专利名称：用于测量能量消耗装置的能量数据的辅助计量硬件的制作方法
技术领域：
下列公开涉及能量管理，并且更特别涉及家用消费电器以及住宅中存在的其他能量消耗装置和/或系统的能量管理。本公开对于一种装置具有特别应用，该装置控制消费电器以及其他能量消耗装置和/或系统的操作，并且充当公用事业公司网络和这些消费电器以及其他能量消耗装置和/或系统之间的网关。要在下文论述的该控制器/网关装置有时在本文中叫做住宅能量网关(HEG)。
背景技术：
当前公用事业公司通常对能量收取统一费率，但由于日益增加的燃料价格成本和在一天中的某些部分的高能量使用，公用事业公司必须购买更多的能量以在峰值需求期间供应客户。因此，公用事业公司开始在峰值需求期间收取较高的费率。如果可以降低峰值需求，那么可以实现潜在的成本节省并且减小公用事业公司必须适应的峰值负荷。一个提出的第三方技术方案是提供其中控制器“接通和切断”到电器或控制单元的实际能量供应的系统。然而，在仅仅接通/切断之外没有主动控制。认为从业中的其他方在峰值时间期间停止某些电器的一些操作。另外，一些电公用事业公司转向高级计量基础设施(AMI)系统，其需要与住宅或办公建筑物中的电器、HVAC、热水器等通信。所有电公用事业公司(在美国超过3，000个) 将不会使用相同的通信方法在该AMI系统中发信号。相似地，已知系统没有使用多种通信方法和协议直接与电器通信，也没有采用为通信装置创建的模块化和标准方法来联接和传送操作模式到电器的主控制器。住宅能量管理(HEM)系统正变成采用消费者友好方式减少住宅和建筑物中的能耗的关键。现有的HEM通常处于两个一般类别中之一中·在第一个类别中，HEM采用具有集成显示器的特殊自定义配置的计算机的形式， 其与住宅中的装置通信并且存储数据，并且还具有简单算法来实现能量减少。该类型的装置还可包括小键盘用于数据输入或该显示器可以是触摸屏。在任一个设置中，该显示器、计算机和小键盘(如果使用的话)形成为单个单元。该单个单元集成在单元式外壳中，或如果该显示器不在相同外壳中，该显示器和计算机当从工厂交付时另外连接/关联，和/或同步或调谐以作为单个单元工作。·在第二个类别中，HEM采用住宅中低成本路由器/网关装置的形式，其从该住宅内的装置收集信息并且将它发送到远程服务器，并且作为回报从该远程服务器接收控制命令并且将它传送到该住宅中的能量消耗装置。在该类别中，再次如同在第一类别中，HEM可是自定义配置的装置，其包括设计为单个单元的计算机和集成/关联的显示器(和小键盘，如果使用的话)。备选地，HEM可实现为例如膝上型或台式等家用计算机，其操作软件来定制该家用计算机的该用途。当前现有的类型中两者都由于较高的消费者成本、低灵活性和增加的系统复杂性具有显著的劣势。第一类别向消费者要求巨大的先期成本，因为在HEM上提供集成显示器的成本非常昂贵。另外，驱动该显示器需要的电子设备是复杂和昂贵的。此外，从消费者观点，除家用计算机、智能电话、电视和在例如恒温器、电器显示器等预先存在的家用装置上的显示器之外，迫使他们向他们的住宅再增加一个显示器屏。第二类别的HEM牵涉提供服务器基础设施和数据传输的可观成本。另外，该类型的HEM必须与远程服务器连续不断地连接，否则住宅中装置的能量数据记录和节能命令将在服务中断期间丢失。另外，该配置要求连接到互联网来访问和查看数据。因此该第二配置在互联网普及率非常低的区域是非常有限的。为了在商业上实用，HEM应该对于通过节能的消费者产生少于一年的回报。当前的HEM系统产生至多大约3-5年的回报。因此，因为电子装置的标准寿命是大约5年，消费者不可能从他们的投资得到回报；因为他们将在达到投资回报期之前必须获得新的装置。HEM的关键功能包括·创建住宅内的能量消耗装置的网络，·测量整个住宅/建筑物或个体装置的消耗，·在数据库中记录并且存储能耗信息，以及·实现与住宅中的所有能量消耗装置的消费者界面来·查看个体装置的消耗数据·设置能量消耗装置在一天期间的不同时间或在不同能量定价水平操作的偏好·控制/程序化能量消耗装置。为了 HEM实现它的计划功能，所有能量消耗、能量产生和能量测量装置必须通过网络与该HEM通信。能量消耗装置的网络通常采用有高可靠度的具有非常低的功率和低能量的通信设计。支持能量消耗装置的网络需要的数据带宽比对于消费电子产品的联网需要的数据带宽(其通常是高带宽和高速)小得多。包括物理层、联网层和应用层的联网标准对最终用途优化。消费者希望通过住宅中可用的多种消费电子装置查看和控制通过HEM可获得的能耗信息。为了实现此，要求能耗和控制信息必须能够容易地从能量消耗装置的网络传输到消费电子装置的网络。另外，消费者更习惯于与消费电子装置交互。因此在消费电子装置上的消费者交互数据应该能够流入能量消耗装置的网络并且实现能量消耗装置的命令和控制。
发明内容
本文公开的装置是住宅能量网关(HEG)，其实现上文描述的HEM的所有关键功能， 并且实现数据在具有不同物理、链路、网络、传输和/或应用层的网络之间的流动，提供最低成本的产品给消费者，且具有从住宅中已经可用的任何消费电子产品与HEM联接和/或代替住宅能量管理网络中的任何HEM的灵活性。
HEG是具有多种通信接口的单板计算机，其与足够的存储器和计算资源结合来实现住宅或建筑物的能量管理。该装置在该装置上或在系统中不具有专用显示器。它传送存储在它的存储器内的数据到其他显示装置，以实现到HEG的消费者界面。在一个实施例中，HEG硬件由具有下列规格的单板计算机构成-三星S3C2450 32bit RISC 微处理器 ARM926EJS，400MHz-DDR2 SDRAM(32MB)-用于嵌入式Linux&HEG软件的NAND闪存(16MB)-用于数据库存储的NAND闪存(16MB) 该单板计算机具有与不同的物理、联网和应用层的三个通信接口。HEG具有有下列规格的以太网和Wifi接口 -IEEE 802. 11 big Wi-Fi-Wλ、WPA2、WEP-40、WEP_I04、802. lx、PEAP, LEAP、TLS, TTLS, FAST-MAC地址过滤-IOllOOBase-T 以太网连接性该接口在该文件中称为第一接口或第一网络。一个实施例的HEG还具有两个下列规格的Zigbee接口 -符合IEEE 802. 15. 4 的 2. 4GHz 无线接口-智能能量概况，住宅自动化概况-传送功率20dBm，接收灵敏度0 -IOOdBm-AES 1 位加密-使用1 位OseasHash函数的安装码-使用Certicom证书的ECC密钥交换-SEP 1.0安全性要求-CBKE ZigBee链路密钥安全性-ZigBee Pro 特征集提供两个Zigbee通信接口使得HEG可以与两个单独的能量网络对话。使用一个Zigbee接口，(称为第二接口或第二网络)HEG与智能仪表网络通信。该接口读取智能仪表、能量计量装置，并且将数据记录在HEG的数据库中。HEG使用另一个Zigbee通信接口(称为第三接口或第三网络)与住宅内的装置通信。使用该接口，HEG读取个体能量消耗装置的消耗并且将它记录在数据库中。例如价格信号、需求响应信号和文本消息等公用事业通信通过第二接口接收，记录在数据库中，并且通过第三接口传送给住宅中的装置。能量消耗装置的命令和控制信息与它们对公用事业信号的响应通过第三通信接口接收，记录在数据库中，并且经由第二接口传送给公用事业公司，该通信通过公用事业智能仪表路由。HEG还可以程序化来基于消费者偏好改变能量消耗装置对公用事业通信的响应。 消费者可(如果期望的话)将操作的时间表、模式程序化并且创建对公用事业消息的唯一装置响应。该程序化通过第一接口传送。存储的事件、能量数据、公用事业消息和消费者设置偏好也通过第一通信接口访问，第一通信接口以较高的带宽操作并且使用消费电子设备友好的通信协议。例如，在一些
5实施例中该通信可以通过Wifi或以太网。用户界面是存在于住宅中的消费电子产品或家用计算机中的一个的应用。这些家用装置通过预先限定的通信协议与HEG通信。用户界面可向HEG请求像历史电力消耗信息的特定数据，并且HEG可以推送像价格变化或公用事业消息的信息给在局域网(LAN)中的装置，其中所有通信交换基于该通信协议通过命令发生。另外，可以通过HEG控制或联接能量消耗装置，用户界面通过第一接口使用该通信协议与HEG通信，并且HEG使用不同的物理通信层用低带宽协议与能量消耗装置通信。术语通信协议指语言、传输和会话三个方面。术语语言限定为用于传送数据或命令的语言，例如XML、JS0N-RPC、XML-RPC、S0AP、位流或行终止字符串等。术语传输限定为用于输送数据或命令的例如UDP、TCP、HTTP等协议。会话限定为这样的术语，例如装置经由基于套接字(socket)的连接推送数据，或装置响应于被轮询而发送数据。正推送的数据的示例是TCP套接字流，并且轮询的示例是能得到休息的创建、读取、更新和删除方法。HEG对于公用事业公司在向住宅内的装置登记和与其通信中起关键作用。必须通过智能仪表与智能输电网一起工作的典型装置必须向智能仪表登记。这意味对于安装在消费者的住宅中的每个能量消耗装置，该消费者必须联系公用事业并且向它们提供安装码来登记该装置，其需要公用事业公司和消费者两者的时间和资源。一旦HEG登记到智能仪表， HEG然后充当公用事业公司的单点网关。这样，住宅中的所有其他装置向HEG登记并且与 HEG通信。HEG然后总结装置动作、响应和状态并且传送单个消息给公用事业公司。这节省公用事业公司的仪表系统的资源和基础设施，因为只有一个装置从住宅通信，而不是接收消息的10至15个装置(这否则将需要大量带宽)。利用住宅中趋同于公共标准的通信协议，HEG还可以用于将住宅内的其他装置联网并且存储数据。例如，它可以监测居住在住宅中的消费者的健康。可以将浴室称重秤实现为具有通信接口，并且每次人踏上秤时，人的重量可以从HEG自动读出并且带有时间戳地存储在数据库中。装置可以相似地读取其他健康参数，像血压、葡萄糖、温度等。采用相同的方式，住宅中的能量和水消耗是住宅中日常生活的指示。它可以指示住宅中的活动、住宅中的人数、住宅中人的健康、住宅中的安全和侵入。HEG还可以通过开放标准与住宅自动化和住宅安全系统一起操作。这将协调试图控制照明、池泵和其他装置的装置。它们还可以采用新的方式共享信息。电器可以充当另外的居住或侵入者探测系统。例如，如果住宅安全处于离开模式，并且冰箱门打开，这可以传给安全系统，就像运动传感器。根据另一个方面，能量消耗装置包括至少一个能量消耗部件，用于从输送电力给该装置的电力供应导体收集数据的传感器，该传感器配置成收集涉及该至少一个部件的电使用和/或经由该电力供应导体提供给该装置的电力的性质的数据，以及用于传送该数据 (例如给远程能量管理系统装置)的通信接口。该传感器可以收集涉及有效功耗、无效功耗、线路频率、线路电压、功率因数、超前/滞后电压-电流比较和表观功率中的至少一个的数据。该传感器可以包括电流互感器、RogOWSki线圈、分流电阻器或霍尔效应传感器中的至少一个。该通信接口可以包括用于向用户显示该收集的数据的显示器和用于控制该能量消耗装置的操作的至少一个方面的控制板。该传感器可以包括在该控制板上。该能量消耗装置可以是洗涤器、干燥机、冰箱、烹饪产品、洗碗机、除湿器和HVAC设备中的至少一个。
根据再另一个方面，用于监测在居住能量管理系统中的能量消耗装置的使用的辅助仪表装置包括用于从直接输送电力给该能量消耗装置的电力供应导体收集数据的传感器，和用于传送该数据给远程能量管理系统装置的通信接口。该传感器配置成收集涉及该装置的电使用和/或经由该电力供应导体提供给该装置的电力的性质的数据。传感器可以收集涉及有效功耗、无效功耗、线路频率、线路电压、功率因数、超前/ 滞后电压-电流比较和表观功率中的至少一个的数据。至少一个传感器和通信接口可以包含在公共外壳中。辅助仪表装置可以进一步包括用于与能量消耗装置通信的第二通信接口。传感器和通信接口可以包含在模块化外壳中，其具有至少两个设计成插入墙壁插座以用于接收电力的插脚，并且具有用于收容电力供应导体(用于传送电力给能量消耗装置) 的插孔，由此该公共外壳可以插入墙壁插孔，并且能量消耗装置可以插入该外壳的插孔。传感器可以包括电流互感器、RogOWSki线圈、分流电阻器和/或霍尔效应传感器中的至少一个。辅助仪表可以包括用于向用户显示该收集的数据的显示器。传感器可以集成进入能量消耗装置的电力供应线。根据再另一个方面，居住能量管理系统包括能量消耗装置、连接到该能量消耗装置用于对其输送电力的电力供应导体、辅助仪表装置和配置成控制该能量消耗装置的操作的至少一个方面的能量管理控制器。该至少一个辅助仪表装置包括用于传送收集的数据给该能量管理控制器以供该能量管理控制器在控制该能量消耗装置中使用的通信接口。根据再另一个方面，居住能量管理系统的能量管理控制器包括处理器和用于与辅助仪表装置通信的通信接口。根据另一个方面，管理居住能量消耗装置的方法包括使用传感器来从输送电力给该能量消耗装置的电力供应导体收集数据，传送该收集的数据给远离该传感器的能量管理控制器，并且响应于该收集的数据控制该能量消耗装置的操作的至少一个方面，其中该传感器配置成收集涉及该装置的电使用和/或经由该电力供应导体提供给该装置的电力的性质的数据。
图1图示在其中实现本申请的概念的系统。图2是本申请的住宅能量网关(HEG)的框图。图3是HEG的硬件框图。图4A-4P图示物理HEG装置的视图。图5是用于连接HEG的流程图。图6是在建立HEG中的步骤的图形图示。图7是将HEG连接到WiFi接入点的步骤的图形图示。图8是将HEG连接到互联网的步骤的图形图示。图9是连接HEG和智能仪表的步骤的图形图示。图10是进行与电器的连接的步骤的图形图示。图11图示远程代理数据访问。图12是更新时间表的示例消息有效负荷。图13是包括用于测量关联装置的电カ性质的示范性辅助仪表的住宅能量管理系统的框图。图14是包括集成进入能量消耗装置的另一个示范性辅助仪表的住宅能量管理系统的另一个框图。图15是图示示范性辅助仪表装置的细节的框图。图16是图示对能量消耗装置进行诊断的方法的流程图。
具体实施例方式图1是根据本申请的能量管理系统100的示范性实现。住宅的信息流的主来源示为智能电表102，其充当认证中心、协调器和/或能量服务入口(ESP)，并且其配置成与住宅能量网关(HEG) 104通信。众所周知智能仪表102的这些功能可分入不同的装置。例如，如果住宅不具有智能仪表102(因此电表仅起仪表的作用来提供消耗信息)，其他部件可以用于提供另外的能力。例如，没有智能仪表102的住宅可以具有用简单无线电和CT配置代替的智能仪表102 的计量功能性。同样，存在可以安置在该仪表外面以通过读取该仪表的脉冲计数或转盘传送它的消耗的装置。在该实施例中，智能仪表102示出具有IEEE 802. 15. 4(ZigBee)无线电，但该仪表也可以通过例如IEEE1901(Home Plug Green Phy或Home Plug A V)等许多其他标准通信。图1是附连到调制解调器/路由器108(将计算机附连到互联网110的常见方式) 的计算机106(例如台式、膝上型的其他计算装置等)。在图1中，计算机通过有线IEEE 802.3(以太网)连接111连接到路由器。然而，要意识到该连接可以通过其他已知连接建立，例如IEEE802. Il(Wifi)连接、电力线通信或电力线载波(PLC)连接等。在一个实施例中，PLC连接使用例如由Netgear或其他制造商为该目的售出的适配器建立。尽管在系统 100中示出调制解调器/路由器设置，它不是必不可少的，并且在没有它们的情况下系统将为它的监测和显示能耗信息的主要目的来工作。在该情况下，计算机106将经由有线或无线连接直接连接到HEG 104。支持web的智能电话112配置成连接到HEG104以用于显示数据并且配置附件(例如家用电器1 Ha-114k)，但不同的是仅无线连接是可用的。附件IHa-114k落入传感器和装置两个类别(其中，取决于如何使用它们，一些附件两个类别都落入。传感器的示例包括太阳能仪表lHa、燃气表114b、温度传感器lHc、运动传感器114d和报告它们的功耗的电器(例如洗碗机114e、冰箱114f、炉子114g、洗涤器 /干燥机114h等)。装置包括恒温器114i、警报器114j和简单开关114k连同电器(例如， 洗碗机IHe等)(当进行它们的正常功能时)。前述只是本申请的概念将对其适用的附件的一些示例。HEG102构建有计算能力和多个通信技术。与在住宅能量系统中使用的现有控制器(例如HEM等)相反，专用HEG102明显更小、更便宜并且消耗更少电力。HEG102还具有通过多个通信网络操作的能力，其允许HEG102采集并且操纵一个通信网络(例如，其监测/ 控制家用电器)的数据并且供应该操纵的数据给另一个通信网络(例如，给消费电子网络， 例如给家用计算机、智能电话、支持web的TV等)(即使这些网络并不是通常兼容的)。作为另一个示例，HEG102通过一个类型的通信网络连接到系统负荷(例如，家用电器等)，通过不同的通信网络连接到公用事业公司，并且通过第三不同的通信网络连接到显示器。在一个特别实施例中，到显示器的连接经由WiFi通信网络，到公用事业公司的连接(通过仪表)经由ZigBee通信网络，并且到家用装置/电器网络的连接通过第三网络。 备选地，在其中装置和公用事业公司的规则是不同的情况的住宅中，数据可以不同地结构化。例如，整个住宅消耗通过互联网(如在Allent0wn，PA试验项目中的)或经由第二网络上的ZigBee仪表可以是可获得的。此外，除显示器外，包括池控制器、应急发电机和蓄电池的几个住宅自动化装置设计成使用互联网协议(IP)通过以太网来访问。转到图2，描绘了图示HEG102的一个实施例的框图200。在框图200外面的图的左手边上的是远程配置和数据采集框202 (其不是HEG框图200的部分)。该外部数据和远程配置请求经由WiFi无线电框204接收进入框200，WiFi无线电框204进而访问能量和事件数据库206。框202的该外部数据和远程配置请求还可以经由以太网端口 208进入框图200以便访问能量和事件数据库206。在再另外的实施例中，电力线通信(PLC)适配器 210(虚线)可与该以太网端口 208 —起使用或作为其的备选来使用，以便将外部数据和远程配置请求202输入能量和事件数据库206。在图2的右手边上的是第一数据接口框212(例如802. 15. 4Zigbee无线电等)和第二数据接口框214 (例如802. 15. 4Zigbee无线电等)。该第一数据接口框214配置成发送数据和配置消息给公用事业仪表Zigbee网络216并且从公用事业仪表Zigbee网络216 接收数据和配置消息，并且第二数据接口框214配置成发送数据和配置消息给内部HAN(例如，来自系统中的电器的数据)218并且从内部HAN接收数据和配置消息。来自这些来源的数据和消息还经由内部HAN智能能量框220连接到能量和事件数据库206。数据库功能将稍后更详细地论及。在再另外的实施例中，电力线接口 222、224(虚线)可与这些接口 212、 218 一起被包括或作为其的备选而被包括在内。图3示出HEG102的更详细的硬件框图300。特别感兴趣的是在图的底部的输入 /输出(I/O)框302。该I/O框302由芯片LED304、306和308构成，芯片LED304、306和 308用于表示HEG102的三个个体网络的网络状态。这些LED表示每个网络的从关闭(无网络)、闪光(网络可用)到连续点亮(联接网络)的状态。可选地可提供另外的LED(没有示出)来识别功率可用性。同样如果另外的网络纳入HEG102，可向该另外的通信网络添加另外的LED。这些简单的状态灯允许用户确定HEG正在工作。通过该设计，如果有难题，用户可与显示器装置连接用于更详细地调查问题并且纠正该难题。还描绘的是复位按压按钮 312，其(如将在下文示出的)可由用户在HEG单元自身上从外部接触。图4A-4P图示HEG102的各种视图。在HEG102上不要求显示器或输入键允许 HEG102采用非常紧凑的设计配置。在一个实施例中，这产生具有53(W)X72(H)X55(D) mm(2. 09 (W) X 2. 83(H) X 2. 16(D)英寸)的尺寸的HEG。除去插头的插脚，具有37mm(l. 45英寸)的深度⑶。HEG的体积是160cm3并且HEG的重量是100g。因此它足够小能够插入标准墙壁插座，并且不需要柜台、桌面上的空间并且不需要用螺丝或粘合剂附着到墙壁或其他表面。因为它不具有单独的显示器或键盘，没有电线使得增加杂乱度或缠在物品上。使电力供应嵌入和/或集成在HEG中有助于使它保持小。它还允许接入电力线以用于PLC通信。小电力供应也可以精确地调谐以适合HEG的需要，代替从标准插头变压器选择，并且避免消费者插入错误的墙壁适配器的风险。该设计还包括外壳中另外的阻燃材料，并且将插座插脚牢固地附连到外壳。图4C示出复位按钮400(对应于图3的框312)和以太网输入402(例如，图3的 208)。现在转到HEG的建立，消费者将需要配置HEG102来监测能耗。在开始使HEG投入运行之前，消费者将需要将特定的客户应用软件(CAQ加载到他的计算机或智能电话上。 典型地该软件将通过互联网下载或从电话提供商购买。该软件可以是将在任何PC上运行的通用Java应用程序，或它可根据装置的物理限制和操作系统具体地调整，其在蜂窝电话业务中是常见的。备选地还可以使用Web CAS。图5是流程图500，其对一个实施例图示实现这样的配置所采用的步骤。图5的展开论述在本公开的稍后章节中阐述。在开始502后，用户通过提供电力给HEG(例如，将它插入住宅插座)并且经由CAS访问HEG而连接到HEG504。CAS允许用户提供名称给HEG，因此可在网络中识别它(参见图6)。一旦连接，如果存在住宅无线网络(例如WiFi等)506， 用户可可选地将HEG连接到该网络508(参见图7)。接着，如果用户具有住宅互联网连接 510，HEG可以连接到该网络512 (参见图8)。一旦完成这些步骤，用户将HEG连接到能量供应商(例如，公用事业公司)网络514(参见图9)。最后，用户将电器(和其他系统)连接到HEG516(参见图10)。1.连接到装置(图6)现在转到图6，如上文提到的，HEG102的特别有益的方面是通过不具有专用、集成的用户界面显示器而获得的价值和灵活性。不具有这样的显示器需要在HEG进入住宅能量网络(或HAN)的配置中的初始步骤以便将HEG连接到网络。这些步骤包括a.将HEG连接到它的电源(例如，常见住宅电力插座)。这将向LED (304-308)供电使它们点亮。b.将以太网电缆从计算机连接到装置到以太网输入008)，或尝试点对点无线连接(例如，无线输入204)。C.在智能电话、计算机或能够运行软件的其他装置上安装软件。d.使用采用零配置联网的软件(例如来自苹果公司的Apple Corps Bonjour)来检测HEG。一旦检测到HEG，用户提供名称和密码给HEG来防止其他人修改他们的个人设置。2.连接到住宅网络(图7)如上文提到的，图5的步骤508是可选的。然而，对于具有WiFi网络并且其中HEG 经由以太网连接来附连的住宅，步骤508是可用的。在该情况下，将断开以太网电缆并且 HEG移到偏僻的住宅电插座。通过该动作，消费者将仍然能够通过他们的住宅网络访问HEG 但HEG将不需要主要电插座。如果HEG代替HEM或其他类型的控制器(其具有内建或另外连接的显示器并且因此安装在墙上用于查看显示器)，在无线环境中的HEG将当然不安装在墙上，并且再次可以位于偏僻的电插座。如果消费者不具有住宅无线网络，他们可继续使 HEG连接到路由器来共享他们的互联网连接或保持仍然直接连接到他们的计算机(如果他们不具有互联网连接)。如果通过WiFi连接的话，HEG上的WiFi LED将照亮。3.连接到住宅互联网(图8)该步骤也是可选地，并且对于装置工作不是必需的。对于HEG不要求特殊配置。 取决于在消费者的互联网连接上实现的安全性，可要求对他们的路由器和/或防火墙的一
10些修改。在一些实例中，因为HEG的数据存储是本地的，HEG的使用可相比住宅能量控制的 “云计算”模型是有利的。4.连接到能量供应商网络(图9)现在描述用于在典型的智能仪表环境中连接和用于在互联网环境中连接的连接步骤。a.以下描述对于典型的智能仪表应用采取的步骤。i.对于有线或无线的智能仪表，HEG将通过第二网络连接到智能仪表。客户查找在他们的CAS中显示的他们的安装码。备选地，安装码可以写在HEG上或用它的文件来提供。客户然后取得该安装码并且取决于它们的公用事业将安装码输入浏览器窗口或他们呼叫他们的公用事业的客户服务中心。ii.同样他们将添加关于HEG所在的住宅的识别信息。取决于公用事业网络的高级度，他们可能需要输入他们的地址、帐号(从他们的账单)，或他们可能需要呼叫并且获得特殊代码来识别他们。iii. 一旦这个完成，通过IP网络从CAS(例如，添加到住宅屋主的计算装置的软件的)发送命令到HEG以使HEG在公用事业网络上开始加入过程(joining process) 0iv. 一旦已经协商适当的安全性，HEG将通过第一 IP网络发送确认回到CAS来指示已经建立连接。v. HEG还将打开公用事业网络LED来通知客户它已经连接。这允许客户只通过朝 HEG看一眼就确定网络的状态，而不连接I/O装置。vi. HEM将确定公用事业网络上的装置中的哪个是住宅计费仪表。多个装置可能说它们是仪表。1.如果在公用事业网络上只存在一个仪表，这是最简单的，但可存在多个(即，可存在辅助仪表)。2.典型地如果存在单个装置，其是仪表和公用事业服务接口(USI)、能量信息(价格负荷控制命令等)的来源。该单个装置是计费仪表，但在一些地方存在充当该公用事业服务接口(USI)的单独装置。3.如果存在都是仪表并且都不是USI的两个装置，HEG必须挖得更深。例如，插入式混合动力电动车辆(PHEV)充电器可以在公用事业网络上作为仪表并且作为负荷控制装置，因此它可以在输电网紧急情况期间关闭。然后HEG将指派不是负荷控制装置的一个仪表作为公用事业仪表。注意一些仪表具有安装在它们的内部的断开开关，即使在该情况下，公用事业典型地不向HAN提供该开关的控制，而仅在它的载荷回程网络(baclchaul network)上提供。vii.保留由HEG找到的不是实用功能(收益)仪表的任何装置用于配置为住宅网络的一部分。b.对于基于互联网的能量供应商信息。i.在该情况下典型地将不需要安装码，因为不使用公用事业网络。客户将通过输入关于HEG所在的住宅的识别信息进入CAS窗口而开始。取决于公用事业网络的高级度， 他们可能需要输入他们的地址、帐号(从他们的账单)，或他们可能需要呼叫并且获得特殊代码来识别他们。他们还可能必须输入指示在哪里获得定价信息的特定URI。
ii. 一旦这个完成，将通过IP网络从CAS发送XML消息命令到HEG以使HEG通过互联网联系公用事业信息页面。iii. 一旦已经协商适当的安全性，HEG将通过第一 IP网络发送确认回到CAS来指
示已经建立连接。5.将电器连接到网络(图10)典型的电器将安装在整体由住宅屋主来维护的第二网络。ZigBee网络在范例中用于该目的，但其对于本发明不是关键的。如果例如PHEV有资格得到不同的费率或客户获得信用允许公用事业控制他们的HVAC，例如恒温器或PHEV充电器等一些装置可采用与HEG 相同的方式直接连到公用事业网络。在该情况下消费者可以直接跳到步骤vi。i.客户将装置的安装码输入至CAS窗口中；该CAS然后将通过第一 IP网络传输该消息到HEG。ii. HEG将创建第三网络并且寻找尝试加入的装置。第三(3rd)网络LED将闪光。iii.然后将请求客户按按钮或在装置上采取相似动作来告诉它加入该网络。采取的精确动作取决于装置指令。iv. HEG将通过第三网络与装置交换安全信息并且将它与通过第一网络接收的信息比较。如果信息指示要信任该装置，允许它到网络上。在该情况下，第三(3rd)网络LED 将点亮。v. HEM将检测在网络上存在装置并且将得到关于该装置的基本信息。该装置将提供一些配置数据，例如它是洗涤器、热水器，或它是负荷控制装置或仪表。vi. HEM将提出它找到的装置的列表。为了容易识别装置，如果消费者各个地添加所有装置并且填写关于找到的每个装置的识别信息，这是最容易的。消费者还可以在这时添加用户友好名称给他的装置以使它在将来更容易识别。1.对于具有装置类型的电器的装置，消费者可能必须添加像冰箱或干燥机的名称。2.如果存在多个恒温器，消费者可将一个标记为楼上并且一个为楼下，使得他们可以独立地控制它们。3. 一些装置将只作为仪表来添加。例如一个这样的装置可是太阳能或风力发电面板上的仪表。客户将具有从列表选择装置的身份的机会。基于该选择，HEG将识别装置为负荷或来源。这在稍后创建报告时是重要的，因为负荷是收益仪表的子集，但来源是收益仪表的添加物。4.蓄电池将需要如此识别使得HEM可以读取指示功率流的方向的字段。尽管当前标准具有该字段是可选的，假定存储装置将支持它。vii.上文的步骤可以完成与消费者期望的一样的次数，以将他们期望的装置中的全部添加到网络。除上文提到的装置之外，可以添加整群住宅自动化装置，包括但不限于运动传感器、门传感器、照明控制、开关、智能插头、浴室秤。可以通过打开/关闭、调高或调低而工作的，或提供关于一些事物的数量的信息的任何事物可以容易地集成进入HEG的数据结构。6.连接到外部服务器只因为消费者不必使用云计算装置，但不意味它不能被完成。例如，Google公司具有Google Power Meter(GPM)服务。在消费者CAS上，他们可以选择连接到GPM，并且数据可以送至云服务器。消费者或云服务器可选择仅接受数据的一部分。例如，消费者可选择将公用事业功率表通向云服务器，因此他可以从工作地点访问它，或者云服务器可将消费者限于两个装置，其中在点与点之间具有15分钟增量。7.连接 Zigbee 装置许多商业装置可获得以用于测量和控制插塞负荷和更大负荷，以及用于控制灯、安全性和舒适度的ZigBee住宅自动化。一个这样的示例是具有能量表的 ZBLC30-Dual (30/15A)继电器。该ZigBee 110/220V双继电器(30/15A)将它自己描述为具有能量表的控制器，其远程控制高电流重负荷，例如热水器、池泵、池加热器、电动车辆充电器、空气调节器等。使用无线ZigBee协议允许开关不断地测量输送到负荷的功率并且基于高准确度工业标准来报告例如有效和表观功率等各种参数。这使大型电器的智能管理成为可能。提供有常开(NO)和常闭(NC)接触以用于包括故障安全配置的最大灵活性。8.连接外部装置存在许多对于消费者可用的装置，其具有以太网或WiFi能力。例如来自Pentair Water Pool和Spa的Pentair池控制器，或来自Smart Home的警报系统控制器就是两个示例。通过使用专用应用程序“APP”，这些和其他这样的装置可以与消费者的能量管理系统通信使得他们可以在一个地方对所有系统做出调节并且设置他们自己的优先级。这些 app由管理HEG软件的相同更新程序加载。现在转到HEG的操作，下文陈述的是可以通过使用HEG获得的各种数据流的示例。1.功耗数据从仪表到数据库a. HEG建立定时器。b.在第2网络上周期性地对仪表查验消耗。c.将消耗数据存储在数据库中。2.对使用的电器的价格信号a. HEG通过第2网络从公用事业接收价格时间表或价格变化。b. HEG将价格数据存储在存储器中的表格中供将来在计算成本报告中使用。c.HEG检查通过第1接口从消费者接收的安排优先级。d. HEG通过第3网络发送甩负荷命令给电器或系统(例如，池泵断开箱)。3.公用事业直接负荷控制命令到池泵上的负荷控制箱。a. HEG通过第2网络从公用事业接收价格时间表或价格变化。b.HEG检查通过第1接口从消费者接收的安排优先级。c. HEG通过第3网络发送甩负荷命令给池泵断开箱。4.功耗从智能电器到数据库a. HEG建立定时器。b.在第2网络上周期性地对仪表查验消耗。c.将消耗数据存储在数据库中。5.日常功耗成本图表到手持装置。(图11)a.手持装置通过第1接口(WiFi)联系HEG，发送数据的脚本化请求。
b. HEG检查数据库并且汇集请求的数据。HEG可以将成本数据保留在单个表格中， 或者它可以从单独的表格拉出消耗和价格数据并且组合成成本数据。c. HEG使用例如XML等开放脚本命令来格式化报告的数据。d.HEG通过第1接口发送请求的信息给手持装置。6.功耗数据从HEG到外部服务器。a.消费者建立用于通过第1接口传送数据到外部服务器的条件。i.消费者从列表选择服务器或在URL中打字ii.消费者选择数据要多频繁地传递iii.消费者选择要传递哪个数据b. HEG建立定时器来满足消费者请求。c. HEG汇集由消费者请求的数据的子集并且格式化以用于在互联网上传送。d. HEG将数据贴到消费者已经选择的web服务器。7.消息从公用事业到计算机显示器。a. HEG通过第2接口从公用事业接收文本消息。b. HEG检查通过第1接口接收的关于公用事业消息应该去哪里(计算机屏幕、恒温器屏幕、TV机、手持装置、专用能量显示器)的来自消费者的指令。c. HEG对接口适当地格式化消息并且将消息推送到适当的显示器装置。一旦消费者使HEG连接到仪表和装置并且收集数据，他们可以开始利用它的能力。使用没有专用或集成显示器的HEG的该系统的特别益处是使用高质量显示器查看数据并且与电器交互而不必单独地为它支付的能力。许多消费者已经具有他们用于娱乐系统的具有17”、35”甚至52”对角线的大显示器。这些装置中的许多已经提供有ffebCAS。在TV 屏幕上访问住宅的电力消耗将向消费者提供他们的消费习惯的显示，这比公用事业已经在试验中使用的小型单色住宅内显示器更易读。除了当你打开炉灶或干燥机时能够察看能耗中的变化之外，本设计向消费者提供能量费用花在哪里的增加的认识。因为消费者显示器 (例如，TV、计算机、智能电话)适应于图形显示，它们很好地适合显示该类型的信息。该改进的界面还允许消费者精细调谐他们对不同电器的响应，其中具有比通过典型的电器控制屏可能的还要多的细节。该定制可以与能量价格、天气信息、一天中的时间、 占用率或其他外部参数协同完成，或只按照用户限定的规则而不需任何外面的参数来完成。第一示例因为高能量成本延迟洗碗机周期。然而热水器也不加热。HEG向消费者提供在启动洗碗机之前等待直到热水器赶上的选项。另一个洗碗机选项消费者可以确定在任何时间不允许(或一直要求)对洗碗机的加热干燥、额外预清洗或额外加热(尽管这些在洗碗机的控制件被选择)。该特征对于他们的孩子帮助用餐清理的人们可是有价值的。第二示例消费者采用延迟启动模式启动他们的干燥机，但在延迟时间完成之前能量价格上涨。将询问消费者他们是否仍然希望干燥机在安排的时间启动。另外的干燥机示例是限制最大热量而不管选择的能量水平。以干燥时间为代价的节能的该平衡可以在任何时间做出，或可以完成来防止孩子或配偶因在过高的温度干燥而损坏衣服。
使用天气的示例是当外部温度高于80度时禁止干燥机操作以避免与空气调节装置竞争，或如果太阳正在照射则禁止使用干燥机并且代替地晾干衣物。第三示例消费者可以自动决定他将想要他的热水器采用各种模式中的哪个操作。取决于热水器，可以从其中选择的模式包括电阻加热器Cal棒、电热泵、燃气、太阳能和关闭。他可以使用电价、天气、燃气价格和住宅占用率来从中选择。洗衣机示例。消费者可以使用该特征来控制可以选择的温度，或在某些电力成本的情况下禁止使用洗涤器。当程序化装置时改进的用户界面也是优势。可编程恒温器常常难以通过它们有限的用户界面程序化。例如，你必须按菜单按钮两次，然后左按钮，然后下按钮来设置小时，然后左按钮，直到加载了每天具有46个事件的7天的全部时间表。HEG上与计算机或智能电话的用户界面可以图形地显示它。因为消费者熟悉界面，命令更具直观性。他们可以拖放时间变化，并且复制粘贴一天的时间表到不同天。一旦他们对该时间表感到满意，他们可以保存整个时间表并且然后通过高数据率以太网/WiFi连接将它发送给HEG。HEG将在内部保存时间表。客户可以建立许多时间表。冬天(取暖)、夏天(制冷)、夏天假期(住宅是空的，只稍稍制冷，在晚上流通室外空气)；夏天小孩在家(在白天制冷)等。在客户选择一个加载后，HEG将该时间表载入恒温器。其后客户可以改变时间表并且回到原始时间表而不需要重新输入信息。现在转到图12，示出的是可以用于发送时间表给恒温器的消息有效负荷的数据部分的示例。可以基于设立的确切通信协议添加适当的首部和校验和字段。字节行是字段的大小。数据类型和字段名称描述每个字段中的数据类型。时间表由一系列转变时间、高设定点和低设定点构成。每个设定点被安排执行直到下一个转变。可变字段可以包含多个转变直到给定天的最后(第η)转变。在午夜，时间表将继续之前天的最后转变直到新的一天的第一个转变。星期几字段识别正安排的天。其中天0是星期天， 天1是星期一，天2是星期二等。备选地位图字段可以用于将相同时间表同时设置进入多天。可变字段可以包含重复转变。恒温器程序化的示例不限于恒温器，而可以与正常按时间表运行的任何事物一起被包含在内。不同的示例可以是池泵和spa控制器，其中高设定点是spa温度并且低设定点是池温。另一个应用是设置池泵运行时间，其中高和低设定点可以设置在0和100来控制关闭和打开。变速控制器可以使用1-99来指示全速运行的百分比。该打开关闭安排也可以与热水器控制器一起使用，因此当住宅屋主安排在工作时它将不维持水温。HEG依赖许多不同的软件设置。在HEG它自己上面存在软件。在用于配置HEG并且从它收集数据的台式或膝上型计算机上存在第二件软件。在智能电话上存在第三件软件。电话和计算机可由操作系统进一步限定，或可利用像Java的允许程序在多个操作系统上运行的平台。这些中的每个可以互相独立地升级。台式(或膝上型)和智能电话App也具有对HEG的服务。它们可以每天查验服务器(例如，如果来自General Electric，则是 GE服务器)检查最新的软件版本。当新的软件变成可用时，纠正难题或添加特征，它们可以下载最新的HEG软件并且将它向下推送到HEG。这样，软件设置可以互相独立地升级。
一旦HEG知道哪些电器在网络上，它还可以检查服务器以对这些装置进行更新， 并且如果需要的话则下载该软件。另外，本系统允许预备(即，使系统准备接受新服务)凭此可以下载专用软件。当客户购买新的洗涤器并且输入它的信号时，软件可以联系GE服务器，并且提供应用程序来下载。该应用程序允许消费者设置电器的更详细的控制。将知道例如该特别洗涤电器有五个洗涤温度。然后将提供客户定制他们的洗涤经验的机会。例如客户可以设置当电价处于或低于阈值价格(例如，< $. 15kffhr)时洗涤器绝不允许清除周期并且仅允许热洗涤。备选地客户可决定因为他们靠燃气热水器，当电价变化时HEG不应该控制水温。洗涤器可以具有的另一个功能是延迟启动特征。如果洗涤器处于延迟启动，客户可以(通过HEG)告诉洗涤器现在启动，或将它的启动延迟得甚至更久。可以下载的软件的另一个特定示例是监测软件。该软件可以加载为登记电器的一部分，或者消费者可以在决定安排服务呼叫之前下载并且作为解决难题的一部分来运行。 在预防性基础上或响应于服务难题，可以使用特定软件，其检查电器中的难题。相当简单的实现将是使软件对服务检查错误代码并且呈现它们。具有电子控制的最主要电器具有嵌入的故障代码。故障代码可包括像洗衣机上的“过多填充时间”、洗碗机上的“洗涤剂槽清空” 等情况。更精细的电器可以提供有功率监测特征，其将使电器检查不同部件并且确定抽取功率特性是否正确。这样的功率监测可以由具有用于从输送电力给电器的电力供应导体收集数据的传感器的辅助仪表装置进行。该传感器可以配置成收集涉及电器部件的电使用和 /或经由电力供应导体提供给装置的电力的性质的数据。参照图13，住宅能量管理系统700包括采用电器702的形式的能量消耗装置、辅助仪表装置704和HEG706。电力经由电力供应导体710 (其从例如居住配电盘(用于硬连线电器)或电插座等电源712输送电力)供应给该电器702。部件中的每个可以配置成如之前描述地与HEG706通信。如将意识到的，该电力供应导体710直接供应电力给该电器702 并且是线路末端(即，终端)导体，使得由该电力供应导体710输送的电力仅由电器702使用(在典型的安装中)。在图13中，该辅助仪表装置704是可以添加到住宅能量管理网络的模块。在这点上，该辅助仪表704可以是插入墙壁插座并且包括用于收容来自电器(或其他装置)的插头的插座的插头模块(例如，wall-wort)。备选地，该辅助仪表可以作为装置的电力供应线的一部分，或作为独立单元而被包括。进一步参照图14，该辅助仪表704还可以集成进入电器702的控制面板716，或提供在充当该控制面板的从设备的子面板上。现在转到图15，将描述示范性辅助仪表704的细节。辅助仪表704包括至少一个传感器724，其用于收集关于输送给电器/能量消耗部件的电力供应的数据，其包括有效功耗、无效功耗、线路频率、线路电压、功率因数、超前/滞后电压-电流比较和表观功率。 该传感器7 可以是例如电流互感器、Rogowski线圈、分流电阻器或霍尔效应传感器中的至少一个。由该传感器724收集的数据由处理器7 读取，处理器7 配置成然后在装置 704的显示器734上显示信息和/或经由通信接口 738将该数据传送到另一个装置(典型地HEG)以供该装置关于控制住宅能量管理系统内的电器来使用。如将意识到的，辅助仪表 704还可包括另外的硬件，例如存储器、用于与另外的装置或电器自身通信的另外的通信接口(例如，wi-fi、蓝牙、以太网等)、控制器等。
因为辅助仪表704可以收集涉及电器的操作的实时数据，它唯一地放置成对它所附连的电器或其他装置进行诊断。例如冰箱“知道”它具有600W除霜加热器。在除霜期间， 辅助仪表只测量该除霜电路的功耗并且读出0瓦特。这将是可能该除霜加热器故障开路的指示。辅助仪表可以相似地配置成测量各种能量消耗部件的操作和/或冰箱的功能(例如， 灯、制冰器、碎冰机等)来检测关于单元的其他可能问题。如将意识到的，不是测量冰箱内的每个电路，而是另一个方法将是安装仅测量电器的整个电路的辅助仪表。620W的读数可以解释为正常的，800W的读数可以指示除霜加热器打开并且压缩机在运行，这是不应该在正常操作下发生的状况。800W的读数还将指示安装了错误的加热器(例如，来自不同型号)。尽管可以监测冰箱内的每个电路的辅助仪表可以区别这两个可能性，因为最终结果是服务技术人员必须探查该机器，它可是适当的成本折衷。电器还可以依赖网络以便于功耗测量。例如电器(或电器通信模块)，可以在启动周期之前向仪表(或HEG)请求整个住宅功耗。在马达启动后再次请求，并且然后当它的加热器打开时再次请求。如果它接收2.03kW、2.67kW、6.72kW，它可以假定一切都是好的。房屋中同时转变的其他装置将影响该测量，例如5. lkff,5. 7kW、6. 7kW可以意味加热器仅抽取 lkW，或它抽取正确的4kW，但3kW空气调节器同时关闭。对于检查这个，多个周期上的重复测量将是必需的。通过从辅助仪表发送数据到HEG，HEG可以进行这样的计算。在HEG中进行计算将提供另外益处，即如果它在跟踪例如恒温器(其控制HVAC打开/关闭)、干燥机、炉灶和电热水器，它将能够更容易地解析多个装置开始打开和关闭时的情况。转到图16，图示流程图，其图示使用辅助仪表704(或其他传感器)进行诊断的示范性方法。该方法以过程步骤802开始，其中激活装置抽取电负荷的功能。激活装置的功能可以包括接通装置、改变速度、改变强度、改变亮度和改变占空因数等。该步骤可以由与装置关联的控制器执行，或可以是提示用户激活特征(例如，打开冰箱门)的结果。在过程步骤804中，用辅助仪表装置测量电负荷。在过程步骤806中，测量的电负荷然后与对应于装置的该功能正常操作的预定值比较以确定装置是否正常操作。如果测量负荷和预定值之间的差别大于规定量，在过程步骤808中生成识别装置和/或功能等的报告。否则，方法结束。如将意识到的，过程可重复直到测试了所有功能。对于主要电器，可以在存储器中存储对于电器的每个部件或每个部件的状态的预定值。对于复杂装置，例如逆变器等，预定值可以基于RPM、相位角、驱动电压、频率和逆变器设计者众所周知的其他参数连续计算。这样的方法对于具有从工厂运出的固定数目的配置的装置工作良好。对于可以控制许多不同HVAC单元的恒温器或可以控制许多不同泵的池控制器，最有效的技术方案可以是将功率消耗装置的型号载入HEG。HEG然后可以使用它的 Wifi或以太网接口通过互联网从远程服务器下载预期的瓦特数。对于例如风扇、泵和压缩机等一些装置，预期值甚至更难以获得。除别的之外，这些装置受它们的周围环境影响。风扇和泵受系统中的压头损失(head loss)或压力下降影响。抽运到8’立管的洗涤器比抽运进入4’立管的洗涤器抽取更多电流。直接附于外壁的干衣机具有非常低的损耗并且推动许多空气，产生高功率抽取，而具有延长管道的干衣机具有更多损耗并且更低的空气流量，从而导致更低电流抽取。在某种程度上，功率中的该变化还取决于马达的设计。对于压缩机，功率抽取取决于蒸发器和冷凝器的温度。对于池泵，除铭牌之外，管道大小是重要的。在泵安装之后，HEG和/或辅助仪表可以测量许多泵打开/关闭周期并且确定基准功率抽取。当过滤器收集碎屑时，流速将减小并且功耗将采用可预测的方式改变。当功耗改变足够时，可以给予消费者指示来反洗它们的过滤器或更换过滤器元件。随时间过去，HEG可以监测电器的健康，通过察看性能来被动地监测电器的健康或通过从电器获得健康、维护和诊断信息来主动地监测电器的健康。被动操作的示例是监测干燥机。HEG可以注意到干燥机说它处于高热量中，但从不超过3kW。如果这在单个时刻发生，这可以是装载或空气流动状况，但如果它重复发生，它可是故障开路的加热器。在更主动的角色中，HEG可以查验洗碗机，并且向它请求它的错误代码中的全部。HEG然后可以自动地或当客户请求时发送该信息给洗碗机制造商，或当他们需要服务时使它在显示器上对客户可用，由此帮助制造商解决单元的故障。备选地，如果客户关于可以在电器上运行诊断的特定电器具有难题，客户可以下载更详细的分析软件，并且将结果发送回到制造商使得技术人员可以带来正确的部件。除了对服务监测，监测软件还可以保持消费者最新地了解他们的住宅的状态。例如烤箱自清洁上剩余的时间、洗碗机上周期的结束或当前热水槽温度可以由电器通过低带宽第三网络传送到HEG。该信息然后可以经由第一接口发送到支持WiFi的智能电话或支持 Web的电视或可能地蓝牙装置而发送给消费者。它还可以通过电子邮件、SMS文本消息或相似的方法发送给在住宅外面的他。在预备期间的另一个选项是下载软件集，其定制显示器使得它基本上复制电器的特征，但对具有差的视觉灵敏度的人们使用大字体和改进的颜色。具有视力障碍的人们可以使用在黄色背景上具有黑色数字的17”屏幕来对冰箱设置温度或对烤箱安排自清洁。可联合公用事业公司提供其他专用软件。客户可具有来自他们的公用事业公司的特殊代码，公用事业公司下载跟踪空气调节器恒温器设定点并且传递该信息回到公用事业公司服务器的软件集。客户然后因为维持某个目标温度，并且通过在输电网紧急情况期间不超驰设定点变化而获得奖励。另一个专业软件集用于商业上可获得的装置。如果客户从第三方购买装置，他们可以登录并且下载软件，其将该软件融入他们的网络。它可是照明控制、较早提到的池控制器或第三方恒温器。如在前面的论述的提到的，本申请的HEG在住宅能量管理网络中特别有用并且可在这样的网络中从现有控制器(例如HEM等)接收通信和/或代替该控制器(HEM)。例如在以下被认为是本公开的一部分的展示A(美国序列号12/559,703)描述具有可由上文描述的HEG代替的控制器的住宅能量管理系统。前面的论述已经描述HEG的软件建立的各种方面和与之相关的各种操作，如例如连同与图5-12关联的文本陈述的。被认为是本公开的一部分的展示B继续并且在该论述上扩展。标号列表
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权利要求
1.一种能量消耗装置，包括至少一个能量消耗部件(lHa-114k)；用于从输送电力给所述装置的电力供应导体(710)收集数据的传感器(7M)，所述传感器(724)配置成收集涉及所述至少一个部件的电使用和/或经由所述电力供应导体提供给所述装置的电力的性质的数据；以及用于传送所述数据的通信接口(738)。
2.如权利要求1所述的能量消耗装置，其中所述传感器收集涉及有效功耗、无效功耗、 线路频率、线路电压、功率因数、超前/滞后电压-电流比较和表观功率中的至少一个的数据。
3.如权利要求1-2中任一项所述的能量消耗装置，其中所述传感器和通信接口包括在辅助仪表模块(704)中。
4.如权利要求1-3中任一项所述的能量消耗装置，其中所述传感器包括电流互感器、 Rogowski线圈、分流电阻器或霍尔效应传感器中的至少一个。
5.如权利要求1-4中任一项所述的能量消耗装置，其中所述通信接口进一步包括用于向用户显示所收集的数据的显示器(734)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的能量消耗装置，其中所述能量消耗装置是洗涤器、 干燥机、冰箱、冷藏机、烹饪产品、炉灶、热水器、洗碗机、除湿器和HVAC设备中的至少一个。
7.一种用于监测居住能量管理系统中的能量消耗装置的使用的辅助仪表装置，包括 用于从直接输送电力给所述能量消耗装置的专用电力供应导体收集数据的传感器；以及用于传送所述数据给远程能量管理系统装置的通信接口；其中所述传感器配置成收集涉及所述装置的电使用和/或经由所述电力供应导体提供给所述装置的电力的性质的数据。
8.一种居住能量管理系统(700)，包括 能量消耗装置(702)；连接到所述能量消耗装置用于对其输送电力的电力供应导体(710)； 如权利要求1-7中任一项中所述的辅助仪表装置(704)；配置成控制所述能量消耗装置的操作的至少一个方面的能量管理控制器(516 ；706)； 其中所述至少一个辅助仪表装置(704)包括通信接口(738)以用于传送所收集的数据给所述能量管理控制器以供所述能量管理控制器在控制所述能量消耗装置中使用。
9.一种居住能量管理系统的能量管理控制器，包括 处理器；以及如权利要求8中所述用于与辅助仪表装置通信的通信接口。
10.一种管理居住能量消耗装置的方法，包括使用传感器从输送电力给所述能量消耗装置的电力供应导体收集数据； 传送所收集的数据给远离所述传感器的能量管理控制器；以及响应于所收集的数据来控制所述能量消耗装置的操作的至少一个方面； 其中所述传感器配置成收集涉及所述装置的电使用和/或经由所述电力供应导体提供给所述装置的电力的性质的数据。
全文摘要
本发明涉及用于测量能量消耗装置的能量数据的辅助计量硬件。用于在住宅能量管理(HEM)网络(700)中使用的辅助仪表装置(704)。该辅助仪表装置测量涉及HEM网络内的电器(702)(或其他装置)的使用的电力特性并且提供这样的数据给住宅能量控制器(706)或其类似物。该辅助仪表装置可以包括一个或多个传感器(724)，例如电流互感器、Rogowski线圈、分流电阻器或霍尔效应传感器等以用于收集涉及有效功耗、无效功耗、线路频率、线路电压、功率因数、超前/滞后电压-电流比较和表观功率等中的至少一个的数据。
文档编号H04L12/66GK102435870SQ20111025774
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者H·科布雷, J·德雷克, J·贝索尔, M·F·芬奇, R·巴尔特曼, T·沃兴顿 申请人:通用电气公司