CN102317986A - 电器的使用点和网络控制以及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于电器的目标远程开关的系统和方法。该系统包括用于选择性产生定向输出信号的发射机和用于检测来自该发射机的定向输出信号的接收机。当由合并在开关控制器中的微控制器检测到所接收的来自该发射机的定向输出信号时，该接收机产生输出信号。该微控制器产生接通和/或关断该开关控制器所连接到的电器的输出。提供协调器，用于为了增加的操作和控制的灵活性而向和从多个电器的(多个)开关控制器传递功能信息。尽管不限于该用途，但是本发明的系统和方法特别适于控制个别电灯器具，即使将几个器具布线在单一电路中，也允许根据需要接通和/或关断个别器具，并且在具有多个灯泡的电灯器具的情况下，允许通过关断该器具中的个别灯泡对该器具调光。

Description

电器的使用点和网络控制以及方法
技术领域
本发明涉及一种用于接通和/或关断电器的方法和系统，该电器为例如电灯器具和/或一个电灯器具或多个器具中的个别灯泡或多组灯泡。更详细地，本发明涉及使得用户能够使用作为目标的无线定向发射机从远程地点接通和/或关断个别电器的方法和系统。尽管未限于该用途，但是本发明的目标通/断开关系统和方法特别可用于通过甚至在其中用于该器具的通/断开关不位于建筑物、房间、或其他需要照明的地点的入口处的设施中、也能如建筑物内部和/或外部空间的安全和能量有效的照明所需要的那样、通过接通和/或关断个别器具中的一个或多个灯泡、来开关和/或调光与其他类似器具在同一电路中布线(wire)的个别电灯器具(所述个别电灯器具特别是商业应用中的高棚照明器具)，而不需要对该器具或其中布线该器具的电路进行重新布线，并不需要将通信/控制线缆从控制面板或计算机延伸(string)到电灯器具。
背景技术
利用电耗的实质部分用于照明。因为面对增加的能源成本，所以使得用于照明的电力的使用最小化对于零售、公共机构、工业和仓库操作者、以及其他商业和公共设施的操作者来说是重要的。已例如通过用荧光灯替换金属卤化物电灯并通过相对新地引入用于荧光器具的所谓电子“瞬时接通”和“编程启动”镇流器以及用于荧光和金属卤化物器具的可调光镇流器，利用例如日光收获和更有效的照明系统的技术，而部分地解决了该需求。通过如商业或公共设施中的操作需要的那样、使用用于荧光器具的瞬时接通和编程启动镇流器并将器具布线为独立于其他器具组进行开关的组，已实现了能耗的实质降低。即使这样，仍然存在改善能量成本节约的余地，并且存在许多仍然使用金属卤化物电灯的设施，其中用荧光照明替换这些电灯和/或重新布线的成本实质上很大，使得操作者不改进(retrofit)该设施。此外，一些商业设施的电费是基于峰值功率负荷计算的，所以存在降低基于峰值功耗的电功率成本的成分的需求。如迄今为止知道的，通过用于降低照明功耗和/或峰值功耗的所谓使用点策略，还没有有效解决该后一需求。
远程通/断开关系统可用于在房间或建筑物中接通或关断吊扇和/或电灯。然而，如迄今为止知道的，能够区分房间或建筑物中的多个电器的这样的系统的特征在于它们的操作限制、复杂性和/或它们的安装成本。这样的系统可从例如Sensor Switch公司(Wallingford，CT and Port Perry，Ontario，www.sensorswitch.com)得到，该公司在市场上交易所谓“病床电灯控制器”，该控制器是现有“拉链”控制病床壁灯的改进设备并由具有8-10英尺范围的红外(IR)接收机/控制器和IR发射机操作。该病床电灯控制器的广告宣称具有一个遥控器的护士可以控制医院的病房或楼层上的所有壁灯。尽管可用于在小房间中使用，但是如果操作者不在壁灯附近，则该系统的范围限制不允许有效使用。
美国专利公开号US2005/0025480描述了用于通/断开关的激光激活的光敏电阻器，但是光敏电阻器对于许多应用来说动作太慢，并仅在没有操作灵活性的情况下进行接通/关断。此外，激光激活的光敏电阻器易受环境光影响，使得可作为例如闪光灯或甚至入射太阳光的结果而发生开关。光敏电阻器的慢响应由于由手持操作中的抖动或自然移动引起的增加的激光移动，而严重限制该系统的遥控器的有用范围。美国专利号6,252,358(和许多其他系统)使用射频(RF)控制来开关器具，但是这样的系统是复杂的并所以不能很好地适于在其中必须控制许多器具的商业设施中使用。此外，RF系统不针对特定器具和/或个别灯泡或灯泡组，使得在缺少RF信号的编码(以及所导致的操作的复杂性)的情况下，对并不意欲开关的器具进行开关。
美国专利号4,897,883和6,828,733公开据说能够开关个别器具的手持IR发射机。然而，那些专利中描述的系统利用经编码的IR信号和向手持发射机所控制的器具安装的预先编程的单独可寻址IR接收机，来开关这些器具，这需要增加的操作复杂性和安装成本，特别是在具有多个器具的设施中。所谓DALI(数字可寻址照明接口)系统可(例如，从Specialized Lighting Solutions，Beaverton，OR以及Complete Technology Integrations Pty Ltd，North Ryde，NSW)得到。尽管它们的能力和操作灵活性给人深刻印象，但是这样的系统对于购买和安装来说是昂贵的，当在特定安装中需要改变时可需要指定编程或重新编程，并且操作复杂。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种用于商业设施、公共场所、政府建筑物、运动场和/或娱乐机构、或其他照明区域的通/断开关和/或逐级调光系统，其使得甚至当几个这样的器具被布线在同一电路中时，也能够使用手持遥控器、可例如安装在墙上的协调器(coordinator)、和/或可以例如基于PC的系统管理器，来根据需要接通和/或关断个别电灯器具、电灯器具组、和/或个别或多个电灯器具中的多个灯泡或多个灯泡组。尽管不限于该应用，但是本发明的通/断开关系统特别有益于开关工业建筑物中的所谓高棚照明。受益于该公开的本领域技术人员将认识到，也在零售建筑物和仓库中利用这样的照明，并且本发明也可用于对诸如剧院、礼堂、学校、体育馆、和其中照明的能量成本足够高使得期望成本节约的任何建筑物的建筑物中的电灯器具进行开关。本发明的通/断开关系统还用于在诸如运动场、停车场和车库、储藏室、码头、货运站、铁路调车场、建筑工地、以及需要电灯用于室外操作的任何其他地方中，开关和/或逐级调光室外遮蓬灯和其他室外照明器具。
本发明的另一目的是提供一种用于商业建筑物、或其他室内或室外设施的开关和/或调光系统，其利用该设施中的现有布线和电灯器具，从而避免重新布线和/或替换电灯器具的成本，同时仍然使得能够根据需要接通和/或关断个别器具、或具有多个灯泡的器具中的个别灯泡，以提供用于在(多个)个别器具所照亮的空间中的操作的安全和保险所需的照度。取决于电力的成本、需要的照度量、以及控制级别，本发明的开关系统的安装可按照信息和信仰(on the information and belief)在和一年一样少的时间中实现可偿还本发明的开关系统的安装成本的节能。
本发明的另一目的是提供一种利用来自瞄准位于要接通和/或关断的特定电灯器具上的传感器的发射机的窄的聚焦输出信号、来接通和/或关断个别电灯器具和/或具有多个灯泡的器具中的多个灯泡或灯泡组、而不开关在同一电路中布线的其他电灯器具的方法。
本发明的另一目的是提供一种即使当将多个电灯或电器布线在单一电路中时、为了降低当接通在该电路中布线的所有电灯或电器时所需的峰值功率的目的、允许顺序接通电灯或其他电器、或一次接通一个电灯器具或电器的系统和方法。
本发明的另一目的是提供商业设施中的电灯器具的通/断开关和/或逐级调光，其适于电灯器具的不同控制级别，例如，在使用手持遥控器和/或例如安装在墙上的中央协调器、由该设施处的雇员或其他人员在移动操作期间使用的第一级别，使用中央协调器的第二级别，以及例如在雇员移动操作已结束之后、由监督或房产保险人员来自系统管理器的第三级别。
本发明的另一目的是提供一种能在露天场所中操作的通/断开关和/或逐级调光系统，在该场所中，安装用于连接电器和当前可用的类型的控制系统的布线是不实际的、并且有时甚至是不可能的。
本发明的另一目的是提供一种商业设施中的电灯器具和/或其他电器的通/断开关和/或逐级调光，其适于不同控制级别，并包括多个控制组件，所述组件包括用于器具和/或电器的目标开关的手持便携式遥控器、用于根据操作者可选的操作规则来管理系统的协调器、以及用于接收操作数据、改变操作规则、并管理控制组件的其他任务和能力的可选系统管理器。该协调器(经由硬连线或无线网络)接收来自器具和/或电器的操作信息，以根据用户特定操作规则来管理系统。该协调器采用使能与时间相关的功能和特征的实时时钟(RTC)。例如，该协调器可在预料到雇员到达的星期一早晨6:15接通某些电灯组，并在雇员不在的下午10:00关断非保险电灯。如果装备了动作感测的器具报告在非操作钟点期间的状态改变，则协调器可向机构管理员发出警报，这可充当现有报警系统的补充。该协调器最好提供有电池备份，从而它在断电或计划维护期间不会变得混乱。
本发明的另一目的是提供用于电灯的通/断开关和/或调光系统，其中可从各个远程地点来控制电灯，有利的是，操作者不用在诸如不利环境和/或军事、保险、或监视操作中暴露他/她的位置。
本发明的另一目的是提供一种开关系统，包括远程发射机，其产生低散度(divergence)光束，使得甚至当间隔很近时也能开关特定电器，而不会开关(多个)其他电器。
类似地，本发明的目的是提供一种通/断开关和/或调光系统，即使穿过墙、绕过拐角、以及绕过自然或人为障碍，其也使能电器的控制。
本发明的另一目的是提供一种商业设施中的电灯器具或其他电器的开关系统，其工作很好并利用例如用于日光收获的类型的可编程照明系统、利用定时器、利用光电感测和运动感测器具来提供操作灵活性，同时仍然使能能控制器具、具有多个灯泡的器具中的个别灯泡、和/或器具组的未经训练的人员的操作，而无需操作中央控制台、开关垫、或计算机。
本发明的另一目的是提供一种商业设施中的电灯器具或其他电器的开关系统，其工作很好并提供例如从控制板/协调器或基于PC的系统管理器的多级进行控制的操作灵活性，同时仍然使能能控制器具、具有多个灯泡的器具中的个别灯泡、和/或器具组的未经训练的人员的操作。
本发明的另一目的是提供一种开关系统，其适于例如如果发生火警，则按照预先编程的操作模式，利用能够操作多个器具或一个或多个器具中的个别灯泡的手持遥控器、中央控制协调器或开关垫、和/或本地或远程计算机，来控制多个器具、具有多个灯泡的器具中的个别灯泡、和/或器具组，或者适于例如如果发生紧急情况，则迅速接通所有电灯。
因为本发明的开关系统能够控制单一器具中的个别灯泡，所以其提供按照信息和信仰先前不可用的操作效率和灵活性。例如，十灯泡器具中的两个灯泡可为特定设施提供一天20小时的足够照度，从而所有十个灯泡每天仅接通四个小时。使用本发明的开关系统，监视接通器具中的每一灯泡的时间，并且当该器具中的十个灯泡中的两个接近它们正常操作寿命的用户选择的百分比时，该器具选择两个其他灯泡一天接通20小时等等，使得灯泡更换之间的时间有效增加。如果灯泡例如额定10,000小时，则每天轮流接通灯泡20小时给十灯泡器具提供50,000小时服务寿命，这仍然每天提供四个小时该器具中所有十个灯泡产生的光。因为本发明的系统监视接通灯泡的时间，所以本发明考虑到当所有十个灯泡接近10,000小时操作时可更换所有十个灯泡，而提供了预防维护的机会。此外，本发明提供关于该器具和/或器具中安装的多个灯泡的电流消耗的参数的实时数据，使得当在假设正接通的(多个)特定灯泡和/或镇流器可能已超出它/它们的服务寿命的前提下、检测到在正常操作参数的范围之外的电流电平时，已利用(多个)适当操作规则预先编程的上述协调器可开关该器具中的(多个)灯泡。所以，本发明的目的是提供一种用于在有时接通比器具中的所有灯泡少的灯泡而操作的多灯泡器具中有效延长服务间隔的方法和系统。
本发明的目的还在于从个别电灯器具实时收集操作数据，并利用从这些器具收集的数据来最大化和/或优化器具的使用和操作，由此提供更高效和有效的照明，最大化器具中的灯泡的寿命，并增加灯泡和/或镇流器替换之间的时间长度。
本发明的另一目的是提供一种系统和方法，利用该系统和方法，设施中的每一器具或电器采用精确的电流传感器来监视和报告个别器具/电器的实际能耗。使用该信息来证明(validate)系统性能(与系统规范相比)，允许操作者精确证实(document)使用不同镇流器/灯泡制造商的相对优点。该能力在例如证明符合对于能效的政府和非政府激励(incentives)、以及提供有用管理工具方面是有用的，并且是使得可能具有操作和应用中的相关优点的基础的可行的特征，包括：
温度管理。该系统通过使用温度传感器和选择的操作规则来监视和控制器具/电器的温度。温度管理对于实现灯泡/镇流器组合的最大能效是必须的，并且对于延长电子镇流器和控制器的有用寿命和最佳功能也是重要的。温度管理包括数据的记录和处理以及温度控制的特定应答或动作，例如，温度传感器检测到32℃的内部电子模块温度。该器具的控制器接通冷却风扇，并且该器具继续操作例程，并通过操作数据收集的例程来通知协调器。如果报告的温度大于例如50℃，则风扇维持接通，向协调器发出温度警报，并且协调器实现用户特定操作规则来确定动作。例如，如果器具的组从属关系(affiliation)使得器具能被安全调光，则协调器可关断(六个中的，例如)两个操作灯泡，以在预先建立的参数中包括器具操作温度(即，规定的镇流器保修单(warranty)中的温度60℃)。该系统所以在(多个)电灯器具的操作中提供几个优点，例如，控制用于最大系统能效(瓦/流明(lumen))的操作温度并延长该系统的有用寿命，所以降低操作成本和环境的处置负担。该系统还使得用户能证实与系统的组件(电子装置、灯泡等)的保修期限的符合。
灯泡寿命优化。该系统还具有同时优化灯泡寿命和延长需要的服务间隔的显著优点。根据本发明的方法，器具向协调器报告操作状态的任何改变。协调器还常规地“轮询”器具以审核(audit)或验证：正确记录了操作并且能耗符合用户特定参数。协调器记载并存储用于每一器具的每一组灯泡的操作数据，并使用该数据来激活某些操作规则。例如，如果用户规定当第一组灯泡达到灯泡制造商的额定寿命的100％时，必须轮换灯泡使用顺序，则协调器改变继电器顺序，使得该组灯泡从继电器激活顺序中的第一移到最后。如果需要器具的全照度，则这些灯泡仍然可用；然而，首先激活具有更长剩余可用寿命的灯泡，使得灯泡的可用寿命最大化并延长维护间隔。该灯泡利用的文件编制对于确定替换哪些灯泡以及过早断电的任何灯泡的保修状态非常有用。
灯泡/镇流器故障应答。本发明的系统和方法还能够检测镇流器和/或灯泡故障并根据用户定义的操作规则来作出应答。在该操作过程期间，协调器比较该器具的操作状态和其报告的能量使用，以检测器具操作的故障。例如，如果器具状态指示两个灯泡操作、并且能量使用超出(如用户定义的)两个灯泡操作的典型消耗，则协调器标识向系统管理器报告的故障，使得可调度服务并确定保修状态。该特征的优点在于自动替换故障组、并且正常运行组将占用故障组的继电器顺序。因为协调器知道故障单元的地点和身份，所以在故障灯泡的故障寻找和搜索中可节约精力和成本。
附加设备监视。本发明的系统的协调器能够处理来自电灯器具之外的附加电器的输入。使用该特征，其他耗能电器成为网络的一部分，向协调器报告它们的操作数据，该协调器然后能处理、报告或按照那些输入行动。本发明的系统的该配置允许协调器和系统管理器之间的无线或硬连线通信，以监视和评估更广的电器组的能耗。该网络也可被用于为了诸如调度的其他目的而传播数据。
本发明的另一目的是通过监视接通/关断灯泡的时间、其中安装灯泡的器具的温度、以及向灯泡/镇流器传输的电流，来优化灯泡性能，并且使用该信息来按照每耗能单位产生更多流明、延长灯泡寿命、延长灯泡和/或镇流器更换之间的时间的方式来操作灯泡，并计划和执行对器具的维护。
本发明的另一目的是提供一种用于控制电灯器具或电灯器具组的系统，其通过利用来自(多个)器具的操作数据并改变诸如接通的灯泡数目和/或接通和/或关断在该器具上安装的通风风扇的参数，以耗尽来自该器具的热(或可如增加器具中的温度所需要的那样不耗尽来自该器具的热)，而增加(多个)器具中的灯泡所产生的光量，并减少(多个)灯泡所消耗的能量数量，以使得镇流器寿命最大化并使得器具中的灯泡消耗的每瓦电力所产生的光量最大化。
尽管已描述为对于控制电灯器具有用，但是本领域技术人员将认识到，本发明也意欲开关其他类型电气激活的装置，例如，电动机、传感器、以及保险系统的组件。为此原因，这里使用术语“电器”为了描述利用本发明的系统和方法接通和/或关断的任何装置的目的，并且这里对于电灯和电灯器具的所有引用应被解释为对于电器的引用，并且本发明的目的是提供一种用于为了能量成本节约和这里描述的其他目的而开关任何电气激活的装置的开关系统和方法。
本发明的几个目的的该列表意欲是解释性的，并不意欲是本发明的所有目的的完整列表，也不意欲约束这里描述和/或要求保护的(多个)发明的范围。在这里提出的本发明的几个实施例的详细描述以及附图中，本发明的其他目的和许多优点对于本领域技术人员来说将是清楚的。本领域技术人员也将认识到，这里描述的本发明的(多个)实施例是为了描述本发明的形成和使用的目的而提出的(多个)特定实施例的示例，并且这里示出和/或描述的(多个)实施例不仅是根据本发明的教义构造和/或执行的目标通/断开关系统和方法的(多个)实施例。
本发明通过提供一种包括用于选择性产生定向输出信号的便携式发射机、和具有传感器的接收机的用于开关电器的系统，而解决上述需求，当该传感器检测到来自所述发射机的定向输出信号时，该接收机产生输出。包括微控制器和适于连接到电器的连接器的开关控制器从所述接收机接收该输出，并通过所述连接器向该电器输出信号，用于开关该电器。
还提供了一种用于通过接通和/或关断具有多个灯泡的电灯器具中的一个或多个灯泡来对该器具进行调光的系统，包括：用于产生定向输出信号的便携式发射机、和具有传感器的接收机，当该传感器检测到来自所述发射机的信号时，该接收机产生输出。包括微控制器和适于连接到电灯器具中的个别灯泡的连接器的开关控制器从所述接收机接收该输出，并通过所述连接器向该器具中的选定灯泡输出信号，用于开关所述灯泡。
在另一方面，本发明提供了一种开关电器的方法，包括步骤：激活发射机来产生定向输出信号，并将发射机瞄准位于电器上的传感器。当该传感器检测到来自该发射机的输出信号时，从该传感器输出信号，并且一旦微控制器接收到来自该传感器的输出信号，就从该微控制器输出信号。一旦接收到来自该微控制器的输出信号，就开关该电器。
附图说明
现在参考图，图1是按照其中可安装本发明的目标开关系统而公共利用的方式来安装和布线高棚照明器具的开放式框架建筑物的概略图。
图2是在图1中所示的建筑物中使用的根据本发明的开关系统的第一实施例的示意图。
图3是包括图2的目标开关系统的远程发射机的第一实施例的电路的示意图。
图4是图2的开关系统的接收机的第二实施例的示意图。
图5是图2的目标开关系统的远程发射机的低散度输出信号的示意图。
图6是示出了用于实现本发明的方法的控制软件的第一实施例的逻辑图。
图7是用于控制图2的目标开关系统的程序的第一实施例的逻辑图，该目标开关系统包括为了对包括多个灯泡的器具所产生的光进行调光的目的、而开关该器具中的个别灯泡的能力。
图8是用于控制包括图4中示出的环境光传感器的图2的目标开关系统的程序的第一实施例的逻辑图。
图9是与适于通过接通和/或关断包括多个灯泡的器具中的个别灯泡而对器具调光的图2的目标开关系统一起使用的远程发射机的第二实施例的顶视图。
图10是用于在图1中示出的建筑物中使用的根据本发明的开关系统的第二实施例的示意图。
图11是用于结合图10中示出的开关系统使用的根据本发明的教义构造的协调器的实施例的第一实施例的示意图。
图12是用于控制图10中示出的开关系统的程序的第一实施例的逻辑图。
图13是用于收集由安装有图10中示出的开关系统的电灯器具上所安装的RF模块所接收的功能信息的子例程的逻辑图。
图14是用于控制安装有图10中示出的开关系统的电灯器具的程序的第二实施例的逻辑图，该开关系统包括为了对包括多个灯泡的器具所产生的光进行逐级调光、而开关该器具中的个别灯泡的能力。
图15是根据本发明的方法的用于采样温度数据并向协调器传送温度数据的程序的逻辑图。
图16是用于控制图11中示出的协调器的程序的逻辑图。
图17是根据本发明的方法的为了收集功能信息的目的而轮询多个器具的开关控制器的子例程的逻辑图。
具体实施方式
更具体地，普通类型商业建筑物是图1的概略图中所示的开放式框架建筑物10。这样的建筑物被建造在混凝土板或混凝土台12上，由横梁或纵梁(为了便利的目的被示出为图1中的屋顶的一部分)支撑金属墙14和屋顶16。在典型的开放式框架建筑物中，按照隔开的间隔从支撑屋顶16的横梁或纵梁悬挂两个、四个、六个或更多灯泡的荧光灯器具18，并且两个、四个、六个、八个或更多这样的器具18(图1中示出的截面图中可见的两个这样的器具18)在这样的电路20中布线，该电路20由位于房间或建筑物的门或入口24附近的墙上安装的通/断开关22来开关。尽管图1中示出的该构造和高棚照明由于其可靠性、灵活性和实用性而被广泛利用，但是当例如某个人从与墙上安装的开关22所位于的门/入口24相对的墙上的门或入口26进入黑暗建筑物时，出现问题。当然，可以用多个开关来布线电路20以解决当通过门26进入时缺少光的问题，但是附加开关增加了安装成本。
当仅在单一开关22控制的几个电灯器具18中的一个或两个下进行操作时，出现另一问题。尽管不需要来自电路20中的其他器具的光用于在特定器具18下的操作，但是所有器具都被加电，因为它们全部被布线在电路20中。当在同一开关22所控制的电灯器具18下进行需要比器具18中的所有灯泡输出的光更少的光的操作时，出现另一问题。尽管可以不需要来自电路20中的其他器具的光用于在特定器具下的操作、或者可以需要比在其下进行操作的器具中的灯泡所产生的光更少的光，但是所有器具18中的所有灯泡都被加电，因为所有器具18被布线在电路20中。结果，与仅操作电路20中的一个或两个特定器具18A和18B相比或者与仅操作比器具18A和18B中安装的所有灯泡少的灯泡相比，增加了能耗和峰值负荷。
为了解决这些(和其他)问题，向电路20提供根据本发明构造的使用点开关系统的组件(为了图示的目的而不按比例示出)。具体来说，向每一电灯器具18提供具有与其可操作连接的一个或多个接收机30的开关控制器28。在图1中示出的实施例中，接收机30被安装在电灯器具18的相对侧，以从例如人所携带的便携式远程发射机32(图1中未示出；见图2和3)接收信号，以从门24或26接通或关断个别器具18A或18B。如图1中可以看出的，并且如下面阐明的，即使当多个器具在同一电路20中布线时，开关控制器28也运行以接通或关断个别器具18。
图2中示出了本发明的开关系统的第一实施例。该系统包括开关控制器28、可操作地连接到开关控制器28的一个或多个接收机30、以及便携式发射机32。发射机32包括通过按压通/断按钮34而选择性激活的红外(IR)、激光或其他发光源。图2中示出的特定发射机32利用IR输出信号，并且得到的光束被聚焦(如下面描述的)到低散度光束，这实现使得发射机32能够瞄准在当按压按钮34时要开关的个别电灯器具18上的接收机30的方向性。通过使得发射机32瞄准个别电灯器具18，仅通过向目标器具18安装的控制器28的传感器36来检测发射机32所产生的定向输出信号。向目标电灯器具18安装的接收机30的传感器36产生到开关控制器28的微控制器38的输出。微控制器38被配置为使得当从接收机30的传感器36检测到输出时，信号通过连接器40和机械或固态继电器或其他适当开关装置44而输出到电灯器具18，以开关该电灯器具。开关控制器28附加包括本领域技术人员已知的电源42。
在一个实施例中，提供接收机30作为在与开关控制器28集成的适当插座(未示出)中插入的独立(self-contained)单元。在该实施例中，配置开关控制器28，使得只要从插座去除接收机30，(多个)继电器44就闭合该电路，从而只要该电路加电，就将接通该器具。该功能对于以下是有用的，即，当遥控功能没有正常操作时或者如果用户为了维护或其他原因而选择禁止远程功能，则允许该器具18返回到手动操作。
接收机30的传感器36优选地包括光电二极管，或甚至更优选地包括光电二极管阵列，由于它们的快速响应。因为接收机被安装在必须象期望的那样接通以提供光的电灯器具18上，所以电灯器具可以位于部分或甚至全部黑暗中，使得可难以看见要利用便携式发射机32开启的特定器具。结果，接收机30也可被提供有位于传感器36附近的LED目标47，使得传感器36检测到从瞄准目标47的发射机32输出的定向信号。当然，熟悉照明设计的人员将认识到，当检测到来自传感器所安装到的照明器具的光、来自路过的交通工具或其他源的可见光(例如闪光灯或路过的铲车的前灯)、或自然光(它们不是IR传感器所涉及的)时，检测入射激光束的传感器可产生输出信号。结果，如果传感器36检测到激光束，则接收机30被安装在电灯器具上面(见图1)，或者如果接收机30被安装在器具18之中或之下，则避开器具18(或其他光源)所产生的光，使得当电灯器具自己接通时，传感器36不产生输出信号。作为选择，微控制器38被提供有传感器和用于调整灵敏度的编程(见图4)。当然，受益于该公开的本领域技术人员将认识到，如果传感器36是用于入射激光束的检测器，并且如果开关控制器28被安装在位于门外的电器上，则向微控制器38提供传感器和用于调整灵敏度的编程的步骤提供了避免响应于环境照明的改变而接通/关断电器的方式，并同时，提供了在低环境光条件下对于入射激光束非常敏感的系统。下面描述包括环境光传感器58的图4中示出的实施例的操作。当然，如果包括传感器36的接收机30被安装在定向电灯器具之上，则即使当器具中的(多个)灯泡接通时，接收机30也位于至少部分黑暗中，从而目标47可以是即使当(多个)灯泡接通时、用于本发明的系统和方法的操作和使用的重要组件。
再次参考图3，在一个实施例中，发射机32包括电池48的形式的电源、以及当在某一微控制器52的电压需求处闭合开关34时用于对微控制器52加电的稳压器50。利用从微控制器52到LED 54的输出来脉冲启动(pulse on)和断开LED 54，以便对从LED 54输出的IR进行编码。LED 54所产生的IR光束最好是通过用光学或机械聚焦装置使光束变窄而产生的低散度光束。当然，IR光束的散布是LED 54和某一器具18的目标47之间的距离的函数，并且所以用于个别器具的最佳控制的IR光束的分散程度同样是距离的函数。在一个实施例中，例如，发射机32中的LED 54产生具有充足强度的IR光束，该IR光束具有大约100英尺的有用范围。已经发现，对于这样的发射机，约束LED 54所产生的IR光束或使该光束变窄、使得如图5中示意性示出的该光束的尺寸在100英尺的距离处为大约3-5英尺是有用的。为了在那个范围获得那个尺寸的光束，已发现将IR光束的散度限制为大约3°(或距该光束的中心轴大约1.5°)的角度促进安装在特定电器上的特定接收机30的瞄准，但是不认为本发明限于那个角度的IR输出信号。
在图3中示出的一个实施例中，IR光束的变窄或约束通过在具有相对窄开口的凹槽56中安装LED 54以降低来自发射机32的输出信号的散度来实现。受益于该公开的本领域技术人员将认识到，限制来自发射机32的定向输出信号的散度也可通过透镜、透镜组、镜子、镜子和透镜、镀膜镜子、透镜、或透镜组、或机械限制器实现，只要输出信号的散度被限制到其可瞄准意欲开关的电灯器具18上的特定接收机30的点、而无需开关相邻电灯器具即可。图5中示意性示出了具有增加IR光束的操作范围的益处的、根据本发明的聚焦LED 54所产生的光束以便限制IR光束的散度的一种方式，其示出了将LED 54所产生的光束从锥形光束改变为基本平行光束的平凸透镜57。尽管在图5中示意性示出了，但是本领域技术人员将根据该公开认识到，透镜57与LED 54隔开固定距离，并按照本领域已知的方式在围绕发射机32中的LED54的灯罩(hood)或其他框架中的适当位置处固定。实验指明，具有图5所示结构的限制输出信号的散度的发射机32能够在超过300英尺的距离处开关个别器具，然而因为光束的散度使得可以在这样的距离处丢失本发明的瞄准个别器具的能力。尽管本发明不限于大约3-5英尺的光束直径，但是已发现该光束直径对于瞄准个别器具最佳，使得如果在某一设施中企图(contemplated)30英尺或更大的操作范围，则向发射机32提供限制IR光束的散度的透镜或透镜组，使得该光束的直径在该特定操作距离处为大约3-5英尺。
在替换实施例中(未示出)，通过向其中设置LED 54的管状限制器滑入和滑出LED 54(或者通过相对于LED 54滑入和/或滑出该管子)来约束IR光束，这使得光束变窄用于瞄准要开关的特定器具、或使得光束散开(spread)用于开关多个或具有宽间距的器具。在另一替换实施例中，通过在LED 54上滑动透镜或成形限制器(未示出)来改变IR光束的形状以使得光束散开，从而取代具有近似圆形的横截面形状的圆锥形状光束，该光束的横截面形状是椭圆形。通过按照这种方式约束光束，可使用定向发射机32，以通过在该器具上“猛击(swiping)”光束使得该IR光束落到目标传感器36上，来快速接通(或关断)电器。因为这里描述的结构按照类似方式运行以产生类似结果，所以所有这样的结构在这里被称为发射机32的“用于限制输出信号的散度的部件”。当然，如果发射机32输出激光束，则该光束一般根本不需要约束或变窄。
现在参考图4，按照示意形式示出了用于与本发明的目标开关系统结合使用的开关控制器的第二实施例。在该第二实施例中，该系统包括用于一旦检测到诸如图2中示出的发射机32的发射机(图4中未示出)所产生的红外或激光束之一或两者、就产生输出信号的检测器36A和36B。一旦检测到已编码的入射红外光束，检测器36A就向第一微控制器38A产生输出信号，而从检测器36B到第二微控制器38B的输出信号是由入射激光束的检测引起的。因为激光束被如此聚焦，所以检测器36B优选地包括传感器36B1、36B2等的阵列，每一传感器36B1、36B2产生到微控制器38B的输出，以便于检测入射激光束，特别是当诸如发射机32的发射机瞄准长距离之外的检测器36B时。微控制器38A和38B彼此相连，微控制器38B取决于检测器36A是否已检测到红外光束而接收来自微控制器38A的输出，微控制器38B运行以按照与上面结合图2描述的方式相同的方式来开关电器。在图4中示出的实施例中，该系统也包括上面描述的环境光传感器58，用于产生到微控制器38B的输出来调整检测器36B的灵敏度，并且该系统还提供有只要在掉电的情况下发生操作状态的改变、微控制器38B就向其写入的EEPROM或其他非易失性存储器60，微控制器38B被编程为当系统加电时检查该非易失性存储器，以便当恢复功率时返回到最后操作状态。如果微控制器38B被编程为当恢复电功率时返回到最后操作状态，则其对于为了上述降低峰值功率需求的目的而延迟与继电器42相连的电器的开关也可以是有用的。本领域技术人员将认识到，在掉电的情况下可提供备份电池(而不是非易失性存储器)用于维持当前操作状态。
本发明的方法和系统还企图一种远程发射机，该发射机提供有用于选择性编码该定向信号以改变开关控制器28的操作功能的开关。在该实施例中，该开关提供有用于产生多个编码输出的设置，例如主要通/断信号、下面描述的重叠(over-ride)信号、下面描述的用于改变开关控制器28的滤波参数的信号、上面结合环境光传感器58描述的用于改变开关控制器28的灵敏度的信号、以及用于激活在微控制器38中编程的诊断和/或复位例程的设置。用于从微控制器38中编程的两个或更多滤波器集合中选择开关控制器28的滤波参数的信号被用于滤出诸如可通过安全闪光灯产生的假(spurious)信号。利用该“重叠”信号来在其中忽视从远程输出的通/断信号达到选定时间段或直到接收到第二重叠信号为止的模式中、设置微控制器38。该重叠信号在其中例如保险和/或安全标准需要选定电灯器具一直保持接通的设施中是有用的，并且防止通过远程发射机所输出的主要通/断编码信号来关断那些选定器具。利用遥控器重新编程该开关控制器的能力提供了安全优点，因为该器具通常位于地板之上的高处、并且被连接在可在高电压处操作的电路中。
图6示出了用于实现利用本发明的目标通/断开关系统的方法的、可存储在微控制器38的存储器中的程序的一个实施例的流程图。在示出的实施例中，程序在步骤66开始，用于读取器具或电器(例如图1中示出的器具18)的最后操作状态。在图6中企图的特定实施例中，控制软件包括用于对其中安装多个灯泡的电灯器具进行调光的软件，该软件由图7中更详细地示出并在下面描述的切换继电器通/断例程68来实现。在下一步骤中，来自图8中详细示出并在下面描述的环境光子例程70的输出被读取，并且检查计数器/定时器72。如果在步骤74中满足计数器参数，则再次对环境光例程采样，并且该方法循环通过计数器/定时器72，直到不满足计数器参数为止，其后在步骤76中读取来自传感器36的输出。
如果IR传感器36A(见图4)所读取的数据是可在步骤78解码的IR脉冲、从而在步骤80存在数据，则在步骤82进行检查以查看数据是否满足程序参数。如果满足程序参数并且如步骤84所示，则微控制器38根据在微控制器38的存储器中存储的程序来发送和/或接收并存储到存储器，该方法循环返回通过计数器/定时器72并重复。如果不满足这些参数，则在步骤86再次检查来自切换继电器通/断例程68(图7)的输出，并且该方法循环返回通过计数器/定时器72并重复。如果在步骤80不存在数据，则在步骤88检查来自激光传感器36B(见图4)的输出并在步骤90与来自环境光子例程70(见图8)的第三环境读数/平均数进行比较。如果小于来自环境光子例程70的第三环境读数/平均数，则该方法再次循环返回通过计数器/定时器72，但是如果来自激光传感器36B的输出比来自环境光子例程70的第三环境读数/平均数大预先选择的容限，则如步骤86所示检查来自图7中示出的上述切换继电器通/断例程68的输出，并且该方法然后循环返回通过计数器/定时器72。
图7示出了与其中通过相应继电器44(见图4)独立于其他灯泡来开关每一灯泡或灯泡组的多个灯泡器具一起使用的切换继电器通/断例程68(并且本领域技术人员将认识到例程68也用于开关鼓风机或其他电器)。电灯器具可具有四个、六个、八个或更多灯泡，例如镇流器(图7中未示出)用于各自控制两个灯泡、两个镇流器各自控制两个和四个灯泡、三个镇流器各自控制三个灯泡、三个镇流器各自控制两个、四个、以及四个灯泡等。每一镇流器由相应继电器(未示出)开关，使得光输出取决于接通的灯泡的数目，由此这里引用本发明的使用用于“逐级调光”。该器具不需要是荧光灯器具；本发明还用于逐级调光具有多个灯泡的白炽灯或金属卤化物器具。切换继电器通/断例程68开始于对于将从上述IR传感器36A输出的IR数据的存在进行的查询92。如果不存在这样的数据，则在94对于满足长度和时间的预置参数的激光读数进行检查，并且例程68然后通过根据预置参数关断所有继电器96、接通一个继电器并关断其他继电器98、接通两个继电器并关断其他继电器100、接通三个继电器102等而继续。如果存在IR数据，则在步骤104对数据解码，并且在步骤96、98、100、102象描述的那样接通和/或关断继电器。镇流器位置然后在步骤68被写入到存储器106并输出到主要程序(图6)。
在另一实施例中(未示出)，控制本发明的系统所利用的参数之一是时间，对微控制器38编程，使得如果在选定时间段(例如，十秒)内在步骤92、94检测到预期IR数据或激光数据，则所检测的下一信号关断该器具中的灯泡(或某些灯泡或灯泡组)。因为在步骤106将最后操作状态写入到存储器，所以当传感器36A接下来检测到信号时，该器具被切换回到最后操作状态，例如接通2个、4个、6个等灯泡。
现在参考图8，通过在步骤108读取来自环境光传感器58(见图4)的输出并暂停预定间隔(在本实施例的情况下，0.1秒)、在步骤110第二次读取来自环境光传感器58的输出并再次暂停、然后在步骤112求两次读数的平均值，而开始环境光子例程70。在步骤114第三次读取来自环境光传感器58的输出并在步骤116将第三读数与前二个读数的平均值进行比较。如果第三读数等于前二个读数的平均值(或相对于前二个读数的平均值落入预置范围之内)，则在步骤70将该读数输出到主要程序(图6)。如果第三读数与前二个读数的平均值不同，则在这些读数是由不意欲构成改变微控制器38的设置和/或操作状态的输入的、闪光灯或其他光源引起的假设前提下，例程60循环回到步骤108。
现在参考图9，结合本发明使用的远程发射机的替换实施例一般用附图标记132指明。发射机132特别意欲用于根据结合图8描述的方法的调光功能，并被提供有发送/接通按钮134、和用于控制上述器具中的十个灯泡的操作的上/下选择器162、提供器具中的灯泡的操作状态的可视确认的LED/指示灯138。主关断按钮140允许利用单键击打来关断器具中的所有灯泡，并且如上所述，向存储器写入发射机132的操作状态，使得当再次按下发送/接通按钮134时，点亮相同数目的灯泡。如上所述，限制发射机132所输出的光束的散度是本发明的开关系统瞄准个别电灯器具18或其他电器的能力的重要方面，并且本发明的开关系统已被示出为具有超过300英尺的操作范围。在这样的操作范围处，通过使用与发射机132集成的瞄准器(sight)来促进发射机132的操作者瞄准个别电器的能力，在图9中为此目的示出了管状瞄准器141(当然，图2中示出的发射机32也可以提供有视觉对准器或瞄准辅助设备)。本领域技术人员将认识到，其他视觉瞄准辅助设备可采取以下形式：遥控器132的外表面上的线或凹槽、弹出式照门(peep sight)、观测镜(spottingscope)、或甚至与发射机132集成的激光源。
图10中示意性示出了用于本发明的使用点开关系统的开关控制器的第三实施例。和图4中示出的实施例一样，图10中示出的开关控制器包括用于一旦检测到诸如图2中示出的发射机32的发射机(未示出)所产生的红外或激光束之一或两者、就产生输出信号的检测器36A和36B。一旦检测到已编码的红外光束，检测器36A就向第一微控制器38A产生输出信号，而一旦检测到入射激光束，检测器36B就向第二微控制器38B产生输出信号。因为激光束被如此聚焦，所以检测器36B优选地包括传感器36B1、36B2等的阵列，每一传感器36B1、36B2产生到微控制器38B的输出，以便于检测入射激光束，特别是当发射机瞄准长距离之外的检测器36B时。微控制器38A和38B相连，微控制器38B取决于检测器36A是否已检测到红外光束而接收来自微控制器38A的输出，并且微控制器38B运行以按照与上面结合图2描述的方式相同的方式来开关电器。该开关控制器还包括上述环境光传感器58，用于产生到微控制器38B的输出来调整灵敏度，并且该开关控制器还提供有只要在掉电的情况下发生操作状态的改变、微控制器38B就向其写入的EEPROM或其他非易失性存储器60，微控制器38B被编程为当其被加电时检查该非易失性存储器，以便当恢复功率时返回到最后操作状态。如果微控制器38B被编程为当恢复电功率时返回到最后操作状态，则其对于为了上述降低峰值功率需求的目的而延迟与继电器42相连的电器的开关也可以是有用的。本领域技术人员将认识到，在掉电的情况下可提供备份电池(而不是非易失性存储器)用于维持当前操作状态。
图10中还示出了RF模块146、电流传感器148、风扇150、和温度传感器152、以及它们向微控制器38B的相应输入。RF模块146包括发射机和接收机两者，并为了下述目的而与协调器156(图11)上的RF模块154通信。电流传感器148被插入在电灯器具18或其他电器(图10中被统一标注为“负荷”)和微控制器38B之间，以便监视和报告器具18(或者更精确地，如果正使用开关控制器来控制具有多个灯泡的电灯器具，则是接通/关断多个灯泡的继电器44)所引入的电流。下面讨论电流传感器148、以及风扇150和温度传感器152的操作和功能。
协调器156(图11)包括电源160、接收来自小键盘164的输入的微控制器158、上述RF模块154、以及附加到(多个)USB端口166、(多个)串行端口168、和/或(多个)以太网端口170的装置。协调器156还包括实时时钟(RTC)172和电池备份174，并向LCD显示器176和诸如闪存装置的存储器178输出信息。
现在将参考图12-17来描述图10中示出的开关控制器和图11中示出的协调器156的操作和功能。首先参考示出了开关控制器的主要程序的图12，该程序在步骤66(图12中示出的主要程序的操作在许多方面与图4中示出和图6中图示的开关控制器的程序的逻辑相同，并所以在图12中也利用两个程序共同的步骤的附图标记)开始，读取网络(见下面)提供的最后状态、或器具配置、以及最后操作参数。在图12中示出的具体实施例中，控制软件包括由图14中示出并在下面描述的切换继电器通/断例程180实现的、用于对其中安装多个灯泡的电灯器具进行调光的软件。在下一步骤中，来自图8中详细示出并在上面描述的环境光子例程70的输出被读取，并且检查计数器/定时器72。如果在步骤74中满足计数器参数，则在步骤182通过采样来自电流传感器148(图10)的输出来测量电流，并在步骤184确定电流是否在用户选择的参数之内。如果器具电流(或由根据本发明开关的负荷所引入的电流)在用户选择的操作参数之内，则在步骤186通过采样温度传感器152来测量温度，并且该方法循环通过计数器/定时器72，直到不满足计数器参数为止，其后在步骤76中读取来自(多个)传感器36的输出。如果在步骤184该器具电流不在用户选择的操作参数之内，则在步骤188通过RF模块146(见图10)向协调器156发送来自电流传感器148的电流测量，在步骤186测量温度，并且该方法象前面句子中描述的那样循环通过计数器/定时器72。
如果(多个)IR传感器36在步骤76读取的数据是可在步骤78解码的IR脉冲、使得在步骤80存在数据，则在步骤82检查数据以查看该数据是否满足程序参数。如果满足程序参数，则微控制器38在步骤84发送和/或接收配置数据并向存储器存储配置数据，并且该方法循环返回通过计数器/定时器72。如果在步骤82不满足用户选择的参数，则该程序查询190(如通过用户输入选择和标识的)组中的所有器具，并在步骤192通过RF模块146向协调器156发送组请求或在步骤194查明已解码的IR脉冲是否用于同一组。如果不用于同一组，则如上所述该方法循环返回通过计数器/定时器72。如果用于同一组，则在步骤180采样来自切换继电器例程(图14)的输出，并且该方法循环返回通过计数器/定时器72。返回步骤80，如果不存在数据，则在步骤88检查来自激光传感器36B的输出，并在步骤90将其与来自环境光子例程70(见图8)的第三环境读数/平均数进行比较。如果小于来自环境光子例程70的第三环境读数/平均数，则该方法再次循环返回通过计数器/定时器72，但是如果来自激光传感器36B的输出比来自环境光子例程70的第三环境读数/平均数大预定容限，则在步骤180检查来自图14中示出的切换继电器通/断例程的输出，并且该方法循环返回通过计数器/定时器72。
用于读取图10中示出的开关控制器28的RF模块146的子例程73在图13中示出并开始于在步骤118的数据检查；如果不存在数据，则子例程返回到控制器主要程序(图12)的计数器参数查询74。然而，如果存在数据，则RF模块子例程73在步骤120进行检查来确定该数据是否规定了控制器安装到的某一器具组，在该情况下，子例程73如下面描述的检查切换继电器例程180。如果在步骤120该数据不是用于控制器属于的某一组的数据，则子例程73通过在步骤122确定该数据是否正要求控制器所安装到的器具的状态的报告而继续。如果该数据要求状态报告，则子例程73在步骤124经由RF模块146向协调器156发送器具的标识码、器具状态、和其他功能信息。如果该数据不要求功能信息，则子例程73在步骤126确定该数据是否要求控制器所安装到的器具的配置参数的改变，在该情况下，在步骤128向微控制器180的存储器存储所改变的配置。
现在参考图14，详细示出了切换继电器通/断例程180。例程180的许多步骤与例程68(图7)相同，从而使用相同附图标记来描述两个例程68(图7)共同的步骤，并且例程180(图14)意欲与其中通过相应继电器44(见图10)独立于器具中的其他灯泡来开关每一灯泡或灯泡组的多个灯泡器具一起使用(并且本领域技术人员将认识到例程180也可用于开关多个风扇电动机或其他电器)。单一电灯器具可具有四个、六个、八个或更多灯泡，例如镇流器(图14中未示出)用于各自控制两个灯泡、两个镇流器各自控制两个和四个灯泡、三个镇流器各自控制三个灯泡、三个镇流器各自控制两个、四个、以及四个灯泡等。每一镇流器由相应继电器(未示出)开关，用于对器具进行逐级调光(并且如上所述，该器具不需要是荧光灯器具；本发明还用于调光具有多个灯泡的白炽灯或金属卤化物电灯器具)。和切换继电器通/断例程68(图7)一样，切换继电器通/断例程180开始于对于从上述IR传感器36A输出的IR数据的存在进行的查询92。如果不存在这样的数据，则在步骤196进行检查以确定是否已在存储器中存储了数据值，并且，如果是，则例程180如下所述前进。如果否，则在步骤94对于满足长度和时间的预置参数的激光读数进行检查，并且例程180然后如上面结合图7中示出的切换继电器68而描述的那样，通过根据预置参数关断所有继电器96、接通一个继电器并关断其他继电器98、接通两个继电器并关断其他继电器100、接通三个继电器102等而继续。如果在步骤92存在IR数据，则在步骤104对数据解码，并且在步骤96、98、100、102象描述的那样接通和/或关断继电器。镇流器位置然后被写入到存储器106，并且在步骤198器具状态通过RF模块146被输出到协调器156。
如上面结合切换继电器例程68描述的，在另一实施例中，也可用于控制本发明的方法的参数是时间，微控制器38被编程为使得如果在步骤92、94在选定时间段中检测到预期IR数据或激光数据，则检测到的下一信号关断器具中的灯泡(或特定灯泡或灯泡组)。该相同实施例同样能够用图14中示出的切换继电器例程180来实现。正好和切换继电器例程68一样，因为在步骤106向存储器写入最后操作状态，所以当传感器36A下次检测到信号时，该器具被切换回到最后操作状态，例如接通2个、4个、6个等灯泡。
图15中更详细地展示了用于开关控制器28的主要程序(图12)的测量温度步骤186的子例程。如果在200(通过采样来自温度传感器152(图10)的输出而测量的)该温度高于用户设置的温度限值，则在步骤202接通风扇150(图10)。然后在步骤204比较温度和用户选择的操作范围，并且如果温度落入那些操作参数中，则例程返回到主要程序(图12)。如果在步骤204测量的温度在用户选择的操作参数之外，则在步骤206经由RF模块146向协调器156发送警报。如果在步骤200所测量的温度低于用户设置的温度限值，则在步骤208关断风扇150，并且例程返回到主要程序。
图16中示出了用于协调器156的主要程序的第一实施例的逻辑图。通过在步骤210初始化包括小键盘、USB端口、串行端口、和以太网端口164-170以及LCD显示器176的外围设备(全部在图11中示出)，并在步骤212根据图13中示出并在上面描述的网络参数例程来读取配置网络参数，该程序开始。在214对于从网络参数例程获得的设置和功能进行检查，并且如果获得这样的设置和功能，则在216对于用户输入检查小键盘164，并在步骤218向存储器存储组、温度、电流电平、和网络参数，并运行任何预先编程的用途。该方法然后继续循环回到检查设置/功能步骤214。
如果在步骤214没有检测到设置/功能，则在步骤220检查RF模块154的输入。来自RF模块154的输入可采取几种形式，其中一种形式是组请求，并且如果在步骤222存在组请求，则在224经由RF模块154(更精确地，向要开关的每一电器上安装的每一开关控制器28的RF模块146)向所有器具广播组状态，以轮询器具状态226。该例程然后循环回到设置/功能步骤214。如果在步骤222不存在组请求，则在步骤228对于器具状态进行检查，并且如果存在这样的数据，则在步骤230读取实时时钟(RTC)172(见图11)，并在步骤232向存储器存储施加了时间戳的器具状态信息。在一个实施例中，向协调器156的存储器178存储所述施加了时间戳的器具状态信息。另外，数据被存储到存储器178以及在协调器156的USB端口166中插入的USB闪存驱动器，或者存储到存储器178和USB闪存驱动器中的任一个，并经由以太网端口170发送到下面描述的远程系统管理器(未示出)。该例程然后循环回到设置/功能步骤214。
如果在步骤228不存在器具状态数据，则在步骤234对于(多个)电流测量进行检查。如果存在(多个)电流测量，则在步骤236读取RTC，在步骤237向存储器存储施加了时间戳的数据，并且该例程循环回到设置/功能步骤214。如果在步骤234不存在(多个)电流测量，则在步骤238例程接着检查任何温度警报(见步骤206，图15)，并且如果发现警报，则在步骤240实现用于解决这样的警报的(多个)特定用户输入规则，并在步骤242向存储器存储该数据、时间、和温度。该例程然后循环回到设置/功能步骤214。如果在步骤238没有发现温度警报，则在步骤244读取串行和/或以太网端口168、170，以在步骤246查看是否已建立了与系统管理器的通信。如果已建立了通信，则在步骤248与系统管理器交换操作信息，并且该例程循环回到设置/功能步骤214；如果还没有建立通信，则该例程还循环回到时钟设置/功能步骤214。
参考图17，更详细地示出了上述轮询器具状态步骤226。在该子例程中，在步骤250经由协调器156的RF模块154向每一器具的开关控制器28的RF模块146发送查询。在252读取RTC 172，并然后在步骤254将来自每一器具的施加了日期/时间戳的应答存储到存储器178、和/或插入到USB端口166中的USB驱动器(或两者)、或存储到存储器178。如果在步骤256还没有轮询所有器具，则子例程循环回到轮询器具状态步骤226；如果已报告了所有器具，则子例程返回到主要程序(图16)。
如在前面段落的几点处提到的，本发明企图在协调器156和系统管理器之间交换操作信息(以及在协调器156和向要根据本发明控制的器具安装的开关控制器28的每一个之间交换功能信息)。在一个实施例中，系统管理器采取通过USB端口166、串行端口168、或以太网端口170通信的计算机的形式。当提供有适当软件时，该系统管理器分析从协调器156接收的操作信息，并使能从中央(或远程)地点对于网络中的器具的顶级控制，当例如在协调器处接收到温度或电流警报时，改变用户编程的动作规则，改变设置的温度或用户选择的温度范围，并控制本发明的系统的许多其他操作。系统管理器和协调器156之间的操作信息的交换还使能以下信息的积累(和报告)，该信息使能灯泡/镇流器替换的维护和/或调度计划。还注意，通过从协调器156的USB端口168去除闪存驱动器并将闪存驱动器上存储的数据传递到计算机，从而甚至在缺少硬连线或无线网络的情况下使能至少一些网络功能，也使得该信息交换成为可能。当然，该后一能力举例说明了本发明的系统和方法在没有系统协调器的情况下运行并仍然提供可用于以下用途的数据的能力，例如证明组件制造商的保修(例如镇流器在规定操作小时数内保修，只要维持某一温度范围即可)、验证诸如可由政府要求和/或由公用客户主动实现的作为高功率需求的倍数的功耗的降低、或用于这样的信息的许多其他用途。
简而言之，本领域技术人员根据该公开将认识到，根据本发明的使用点切换提供了按照信息和信仰在先前已知的远程开关系统中不可用的操作灵活性。例如，利用产生已编码信号的能力以及向用本系统开关的电灯器具安装的发射机的添加，远程发射机可开关多个电灯器具。例如，发射机可被设置到用于产生已编码的目标输出信号的专用位置，所述已编码的目标输出信号由安装在特定电灯器具上的开关控制器28检测以促使该特定电灯器具接通/关断。该特定电灯器具的开关控制器28中的微控制器38可以被预编程为产生到以下发射机的输出信号，该发射机与开关控制器28类似被安装到该特定电灯器具，并产生瞄准第二特定电灯器具以促使该第二特定电灯器具接通/关断的输出信号。同样，可向该第二特定电灯器具提供用于产生用于激活第三特定电灯器具等的输出信号的发射机，并且可向这样的顺序的器具中的任何一个或多个提供(多个)定时器，用于在预先选择的时间段之后开关(多个)器具。本领域技术人员将认识到，可为了诸如安全目的或为了跟随通过建筑物的人员的移动，而按照顺序(相对于第一和第二特定电灯器具)延迟来自向第一特定电灯器具安装的开关控制器28中的微控制器38的输出从而开关第二特定电灯器具，并可同样延迟第二特定电灯器具上的发射机从而开关第三特定电灯器具。当然，特定器具可具有向该器具安装的两个或更多发射机，用于激活多于一个附加电灯器具。因为来自每一特定器具上安装的发射机的输出信号瞄准第二(和随后)(多个)特定器具上的(多个)传感器，所以，当开关第一特定器具并且第一特定器具上的器具上安装的发射机产生输出信号时，不开关其他电灯器具。本领域技术人员将认识到，本发明的开关系统使能其他操作可能性。用于按照顺序方式接通特定电灯器具的该“转发器”功能的另一用途是为了降低峰值负荷的目的。换言之，如上所述，在特定设施中，对设施的操作者开出的关于功耗的账单的部分是基于该设施的峰值负荷的。因为当电器从关切换到开时功耗达到最大，所以通过按照顺序方式(而不是同时)接通电器，可降低峰值功耗，由此有助于控制操作那些电器的成本。
受益于该公开的本领域技术人员还将认识到，可对本发明的设备的组成部分进行某些改变，而不改变那些部分运行和/或反应以实现它们的预期结果的方式。作为示例，本领域技术人员将根据该公开认识到，(尽管图中没有示出)，但是为了诊断和/或编程目的而向微控制器38提供到LCD的输出或其他数字读出是有用的。还将认识到，为了在电灯器具、开关控制器28的安装期间开关该器具、和/或测试目的，在开关控制器28上提供手动激活的开关可以是有用的。本领域技术人员根据本发明的该描述将清楚的所有这些改变和其他意欲落入以下非限制性权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于开关电器的系统，包括：
发射机，用于选择性产生定向输出信号；
接收机，具有用于检测来自所述发射机的定向输出信号的传感器，当该传感器检测到来自所述发射机的定向输出信号时，所述接收机产生输出信号；
开关控制器，包括微控制器和连接器，所述连接器适于可操作地连接所述微控制器和电器，该微控制器从所述接收机接收该输出信号，并通过所述连接器向该电器输出信号，用于开关该电器；和
协调器，与所述开关控制器通信，用于验证该电器的状态并向存储器存储该状态，并用于根据用户选择的配置参数来控制所述开关控制器。
2.如权利要求1所述的开关系统，其中所述开关控制器被安装到该电器。
3.如权利要求1或2的任一个所述的开关系统，其中所述发射机当激活时产生激光或低散度红外输出信号。
4.如权利要求1或3中的任一个所述的开关系统，其中所述接收机提供有传感器，用于识别来自所述发射机的红外和激光输出信号。
5.如权利要求1所述的开关系统，其中所述微控制器被编程为在其间该传感器检测到已编码的定向输出信号的时间延迟之后、向该连接器输出信号。
6.如权利要求1所述的开关系统，附加包括用于限制从所述发射机输出的信号的散度的部件。
7.一种用于开关电器的系统，包括：
传感器，呈现相对小尺寸的目标；
遥控器，用于传送用于瞄准所述传感器的低散度光束形式的信号，并编码信号用于所述传感器接收；
微控制器，用于当所述传感器检测到来自所述发射机的信号时，接收来自所述传感器的输出，所述微控制器被编程为一旦接收到来自所述传感器的输出就产生用于开关电器的输出；和
协调器，用于向和从所述微控制器发送用于验证所述电器的操作状态的操作信息，向存储器存储操作信息，并改变所述微控制器的配置参数。
8.根据权利要求7的开关系统，其中所述微控制器被编程为不产生用于开关电器的输出，除非在预先选择的时间段中从所述传感器接收到多于一个输出。
9.如权利要求7所述的开关系统，附加包括环境光传感器，用于产生到所述微控制器的输出，所述微控制器被编程为产生到该开关装置的输出，用于取决于环境光的等级来开关电器。
10.如权利要求7-9中的任一个所述的开关系统，其中所述微控制器被编程为，当在选择的时间段中或在从所述发射机接收到第二已编码信号之前、所述传感器检测到来自所述发射机的已编码信号时，忽略来自所述传感器的信号。
11.一种开关电器的方法，包括步骤：
通过限制从发射机输出的信号的散度来产生定向输出信号；
将来自该发射机的定向输出信号瞄准位于电器上的传感器；
当该传感器检测到来自该发射机的输出信号时，从该传感器输出信号；
一旦微控制器接收到来自该传感器的输出信号，就从该微控制器输出信号；
一旦接收到来自该微控制器的输出信号，就激活开关装置以开关该电器；和
验证该电器的开关，并向存储器存储该电器的操作状态。
12.如权利要求11所述的方法，其中仅当该传感器在预先选择的时间段中检测到多个信号时，该微控制器才向该开关装置输出信号。
13.如权利要求11所述的方法，附加包括对从该发射机输出的定向信号进行编码以促使该微控制器在一个或多个预先编程的模式中操作的步骤。
14.如权利要求11或权利要求13中的任一个所述的方法，其中已编码信号促使该微控制器在预先编程的时间段中或在该传感器再次检测到相同已编码信号之前、忽略来自该传感器的信号。
15.如权利要求11所述的方法，附加包括响应于环境光的改变来调整灵敏度。
16.如权利要求11所述的方法，附加包括在预先选择的时间段之后关断该电器的步骤。
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