CN108292857B - 自持能量采集系统的自适应电力管理 - Google Patents

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Abstract

自适应地管理用于能量采集系统(“EHS”)的电力的系统(100)和方法(500、600)。该方法包括：测量周围环境中可用的光强度水平；将来自EHS(100)的第一无线信号无线地传送到远程设备(700)，用于在光强度水平低于预先指定的水平时通过远程开启光源(106、108)或打开用于防止从光源发射的光到达EHC的覆盖物来使光强度水平增加；在光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时使用能量采集电路(“EHC”)对可再充电电池(310)进行再充电；以及当可再充电电池的容量或荷电状态达到预先指定的值时，将来自EHS的第二无线信号无线地传送到远程设备，以使光源关断或覆盖物关闭。

Description

自持能量采集系统的自适应电力管理
技术领域
本文一般而言涉及电源管理系统。更具体而言，本公开涉及自持能量采集系统的自适应电力管理的系统和方法。
背景技术
无线传感器测量(sensorization)正在取代硬连线的防火感测系统。通常，保护感测系统(例如，烟雾探测器)被硬连线到防火系统的主火灾面板。主火灾面板常常位于建筑物的正面或地下室中。硬连线的防火感测系统被部署在整个建筑物的基础设施中，并从集中式电源(即，主火灾面板)汲取电力。需要相对长的电线贯穿整个建筑物，以便于从主火灾面板向每个硬连线防火感测系统供电。实际上，在建筑物内安装这些系统所需的人力和时间的量导致这些系统具有大的安装成本。
无线传感器测量也使用电池来部署，以提供传感器和收发器电力。但是，这些电池通常必须在一到两年内更换。在一些场景中，可能在单个建筑物内部署数千个传感器。人们可以认识到的是，每隔几年就对这些传感器中的每个传感器更换一次电池是相当昂贵的(在人力、时间和零件成本方面)。
这些无线感测系统(例如，火灾系统和气体感测系统)可以部署在主要能量采集源(例如，照明)可能在相对长时间段(例如，夜间、周末期间、节假日期间，或者被遮光屏/百叶窗/云遮挡时)内被关断的区域(例如，度假屋和楼梯间)。即使在能量采集源可能间歇或长时间被关断的环境中，这些无线感测系统也必须继续操作并为其环境提供安全保障。
发明内容
本公开涉及实现自适应地管理能量采集系统(“EHS”)的电力的系统和方法。该方法包括：测量EHS的周围环境中可用的光强度水平；当光强度水平低于预先指定的水平时，将来自EHS的第一无线信号无线地传送到远程设备，用于通过远程开启光源或打开用于防止从光源发射的光到达EHC的覆盖物(例如，窗帘)来使光强度水平增加；当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用能量采集电路(“EHC”)对EHS的可再充电电池进行再充电；以及当可再充电电池的容量或荷电状态(“SOC”)达到预先指定的值时，将来自EHS的第二无线信号无线地传送到远程设备，以使光源关断或覆盖物关闭。
在一些场景中，该方法还包括：确定可再充电电池中的可用能量是否足以满足EHS的电气负载的能量需求；以及，如果可再充电电池中的可用能量足以满足电气负载的能量需求，则向电气负载供电。附加地或可替代地，该方法包括：响应于第一无线信号而确定周围环境中的能量采集源是否正在正确地操作；以及在使用EHC对可再充电电池进行再充电之前纠正关于能量采集源的任何操作问题。
在那些或其它场景中，在以下情况时测量光强度水平：可再充电电池中的可用能量不足以满足电气负载的能量需求；当前日期与预先存储的日期匹配或者当前时间与预先存储的时间匹配；和/或在接下来的N小时、N天、N周或N月中存在风暴或能量不足的可能性。预先存储的日期和/或预先存储的时间基于以下至少一个来选择：(a)EHS的功耗模式，(b)光源的功率分布，(c)EHS系统和/或光源的估计的未来能量不足，(d)商业实体的营业时间，(e)周围环境的当前和未来天气，以及(f)AC电网的低电力需求时间。
附图说明
将参考以下附图描述实施例，其中在所有附图中相似的标号表示相似的项，并且附图中：
图1是示出耦合到建筑物的天花板的示例性EHS系统的示意图。
图2是图1的EHS系统的示意图。
图3是图1-2中所示的EHS系统的电力管理电路系统的框图。
图4是用于向环境中的电气负载供电的示例性方法的流程图。
图5A-5B(在本文统称为“图5”)提供了自适应地管理自持能量采集系统的电力的示例性方法的流程图。
图6A-6B(在本文统称为“图6”)提供了自适应地管理自持能量采集系统的电力的示例性方法的流程图。
图7是包括无线地通信耦合到远程计算设备的多个EHS系统的示例性系统的示意图。
具体实施方式
容易理解，本文总体上描述的和附图所例示的实施例的构件可以按照各种各样的不同配置来布置和设计。因而，如图所示，下面对各种实施例的更详细的描述并非旨在限定本公开的范围，而只是各种实施例的代表。虽然在附图中给出了实施例的各个方面，但是附图并不必然按比例绘制，除非特别指出。
在不背离本发明的精神或实质特征的情况下，本发明可以以其它特定的形式来实现。所描述的实施例在所有方面都应当仅被看作说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，而非由该具体实施方式指示。属于权利要求的等同含义和范围之内的所有变化都应当涵盖在其范围之内。
本说明书通篇对特征、优点或类似语言的引用并非意味着可以用本发明实现的所有特征和优点都包括于或应当包括于本发明的任意单个实施例中。相反，提及特征和优点的语言应当被理解为意味着：结合实施例所描述的特定特征、优点或特性均包括于本发明的至少一个实施例中。因而，本说明书通篇关于特征和优点的讨论以及类似的语言可以但并不一定指的是同一实施例。
而且，本发明的所描述的特征、优点和特性可以以任何合适的形式结合于一个或多个实施例中。根据本文的描述，本领域技术人员应当意识到，可以在没有特定的实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实施本发明。在其它情况下，在某些实施例中可以存在可能没有出现于本发明的所有实施例中的附加特征和优点。
本说明书通篇对“一种实施例”、“实施例”或类似的语言的引用意味着，结合所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性包括于本发明的至少一个实施例中。因而，在整个本说明书中，短语“在一种实施例中”、“在实施例中”以及类似的语言可以但并不一定全都指的是同一实施例。
如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语的含义与本领域技术人员通常所理解的含义相同。如同本文所使用的，术语“包括”意指“包含，但不限于”。
本公开构思了自持EHS系统的使用。EHS系统有效地向其一个或多个负载(例如，烟雾探测器)供电并且操作其一个或多个负载，而不需要频繁更换其(一个或多个)电源(如同诸如在上面本文的背景部分中所讨论的常规感测系统中的情况那样)。在这方面，EHS系统一般收集并转换来自位于周围环境内(例如，建筑物内)的光源的能量。经转换的能量被存储在EHS系统的第一存储元件(例如，可再充电电池)上。之后，第一存储元件向第二存储元件(例如，超级电容器)供电，该第二存储元件随后向负载(例如，传感器)供电。
值得注意的是，本公开的EHS系统在来自其光源的相对少量可用能量(例如，低至10μA 100mV)就足以对第一存储元件进行充电的室内环境中高效地操作。相反，这种可用能量不足以以令人满意的效率操作常规传感器系统的常规升压转换器电路。因此，发起这些常规传感器系统的操作所需的时间量(例如，10到100小时)与本EHS系统(例如，几乎是瞬时的)相比明显更长。
此外，在一些常规EHS系统中，第一存储元件包括超级电容器。这种常规EHS系统在室内环境中是不可操作的，因为来自室内环境的源的相对少量的可用能量不足以将超级电容器充电到EHS系统操作所需的水平。相反，本EHS系统的第一存储元件包括可再充电电池。因此，本EHS系统在室内环境中是可操作的，因为可再充电电池具有足以使EHS系统在通电之后几乎瞬时执行其预期功能并且向超级电容器快速充电的初始荷电量(例如，3.3V)。当(一个或多个)负载(例如，烟雾传感器)从第二存储元件(例如，超级电容器)被供电时，电池由室内源再充电。
本公开还涉及自主地管理到EHS系统的电力的系统和方法。自主管理通过按需命令和激活EHS系统的环境中可用的能量采集源来实现。该方法一般包括：感测EHS系统的环境中存在的可采集能量；评估感测到的可采集能量；基于评估结果自动启用能量采集源，使得能量采集源可以被EHS系统用来动态地对其存储元件充电并且为其感测系统供电；以及在充电完成之后自动禁用能量采集源，从而节约能源和/或延长能量采集源的操作寿命。能量采集源包括但不限于室内光或室外光。在室外光的场景中，可以通过打开窗帘来启用室外光并且通过关闭窗帘来禁用室外光。
现在参考图1，提供了耦合到建筑物的室内空间(room)的天花板102的示例性EHS系统100的示意图。这个室内空间中唯一的能量源是由来自荧光灯106、108的光的横向散射产生的。因此，在EHS系统100处提供大约五十到一百勒克斯的亮度。这种亮度不足以为EHS系统100的(一个或多个)负载供电。因此，EHS系统100包括用于确保在系统部署在室内环境中之后电力几乎瞬时可用于(一个或多个)负载的电力管理电路(“PMC”)(图1中未示出)。
PMC将在下面关于图3详细描述。仍然应当理解的是，在这个时候，PMC包括光伏电池110，光伏电池110用于使用展现出光伏效应的半导体材料将荧光光能转换成直流电，如图1-2中所示。当光伏电池110暴露于大约五十到一百勒克斯的亮度时，由此生成极低能量的功率输出。例如，在一些场景中，由光伏电池生成的直流电输出在大约三百微安时为五百毫伏，这导致一百五十微瓦的功率输出。这种功率水平不足以在令人满意的时间量内向基于超级电容器的存储元件充电。因此，本PMC采用可再充电电池(图1-2中未示出)来存储光伏电池110的功率输出，来代替基于超级电容器的存储元件(如在一些常规的传感器系统中那样)。然后通过可再充电电池的输出功率对PMC的基于超级电容器的存储元件(图1-2中未示出)进行充电。实际上，在系统部署在室内环境中之后，本EHS系统100的(一个或多个)负载(图1-2中未示出)几乎瞬时被供电。此外，本EHS系统100可以完全自主地操作并且持续地可用于执行其预期功能。
现在参考图3，提供了EHS系统100的PMC的示例性架构300的框图。PMC被配置为提供EHS系统100作为以下的方式：可部署为一旦开启就准备就绪运作的即插即用能量采集无线传感器；以及自持传感器系统，其中其电源几乎从来不需要更换。在这方面，PMC300包括能量采集电路302，开关304、306，能量采集器电力管理器(“EHPM”)308，可再充电电池310，超级电容器(“SC”)存储元件314，用于SC存储元件的智能充电器312，微控制器316，DC-DC电压转换器320，(一个或多个)负载322以及无线收发器340。在一些场景中，能量采集电路302包括太阳能电池电路。本发明在这方面不受限制。在本文可以使用生成相对低的输出功率量的其它类型的能量采集电路。
在EHS系统100初始加电时，SC存储元件314被假设为处于完全放电状态。因此，SC存储元件314的初始荷电处于大致或基本上等于零伏的水平。但是，可再充电电池310处于其初始荷电处于大于零伏(例如，3伏)的水平的准放电状态。因此，可再充电电池310具有足量的初始存储能量，以便几乎瞬时地启用EHS系统100的控制电子器件(即，EHPM 308和微控制器316)的操作。在这方面，输出电压336经由开关304从可再充电电池310供应到EHPM308，由此EHPM 308中包含的升压转换器324的操作在开启EHS系统100之后立即开始。输出电压336还经由EHPM 308从可再充电电池310供应到微控制器316。
这时，来自可再充电电池的可用电力还被用来对SC存储元件314充电。在这方面，可再充电电池310的输出电压336经由开关306和智能充电器312被供应到SC存储元件314，由此SC存储元件的充电加快。SC存储元件的输出电压338经由电压转换器320被供应到(一个或多个)负载322。(一个或多个)负载可以包括但不限于烟雾探测器、气体探测器等。当输出电压338达到足以使(一个或多个)负载执行其预期操作的水平(例如，3.8V)时，EHS系统100被认为是完全可操作的。
在EHS系统100的整个操作中，微控制器316监测太阳能电池电路302的输出电压334以及可再充电电池310的输出电压336和SC存储元件314的输出电压338。一旦SC存储元件314的输出电压338在系统激活(或通电)之后达到期望的电压(例如，3.8V)，微控制器316就启用定时器来为SC存储元件314的充电定时。在预定时段(例如，6小时)之后，假设SC存储元件314已经达到其泄漏电流平衡，因此不再需要被充电。实际上，在这个时候微控制器316可以可选地执行操作以终止经由开关306和智能充电器312向SC存储元件314供应输出电压336。
当SC存储元件314的输出电压338下降到阈值(例如，3.3V)以下时，微控制器316将开关控制信号332传送到开关306，从而使可再充电电池310的输出电压336再次经由智能充电器312被供应到SC存储元件314。将输出电压336供应到SC存储元件314，直到SC存储元件314的输出电压338超过上阈值。实际上，SC存储元件314被再充电，由此在驱动(一个或多个)负载322时消耗的能量被恢复。
当太阳能电池电路302处于活动状态时，太阳能电池电路302的输出电压334经由EHPM 308被供应到可再充电电池310。实际上，可再充电电池310由太阳能电池电路302再充电，由此在EHS系统100维持在其完全操作状态的同时恢复在向SC存储元件314充电和再充电时消耗的能量。
根据需要重复使用可再充电电池310向SC存储元件314充电的上述处理。因此，上述EHS系统100在其整个操作过程中执行自我监测并对其相应的可再充电元件进行充电。
除了上述处理之外，PMC 300还执行操作来自主地管理到EHS系统100的电力。自主管理是通过按需命令和激活对于EHS系统的环境可用的能量采集源(例如，图1的荧光灯106、108)来实现的。这些方法一般包括：感测EHS系统的环境内存在的可采集能量；评估感测到的可采集能量；基于评估的结果自动启用能量采集源，使得能量采集源可以被EHS系统用来对其可再充电电池310进行动态充电并且向其感测系统322供电；以及在充电完成之后自动禁用能量采集源，从而节约能源和/或延长能量采集源的操作寿命。能量采集源包括但不限于室内光或室外光。在室外光的场景中，可以通过打开窗帘来启用室外光并且通过关闭窗帘来禁用室外光。
现在参考图4，提供了用于向环境中的电气负载供电的示例性方法400的流程图。方法400从步骤402开始并且继续进行步骤404。在步骤404中，在系统被部署在环境中并被激活(或开启)之后立即使用电池(例如，可再充电电池310)来同时向系统(例如，图1的系统100)的控制电子器件(例如，图3的控制电子器件308、316)和SC存储元件(例如，图3的SC存储元件314)供应电能。实际上，使控制电子器件在激活(或开启)系统之后几乎瞬时地执行其预期功能。SC存储元件从第一荷电状态被充电至第二荷电状态，在第一荷电状态下，其端子两端存在大致零伏的电压，而在第二荷电状态下，端子两端存在大于零伏的电压。然后在步骤406中使用SC存储元件来向系统的电气负载(例如，图3的负载322)供应电能，以便使电气负载执行其预期功能。
值得注意的是，系统持续地监测系统的电池的第一输出电压、SC存储元件的第二输出电压和能量采集电路(例如，图3的能量采集电路302)的第三输出电压。在步骤410中，基于至少第二输出电压的水平来终止从电池到SC存储元件的电能供应。例如，在一些场景中，当确定SC存储元件已达到泄漏电流平衡或者确定SC存储元件的输出电压超过其上阈值时，终止电池向SC存储元件的电能供应。在基于先前启用的定时器的输出检测到的预定时段(例如，6小时)到期时，确定达到泄漏电流平衡。
在步骤412中使用能量采集电路从而一旦电池变为活动就对电池进行再充电。在下一个步骤416中，电池被用于当第二输出电压下降到低于第一阈值时(例如，当SC存储元件的输出电压下降到低于下阈值时)对SC存储元件进行再充电。在完成步骤416之后，执行步骤418，其中方法400结束或执行其它动作。
现在参考图5A-5B，提供了自适应地管理自持EHS的电力的示例性方法500的流程图。方法500从步骤502开始并且继续进行步骤504，其中PMC(例如，图3的PMC 300)的可再充电电池(例如，图3的可再充电电池310)被用于向EHS系统(例如，图1的EHS系统100)的控制电子器件和SC存储元件(例如，图3的SC存储元件314)供应电能。在下一个步骤506中，SC存储元件被用于向EHS系统的电负载(例如，图3的负载322)供应电能，以便使电负载执行其非预期功能。
在完成步骤506之后，可以执行可选的步骤508。可选的步骤508包括计算电气负载的电能需求。在一些场景中，在部署EHS系统之前预先计算电能需求。在两种情况下，都执行步骤510，其中测量可再充电电池中的可用能量。这种测量可以包括测量可再充电电池的容量和/或SOC。如本文所使用的，术语“荷电状态”或“SOC”是指荷电的百分比(例如，0％-100％)。如本文所使用的，术语“容量”是指由电源(例如，电池)存储的电荷的测量结果(例如，安培-小时)，并且由电源中包含的活性材料的质量来确定。然后可以使用测得的容量和/或SOC来确定可以由所存储的电力提供的操作的持续时间。
接下来，确定可用能量是否足以满足电气负载的电能需求。这一确定可以通过将容量和/或SOC与预定义的阈值进行比较来进行。可以基于测得的电气负载的电能需求来选择预定义的阈值。如果可用能量足以满足电气负载的电能需求[512：是]，则方法500返回到步骤506，使得电气负载继续被供电。相反，如果可用能量不足以满足电气负载的电能需求[512：否]，则方法500继续进行步骤513。
步骤513包括测量周围环境中的可以用于补充由PMC向负载供电所消耗的能量的可用光强度水平。接下来，评估可用光强度水平对于EHC(例如，图3的EHC 302)是否充足。如果光强度水平高于预定义的阈值[516：是]，则执行步骤518-520。这些步骤包括：使用EHC将光转换成输出电压；以及将输出电压供应到可再充电电池，用于对其进行再充电。接下来，执行步骤522，其中方法500结束，执行其它处理或者方法500返回到步骤504。
相反，如果光强度水平低于预定义的阈值[516：否]，则方法500继续进行图5B的步骤524。步骤524包括将来自EHS的指示光强度水平对于EHC不充足的信号无线传送到远程计算设备(“RCD”)。RCD(例如，图7的RCD 700)可以包括但不限于服务器或其它计算处理设备。RCD的一部分的全部可以位于与部署有EHS系统的设施相同或不同的设施中。可以使用任何已知或者将要已知的无线协议来实现无线通信。例如，使用WiFi技术、蓝牙技术、Zigbee技术、Z-Wave技术、蜂窝技术、定制sub-gig技术和/或以太网技术来实现无线通信。
响应于无线信号，可以可选地采取措施来检查周围环境中的能量采集源是否正在正确地操作，如步骤526所示。例如，可以确定室内灯是否正在正确地工作，机械/电子窗帘是否正在正确地工作，和/或电力是否正在被供应到灯和/或窗帘。如果(一个或多个)能量采集源不是正在正确地操作[528：否]，则执行可选的步骤530，其中采取措施来纠正关于(一个或多个)能量采集源的任何操作问题。例如，可以部署人员来更换灯泡，固定机械/电动窗帘的机械部件，开启发电机以便为灯和/或窗帘提供电力，和/或联系电力公司通知他们出现断电。接下来，执行将在下面描述的步骤532。
如果(一个或多个)能量采集源正在正确地操作[528：是]，则执行步骤532，其中RCD执行操作以开启(一个或多个)能量采集源和/或打开用于防止从(一个或多个)能量采集源发射的光到达EHC的覆盖物(例如，窗帘)。然后在步骤534中使用EHC将从(一个或多个)能量采集源发射的光转换成输出电压。然后，如步骤536所示，将输出电压供应到可再充电电池，以对其进行再充电。接下来，确定可再充电电池的容量或SOC是否已达到某个水平。
如果可再充电电池的容量或SOC不高于预定义的阈值[538：否]，则方法500返回到步骤536，使得EHC的输出电压继续被供应可再充电电池。如果可再充电电池的容量或SOC高于预定义的阈值[538：是]，则方法500继续进行步骤540-542。这些步骤包括：将来自EHS系统的指示可再充电电池的容量或SOC高于预定义的阈值的信号无线地传送到RCD；以及由RCD执行操作以关断能量采集源和/或关闭用于阻挡从能量采集源发射的光的覆盖物。随后，执行步骤544，其中方法500结束，执行其它处理，或者方法500返回到步骤504。
现在参考图6A-6B，提供了自适应地管理用于自持EHS的电力的示例性方法600的流程图。方法600从步骤602开始并且继续进行步骤604，其中使用PMC(例如，图3的PMC 300)的可再充电电池(例如，图3的可再充电电池310)向EHS系统(例如，图1的EHS系统100)的控制电子器件和SC存储元件(例如，图3的SC存储元件314)供应电能。在下一个步骤606中，SC存储元件被用于向EHS系统的电气负载(例如，图3的负载322)供应电能，以便使电气负载执行其非预期功能。
在完成步骤606后，方法600继续进行步骤608-610或步骤611。步骤608-610包括：监测日期和/或时间；以及确定日期和/或时间是否与预先存储的日期和/或时间匹配。预先存储的日期和/或时间可以基于以下来选择：EHS系统的功耗模式；能量采集源的功率分布；EHS系统和/或(一个或多个)能量采集源能量的估计的未来能量不足；商业实体的营业时间；周围环境的当前和未来天气；和/或AC电网的低电力需求时间(例如，电力公司收取降低的费用的凌晨2点)。在完成步骤610之后，方法600继续进行步骤612。
步骤611包括确定在接下来的N天或N周内是否存在风暴或能量不足的可能性，其中N是整数。如果在给定时段中不存在风暴或能量不足的可能性[611：否]，则方法600返回到步骤606。相反，如果在给定时段中存在风暴或能量不足的可能性[611：是]，则执行步骤612。
步骤612包括测量周围环境中的可以用于补充由PMC向负载供电所消耗的能量的可用光强度。接下来在步骤614中，评估该光强度水平对于EHC(例如，图3的EHC 302)是否充足。如果光强度水平高于预定义的阈值[616：是]，则执行步骤618-620。这些步骤包括：使用EHC将光转换成输出电压；以及将输出电压供应到可再充电电池，以对其进行再充电。接下来，执行步骤622，其中方法600结束，执行其它处理，或者方法600返回到步骤604。
相反，如果光强度水平不高于预定义的阈值[616：否]，则方法600继续进行图6B的步骤624。步骤624包括将来自EHS系统的指示光强度水平对于EHC不充足的信号无线地传送到RCD(例如，图7的RCD 700)。在完成步骤624之后，可以执行可选的步骤626，其中采取措施来检查周围环境中的能量采集源是否正在正确地操作。如果能量采集源正在正确地操作[628：是]，则执行下面将描述的步骤632。相反，如果能量采集源不是正在正确地操作[628：否]，则可以执行可选的步骤630。可选的步骤630包括采取措施来纠正关于(一个或多个)能量采集源的任何操作问题。在完成可选步骤630后，执行步骤632。
在步骤632中，由RCD执行操作，以开启(一个或多个)能量采集源和/或打开用于防止从(一个或多个)能量采集源发射的光到达EHC的覆盖物。接下来在步骤634中，使用EHC将从能量采集源发射的光转换成输出电压。如步骤636所示，将输出电压供应到可再充电电池，以对其进行再充电。
如果可再充电电池的容量或SOC不高于预定义的阈值[638：否]，则方法600返回到步骤636。相反，如果可再充电电池的容量或SOC高于预定义的阈值[638：是]，则执行步骤640-642。这些步骤包括：将来自EHS系统的指示容量或SOC高于预定义的阈值的信号无线地传送到RCD；以及由RCD执行操作以关断(一个或多个)能量采集源和/或关闭用于阻挡从(一个或多个)能量采集源发射的光的覆盖物。随后，执行步骤644，其中方法600结束，执行其它处理或者方法600返回到步骤604。
本文所公开的且要求权利的所有装置、方法和算法可以根据本公开制造和执行，而无需过多的实验。虽然本发明已经关于优选的实施例进行了描述，但对本领域普通技术人员而言明显的是，在不背离本发明的概念、精神和范围的情况下，可以对装置、方法以及方法的步骤顺序进行改动。更具体地，明显地，某些构件可以被添加到、结合到或替代于本文所描述的构件，但将会获得相同的或相似的结果。所有对本领域接通技术人员而言明显的相似的替代和修改被认为在所限定的本发明的精神、范围和概念中。
以上所公开的特征和功能以及替代形式可以被结合到其它许多不同的系统或应用中。本领域技术人员可以进行各种目前无法预料的或意料之外的替代、修改、变更或改进，其中每个还意在被所公开的实施例所涵盖。

Claims (18)

1.一种自适应地管理能量采集系统“EHS”的电力的方法，包括：
由EHS确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送来自EHS的第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对EHS的可再充电电池进行充电；
当可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送来自EHS的第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小；
使用来自可再充电电池的电力来对EHS的另一个能量存储设备进行充电；以及
随后向EHS的负载供应来自所述另一个能量存储设备而非来自可再充电电池的电压。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定可再充电电池中的可用能量是否足以使EHS的电气负载执行至少一个功能；以及
如果可再充电电池中的可用能量足以使电气负载执行至少一个功能，则从可再充电电池向电气负载供电。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当可再充电电池中的可用能量低于操作电气负载所需的值时，测量光强度水平。
4.如权利要求1所述的方法，还包括使用可再充电电池向EHS的控制电路和EHS的电容器存储元件同时供应电能。
5.如权利要求1所述的方法，其中远程窗处理控制包括远程窗帘控制。
6.一种自适应地管理能量采集系统“EHS”的电力的方法，包括：
由EHS确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送来自EHS的第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对EHS的可再充电电池进行充电；
当可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送来自EHS的第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小，
其中由远程设备执行的第一操作还包括：
确定周围环境中的可采集能量的至少一个源是否正在正确地操作；以及
在使用EHC对可再充电电池进行再充电之前执行动作以进行对所述至少一个源的修复或者对所述至少一个源的电力供应的修复。
7.一种自适应地管理能量采集系统“EHS”的电力的方法，包括：
由EHS确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送来自EHS的第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对EHS的可再充电电池进行充电；
当可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送来自EHS的第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小，
其中在由存储于EHS的存储器中的预先存储的日期或预先存储的时间指定的日期或时间测量光强度水平。
8.如权利要求7所述的方法，其中预先存储的日期和预先存储的时间中的至少一个在存储于EHS的存储器中之前基于以下至少一个来选择：(a)EHS的功耗模式，(b)光源的功率分布，(c)EHS和/或光源的估计的未来能量不足，(d)商业实体的营业时间，(e)周围环境的当前和未来天气，以及(f)AC电网的低电力需求时间。
9.一种自适应地管理能量采集系统“EHS”的电力的方法，包括：
由EHS确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送来自EHS的第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对EHS的可再充电电池进行充电；以及
当可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送来自EHS的第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小；
其中在以下情况时测量光强度水平：(a)在接下来的N小时、N天、N周或N月内在EHS的地理区域中可能发生风暴，或者(b)在接下来的N小时、N天、N周或N月内EHS存储的能量的量可能不足以操作负载，其中N是整数。
10.一种电源管理系统，包括：
能量采集系统“EHS”，被配置为：
测量EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由内部的能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对内部的可再充电电池进行充电；
当内部的可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小；
使用来自内部的可再充电电池的电力来对另一个能量存储设备进行充电；以及
随后向负载供应来自所述另一个能量存储设备而非来自可再充电电池的电压。
11.如权利要求10所述的电源管理系统，其中EHS还：
确定内部的可再充电电池中的可用能量是否足以使电气负载执行至少一个功能；以及
如果可再充电电池中的可用能量足以使电气负载执行至少一个功能，则从内部的可再充电电池向电气负载供电。
12.如权利要求10所述的电源管理系统，其中，当内部的可再充电电池中的可用能量低于操作电气负载所需的值时，确定光强度水平。
13.如权利要求10所述的电源管理系统，其中使用内部的可再充电电池向EHS的控制电路和EHS的电容器存储元件同时供应电能。
14.如权利要求10所述的电源管理系统，其中远程窗处理控制包括远程窗帘控制。
15.一种电源管理系统，包括：
能量采集系统“EHS”，被配置为：
确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由内部的能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对内部的可再充电电池进行充电；以及
当内部的可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小，
其中由远程设备执行的第一操作还包括：
确定周围环境中的可采集能量的至少一个源是否正在正确地操作；以及
在使用EHC对内部的可再充电电池进行再充电之前执行动作以进行对所述至少一个源的修复或者对所述至少一个源的电力供应的修复。
16.一种电源管理系统，包括：
能量采集系统“EHS”，被配置为：
确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由内部的能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对内部的可再充电电池进行充电；以及
当内部的可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小，
其中在由存储于EHS的存储器中的预先存储的日期或预先存储的时间指定的日期或时间测量光强度水平。
17.如权利要求16所述的电源管理系统，其中预先存储的日期和预先存储的时间中的至少一个在存储于EHS的存储器中之前基于以下至少一个来选择：(a)EHS的功耗模式，(b)光源的功率分布，(c)EHS和/或光源的估计的未来能量不足，(d)商业实体的营业时间，(e)周围环境的当前和未来天气，以及(f)AC电网的低电力需求时间。
18.一种电源管理系统，包括：
能量采集系统“EHS”，被配置为：
确定EHS的周围环境的光强度水平；
当光强度水平低于预先指定的水平时，无线地传送第一无线信号以使远程设备执行第一操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平增加；
当光强度水平上升到高于预先指定水平的水平时，使用由内部的能量采集电路“EHC”从环境光能产生的电对内部的可再充电电池进行充电；以及
当内部的可再充电电池的容量或荷电状态“SOC”达到预先指定的值时，无线地传送第二无线信号以使远程设备执行第二操作以通过远程照明控制或通过远程窗处理控制来使光强度水平减小，
其中在以下情况时测量光强度水平：(a)在接下来的N小时、N天、N周或N月内在EHS的地理区域中可能发生风暴，或者(b)在接下来的N小时、N天、N周或N月内EHS存储的能量的量可能不足以操作负载，其中N是整数。
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