)設(shè)備，其包含顯示器； 適配器，其可移除地連接至所述主機(jī)設(shè)備，所述適配器包括: 殼體； 無線收發(fā)器，其部署在所述殼體內(nèi)以接收來自所述傳感設(shè)備的能源消耗數(shù)據(jù)； 存儲(chǔ)器，其在所述殼體內(nèi)以存儲(chǔ)所述能源消耗數(shù)據(jù)以及一個(gè)或多個(gè)顯示模板，所述存儲(chǔ)器包括可供所述主機(jī)設(shè)備訪問的共享存儲(chǔ)器； 處理器，其在所述殼體內(nèi)并且被配置以: 利用基于文件的通信方案，通過所述共享存儲(chǔ)器與所述主機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息通信；以及基于所述能源消耗數(shù)據(jù)以及所述顯示模板創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)輸出圖像，并且將所述輸出圖像存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中以供所述主機(jī)檢索；以及 接口，其包含可移除地將所述適配器連接至所述主機(jī)設(shè)備的物理連接器以及給所述主機(jī)設(shè)備提供對(duì)存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中的所述輸出圖像的訪問通道的接口電路。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)器還包括用于存儲(chǔ)所述能源消耗數(shù)據(jù)的隱藏存儲(chǔ)器，所述隱藏存儲(chǔ)器無法被所述主機(jī)設(shè)備訪問。
3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為產(chǎn)生包含消耗的電力或能源的輸出圖像。
4.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器還被配置為計(jì)算由一個(gè)或多個(gè)電路使用的電力或能源的費(fèi)用并且產(chǎn)生包含所消耗的電力或能源的費(fèi)用的輸出圖像。
5.如權(quán)利要求3所述的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為將兩個(gè)或兩個(gè)以上電路組合成電路組，計(jì)算由所述電路組使用的總電力或總能源，以及創(chuàng)建包含由所述電路組使用的總電力或總能源的輸出圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為計(jì)算由所述電路組使用的電力或能源的總費(fèi)用，以及創(chuàng)建包含由所述電路組使用的電力或能源的總費(fèi)用的輸出圖像。
7.如權(quán)利要求2所述的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述傳感設(shè)備中的一個(gè)包括用于監(jiān)控多個(gè)電路中的能源消耗的多個(gè)傳感器。
8.如權(quán)利要求2所述的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述傳感設(shè)備中的一個(gè)適合連接到墻上插座并且監(jiān)控由連接的裝置使用的電流。
9.如權(quán)利要求1所述的家庭能源監(jiān)控系統(tǒng)，還包括用于由用戶對(duì)所述顯示模板進(jìn)行配置的配置工具。
10.一種用于監(jiān)控系統(tǒng)的適配器，所述監(jiān)控系統(tǒng)包含具有顯示器的主機(jī)設(shè)備，所述適配器包括: 殼體； 無線收發(fā)器，其部署在所述殼體內(nèi)以接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感設(shè)備的能源消耗數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器，其在所述殼體內(nèi)以存儲(chǔ)所述能源消耗數(shù)據(jù)和一個(gè)或多個(gè)顯示模板，所述存儲(chǔ)器包括可供所述主機(jī)設(shè)備訪問的共享存儲(chǔ)器； 處理器，其在所述殼體內(nèi)并且被配置以:利用基于文件的通信方案，通過所述共享存儲(chǔ)器與所述主機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息通信；以及 基于所述能源消耗數(shù)據(jù)以及所述顯示模板創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)輸出圖像并且將所述輸出圖像存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中以供所述主機(jī)設(shè)備檢索；以及 接口，其包括到所述主機(jī)設(shè)備的物理連接器和給所述主機(jī)設(shè)備提供對(duì)存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中的所述輸出圖像的訪問通道的接口電路。
11.如權(quán)利要求10所述的適配器，其中所述存儲(chǔ)器還包括用于存儲(chǔ)所述能源消耗數(shù)據(jù)的隱藏存儲(chǔ)器，所述隱藏存儲(chǔ)器無法被所述主機(jī)設(shè)備訪問。
12.如權(quán)利要求10所述的適配器，其中所述處理器被配置為產(chǎn)生包含消耗的電力或能源的量的圖像。
13.如權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述處理器還被配置為計(jì)算由一個(gè)或多個(gè)電路使用的電力或能源的費(fèi)用并且產(chǎn)生包含所消耗的電力或能源的費(fèi)用的圖像。
14.如權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述處理器還被配置為將兩個(gè)或兩個(gè)以上電路組合成電路組，以計(jì)算由所述電路組使用的總電力或總能源，以及創(chuàng)建包含由所述電路組使用的總電力或總能源的圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的適配器，其中所述處理器還被配置為計(jì)算由所述電路組使用的電力或能源的總費(fèi)用，以及創(chuàng)建包含由所述電路組使用的電力的總費(fèi)用的圖像。
16.如權(quán)利要求10所述的適配器，還包括用于由用戶對(duì)所述顯示模板進(jìn)行配置的配置工具。
【文檔編號(hào)】H04L12/28GK104025617SQ201280053793
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月3日
【發(fā)明者】蓋瑞·波拉德, 羅德尼·華盛頓 申請(qǐng)人:施耐德電氣美國(guó)股份有限公司