JP2005522164A - エネルギー管理システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

供給ネットワーク(1.02)から1又は2以上のサイト(1.04)へのエネルギーの供給を管理するシステム及び方法であって、それぞれのサイトが前記供給ネットワークに連結された少なくとも1つの装置(1.08)を有している。この少なくとも1つの装置は、制御可能にエネルギーを消費する。このシステムは、ノード(1.10)及び制御システムを含む。このノードは、少なくとも1つの装置(1.106)に連結されて、システムを感知及び制御する。また、このノードは、少なくとも1つの装置(1.10C)に連結されて、この装置に供給されるエネルギーを感知及び制御する。制御システム(1.12)はこのノード及び前記供給ネットワークに連結されていて、この供給ネットワークの少なくとも1つの特性をノードに提供する。このノードは、この少なくとも1つの特性に応じて、この装置へのエネルギーの供給を制御する。

Description

発明の技術分野

本発明は概略的には必需品(commodity)の供給(delivery)に関し、より詳しくは、電気、天然ガス、蒸気、水、冷却水、温水、飲料水又は回収水のような必需品の供給及び利用を管理するためのシステム及び方法に関する。

発明の背景

以前より、ユーティリティ企業(utilities)は顧客に信頼できる電力資源を供給する優れた事業を営んできている。ユーティリティ企業は、そのため正確に消費需要を予測し、そして、その需用を満たすために利用可能な十分な発電資源を確保している。従来より、電力需要(demand for power)は、毎年、暖房ピーク月及び冷房ピーク月に増加し、その結果、発電容量(generation capacity)を常に増やすことが求められている。ピーク期間需用を検討すると、需要の一部をピーク時からオフピーク時に移す方法があったならば、新たな発電資産の必要性の相当な量を削減できることは明白である。

電気事業の規制緩和により、停電、価格変動及び最終的に経済や我々の暮らしにどのような影響を与えるかについて、懸念が強まっている。

例えば、カリフォルニアでは最近大きなニュースになる出来事があり、これらの懸念を増大させている。カリフォルニアでは、電力需用を満たすための新たな発電施設が建設される予定がないのに、10年来負荷が増加している。サンノゼにあるようなインターネットデータセンターは、60,000世帯の需要に匹敵する予想外の新たな電力を1日中24時間必要としている。州指令の規制緩和行為は、主なユーティリティ企業にその発電資産の売却を余儀なくさせ、その結果、以前は自己発電していた電力(power)を他社から買わなくてはならなくなった。

需要削減プログラム及びさらに高度な管理が、ピーク時の間の需要削減を支援するために提案されている。

現在、ユーティリティ企業はそれらの顧客に電力需要削減プログラムを提供している。これらのプログラムは、ユーティリティ企業が電力を安価に発生又は取得する時間帯に負荷を移す顧客に対して、報奨金を提供することにより、負荷をピーク時から移動させるように設計されている。時間帯レート(Time of day)は、この種のプログラムの一例である。

ユーティリティ企業が提供する他の種類のプログラムとしては、従来からの需要管理(DSM)プログラムがある。この種のプログラムは、顧客が、ピークまたは非常時に顧客の家庭の主要負荷に対してユーティリティ企業の電力の中断を認めることに応じ、月々控除を提供するものである。

これらのプログラムはいずれも功を奏することが示されているが、それぞれ問題もある。時間帯レートプログラムは、顧客が理解しにくい。したがって、これらのプログラムは、顧客ベースの参加率は非常に低い。一方、DSMプログラムの参加率はかなり高い。しかしながら、DSMの部分的送電停止(load sheds)はユーティリティ企業によってめったに行われない。そして、ユーティリティ企業が部分的送電停止を行う時には、結果としての電力遮断は顧客の快適性に影響を及ぼしやすく、それによって、多数の顧客がプログラムへの加入を止めることとなっている。加えて、現在のDSMプログラムは、負荷管理に貢献する消費者も貢献しない消費者も差別化することができず、そして、登録者全員に奨励的な控除を与えている。

時間帯レート及びDSMプログラムは有効ではあるものの、いずれも、利便性を損なっても顧客が満足するか、という領域では課題をかかえている。加えて、ユーティリティ企業はこの種のサービス(offerings)ではほとんど収益がなく、したがって、より経済的に実行可能な新たな選択肢としての次世代に関心を寄せている。

サーモスタット、自動調温制御装置(thermostatic control devices)及び環境制御システムが、設計、製造、設置され、長年使用されてきている。これらの機器は主に、サイト(site)1.04内部の温度を感知し、居住者の指定した設定に基づいて、暖房及び/又は空調システムを作動させ、居住者指定の快適性のレベルに基づいて快適性レベルを維持するように設計されている。これらの装置には設計上大きく分けて標準の単一制御装置、二重制御システムの2種類がある。

標準の単一制御装置は、暖房又は冷房のいずれかのシステムを選択する手段スイッチにより、暖房又は冷房システムを、そして、温度が居住者指定の設定ポイントより下がったり上がったりした場合に、暖房又は冷房して希望の温度を選択する温度設定機構(degree setting mechanism)を作動可能に設定できる。二重制御システムは、暖房システム及び冷房システムの両方に接続されていて、暖房システム作動用と、冷房システム作動用との2つの設定ポイントを備えている。このタイプの制御により、ユーザーは希望の最低温度を設定し、冬場にこの温度を下回ると、暖房システムが駆動されて温度を上げ、又、希望の最高温度を設定し、夏場にこの温度を上回ると、冷房システムが駆動されて温度を下げている。

このタイプの温度制御装置は、標準型の単一制御装置の場合のように、居住者が手動で暖房システムや冷房システムを選択しなければならない、といったことがない利便性があり、居住者が快適でいられる温度範囲を定めることができるものである。これらの2つの主要な設計のタイプをベースラインとして用いることにより、多くの変形タイプが長年にわたって開発されてきた。長年の間、これらの感知及び制御装置は、従来のバイメタルコントラクタ(bi‐metal contractors)からより精巧なエレクトロニクス装置に移行し、暖房及び冷房両方に対して複数の設定ポイントでプログラムされる能力を内蔵するとともに、時間帯、曜日及び/又は、例えば、低、中、高および限界(critical)といったようにして実施されている固定価格段階(fixed cost tier)を示す、ユーティリティ企業からの外部生成の制御信号に基づいて、これらの異なる設定ポイントを起動(activate)する能力や、その場所の人の存在に基づいて、温度をあらかじめ設定した値に自動的に戻す赤外線作動センサ(infra‐red motion sensor)と連動する能力を有している。しかしながら、大部分の最終消費者は、これらの装置を監視し、追跡し、使用するための時間もなければ経験もなく、さらに/又はこれらの装置を監視し、追跡し、使用するためのデータにアクセスもしない。

本発明は、上述の問題の1つ又は2つ以上の解決を図る。

発明の要約

本発明の一局面では、システム及び方法は、供給ネットワーク(distribution network)から1つ又は2つ以上のサイト(sites)へのエネルギーの供給(delivey of energy)を管理する。それぞれのサイトは、供給ネットワークに連結された少なくとも1つの装置(device)を有している。この少なくとも1つの装置が、制御可能にエネルギーを消費する。このシステムは、ノード(node)及び制御システムを含む。このノードは少なくとも1つの装置に連結されていて、この装置に供給されるエネルギーを感知(sensing)し、制御する。制御システムは、供給ネットワークの少なくとも1つの特性(characteristic)をこのノードに供給するために、ノードと供給ネットワークとに連結されている。このノードは、少なくとも1つの特性に応じて(as a function of the at least one characteristic)、この装置へのエネルギーの供給を制御する。

本発明の別の局面では、第1の時間帯(first period of time)からエネルギー需要(energy requirements)をシフトする方法が提供される。この方法は、顧客(customer)によって操作される被制御装置のエネルギー使用を計測するステップと、第1の時間帯に被制御装置へのエネルギーを遮断(cutting off)するステップと、そして、この第1の時間帯、計測されたエネルギー使用及び既知のパワー需要(known power requirements)に応じて、実際のエネルギー削減量に基づいて顧客にリベートを提供する(providing a rebate to the customer)ステップと、を備えている。

本発明のさらに別の局面では、利用者との対話(interactive with a user)を介して、暖房及び/又は冷房システムを制御するためのサーモスタット装置が提供される。暖房及び/又は冷房システムには、パワー供給ネットワーク(power distribution network)を通してエネルギーが供給される。サーモスタットは、利用者からの入力を受け付けるためのコントロールパネルと、前記コントロールパネルに接続されて、利用者に情報を視覚的に表示するディスプレイと、を備えている。このサーモスタット装置は、供給されるエネルギーの特性を受け取り、この特性をディスプレイに表示するように適用される。

本発明の他の利点は、以下の詳細な説明を参照し、次の添付の図面と関連付けて考慮すれば、容易に又よりよく理解できるであろう。

図1Aは、本発明の一実施の態様による、エネルギー管理システムのブロック図である。

図1Bは、図1Aのエネルギー管理システムの一実施例の概略図である。

図1Cは、本発明の一実施の態様によるエネルギー供給管理プロセスの流れ図である。

図2Aは、図1Aのエネルギー管理システムで使用されるゲートウェイノードのブロック図である。

図2Bは、図1Aのエネルギー管理システムで使用される計測ノードのブロック図である。

図2Cは、図1Aのエネルギー管理システムで使用される制御ノードのブロック図である。

図2Dは、図1Aのエネルギー管理システムで使われる負荷制御ノードのブロック図である。

図2Eは、図1Aのエネルギーシステムを顧客サイトで実施する場合のブロック図である。

図3Aは本発明の一実施の態様による高度なサーモスタット装置の図である。

図3Bは、図3Aの高度なサーモスタット装置のブロック図である。

図3Cは、本発明の一実施の態様による典型的な経済性及び快適性制御戦略を示しているグラフである。 図3Dは、本発明の一実施の態様による典型的な経済性及び快適性制御戦略を示しているグラフである。 図3Eは、本発明の一実施の態様による典型的な経済性及び快適性制御戦略を示しているグラフである。 図3Fは、本発明の一実施の態様による典型的な経済性及び快適性制御戦略を示しているグラフである。 図3Gは、本発明の一実施の態様による典型的な経済性及び快適性制御戦略を示しているグラフである。

図4Aは、本発明の一実施の態様による、顧客GUIの図である。

図4Bは、図4AのGUIのコントロールパネルの図である。

図4Cは、図4AのGUIの仮想サーモスタットの図である。

図4Dは、図4AのGUIの居住モード画面の図である。

図4Eは、図4Dの居住モード画面の第2の図である。

図4Fは、図4DのGUIの居住モード画面の第3の図である。

図4Gは、図4AのGUIのサーモスタットスケジューリングカレンダーの図である。

図4Hは、図4AのGUIのサーモスタットスケジューリングパネルの図である。

図4Iは、図4AのGUIの日のタイプ選択ドロップダウンリストの図である。

図4Jは、図4AのGUIの警告設定画面の図である、

図4Kは、図4AのGUIのレポート画面の図である。

図4Lは、図4AのGUIの温度日報ポップアップ画面の図である。

図4Mは、図4AのGUIの電気日報ポップアップ画面の図である。

図4Nは、図4AのGUIのデータ設定画面の図である。

図4Oは、図4AのGUIのサーモスタットデータ画面の図である。

図4Pは、図4AのGUIの暖房ドロップダウンリストの図である。

図4Qは、図4AのGUIの冷房ドロップダウンリストの図である。

図4Rは、図4AのGUIのプログラム加入画面の図である。

図5Aは、本発明の一実施の態様による、ユーティリティ企業GUIの図である。

図5Bは、図5AのGUIの即時供給画面の図である。

図5Cは、図5AのGUIのプログラム利用可能容量ポップアップの図である。

図5Dは、図5AのGUIの予定供給画面の図である。

図5Eは、図5AのGUIの適正プログラム探索ダイアログの図である。

図5Fは、図5AのGUIのプログラム要約テーブルの図である。

図5Gは、図5AのGUIのプログラム定義画面の図である。

図5Hは、図5AのGUIのレポート画面の図である。

図5Iは、図5Hのレポート画面の一部の図である。

発明の詳細な説明

1.エネルギー管理システム及び方法‐概要

図面及び作動を参照すると、本発明は概略的には、電気、天然ガス、スチーム、水、冷却水、温水、飲料水又は回収水等の必需品(commodity)の供給(delivery)及び使用(usage)を管理するためのシステム1.02及び方法に関する。より詳しくは、システム1.02は、エネルギー、例えば電気や天然ガスの供給及び使用を管理するために適用可能である。以下、電気の供給及び/又は使用の管理に焦点をあてて説明するが、本発明はこのような電気の供給及び/又は使用に限られるものではない。

一般に、システム1.02によって、顧客サイト(customer site)(符号1.04で示す)の少なくとも1人の顧客(又はユーザー)及び/又はユーティリティ企業(utility)(符号1.06で示す)は、その顧客サイト1.06に対して電気の供給又は使用を管理できる。ユーティリティ企業1.06は、例えば発電装置(power plants)による発電(generation of the electricity)及び/又は顧客サイト1.04への送電(transmission of electricity)を含むものとすることができる。

顧客サイト1.04は、電気を使用する少なくとも1台の装置(device)1.08と、少なくとも1台のノード(node)1.10を有する。本実施の形態では、顧客サイト1.04は3台の装置を有する:すなわち、被計測装置(metered device)1.08A、被制御装置(controlled device)1.08B及び被計測制御装置(metered and controlled device)1.08C、である。装置1.08それぞれが、1台の関連するノード1.10を有することができる。

以下にさらに詳細に述べるように、この実施の形態では、4種類の異なるノード1.10が用いられている。つまり、負荷計測ノード(load metering node)1.10A、制御ノード(control node)1.10B、負荷制御ノード(load control node)1.10C、及び、ゲートウエイノード(gateway node)1.10D、である。

ゲートウエイノード1.10Dは、ゲートウエイ1.10Dと他の各々のノード1.10A、1.10B及び1.10Cとの間、およびゲートウエイノード1.10Dとユーティリティ企業制御システム(utility control system)1.12との間の双方向通信を提供する。ここでは装置1.08A、1.08B、1.08Cそれぞれについて1台のみが示されているが、装置1.08A、1.08B、1.08Cそれぞれのタイプについて何台(ゼロを含む)の装置があってもよいことに注意されたい。

一般的に、負荷計測ノード1.10Aは、関連する被計測装置1.08Aに供給されている(being delivered)瞬時電力(instantaneous power)(典型的には、kWhで)を測定する。負荷計測ノード1.10Aはまた、予め定められた時間帯(period of time)に、例えば15分又は20分ごとの、被計測装置1.08Aに供給された(delivered)合計電力(total power)も決定できる。供給される瞬時電力及び累積(accumulated)した電力に関する情報は、ゲートウエイ制御ノード1.10Dを介して、ユーティリティ企業1.06に送られる。例えば、被計測装置1.08Aは、顧客サイト1.04に供給される全ての電力を計測する電気メーターであってもよい。

制御ノード1.10Bは、一般的に、被制御装置1.08Bを制御するために用いられる。最も単純な形態では、制御ノード1.10Bは、制御可能に、被制御装置1.08Bへの電力の遮断(cut off)及び供給を行うことができる。例えば、被制御装置1.08Bが、プール(図示せず)をろ過するために用いられるプールポンプである場合、制御ノード1.10Bは、単にプールポンプへの電源をオン・オフするだけのものかもしれない。あるいは、制御ノード1.10Bは、被制御装置1.08Bの特徴(features)に関する制御、例えば開始時刻、終了時刻、作動時間等の制御を行なうことができる。

負荷制御ノード1.10Cは、一般的に、被制御計測装置1.08Cに供給されている瞬時電力の測定及びその装置1.08Cの制御の両方に用いられる。負荷制御ノード1.10Cはまた、被計測制御装置1.08Cに供給された、予め定められた時間、例えば15分又は20分ごとの合計電力を決定することもできる。

ノード1.10は、そのパワー(power usage)使用を制御及び/又は測定したい、いかなる種類の装置1.08にも利用できる。例えば、ノード1.10は、顧客サイト1.04全体、プールポンプ、冷暖房空調設備(HVAC system)、温水器、また、冷蔵庫、食器洗浄機、温水浴槽、注水ポンプ及び井戸ポンプ(irrigation and well pumps)、温泉、コーヒーメーカー等の電気製品(appliances)、その他のエレクトロニクス装置(other electrical or electronic device)、例えば、テレビ、ステレオ等と関連付けられる(associated with)。

装置1.08に使われるノード1.10のタイプは、その装置と、その装置のパワー使用を計測したいのか、その装置を制御したいのか、あるいはその両方を行いたいのか、とに依存している。本発明の一局面では、ノード1.10は装置1.08から分離できる。例えば、それぞれの装置1.08において、顧客サイト1.04全体のエネルギー使用を測定することが、望ましいかもしれない。したがって、負荷計測ノード1.10Aは、そのサイトの電気メーターと関連付けられていてもよい。

ノード1.10は、対応する装置1.08と一体であっても、分離されていてもいい。例えば、負荷計測ノード1.10Aは、電気メーターに(後から取り付ける目的で)連結される分離した装置であってもよい。あるいは、ノード1.08は装置1.10と一体に設計され、製造されることができる。

顧客は、ユーザーインターフェース1.14(下記参照)を介してシステム1.02にアクセスし、制御できる。ユーザーインターフェース1.14は、サーモスタット(下記参照)等の別の装置に組み込むことができる。さらに、顧客は、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、その他の適当な装置のような外部装置を介して、システム1.02にアクセスできる。このような装置は、インターネット、ワイヤレスデータネットワーク又は他の適切なシステムを介してシステム1.02に接続(linked)できる。

システム1.02はさらに、ユーティリティ企業インターフェース1.16(下記参照)を介して、ユーティリティ企業1.06でさらにアクセス及び制御されることができる。

本発明の一局面では、負荷計測ノード1.10A、制御ノード1.10B及び負荷制御ノード1.10Cは、ゲートウエイノード1.10Dと通信する。本発明の別の局面においては、負荷計測ノード1.10A、制御ノード1.10B、負荷制御ノード1.10C及びゲートウエイノード1.10Dは、全て互いに通信できる。一実施の態様において、ノード1.10はネットワーク1.18によって相互接続されている。ネットワーク1.18は、イーサネット(登録商標)ネットワークのような有線ネットワークでも、無線ネットワークでもよい。

システム1.02の典型的な実施の形態が図1Bに示されている。この実施の形態においては、ゲートウエイノード1.10Dは、「常時接続(always on)」の、保護された有線又は無線ネットワーク1.20を介し、ケーブルモデム、DSLモデム又は他の適切な手段(図示せず)によって、ユーティリティ企業制御システム1.12と通信する。ユーティリティ企業制御システム1.12は、バック‐エンドサーバー1.22(下記参照)に格納され、バック‐エンドサーバー1.22で実行されるソフトウェアによって、実施される。

本発明の一局面では、ユーティリティ企業制御システム1.12及びバック‐エンドサーバー1.22は、第三者、すなわちサービス提供者(service provider)1.24により供給(provided)及び/又は提供(serviced)及び/又は保守される。

ユーティリティ企業制御システム1.12に対するアクセスは、仮想専用ネットワーク(VPN)等の安全なネットワーク1.26を介して、ユーティリティ企業1.06に提供できる。

システム1.02に対する遠隔アクセス(remote access)は、インターネット1.28を介し、バック‐エンドサーバー1.22を通じて、顧客に提供されることができる。

一実施の形態では、顧客サイト1.04は、電気メーターとして示されている被計測装置1.30Aと、プールポンプ(プールの図で示されている)として示された被制御装置1.30Bと、温水器として示されている被計測制御装置1.30Cと、を備えている。しかしながら、どの特定のサイトも、それぞれのタイプの装置を含まないでおくこと、あるいは1台又は2台以上含むことができることに注意されたい。この実施の形態では、システム1.02はまた、高度なサーモスタット装置(advanced thermostat device)1.30Dも含んでいる。各々の装置1.30A、1.30B、1.30C及び1.30Dは、ゲートウエイノード又はゲートウエイ1.10Dと通信する。

下記でより十分に述べるように、顧客はシステム1.02にアクセスし、ユーザーインターフェース1.14を介してノード1.10及び/又は装置1.08を監視し、制御できる。

ユーティリティ企業1.06はまた、ノード1.10及び/又は装置1.08を制御することによって、電気の使用を監視及び制御できる。より詳しくは、ユーティリティ企業1.08は、ピーク時の間、エネルギー需要を軽減するか又は削減するように設計されている1つ又は2つ以上のパワーサプライプログラム(Power Supply Program)(以下、PSP、プログラム又はプログラムズ)を定義し、修正し、実行し及び取り決める(engage)ことができる。プログラムは強制式でも任意式でも構わない。ユーザーインターフェース1.14を介して、ユーザーが1つ又は2つ以上の任意式のプログラムの申し込みやそれへの加入ができてもよい。プログラムは、時間帯(time of day)等の、予め定められた状況が起こった時に自動的に実行されてもいいし、電気需要の要求があった時に、ユーティリティ企業1.06により開始(engage)させられてもよい。

例えば、プログラムは、自動的に任意の(discretionary)住宅負荷をピーク需要期間からシフトし、KWHリベート(KWH rebates)に加入している顧客に、その顧客の実際の貢献(測定され確認されている)に基づいて、クレジット(credit)を与える。また、ある実施の形態では、リベートはシフトされた期間の燃料又は電気の料金に直接関連している。このプログラムは、様々なKWHのコスト要素なしに(variable KWH cost component)、時間帯レートがもたらすように設計されているものと同じ結果をもたらす。需要のシフトに対するリベートは、ピーク期間のより高いレートに対して、顧客に刺激を与える。さらに、このプログラムは、固定のリベートではなく、顧客の実際の貢献に基づいて、様々なリベートを提供する。

図1Cを参照すると、本発明の一実施の形態では、第1の時間帯からエネルギー要求をシフトする方法が提供される。この方法は、顧客が操作する装置1.08のエネルギー使用量(energy usage)を計測するステップ(第1のステップ1.32A)を含む。装置1.08は、既知のパワー定格(known power rating)を有する。第2のステップ1.32Bで、装置1.08へのエネルギーを第1の時間帯に遮断(cut off)する。第3のステップ1.32Cで、第1の時間帯、測定されたエネルギー使用及び既知のパワー需要(known power requirements)に応じて、実際のエネルギーの節約(削減)に基づいて顧客にリベートを提供する。

例えば、図1Bに戻るが、プログラムは、所定の顧客の集合(given set of customers)、例えばある地域の顧客の集合に対するプールポンプ全てを含むように定義(defined)できる。プログラムはさらに、プールポンプを1日の所定の時間帯に作動させないように定義できる。プールポンプを有する顧客は、プログラムに加入又は申し込みができる。顧客のプールポンプのパワー定格は、既知でなくてはならず、システム1.02内に記憶されている。負荷制御ノード1.10Cは、プールポンプと一体型であるか、又はプールポンプに連結された分離型のものである。負荷制御ノード1.10Cは、ユーティリティ企業制御システム1.12から信号を受信して、第1の時間帯(during the first time period)、プールポンプを使用できないようにする。負荷制御ノード1.10Cは、さらに第1の時間帯にプールポンプのエネルギー使用(energy usage)を測定して、プールポンプが稼動していないことを確認する。

別のプログラムはまた、温度ランピング(temperature ramping)を用い、ヒートストリップ(heat strips)及びコンプレッサ(下記参照)の第2ステージの使用を制限して、サーモスタットの設定ポイントを調整することによりHVACシステムの、負荷を和らげる制御(perform soft load control)(快適さレベルの制御)も実行できる。

本発明の一局面では、システム1.02は、パワープラント(power plant)のように作動するよう設計されていて、ピーク負荷(peak loads)をシフトするために、営業日(ウィークデイ)は毎日、提供(dispatched)されるが、週末又は休日には作動しないようになっている。さらに、プログラムの関与により節約されたエネルギーは、パワープラントの容量と同じ態様の容量とみなすことができる。

本発明の一局面では、システム1.02は、要望どおりに、所定の主体(entity)又は顧客の実際のインターバルデータ(actual interval data)及びその主体の各装置1.08あるいはその部分集合(subsets)の実際のインターバルデータを記録する。主体がホームである場合には、例えば、実際のエネルギーインターバルデータ(actual energy interval data)は、各電気等製品(appliances)及び/又は選択された電気等製品に対して集めることができる。ゲートウエイノード1.10Dと、他のノード1.10A、1.10B、1.10Cとの間の通信は、マイクロ波、赤外線、無線周波(RF)又は他の無線通信方法を含む、有線又は無線手段を介して行なうことができる。実際のインターバルデータは、顧客のリベートを計算するための基礎とすることができる。ゲートウエイノード1.10Dはさらに、それが通信するエネルギー装置(energy device)の状態と保守に関する情報を集めることができる。したがって、ゲートウエイノード1.10D及び他のノード1.10A、1.10B、 1.10Cは、有線又は無線通信チャネルに基づいて通信する能力を備えることができる。さらに、通信は双方向性で行なうことができ、エンコードすることができる。ゲートウエイノード1.10Dは、さらに、少なくとも1台のサーバーと通信することができ、また、逆も可能である。ゲートウエイノード1.10Dは、したがって、プロセッサ及びイーサネット(登録商標)接続を含むことができる。サーバーに対する通信は、ケーブルモデム(cable modem)、DSL(デジタル加入者回線)、電力線搬送モデム(power line carrier modem)又はその他の有線又は無線の双方向の保護された通信回線を介して行なうことができる。

また一実施の形態においては、ゲートウエイノード1.10Dは、価格設定及びスケジューリング情報を記憶するためのメモリ(下記参照)を含むことができる。例えば、ゲートウエイノード1.10Dは、1日につき、装置1.08から96の読み出し(ninety‐six readings)が行われる場合、15日分のデータを記憶できる。

リベートは、例えば使用全体に基づいて、提供できる。ある実施の形態では、履歴上、温水器が時間の1/3の間“オン”である場合(if a water heater is “on”for 1/3 of the time, historically)、顧客は、ピーク期間(peak interval)全体で “オフ”であった温水器に基づいて(based on the water heater being “off” for the entire peak interval)、ノンピーク時の温水器の利用について、1/3リベートを受けることができる(get a 1/3 rebate for a non‐peak period water heater usage)。

システム1.02はまた、所定の期間、例えば1か月についての予算目標を、顧客から受信するように構成できる。システム1.02は、それから顧客の使用を監視し、所定の予算目標を所定期間に上回ったと判断された場合、顧客に電子メールその他の通知を送ることができる。

上記に説明し、さらに下記に詳述するが、システム1.02はまた、高度なサーモスタット装置1.30Dを含むことができる。システム1.02は、現在の屋内の温度を感知(sense)する能力を備えることができ、少なくとも、湿度感知、外部温度、紫外線輝度、風向及び風速、相対湿度、湿球温度計、結露点及び地元天気予報データ、又は居住者快適性の計算及び維持に使用されるエンコード信号その他のアナログ又はデジタル入力を含むように高機能化することができる。その基本形態では、システム1.02は屋内の気温を管理することができる。ダンパ及び新鮮な空気の取り入れダクト、静電フィルター、そしてイオン化装置と連動させて、適切な暖房、空気清浄、空調及び冷房設備の作動を制御することにより、任意の高度なシステム入力を用ながら、システム1.02はまた、サイトの空気の質及び湿度を管理して、快適性及び屋内の空気の質を最大限に高めることができる。システム1.02は、エネルギー価格指標及び快適性指標のユーザーが定めた最小値及び最大値に基づいて、最適温度、湿度及び空気の品質条件を維持するために、利用可能な環境調節資源の作動を管理できる。より高度な実行形態において、システム1.02はまた、例えば、周囲の暖房のためには電気かガスか、のようなエネルギーのタイプを切替える能力を備えることができ、エネルギーブローカー(energy broker)のサービスが利用できる場合は、その地域を対象とするエネルギー供給者(energy supplier)の提示価格に基づいて、供給者を切り替える能力を備えることもできるであろう。

本発明の一局面においては、システム1.02は2つの主要な要素をバランスさせる。第1に、システム1.02は、居住者が定めた、少なくとも温度についての許容できる最小値及び最大値の範囲内の環境を維持し、湿度及び空気の質を操作するために発展させることができる。第2に、システム1.02は、最適な環境条件を達成するために、少なくとも、ユーザーが定めた優先、価格ポイント(price points)及び履歴データ(そのデータの収集及び保持については後述する)に基づいて、これらの許容できるパラメーターを変化させることができる。顧客にフィードバックを提供するために、システム1.02はまた、システム1.02によって監視及び/又は制御される負荷のそれぞれに対し、時間に応じて用いられる(used as a function of time)エネルギーユニット(energy units)の数(the number)を記録することもできる(ここで使われているエネルギーユニットは、例えば、キロワット時、BTU、Therms、そして、ジュール(Jules)であるが、これらに限られるものではない)。そして、システム1.02は、時間に応じた詳細な消費データの報告を返し、これらの詳細をまとめて、少なくとも、定められた期間に対する日毎の平均、月毎の合計を提供する機能を有する外に、期間毎に消費した各エネルギーユニット毎のコストを追跡し、月々の合計に加えて、ユーザーが定めた期間の詳細、平均及び日毎のコストを提供する機能を有する。システム1.02により、日毎、週毎及び月毎のエネルギーに対する予算額を入力できる。システム1.02は使用を監視し、これらの額を超えた場合には、視覚的及び音響的な警告を提供できる。それによって、システム設定を修正する機会を提供し、希望の経済的成果を達成する。システム1.02は、その主要な機能を管理するために使用するのと同様の経済モデリング技術及び制御を用いている環境空気管理システムの主管理機能を超えて負荷を制御できてもよい。システム1.02はまた、サイト1.04の合計エネルギーユニット使用量(energy unit usage)を管理、報告及び追跡し、通信チャネルを介してエネルギーユニット供給者(energy unit supliers)と通信する。システム制御はサイト1.04に配置され、一方、関与して使用されるエネルギーユニットのソース及びタイプをモデリング及び管理するためのプロセッサは、配布され(エネルギー・ブローカー、企業システムサービス事業者(ESP‘s)及びユーティリティ企業で)、サイト1.04の実際の場所や、サイト1.04からの距離に関係なく通信ネットワーク上で動く。

要約すると、下記に詳述するように、システム1.02は多様な監視(モニタリング)及び制御項目をサポートし提供するが、この監視及び制御項目は、

−ホーム全体のインターバル測定(interval metering)、

−HVACサーモスタット監視及び制御、

−他の主要負荷(ポンプ及び電気温水器等)の補助計測(sub‐metering)及び制御、そして、

−分散された生成資産(generation assets)の効果的な管理のためのネット計測、を含んでいる。

一実施の形態において、システム1.02は、主要負荷、例えばトータル電気負荷、HVACシステム、温水器及び(あれば)プールポンプの監視及び制御を提供するように設計されている。別の実施の形態では、システム1.02は、全てではないにしても、エネルギー、例えば電気やガスを必要とするほとんどの装置の監視を提供する。

システム1.02は“常時オン”になっていて、ノード1.10をユーティリティ企業制御システム1.02に接続している。これによって、システム1.02が非常に高いレベルでの負荷の監視及び管理を提供できるようになる。 “常時オン”の接続性によって、ユーティリティ企業1.06が、顧客サイト1.04で参加しているエンドユース装置1.08それぞれから、どのくらいの負荷が利用できるかを正確に知ることができ、その負荷を集計して、サーキット(circuit)、サブステーション(sub station)、その他希望の組み合わせの合計をえることができる。ユーティリティ企業1.06は、特定の負荷、又は地域を目標とすることができ、削減コマンドが開始されるときに、制御要求の検証を得ることによって、より精密に需要を管理できる。ユーティリティ企業1.06は、詳細な負荷削減データを、顧客の貢献に応じたクレジットを顧客への請求に適用しているユーティリティ企業の事務管理請求プログラムに渡すことができる。

本発明の別の局面では、システム1.02は、顧客サイト1.04に設置された光起電力システム(図示せず)等の遠隔の生成容量(remote generating capacity)を監視して、制御する能力を備えている。システムは、負荷制御による低減(load control reduction)を監視し確認できるように、遠隔の生成容量を監視、送出及び、確認できる。

本発明のさらに別の局面において、システム1.02によって、ユーティリティ企業1.06が付加的な電力供給に対する要求に応じることができる。例えば、ユーティリティ企業1.06が、電力供給の増加を必要とするときに、ユーティリティ企業1.06は、現在の容量(current capacity)を調べ、即時供給要求(immediate supply request)で、容量の一部又は全部を要求することができる。システム1.02を用いて、ユーティリティ企業1.06は、指定された基準を満たす、例えば、特定のプログラムに登録している1つ又は2つ以上の顧客サイト1.04に、彼らの電力貢献(power contribution)を、システムの発電供給(power generation supply)に提供するよう命令できる。ゲートウエイノード1.10Dは、システム1.02を常に現在の需要情報を用いて利用可能なメッセージの形態で、更新する。プロファイルデータ(profile data)とともに、その情報は、システムオペレータに必要な最適な供給を行えるように、示される。

本発明の一実施の形態において、ユーティリティ企業インターフェース1.16及びユーザーインターフェース1.14は、インターネットエクスプローラ(Internet Explorer)(ワシントン州、レドモンドのマイクロソフト社より入手可能)のようなウェブブラウザ(下記参照)を介して提供されることができる。

ユーティリティ企業インターフェース1.16は、起動したときに、システム1.02のパワーサプライプログラム(PSP又はプログラム)を定義する能力を表示でき、かつ、プログラムに参加するサブステーション及びサーキットを選択的に適用できる。ユーティリティ企業インターフェース1.16を介したシステム1.02は、以下の能力を備えることができる。

システム1.02によって、ユーティリティ企業1.06でオペレータが特定のプログラムにあてはまる装置1.08を選択的に割り当てることができる。1つ又は2つ以上のサブステーション及び/又はサーキット(circuits)を、プログラムに含めることができる。

システム1.02は、追加の電気供給が必要なとき、即時供給要求(ISR)を受信、又は、生成できる。即時供給要求には、開始時刻及び供給要求持続時間を含めることができる。

ユーティリティ企業インターフェース1.16を使用して、オペレータはISRに応答して、1つ又は2つ以上のプログラムを起動する。1つ又は2つ以上のプログラムは、即時又は予定された将来の時間に起動することができる。プログラムを起動するために、ゲートウェイノード1.10D又は影響のあるノード1.10それぞれにプログラムスケジュールがダウンロードされる。一実施の形態において、プログラムスケジュールは、作動予定時間の前に、適当なゲートウエイノード1.10D又は他のノード1.10にダウンロードすることができる。

本発明の別の局面では、システム1.02は、どの顧客が、実際にPSPに参加しているか、そして、どれくらいの電力需要が、プログラム期間の間(for the PROGRAM period)、ホームで削減されているか、を、追跡、記録、保存、計算等をすることができる。

ユーティリティ企業インターフェース1.16はまた、既存のシステム1.02から入手可能な現在の負荷生成を表示できる。例えば、送電変電所(Transmission Substations)(TSS)や配電変電所(Distributiion Substations)(DSS)を含むユーティリティ企業の現在の送配電ネットワーク(power distribution network)やサーキットの一覧が提供される。この一覧では、ネットワーク(TSS、DSS及びサーキット)の各々のブランチに対する識別情報を用いて、適切に注釈が付けられる。また、この一覧は、現在利用できるネットワークのブランチの集計された容量(aggregated capacity)を表示できる。この一覧はまた、プログラムがシステム1.02のブランチで、現在起動しているかどうかを示すことができる。起動しているパワーサプライプログラムに対して、予定されている実行完了時間もまた、示すことができる。

システム1.02はまた、常に容量と、供給ネットワーク(distribution network)の現在の状況とを集計し、ユーティリティ企業インターフェース1.16に、表示のために、更新された情報を提供する。

本発明のさらなる局面では、ユーティリティ企業インターフェース1.16によって、オペレータは、ホームや個々の負荷のタイプのプロフィール(profiles)を分析できる。このデータによって、ユーティリティ企業1.06は、必要な需要削減を達成するために、どの負荷を削減すべきか評価することができる。システム1.02は、負荷計測ノード1.10A及び/又は負荷制御ノード1.10Cから受信した情報に基づいて、ホームの負荷のプロフィールを見積もる(calculate)。これには、HVACプロファイリングを含めることができる。このデータを用いて、サイト負荷プロフィールデータは、送配電ネットワークトポロジ(electrical distribution network topology)に関して集計される。

ネットワークトポロジの負荷プロフィール(network topology load profile)は、オペレータにスナップ写真として表示されることができる。オペレータはまた、指定された時間帯に、システム1.02で利用できる負荷プロフィールをチェックすることができる。

コンフィギュレーションデータ(configuration data)は、システム1.02から各々のゲートウエイノード1.10Dにダウンロードされる。例えば、これは次の1つ又は2つ以上の場合に行われる:所定の時間に、ゲートウエイノード1.10Dにより要求があったとき及び/又はプログラムの起動のような変更があったときに、である。

例えば、コンフィギュレーションデータには、限定はされないが、次のものを含めることができる。システムコンポーネント、スケジュール及びパワーサプライプログラムのための通信パラメータ。一実施の形態では、各々の装置1.08は、MACアドレス又はRF論理アドレスのような、一意の識別子を有する。あるメッセージの対象の装置1.08は、システム1.02から受信するメッセージに含めることができる。

本発明の一局面では、ゲートウエイノード1.10D又は他のノード1.10への、またそれらからの通信は保護されている。例えば、通信 は、セキュア・ソケット・レイヤー(Secure Sockets Layer)(SSL)を使用して保護される。

本発明の別の局面では、システム1.02が所定の間、ゲートウエイノード1.10Dとの通信を失った場合、システム1.02はサービスレポートを生成できる。

本発明の一局面では、被制御装置1.08が、予め定められた範囲、すなわちリアルタイム要求範囲を超えることにより、貢献できる供給を変える状態を変更するときに(change of state that alters its contributable supply by more than a predetermined range, i.e., a real−time demand range)、ゲートウエイ1.10Dは、メッセージを生成できる。システム1.02は、送配電ネットワークすべてに対して目下利用可能な供給の現在高を維持し、これらの値をユーティリティ企業インターフェース1.16で利用できるようにするためにこれらの最新情報を用いている。本発明の別の局面では、システムは、装置タイプ毎の使用履歴を作成し、装置タイプ毎の需要を計画及び予測することを目的としているプログラムを作成するために、時間に応じた消費率(consumption rates)の履歴を維持する。これらの値は、ユーティリティ企業インターフェース1.16で利用できる。ある実施の形態において、システム1.02は、予め定められた時間、例えば、30分を経過したゲートウエイノード1.10Dからの供給値は、無視できる。

システムはまた、負荷が変化するかどうかについて、予め定められた間隔で、例えば15分毎に、ゲートウエイノード1.10Dからメッセージを受信できる。これらのメッセージには、(a)プログラムで、1つの装置1.08のために生成される需要、(b)プログラムで、装置群1.08(devices 1.08)のために生成される合計需要、を含めることができる。一実施の形態では、これらのメッセージは、また、ゲートウエイID、ユーティリティ企業ID文字列、時間/日付印、制御可能な装置1.08それぞれの現在の消費パワー(power draw)及びホーム全体の需要を含むことができる。

ユーザーインターフェース1.14を介して、顧客は豊富な一連の機能及び特徴にローカルでも、リモートでもアクセスできる。これらの機能及び特徴の一部又は全部は、サーモスタット1.30D及び/又はインターネット1.28によって(ウェブブラウザを介して)、アクセス可能であり得る。

ユーザーインターフェース1.14を使用して、顧客は直接ホーム内の装置1.08にアクセスし、制御できる。例えば、サーモスタット装置1.30Dに関して、顧客は、現在の温度を見、現在の暖房又は冷房設定ポイントを見、暖房又は冷房設定ポイントを解除し(override)、予定の暖房又は冷房設定ポイントを再開し、暖房/冷房/自動モードを見、暖房/冷房/自動モードを変更することができる。

電気メーター1.30Aに関して、顧客は現在の電気メーターの累積消費電力(kWh)を見、現在の電気メーターの需要(kW)を見、メーターの履歴データを見る。

温水器1.30Cのような被計測制御装置1.08Cに関して、顧客は現在の装置の負荷状況(オン/オフデータ)を見、出力リレー(output relays)の状態(オン/オフ)を制御し、装置1.08Cの削減条件を見て解除し、及び/又は装置1.08Cの現在の需要及び消費データ(consumption data)を見ることができる。

本発明の一局面において、ユーザーインターフェース1.14はスケジューリング機能を含む。スケジューリング機能によって、顧客が、個人の好み(デフォルトの設定に優先する)にしたがって作動するように装置1.08をカスタマイズすることができる。

一実施の形態では、以下のスケジューリング機能に、ユーザーインターフェース1.14から、アクセスできる。

サーモスタットに関しては、顧客が毎日のスケジュールに用いるために、複数、例えば8つの居住モードを定義することができ、無制限の数の日のタイプ(day‐types)を使用して毎日のスケジュールを定め、月々のカレンダーを利用して日のタイプを指定できる。

被制御計測装置1.08Cに関して、顧客は、例えば、ランタイム作動(run‐time operation)及び/又は希望の開始時刻を定めることができる。

ユーザーインターフェース1.14を使用して、顧客は、自分のホーム及びホーム内の装置1.08についての履歴情報を見るために、種々の報告を見たり、作成したりできる。例えば、利用可能なレポートは、以下を含むものもある。

−例えば、15分毎の、温度及び設定ポイントを表示する温度日報(daily temperature reports)。

−日々の最低温度、最高温度、及び平均温度(daily low, high and average temperature)を表示する温度月報(monthly temperature reports)。

−時間毎の電気消費量及び、例えば15分間隔の電気代を表示する、電気日報(daily electrical reports)。

−日毎の最低エネルギー消費量、最高エネルギー消費量及び平均エネルギー消費量(low,high and average energy consumption)を表示する電気月報(monthly electrical reports)。

− 日毎の最低エネルギーコスト、最高エネルギーコスト及び平均エネルギーコスト(low,high and average energy costs)を表示する、コスト月報(monthly cost reports)。

−日毎のエネルギー消費量及びコストを表示する消費月報(monthly consumption reports)。

−月毎のエネルギー消費量及びコストを表示する、消費量及びコストに関する年間レポート(yearly consumption and cost reports)。

本発明の別の局面において、顧客はまた、パワーサプライプログラムに関連した情報を見ることができる。例えば、顧客は、ユーティリティ企業1.06により提供されるプログラムを詳述しているレポートを生成し、又は見ることができる。さらに、顧客は、加入することを選ぶプログラムを選択することができる。

ユーザーインターフェース1.14を使用して、顧客は自分のアカウント及びホーム属性にアクセスすることができる。例えば、顧客が、自分のユーザープロフィールに関連したさまざまなパラメータを見て、修正できるようにしてもよい。このようなパラメータには、名前、住所、自宅、職場及び携帯電話の電話番号、電子メールのプライマリ及びセカンダリアドレス、パスワード(変更のみ)及びパスワードメモ、及び/又は予算基準、を含むことができる。さらに、顧客が、サーモスタット1.30D及びHVACシステムと関連するさまざまなパラメータを見て、変更できるようになっていてもよい。この種のパラメータには、サーモスタットの名称、暖房のタイプ及び段階(stages)、冷房のタイプ及び段階、そして、安全、警告、暖房及び冷房限界、を含めることができる。

ユーザーインターフェース1.14を使用して、顧客がまた、被計測制御装置に関連するさまざまなパラメータを見て、変更できてもよい。このようなパラメータには、例えば、装置名及び装置の説明を含めることができる。

ユーザーインターフェース1.14を使用して、顧客はまた、自分のホームに関連するさまざまなパラメータを見て、変更することができてもよい。このようなパラメータには、年数と大きさ、構造特性、温水器容量とタイプ(water heater capacity and type(s))及びホーム内のエネルギーに関連する装備を含めることができる。

システム1.02がプログラムを(自動的に、または、手動による起動を介して)作動する際、供給要求(supply request)はブロードキャストにより行われる。供給要求には、削減ID(Curtailment ID)、ユーティリティ企業IDサブストリング(sub‐string)、寄与することになっている装置の装置タイプ識別子、トランザクション識別子及び開始時刻及び持続時間を示す時間的要素、を含めることができる。一実施の形態では、供給要求は、全てのゲートウエイノード1.10D及び他のノード1.10に送信され、ゲートウエイ1.10D及び他のノード1.10の全てが要求を確実に受信するように、繰り返されてもよい。各々のゲートウエイ1.10D及び他のノード1.10は、要求を受信し、そして、開始時刻になると、供給要求トランザクションを開始する。

一実施の形態では、ゲートウエイノード1.10Dは、ホーム全体のメーター(需要及び消費)の読み取りを行い、リクエストを受信し参加している、との報告をシステム1.02に返送する。この実施の形態では、システム1.02が供給要求に対するレスポンスの全てを集めることができ、かつ、起動されたプログラムに関する、正確な分析と請求/クレジット情報を提供できるように、すべてのメッセージは削減IDを含んでいる。

ゲートウェイノード1.10及びその他のノード1.10は、それから、指定された装置1.08の制御を続行し、それらの処理に応じて、それぞれの装置1.08の状況をシステム1.02に返信する。

現在電力を消費している装置1.08は、合計寄与ワット数(total watts contributed)を報告し、それから被制御装置1.08B及び/又は被制御計測装置1.08Cのリレーを開く(open the relay)ようにする。被制御装置1.08Bが使用されている場合には、関連電力定格(associated power rating)が寄与電力値のために用いられる。被制御装置1.08は、止められ、すなわち電力を遮断され、あるいは、あらかじめ定めたある状態に制御、例えば、暖房/冷房オフセット(offset)がHVACシステム(下記参照)に対して最大値に設定されるかもしれない。

現在電力を消費していない装置1.08は、寄与ワット数ゼロと報告し、リレーを閉じたままにしておく。リレーが閉じられたままで、いったん装置1.08が電力を消費し始めると、ゲートウエイノード1.10Dは、その需要を計測し、それからリレーを開いて、その寄与を測定して報告する。

一実施の形態では、装置1.08の寄与(contribution)は、プログラムを実行(activation)する前のパワー消費率(power consumption rate)のプログラム期間分(for the time period of the PROGRAM)、すなわち削減されたエネルギー量に等しい。

装置1.08がHVACシステムである場合、設定ポイントを調整しても、システムが全く作動しない、ことは保証できない。HVACシステムが作動しないのならば、供給寄与メッセージ(supply contribution message)はゼロとして報告される。設定ポイントはオフセットされ、温度が監視される。温度が元の適当な暖房又は冷房設定ポイント(オフセット変更の前)を超えたら、ゲートウエイノード1.10Dは貢献がどのくらいか、を示すことができる。これは、装置が削減なしで作動してきたことを表している。サーモスタット1.30Dの設定ポイントを調整することによって、暖房又は冷房のために、より高い設定ポイントが確立されると、結果として、HVACシステムの実際の消費量は減少するはずである。サイト1.04のための特定の設定ポイントに関しての実際の使用は、時間にわたって(over time)、知られ及び/又はサンプルされ、 そして、オフセットが計算され、必要に応じて、算出された削減が正しいことを裏付けるために、確認される。システム1.02は、このように、全体的なエネルギー節約量を生じさせるために、HVACシステムのより短くより少ない運転サイクル(the shorter and less frequent cycling)を測定できる。例えば、設定ポイント72で5キロワット時を消費する装置が、設定ポイント76で4.6キロワット時使用した場合、節約量は、毎時0.4キロワット時である。

供給要求期間(Supply Request period)終了時には、ゲートウエイノード1.10Dは、装置1.08を再び有効(re‐enable)にし、システム1.02に終了メッセージをレポートする。この終了メッセージは、家全体の需要データ及び合計消費データを含む。サーモスタット又はサーモスタット装置に対して、リバースランプ(reverse ramp)の開始(initiate)により、削減又は制御期間終了時に、要求がピークとなる可能性を減らすことができる。このリバースランプには、サーモスタット装置が組み込まれているモード(暖房又は冷房)によって、二次コンプレッサステージ(secondary compressor stages)に加えてヒートストリップ(heat strips)の制約を含めることができる。

システム1.02はまた、プログラムを中断するために供給要求キャンセルメッセージ(supply request cancel message)を送信できる。供給要求キャンセルメッセージの受信により、ゲートウェイノード1.10Dは、時間が満了し、上述のとおり、必要なすべてのクリーンアップ、ラップアップ及び報告が行われたかのように機能する。

プログラムの間(during the PROGRAM)、各々の装置1.08により寄与された個々の需要の報告に加えて、ゲートウエイノード1.10Dはまた、プログラムによって全ての装置1.08で生成された合計需要をシステム1.02に送り出すことができる

本発明の別の局面では、ゲートウエイノード1.10Dは、ユーティリティ企業が生成した予定供給要求(scheduled supply request)を受信できる。ゲートウエイノード1.10Dは、顧客サイト1.04内でプログラムの管理に関与できる。例えば、ゲートウェイノード1.10Dは、予定された作動に先立って、システム1.02から予定されたプログラムを受け入れ、またはダウンロードすることができる。ゲートウエイノード1.10Dは、それから、影響を受ける装置1.08を監視及び制御してプログラムを実行できる。

プログラムの間、ゲートウエイノード1.08Dは、そのプログラムでそれぞれの装置1.08により生じた電気需要を報告できる

ゲートウエイノード1.10Dはまた、システムから居住者装置スケジュールを受け取ることもできる。装置スケジュールは、温水器、プールポンプ、温水浴槽及び温泉のような顧客装置1.08に適用する。ゲートウエイノード1.10Dは、それから、顧客サイト内で装置スケジュールの管理に関与できる。装置スケジュールは、予定の作動に先立って、ゲートウエイノード1.10Dにより受信できる。そして、ゲートウエイノード1.10Dは、ダウンロードされた装置スケジュール毎に、影響を受ける装置1.08を監視及び制御できる。

本発明の別の局面では、ゲートウエイノード1.10Dが所定の時間、システム1.02との通信を失った場合、ゲートウェイノード1.10Dは、装置1.08(温水器、プールポンプ、温水浴槽及び温泉)を再び有効(re‐enable)にすることができる。ゲートウエイノードは、利用可能な複数日分、例えば3日分のスケジュールを有することができる点に注意すべきである。温水器は、作動モードに戻ることができるが、プールポンプ、温泉、温水浴槽及び汲み出し及び井戸ポンプはできない。これら後者の装置は、例えば、1日8時間のように、プログラムされたあるインターバルに基づいて、サイクル作動させなければならないかもしれない。くみ上げポンプのような他の装置1.08は、単に「オン」をデフォルトに設定することはできない。さもないと、作動し始めて、止まらないからである。スケジュールを受信し、実行する能力は、ゲートウエイノード1.10Dに限られない。システムの実行要求に基づいて、スケジュール、稼動サイクル数(cycle run times)及び他の作動コマンド(operational commands)は、制御ノード1.10にダウンロードされ、制御ノード1.10は、単独で、その個々のスケジュールを実行する。この能力により、万一、ゲートウェイノード1.10Dがダウンしたり、ゲートウェイノード1.10Dと制御ノード1.10の間の通信が遮断(lost)された場合でも、サイト1.04の通常の作動が確保されるように設計されている。

図3Aを参照すると、一実施の形態のサーモスタット装置1.30Dは、壁取り付け型装置であって、ディスプレイスクリーン3.04及び複数の入力ボタン3.06を備えたコントロールパネル3.02を有している。この実施の形態では、入力ボタン3.06は、システムボタン3.06A、ファンボタン3.06B、居住ボタン3.06C及び保留/再開ボタン3.06Dを備えている。入力ボタン3.06はさらに、第1の制御ボタン3.06E及び第2の制御ボタン3.06Fを備えている。

入力ボタンを使用して、顧客はHVACシステム及びシステム1.02の他の部分(下記参照)を制御できる。サーモスタット1.30Dは、ゲートウエイノード1.10D(上記参照)と通信し、ゲートウエイノード1.10Dはサーモスタット1.30Dの現在の温度及び設定値を問い合わせることができる。さらに、ゲートウエイノード1.10Dは、サーモスタット1.30Dの暖房及び冷房設定値及びオフセット値を変更できる(下記参照)。

本発明の一局面では、サーモスタット1.30Dが、そのリレー出力又は接点入力の状態が変更されたとき、ゲートウェイノード1.10Dに知らせることができ、あるいは、ゲートウェイノード1.10Dがこの状態に対してポーリングすることができる。この時、ゲートウエイノード1.10Dは、サーモスタット1.30Dに問い合わせ、現在の温度及び対応する入力又は出力の状態をシステム1.02に送信できる。

サーモスタット1.30Dは、ゲートウエイノード1.10Dとの通信が遮断されるとただちに代替モード(fallback mode)で作動できる。通信が再開するときに、ゲートウエイノード1.10Dは、サーモスタット装置1.30Dの状態を確認し、希望の機能性を回復できる。

サーモスタット1.30Dで行われる全ての変更は、ゲートウエイノード1.10Dに伝えられるか、または、サーモスタット1.30に対するポーリングの間に受信されることができる。一実施の形態において、以下の機能は、サーモスタット装置1.30Dから直接にアクセス可能である。

−現在の温度を見ること。

−現在の暖房又は冷房設定ポイントを見ること。

−暖房及び冷暖設定ポイントを無効にする。

−予定された暖房及び冷房設定ポイントを開始(再開)すること。

−暖房/冷房/自動モードを見ること。

−暖房/冷房/自動モードを変更すること。

−送風する/送風を止めること。

上記のように、負荷制御ノード1.10Cは、1)接続された負荷のパワー消費量(power consumption)及び瞬時の要求(instantaneous demand)を計測し、2)負荷を制御する2つの主要な機能を提供する。一実施の形態において、負荷制御ノード1.10Cは、手段、例えば、接続された負荷を主電源に接続又は主電源から切り離す、1つ又は2つ以上の手段(下記参照)を含む。あるいは、負荷制御ノード1.10Cをその機能を制御するための負荷コントローラに統合及び/又は連結することができる。

一 実施の形態において、負荷制御ノード1.10Cは、供給要求コマンドをゲートウエイノード1.10Dから受信したとき、負荷を切り離すことができ、供給要求キャンセルコマンドをゲートウエイノード1.10Dから受信したとき、負荷を再接続できる。負荷制御ノード1.10Cはさらに、ステータス要求コマンドをゲートウエイから受信したとき、ステータス情報、例えば負荷制御手段の状態を提供できる。

本発明の一局面では、負荷計測ノード1.10Aは、サイトの電気メーター1.30Aに連結されている。累積消費(kWh)データを、負荷計測ノード1.10Aはあらかじめ定められた時間、例えば15分間あるいは20分間、タイムスタンプを付して蓄積し、予め定められた期間の時間分だけ、例えば10日間までデータを記憶できる。

負荷計測ノード1.10Aは、ゲートウエイノード1.10Dと通信する。ゲートウエイ1.10Dは、メーター1.30Aに、現在の累積消費(kWh)及び/又は「瞬時の(instantaneous)」負荷計測(kW)について、要求して(on request)、問い合わせることができる。「瞬時(instantaneous)」は、メーターの能力によって決定される。ゲートウエイノード1.10Dは、15分間隔のデータを問い合わせることができる。データ値は、タイムスタンプをつけて戻されることができる。

2.ノード

図2A、2B、2C及び2Dを特に参照すると、顧客サイト1.04に設置される装置1.08との対話(interaction)は、ノード1.10である。ノード1.10は、システム1.02を、水源(well head production and generation)から最終消費ポイントまで、全ての供給チェーン(supply chain)上に集中させる。ノード1.10は、必要に応じて、供給及び要求バランス制御ロジック(supply and demand balancing control logic)を利用し、終点装置1.08、終点装置のグループ及び供給チェーン全体の作動効率を改善するために、エネルギーを消費するそれぞれの装置1.08に、供給チェーン全体と相互に通信する能力を与えるように設計されている。これは、供給システム(delivery system)の全体需要を管理しバランスをとれるように作動を変更する能力と連結された供給チェーン全体の現在の需要についての知識(knowledge)をそれぞれのエンドポイント(end point)に与えることにより達成される。この情報交換は、常時接続のブロードバンド、高速、ポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・マルチポイント又はメッシュ回線網(mesh network)(上記参照)で達成される。

顧客サイト1.04内のエネルギー消費装置1.08は、様々なレベルの作動情報(operational intelligence)を有することができる。電気等器具(appliances)その他のユーティリティー(utility)消費装置1.08は、マイクロプロセッサ制御内蔵の優れたエネルギー効率を有する冷蔵ユニットから、センサ又はタイマを使用して作動状態を制御し、単純にオン/オフ状態で作動する、温水器及びプールポンプのような処理能力のない装置(dumb devices)まで及ぶ。ノード1.10は、各々の終端装置1.08にまったく新しいレベルの情報(intelligence)を提供し、必要以上の機能や特徴で終点制御に負担をかけないように、本質的にモジュラー型に設計されている。

ノード1.10は、既存の装置1.08を改造して設計されてもよいが、装置1.08の製造時に終点(end point)と完全に一体化されるように設計されていてもよい。

一実施の形態では、ゲートウエイノード1.10Dの他に3種類のノード1.10、すなわち、負荷計測ノード1.10A、制御ノード1.10B及び負荷制御ノード1.10Cが設けられている。それぞれのタイプのノード1.10は、共通の基本機能を有するとともに、インターフェース、計測又は制御のモジュール(下記参照)等の付加的サブモジュール(sub module)を有する。

ノード1.10は、最も知的なエンドユース装置1.08についてさえ、作動効率を上げるよう設計されているが、これは、それが接続されている「ユーティリティー(utility)」供給チェーンの全ての知識を与え、エンドユース装置1.08がその与えられた機能をより効率的に、かつ、経済的に実行できるようにすることにより行われる。

図に示されているように、それぞれのノード1.10は、ノードプロセッサ2.02を含む。一実施の形態においては、ノードプロセッサ2.02は、マイクロプロセッサである。ノード1.10はまた、必要に応じて、プログラム及び他のデータを記憶するための、不揮発性メモリ(non‐volatile memory)等の記憶装置2.04を含む。それぞれのノード1.10は、システム1.02の他のコンポーネントと通信するための、双方向通信チャネル2.06を含む。通信チャネル2.06は、有線でも無線システムでもよいが、意図された装置と通信するために種々の適切な通信手段を用いることができる。例えば、双方向通信チャネル2.06は、他のノード1.10又はプログラミング装置2.08と通信する手段を提供できる。プログラミング装置2.08は、ノード1.10の製造場所(site)で、あるいはオンサイトで、ノード1.10を構成し及び/又はプログラムするために用いてもよい。一実施の形態において、プログラミング装置2.08は、通信ポート(図示せず)を介して、ノード1.10に連結されている。双方向通信チャネル2.06はまた、ゲートウエイノード1.10D及び/又は他のノード1.10A、1.10B、1.10Cに通信を提供できる。ノード1.10は、双方向通信チャネル2.06によって、ネットワークに接続されることができる。ネットワークは、有線、無線又は混在型ネットワークのいずれであってもよい。

本発明の一局面において、ノード1.10はシステム1.02に、光起電力システム(photovoltaic system)(図示せず)等のサイトに分配された生成資源(generation resources)の作動を監視して、制御する能力を提供する。これにより、需要的及び経済的に好都合なとき、または、要求が供給を上回ってエネルギー不足をおこしたときに、システム1.02が、オンサイト容量(on site capacity)を送り出すことができる。システム1.02は、装置1.08にパワーを供給する(power)のに使われることのある天然ガス又はプロパンのような、他のユーティリティ資源と関連させてこれを行うことができる。この能力は、直接又は間接的にシステム1.02に接続された、複数の他の類似のノード1.10又はその他の、制御、監視、設定又は管理ノードと通信するノード1.10の能力によって、さらに強化される。このノード1.10は、トータル需要、作動の経済性及びエンドユーズ装置を管理しながら、顧客サイト1.04又は、例えば複数のサイトにまたがる複数のノード1.10といったその他の制御範囲の作動統合性(operation integrity)を維持する一連の独特な決定基準を用いて、個々のノード1.10が共同でエネルギー管理プロセスを多くの装置1.08の間で共有することを可能にする能力を有している。

本発明の別の局面では、システム1.02により顧客サイト1.04の外側で通信ができるようになり、個々のノード1.10又は集団の複数のノード1.10が他の制御ポイントと相互通信できるようになる。この他の制御ポイントには、ユーティリティ会社(utility companies)、エネルギー供給者(energy suppliers)、その他のサイト又はサイトの集団、同一の所有者のその他のサイト又は作動ポイント、エネルギー及びユーティリティブローカー、エネルギー及びユーティリティサービス提供者、独立系パワー及びユーティリティ生産者、配電変電所(distribution sub stations)、送電変電所(transmission sub stations)、ガス及び水の井戸の運営者(Gas and Water well operator)、及びその他の、サイト1.04、終点装置又はユーティリティを提供するユーティリティ供給ネットワークに関連する制御、管理又はサービス機関の他のポイント、を含むが、これらに限られるものではない。

上述したように、それぞれのノード1.10は、双方向通信チャネル2.06を含む。そして、その双方向通信チャネル2.06により、ノード1.10は、システム1.02内の他のポイントと相互に通信できる。この相互通信は、システム1.02内の他のいかなるポイントとも行うことができ、関連する他のノード 1.10(another associated Node)、制御集約ポイント(control aggregation point)、顧客サイト1.03と関連するエネルギー又はユーティリティポイントのような外部ポイント(outside point)、又は制御設定、監視又は管理ポイントであり得るが、これに限るものではない。システム1.02は、直接又は間接的に、複数のノード1.10及び関連する供給、監視、設定及び管理ポイントと相互接続し、安全でユビキタスの通信チャネルを創出しエネルギー管理機能を実行するために必要な通信と同様に、ブロードキャスト、ポイントツーポイント、メッシュ回線網及びポイントツーマルチポイント通信ができる。データ通信が行われる複数の通信プロトコル及び物理的媒体のため、ノード1.10は複数の双方向通信チャネルを有し、最適のメディア及びプロトコルを、希望の最終結果を達成するために、実行させることができる。

特に図2Bを参照すると、典型的な負荷計測ノード1.10Aが示されている。上述したように、負荷計測ノード1.10Aは、被計測装置1.08Aに送出されている瞬時電力(instantaneous power being delivered)を計測し、また、予め定められた時間、例えば15分又は20分間に、被計測装置1.08Aに送出された合計電力を決定できる(determine the total power delivered)。負荷計測ノード1.10Aは、計測モジュール2.10を含み、この計測モジュール2.10は、被計測装置1.08Aに送出される電力を測定するために被計測装置1.08Aに連結されている。この情報は、ゲートウエイノード1.10Dを介して、双方向通信チャネル2.06上で、ユーティリティ企業制御システム1.12に中継(relayed)される。一実施の形態では、計測モジュール2.10は、累積電力消費(accumulated power consumption)等の電力データを計算し記憶するのための計測プロセッサ及びメモリを含む。

一実施の形態では、計測モジュール2.10は、関連装置1.08に(または、関連装置1.08から)送出(delivered)される電力を計測するための、1つ又は2つ以上の変流器(current transformers)等の手段を含む。

特に図2Cを参照すると、典型的な制御ノード1.10Bが図に示されている。上述したように、制御ノード1.10Bは、被制御装置1.08を制御するために用いられる。図の実施の形態において、制御ノード1.10Bは、被制御装置通信チャネル2.12により、被制御装置1.08Bに連結される。また、一実施の形態では、制御ノード1.10は、被制御装置1.08Bをエネルギー源(power)に接続したり切り離したりするための1つ又は2つ以上のリレー(図示せず)を含む。また、別の実施の形態では、制御ノード1.10は、被制御装置1.08Bの内蔵制御と相互接続される。この実施の形態では、制御ノード1.10Bは、被制御装置1.08Bの作動を直接制御する。

特に図2Dを参照すると、典型的な負荷制御ノード1.10Cが示されている。上述したように、負荷制御ノード1.10Cは、負荷計測ノード1.10Aの計測機能及び制御ノード1.10Bの両方を実行する。したがって、負荷制御ノード1.10Cは、計測モジュール2.10及び被制御装置通信チャネル2.12の両方を含む。

上述したように、それぞれのノード1.10は、最も単純な形態では、制御ロジックが存在し、それが実行される、プロセッサ2.20及び記憶装置2.04を含む。この制御ロジック、プロセッサ2.02及びメモリ2.04は、ノード1.10に、被制御装置通信チャネル2.12(制御ノード1.10B及び負荷制御ノード1.10Cの)及び双方向通信チャネル2.06上の通信の管理とともに、独立型ポイント(stand‐alone point)として、あるいは複数の他のノード1.10位置(other nodes 1.10 locations)と関係して、その関連負荷又は生成資源(generation resources)の管理を行なうための必要な制御知能(control intelligence)を提供する。

本発明の一局面では、ゲートウエイノード1.10Dは中央制御ノード(central control node)として作用する。そして、顧客サイト1.04の他のノード1.10との間に相互通信を提供する。

本発明の別の局面では、複数のノード1.10は、単一の顧客サイト1.04あるいは複数の顧客サイト1.04に亘って配置されていてもよいが、特定の目的、例えば、定義された(defined)地域のすべてのプールポンプの制御、あるいは定義された地域の一プログラムにおけるすべてのプールポンプの制御のために、グループ化することができる。この複数のノード1.10に対しては、1つのノードを、中央制御ノードとして選択することができる。この1つのノードは、ゲートウエイノード1.10Dとすることができる。

本発明の一実施の形態では、プロセッサ2.02及び制御ロジックは、ノード1.10に、中央制御ノード又はゲートウエイノード1.10Dから受信したコマンドに基づいて、顧客サイト1.04内又は中央制御ノードの集団制御範囲(aggregation control sphere)内のいずれかで、その現在の作動状態がどうあるべきかを感知する能力を提供し、この制御状態に基づいて関連装置1.08を管理する。それぞれのノード1.10はまた、関連装置1.08の状態、それらのエネルギー使用又は他のユーティリティ消費率(energy usage or other utility consumption rate)(測定モジュール2.10からの測定に基づく)について、割り当てられた中央制御ノード1.10に報告を返すことができる。

この構成の下で、アーキテクチャが深くても、希望の管理水準を達成するために、ノード1.10は、システム1.02内の中央マスター制御ポイント(central master control point)からエンドポイントの最下位レベルの制御まで、これらに限られるものではないが、ツリー型、ブランチ型又はスター型ネットワークを利用して、カスケード(cascaded)される。それぞれの制御の下位レベル(sub level of control)は、制御パラメータ又はコマンドを、それに続く上位レベルのノード1.10より受信し、それに接続された負荷を直接制御するか、又はそれより下位の(subordinate to it)ノード1.10に、希望の制御又は管理状態を達成するよう命令を出す。指揮系統への制御機能のカスケーディング(cascading)により、より上位レベルのノード1.10は、より効果的に、中央処理装置からの複数の負荷を管理しているオートメーション制御システムに通常伴うスケーリングリミテーション(scaling limitation)に遭遇することなく、複数の装置1.08を管理できる。その設計の性質によって、上述のようにカスケーディング制御ネットワーク(cascading control network)において作動するノード1.10は、その構成が制限又は限定されず、動的に、1つの「グループ」から別のグループに移り、あるいは、異なる制御範囲(sheres)及びアルゴリズムを受け入れるために、カスケード構造を上下に移動できる。このユニークなアーキテクチャによって、それぞれのノード1.10が、カスタマイズされたプロセス制御プログラム及びデータ収集基準を有することができるが、これにより、その制御レベル及びその関連する負荷又は生成容量(generation capacity)との相互作用(interaction)を管理制御プログラムの目的に合うように設計できる。

加えて、制御ノード又は負荷制御ノード1.10B、1.10Cの制御下の負荷又は生成(generation)ポイントが、それ自体の作動制御プロセッサ(図示せず)を有し、それが、被制御装置通信チャネル2.12上でノード1.10B、1.10Cと相互接続して、作動状態及び制御コマンドを提供し、診断及びテスト(diagnostics and tests)、作動状態(operational health) 及び性能データ(performance data)、及び警告条件を実行(run)する場合は、プロセスはさらに強化される。直接利用又はネットワーク外のノードへの転送のために、システム1.02に関連する制御、監視又は計測ノードあるいは他のノード1.10にアクセス可能な被制御装置又は被制御計測装置1.08B、1.08Cからのデータは、データ転送手段が何であれ、データタイプ及び優先レベルに最も適している。

図2C及び2Dを参照すると、ポンプ、モータ又は典型的サーモスタット、バルブ又は制御リレー(relay controlled)である加熱エレメントのような基本的な消費ポイントの作動を管理するために、制御ノード又は負荷制御ノード1.10B、1.10Cは、マインズカプラ(mains coupler)2.14を含むことができる。マインズカプラ2.14は、制御ノード1.10B又は負荷制御ノード1.10Cが、負荷や生成容量を、最終装置1.08B、1.08Cによって使用又は生成される「ユーティリティ企業(utility)」生成物の主要ネットワーク(mains network)や供給ネットワーク(distribution network)に接続したり切り離したりできるようにする。

本発明の他の実施の形態では、ノード制御ロジック又はプログラムが、中央制御ポイントからの特定の制御から独立してデータを受信し、処理でき、少なくとも、その関連する負荷又は生成容量の作動を監視し制御する。これは、ユーティリティ企業生成物の需要、ユーティリティ企業生成物のコスト、供給システムの過密レベル及び/又はそれに関連するコストに基づいて行なわれるが、これらに限るものではない。電気に関しては、最低でも、需要、使用、正弦波周波数、電圧の監視に基づくが、これに限るものではない。また、ガス、スチーム又は水(これらに限るものではない)等の他のユーティリティ(other utilities)に関しては、ライン圧(line pressure)、周囲温度及びその他の要因の計測に基づいて、その関連負荷又は生成資源に対して最良の作動モードを決定する。ユーティリティ供給システムに関連した複数の計測、監視及び制御ポイントからの、ネットワーク上のすべてのノードで利用できるパラメータを利用して、ノード1.10は、制御ポイント設定インターフェース(control point configuration interface) 2.16を介して供給され、その作動を支配(governing)する制御パラメータに従って、「ユーティリティ」供給システム上の関連する消費又は生成要求(consumption or generation demend)及び負荷を管理し、制御ポイント設定インターフェース2.16により構成された1つ又は複数の関連する計測、監視及び制御ポイントに、いかなる又はすべての作動データ、状況及び状態について報告を返す。制御ポイント設定インターフェース2.16の一実施例は、装置1.08に配置された入力タッチスクリーンである。

最も単純な形態の又は上記の高度な実施のノード1.10と制御ポイントと組み合わせあるいはその他の組み合わせ、の両方において、個々のノード1.10は、関連する負荷又は生成容量(generation capacity)の作動を制御して、供給システム上の需要をシフト、削減又は制限し、生成(generation)の場合には、利用可能な容量を処分してその要求を満たすのを助け、その供給システムの完全性及び信頼性を確実にすることができる。トリガーパラメータ(triggering parameters)に基づいて、個々のノード1.10はその最適な作動特性を決定し、関連する負荷、又は生成資源(generation source)を作動させ、それらの作動及び性能特性を改善するが、このトリガーパラメータは、1日の時間帯、供給システム上のトータル需要、ユーティリティのリアルタイムコスト、過密チャージを含む供給の全加重コスト、関連負荷又は生成資源(generation resources)の最低作動特性、サイト1.04のトータル需要、集団グループ内の個々のノード1.10のトータル需要、天気要因及び使用履歴のような外部性、個々のノード1.10及び/又はノード1.10の集団グループの要求パターンを、これに限定されないで含んでいる。

上述したように本発明の一実施の形態では、負荷計測ノード、制御ノード及び負荷制御ノード1.10A、1.10B、1.10Cが、無線、又は高周波通信(radio frequency communication)回線を介して、ゲートウエイノード1.10Dと通信する。図1Dを参照すると、ノード1.10A、1.10B、 1.10Cが、システム1.02に追加されるときの初期起動(initial power up)を含めて、オンライン又は起動(power up)されるときには、初期化プロセス(initialization process)1.32が実行されなければならない。第1のステップ1.32Aにおいて、ゲートウエイノード1.10Dは、ビーコンシグナル(beaconing signal)を発する。通常、ゲートウエイノード1.10Dは、絶えずビーコンシグナルを発する。第2ステップ1.32Bでは、ノード1.10A、1.10B、1.10Cは、このビーコンシグナルを受信し、反応して応答信号を生成する。第3ステップ1.32Cでは、初期化されたノード1.10A、1.10B、1.10Cは、ゲートウエイノード1.10D及び初期化されたノード1.10A、1.10B、1.10C間のハンドシェイクルーチン(handshaking routine)を介して、ノード1.10A、1.10B、1.10Cのネットワークに接続する(joins)。

本発明の別の局面では、制御及び負荷制御ノード1.10B、1.10Cは、ユーティリティ(utility)企業1.06までの供給チャネル全体に接続される。制御ノード及び負荷制御ノード1.10B、1.10Cは、ゲートウエイノード1.10Dを介して及び/又はゲートウエイノード1.10Dから、データ、制御パラメータ及びプログラムスケジュールを受信できる。受信したデータ、制御パラメータ及び/又はスケジュールに基づいて、制御及び負荷制御ノード1.10B、1.10Cは、関連装置1.08の作動を制御できる。

図2Eを参照すると、特定の顧客サイト、すなわち、住宅又はホーム2.18に適用されるシステム1.02の実施例を用い、システム1.02のいくつかの機能を説明している。この実施例では、ホーム2.18は、8台の装置2.22に連結された8台のノード2.20を含んでいる。

負荷計測ノード2.20Aは、ホーム全体のメーター2.22Aに連結されている。ホーム全体のメーター2.22Aは、リべニュー・グレードパワー(電気)(revenue grade power)、ガス又は水と関連し得る。しかしながら、説明の便宜上、ホーム全体のメーター2.22Aは、ホーム2.18に供給される電気と関連するものとする。負荷計測ノード2.20Aは、トータル消費を監視して、報告する。負荷計測ノード2.20Aは、トータル消費量に加えて、瞬時需要を計測及び報告し、合計消費量を記録してレポートする。さらに、業界標準、ホーム2.18内の他の制御ノード2.20、及び/又はその集団グループに関連した他のいかなるノード、分配供給チェーン、又はそれを受信又はそれにアクセスする必要があるか、その権限を有する他のノードに対するホーム全体のシステム管理要求にしたがって、負荷計測ノード2.20Aは、不揮発性メモリ(上記を参照)にインターバルデータを保存できる。

加えて、ホーム2.18は、暖房及び空調システムに関連する第1及び第2の負荷制御ノード2.20B、2.20Cを備えている。1つは、メインリビング空間、すなわち1階のHVACシステム2.22Bを制御し、もう1つは、2階の寝室空間、すなわち2階のHVACシステム2.22Cを制御する。

第3、第4及び第5の負荷制御ノード2.20D、2.20E、2.20Fは、冷蔵庫/冷凍庫2.22D、電気温水器2.22E、そして、井戸ポンプ(庭への水やり用)2.22Fと、それぞれ関連している。第6及び第7の負荷制御ノード2.20G及び2.20Hは、屋根に載置された光起電力システム2.22G(蓄電池バンク及びインバータで構成され、240V、60hzのA/C電力を2500ワット、最高12時間、発電できる)及び食器洗浄機2.22.Hと関連している。

システム1.02は、ガス、水、電気、スチームのような、これに限られるものではないが、「ユーティリティ企業(utility)」により供給される生成物を扱うが、説明を簡略化するために、この実施の形態であつかうユーティリティ生成物は、電気のみとする。この実施の形態のそれぞれのノード2.20は、関連記憶装置に保存された制御パラメータを有する。そして、ノード2.20の制御プログラムは、その制御パラメータを用いて、その関連する負荷又は発電容量(generation capacity)の管理に最適の作動特性を決定する。

本発明の一実施の形態において、ゲートウエイノード2.24は、宅内のノード2.20を集合させるために用いることができ、上位レベルのノード2.20又は直接あるいは間接的にシステム1.02内にあるその他のノードと、通信プロセス及び/又は制御プロセスを一元管理できる。

これらのノードは(上述したように)ネットワークに接続されるが、独立して作動し、あるいは直接コマンドを要求して、作動状態を変更することができる。一実施の形態では、ノード2.20は、ノード2.20が故意に又は偶然にネットワークから切り離された場合に、管理及び監視機能を継続して実行し、それらに関連するユーティリティ供給チェーンの最新の知得条件に基づいて、それらに接続された負荷の性能を最適にするベーシックロジックを含んでいる。

最も簡単な形態では、ホーム2.18は、環境保全又は需要制限するプログラム、すなわち省電力プログラム(Power Saving Program)又はプログラム(PROGRAMS)の、いくつにでも加入できる。以下に、ノード2.20がこれらのプログラムをどのようにサポートできるかを説明する。しかしながら、以下は本発明をこのようなプログラムのいずれかに限るものと解釈されてはならない。

プロセッサ2.02、メモリ2.04、計測モジュール2.10、マインズカプラ2.14、被制御装置通信チャネル2.12、双方向通信チャネル2.06、制御ポイント設定インターフェース2.16及び複数のエンドポイントと通信し、複数のエンドポイント間の作動及び負荷管理プロセスを調整する能力、を有する特性によって、ノード2.20は、複数の制御及びインターフェース機能を実行するようにプログラムされ、設定されることができるが、この能力に限定又は拘束されるものではない。

例えば、ノード2.20は、負荷限定(Load Limit)又は負荷制限(Load Cap)プログラムに設定されることができる。負荷限定又は負荷制限との語は、この実施例では、この実施例を物理的エネルギー利用制御プロセス又は経済上の制御プロセスとするように、KW要求(KW demand)又作動の合計コストを制限し、又は上限を定めるという意味であると解釈され得る。それぞれのノード2.20の任意の計測能力及びそれに有用な供給チェーンからの経済データを受信する能力により、ノード2.20は、いずれかのポイントで発生するコストとともに、その消費レート(its rate of consumption)に基づいて適時に意思決定を行なうことができる。

負荷限定又は負荷制限プログラムの下では、顧客は、「ユーティリティ企業」供給生成物に対する総需要を、供給者(supplier)との契約に基づき、最大需用レベルに維持する義務を負う。このようなプログラムの下で、顧客には、生成物の総需要が増加するに従って増加するような課金レート(billing rate)が適用される。その結果、自分の需要をフラットなパターンに維持するよう管理できる顧客は、山あり谷ありの不規則な使用パターンの顧客よりも、消費した「ユーティリティ企業」生成物の単位あたりの全体的にみたレート(overall rate)はずっと安くなる。このようなプログラムの論理(reasoning)は、「ユーティリティ企業」生成物の供給者は、それらのシステムのすべての需要に応じる義務を負わなければならず、したがって、供給者は、一貫した、管理されている消費パターンの顧客には、低いレートという見返りを与えるということである。なぜなら、彼らのニーズに応えるために、多大な予備マージンを維持する必要がないからである。その基準の反対側で、彼らは、自分たちの負荷を管理しない人々に、より高い「需用負担(demand charges)」を課す。その結果、顧客は一貫したフラットな負荷プロフィールを維持することにより、それらのコストを低下させることとなる。

我々の実施例において、顧客が5000W又は5KWの最大需用電力で、供給者、共益企業と契約したと仮定する。先に述べたように、この需要は、消費ポイントにユーティリティ生成物を供給するすべて込みのコストに基づいてたやすく財政上の限界となったかもしれないが、これは、ユーティリティ生成物に対してコスト管理を維持したいと望む所有者、顧客又はサイト1.04に関連する他の主体(entity)によって設定されることができる。

ゲートウエイノード2.24は、使用に対するゲートキーパー(門番)として機能し、宅内全体レベル(whole premise level)でエネルギーの消費と需要を監視し、報告する。ゲートウェイノード2.24は、これらに限るものではないが、ツリー型(tree and branch)制御構造の一部として、このサイト専用の単一のポイントノードであり得るし、また、スター型ネットワークのホームの集団グループの一部をなすノードであり得る。ゲートウェイノード2.24は、本質的に、消費及び需要情報を監視し記憶して、ネットワークのホーム2.18内の他のノード2.20に加えて、ホーム2.18又は集団グループの中央制御ノード、エネルギー提供者(energy providers)、エネルギーブローカー(energy brokers)、エネルギーサービス提供者(energy service providers)、ISOの、及びその他の認可された代理店のようなホーム2.18の外部のノードにそれを報告する。ホーム2.18の総需要が、取り決められた5KWのエネルギー消費量限度に近づくと、ゲートウエイノード2.24から双方向通信チャネル2.06を通って流れた消費レートデータ(rate of consumption data)が、少なくとも、ホーム2.18内の個々のノード2.20、または、より複雑な処理を行う中央集団ノード(central aggregation node)により受信される。制御ポイント設定インターフェース2・16を介してそれぞれのノード2.20に供給されるパラメータ又は制御ポイント設定インターフェース2.16を介して集団制御ノード(aggregation control node)に供給されるマスター制御ノードパラメータ(master control node parameters)に基づいて、負荷の削減、シフト及び管理プロセスが開始される。必要な負荷削減量に応じ、優先放棄パラメータ(priority shedding parameters)を利用して、異なるレベルのアクションが、総需要を削減するために行なわれ、結果がレポートされる。優先放棄パラメータは、作動していれば削除機能が実行される、グループ内で重要度の最も低い負荷を示し、サイト1.04の総需要が許容可能なレベルに減少するまで、グループ内の1つ高いレベルが追随する。サイト1.04の総負荷が個々の負荷の消費レートの既知のレベルより下がると、逆のプロセスが開始され、取り決められた需要制限を超えないようにして、先に放棄又は削減された負荷に通常の動作を再開させる。加えて、要求優先スキーム(demand prioritization scheme)で、優先順位が低いために遮断されたいかなる装置2.22も、その最小作動制御パラメータ(minimum operating control parameters)に基づいて優先順位を上げることができる。そして、優先順位が前にそれより上位の負荷を下位にし、最低作動要求(minimum operational requirements)を満たすために、同等又はより大きい負荷値の装置2.22と放棄状態を入れ替えるポイントまで優先順位を上げることができる。

この単純な実施例は、ノード2.20を用いて単純な負荷削減がどのように達成されるかを説明するためのみのものである。この実施例では、充分な蓄積エネルギーが利用できる場合、光起電力システム2.22Gの蓄電池の利用可能な蓄積エネルギーがおそらく最初に送出され(dispatched)、電力会社(grid)が供給したエネルギー使用を補って(offset)、遮断負荷に対するサイト1.04のエネルギー需要に応じる。この実施例を完成するために、ホーム2.18のそれぞれのノード2.20で実行される動作が、これから個々に考察される。この実施例で示すように、制御は個々のノード・レベルで存在でき、または、展開アーキテクチャ及びノードプロセッサ制御プログラミング、及び実行者により選択される制御パラメーターによって、集合ノードレベル又は全体的なノードカスケードにおける高いレベルで存在でき得ることに注意されたい。

HVACシステム2.22B、2.22Cの第1及び第2負荷制御ノード2.20B、2.20Cは、屋内の温度を維持するために、コンプレッサ及び抵抗式加熱エレメント(resistive heating elements)の作動を監視し、制御する。ホーム2.18のサーモスタット制御装置(unit)が通信用インタフェースを有する場合、それはまた、被制御装置通信チャネル2.12を用いてマルチスピードコンプレッサ及び非常用ヒートストリップ(emergency heat strips)の作動を直接制御できるとともに、HVACシステム2.22B、2.22Cと直接相互通信し、温度設定を制御する能力を有する。この通信チャネル2.12はまた、直接又はノード2.20のカスケード(cascade)を介して双方向通信チャネル2.06を用い、HVACシステム2.22B、2.22Cのいずれかのセグメントが正常に機能しない場合には、作動特性をシステム2.22B、2.22Cに対してレポートさせ、顧客、外部のサービス提供者及び生産者とコンタクトをとらせる。HVACシステム2.22B、2.22Cの負荷制御ノード2.20B、2.22C は、計測モジュール2.10を用いて、ユーティリティエネルギーユニット(utility energy unit)の消費レート(rate of consumption)を監視し、システム2.22B、2.22Cに報告するが、被制御装置通信チャネル2.12を介して、それがシステム2.22B、2.22Cの作動を管理していた場合は、マインズカプラー2.14は必要としない。ホーム2.18のエネルギーユニットに対する総需要にしたがい、HVACシステム2.22B、2.22Cの総需要を削減するために、ノード2.20は、制御ポイント設定インターフェース2.16を介して提供された、顧客提供のパラメータに基づいて、ホーム2.18内の温度を管理する能力を備えている。そして、優先設定(priority setting)に基づいて、それぞれのHVACシステム2.22B、2.22Cに対する時間帯及び居住状況にしたがった別個の制御パラメータを維持できる。さらにその作動効率を上げるために、サイト1.04内の温度回復が満足する度合いで進行した場合には、HVACシステム2.22B、2.22Cそれぞれに関連する負荷制御ノード2.20B、2.20Cは、二次コンプレッサ作動ステージの作動を抑制でき、非常用抵抗ヒートストリップ(emergency resistive heat strips)の使用を制限できる。この機能により、システム1.02はエネルギーの供給及び関連コストが低いときに、標準の効率で作動することができるとともに、エネルギーの供給及び関連コストが高いときは、システム2.22B、2.22Cの作動効率をかなり改善する。顧客、エネルギー提供者及びゲートウェイノード2.24により与えられた複数の付加的なパラメータ(optional parameters)を用いることにより、システム2.22B、2.22Cは、実行すべき作動モードを決定することができ、HVACシステム2.22B、2.22C全体の消費量を制御して、希望の消費目標を達成する。システムの制御のための作動パラメータを変化させることによって、負荷制御ノード2.20B、2.20Cは、これに制限されるものではないが、以下を選ぶことができる。コストを超過する高いレベルの快適性の選択、あるいは、コスト及び居住状況に基づいて異なるように、温度変更率(vary the rate of temperature change)を変化させること、エネルギー供給者の負荷警告レベル信号、又は全体的な宅内消費制限レベルへの到達に基づいてコンプレッサ作動の二次状態又は非常用ヒートストリップの作動を全体的に制限すること、エネルギー供給者の負荷警告状況(critial load level signals)、又は全体的な宅内消費制限レベルへの到達の下で、温度設定の変更、又はシステム2.22B、2.22Cの作動を所定の時間中断すること、あるいは、複合ユニットが同時に作動しないようにサイト1.04の複合ユニットをサイクル作動させること、価格が高い期間、又は需要が多い期間になる前に、予め冷房又は予め暖房を実行する、需要や価格がゆるやかに増加する期間では、温度変化設定をなめらか及びなだらかになるように実施し、需要や価格が急速に増加する期間では、より急激な温度変化設定を実行すること、標準(normal)で、他のノード2.20が、必要な負荷低減の全面的な負担を負うと、すべての制御及び作動を無効にすること、屋内の環境条件が最大警告レベル(maximum critical level)又は、ノード2.20B、2.20Cにプログラムされたその他のアクションで設定されたパラメータに達するまで作動をやめること。これと、負荷削減及びホーム2.18又は集団制御グループのノード2.20間でネゴシエーション(negitiated)される制御との他の組み合わせは、中央制御ポイント又はゲートウェイノード2.24によって監視及び報告され、ホーム2.18又は集団グループ内のノードに、総負荷レベル(total load level)、需要(demand)、エネルギー及び供給のコスト(cost of energy and delivery)、過密コスト(congestion costs)及び他の関連した制御パラメータトリガー(control parameter triggers)について、警告する。

冷蔵庫/冷凍庫2.22Dのための第3の負荷制御ノード2.20Dは、計測モジュール2.10を使用して、冷蔵庫/冷凍庫2.22Dの消費(consumption)を監視し、また、被制御装置通信チャネル2.12を使用して、冷蔵庫/冷凍庫2.22Dのプロセッサ制御と直接通信し、冷蔵庫/冷凍庫2.22Dの作動状況を決定し、定期的霜取り(defrost cycles)のような通常のデフォルト機能に対して、全体需要削減が遅れたときに、オーバーライド制御(over‐ride control)を行なう。また、この通信チャネル2.12によって、第3の負荷制御ノード2.20Dは、冷蔵庫/冷凍庫2.22Dに作動特性をレポートし、正常に機能しない(it malfunctions)場合には、双方向通信チャネルを用いて、外部の(outside)サービス提供者又は製造者に連絡をとることができる。

温水器2.22Eのための第4の負荷制御ノード2.20Eは、計測モジュール2.10を使用して、温水器2.22Eに対する消費と需要を監視し、レポートする。そして、また、温水器2.22Eがユーティリティ供給チェーンに接続されているか、あるいは、第4のノード2.20Eに、温水器2.22Eをユーティリティ供給に接続したり、ユーティリティー供給から切り離したりさせることができるマインズカプラ2.14を使用していないときは、直接制御する能力を有している。より複雑な実施例では、第4の負荷制御ノード2.20Eは、被制御装置通信チャネル2.12及び計測モジュール2.10を使用して、水の使用率(water usage)、入力された水温及び温水器2.22E内の利用可能な蓄えられた湯の温度(stored water temperature available)を監視することができる。これらの先進機能は水の加熱プロセスに知能を与え、水の加熱プロセスの作動効率を改善し、温水器2.22Eのエネルギー需要パターンを改善する。そのように装備されていれば、温水器2.22Eは、HVACシステム2.22B、2.22Cの熱回収システムに相互接続されて、水の加熱に対する需要が、温水器内の加熱エレメントに直接電圧をかけるのに対して、熱回収システムで達成されることができる場合は、これらの装置2.22のノード2.20又はホーム2.18の中央制御ノードは、その共同作用(collaborative action)を調整し、実行し、したがって、ホーム2.18の総需要を減らすこととなる。

この時点で注意すべきことは、温水器は、加熱又は燃料電池の廃熱(water heat from a heat or fuel cell)あるいはサイトの他の生成装置(generation unit)のいずれかを利用した複数の方法で、再装填(recharged)できることである。南部でのより高度な温水システムは、エネルギー供給システム上のいかなる負荷も削減するために、再生(regeneration)の他の形式と併用して、ソーラパネルを使用することよりメリットを得ている。ソーラパネル及びプロパンの場合には、供給チェーンは建物の位置(premise geography)に制限されるが、ソーラーの場合は天気に、プロパンに対しては市場価格の影響を受けることに注意することが重要である。プロパンの場合、手持ちの量や、供給者による補充を予定するための所用期間(lead time)のような他の要素すべてが供給チェーンバランスロジックの部分として代替燃料の使用の際の要因としなくてはならない。手持ちの量やこの所用期間は、サイト1.04が現時点から予定補充計画時までの間に消費するプロパンの計画量に対して、バランスがとられる。

井戸ポンプ2.22Fのための第5の負荷制御ノード2.20Fは、井戸ポンプ2.22Fの作動を直接制御し、制御ポイント設定インターフェース2.16を介して、それに供給されたパラメータに基づき、井戸ポンプ2.22Fを作動させる。パラメータは、顧客により設定(establish)されるランタイム要求(run time requirements)及び希望の作動時間に加えて、ネットワークノード更新(network node updates)を含むことができ、その地域の降水量に関連した天気の情報を含めることもできる。センサ入力(input)は、ローカル通信チャネル(被制御装置通信チャネル2.12)を使用して行われるが、降水量の入力又は地面の水分含有量を提供できる。また、この点について、被制御装置通信チャネル2.12は、関連する負荷又は生成(generation)に埋め込まれた(embedded)他のノードプロセッサ2.02と通信するために用いられるだけでなく、ノード2.20Fに入力を供給するために、アナログ・デジタルプロセッサ又はデバイス、あるいは、通信センサ又はノードの他の形態に接続する(interface)能力も有することに注意することが重要である。このチャネル2.12は、内蔵プロセス制御装置(embedded process controllers)又はセンサを有していないポンプのような項目に対する作動制御ロジックを強化する。しかしながら、同様の方法で、この通信チャネル及び通信センサは、内蔵プロセス制御装置と連動して使用され、それらの作動及び性能をさらにより高い実際的なレベルに高めることができる。

サイト生成(on site generation)は、今日一般的でないものの、連邦政府調整エージェンシー(State and Federal regulatory agencies)、ユーティリティ企業、エネルギー省(DOE)及びエネルギー供給システムにおける高水準の信頼性及び整合性(integrity)の維持に関与する他の団体により奨励されている。特に、再生可能な生成資源(renewable generaion resources)は、環境に影響せず天然資源も消費しないので、奨励されてきている。ソーラー及び風力発電(solar and wind generation)は、これらの生成資源(power generation resources)の最も一般的なものである。ソーラー及び風力発電システムは比較的発電量(capacity output)が低いため、ピークの電力需要にあてる効果をもたらすために、これらのシステムは関連する蓄電システムを備えなくてはならない。この蓄電システムは、比較的小さな入力量で電力を蓄積し、必要なときに大量に取り出すことができるものである。今日の大型蓄電の最も一般的な形態は、湿電池(wet cell)、深放電用(deep cycle)、ガラスマット式(active glass mat)、鉛蓄電池であり、これらは、並列及び直列に接続されて、実際にいかなる容量及び電圧の蓄電設備をも作り出す。バッテリー及びインバータ/充電器の技術は、長年にわたってかなり改良されてきた。バッテリー、充電器/インバータ市場では、ハート(Hart)、サインウエーブ(Signwave)、バルマー(Balmar)及びトレイス(Trace)のような企業が主体である。内蔵プロセッサ(embedded processors)、センサ及びソリッドステート電力変換装置を用いることにより、これらの企業は、直流電力を12、24、36及び48ボルトの蓄電池システムに蓄え、要求に応じて電気を取り出して、ユーティリティーの質及び信頼性をもつ120V又は240V、60hzの交流電力に変換する。トレイスのような企業は、蓄電池システムに接続された光起電力アレイを管理するインバーターシステムをすでに製造販売している。この蓄電池システムは、住居の需要に対して供給又は補充するために使用されるだけではなく、ユーティリティ企業送配電網(utility grid)に安全に同期し、かつ接続して、オーナーが定めたレベル及び期間で、ユーティリティ企業に電力を買い取らせるものである。

光起電力システムは、過去15年大いに発展してきたが、それらのエネルギー管理能力においては限界があり、本発明を追加して、光起電力システムを完全統合されたエネルギー管理システムの一部とするために、蓄電及び直流から交流に変換するプロセスを管理する必要がある。他のノード2.20と通信する能力を有する負荷制御ノード2.20Gは、負荷及び制御データを共有し、サイト1.04又は他のグループ内の要求を管理しているが、負荷制御ノード2.20Gにより、トレイス社製の電力変換器(power inverter)のようなサイト発電資源(on site generation resources)が、顧客、エネルギー産業及び環境に最大のメリットをもたらす。

食器洗浄機2.22Hのための第7の負荷制御ノード2.20Hは、食器洗浄機2.22Hを計測し、監視し、被制御装置通信チャネルを介してその内蔵制御プロセッサと通信するが、ほとんどの場合、マインズカプラ2.14を必要としない。負荷制御ノード2.20Hを追加して、最良の時に、最も効果的は方法で、顧客のニーズを満たすために指定された機能を実行することができ、一方で、食器洗浄機2.22Hがその下で作動すべきエネルギー要求制限についての契約上の義務を満たすために、ホーム2.18内の他のノード2.20のすべてと交信する。この実施例では、ノード2.20Gは食器洗浄機2.22Hの内蔵コントローラに接続された後付装置(retrofit device)であるか、プロセッサ及びメモリ装置を共有することによって、連結システムの全体的なコストを削減するように、内蔵プロセッサと完全に一体型となっていてもよい。

上述したように、このシステムは、複数のネットワークメディアにわたるすべての「ユーティリティー」消費及び生成資源(geneating resources)を統合するように設計され、動的に定義された、再設定可能なあらゆるサイズのグループを作成し、このグループに、供給システム及び「ユーティリティー」供給者及びその生成物の供給チェーン上の要求を管理するために、共同し、相互通信する能力を与えるように設計されている。

以下にさらに詳しく述べるが、警告やメッセージは、ユーティリティ企業1.06及び/又は顧客(電子メール又は顧客インターフェース1.14を介して)及び/又はサービス提供者及び/又はメンテナンス提供者に送信できる。

本発明の一局面では、制御及び/又は負荷制御ノード1.10B、1.10Cは、ユーティリティ企業1.02により供給される必需品、すなわち、電気の特性に関する情報を受信して、被制御又は被制御計測装置1.08B、1.08Cの作動を制御する。一実施の形態では、特性は電気の利用可能性に関する。別の形態の形態では、特性は電気のコスト又は相対的なコストに関する。

例えば、上述した典型的なホーム2.18を用いれば、冷蔵庫2.22Dが霜取りサイクルの開始又は実行が予定されているか、又は必要な場合は、冷蔵庫内蔵(onboard)コントロールが関連する負荷制御ノード2.20Dに問い合わせて、電気のコスト又は相対的な電気のコストを決定する。このコストは、実価、すなわち電気の単位あたりの金額として、または例えば高低、あるいはピーク時間帯対非ピーク時間帯のような相対的な分類として表すことができる。受信されたコスト又は相対的コストに基づいて、冷蔵庫2.22Dの内蔵コントローラは霜取りサイクルを行うか、霜取りサイクルを延期するか、を決定できる。一実施の形態では、この決定は、実際のコストと顧客が入力するなど予め定められた値との単純な比較に基づいてもよい。換言すれば、実際のコストが予め定められた値を超えている場合には、そこで、予定されている動作は延期される。

本発明の一実施の形態では、それぞれの装置1.08は、集中ノード(integrate node)1.10を有する。集中ノード1.10は、供給チェーン、すなわちユーティリティ企業から直接、エネルギーの利用可能性及び/又はエネルギーのコストについての情報を入力されるので、装置1.08はこの情報に基づいて決定を行うことができる。例えば、装置1.08は、別の時間に、遅らせたり、予定を変更したりできる機能を有する。あるいは、エネルギー効率がより高い異なるモードを選択できる。

本発明の別の局面では、装置1.08のエネルギー消費量(energy consumption)は、故障又はメンテナンスの必要性を検出及び/又は予測するために、向きが変えられる(trended)か、さもなければ予め定めた基準点と比較される。例えば、冷蔵庫2.22Dのドアが開いたままになっている場合、エネルギー消費量は増加するだろう。エネルギー消費量が増加している場合、増加率(rate of increase)が予め定められた値と比較され、その率が予め定められた値に合致するか、あるいはそれを超える場合には、警告又はメッセージセージが生成される。あるいは、消費率(rate of consumption)を、予め定められた値と直接比較して、エラーか故障が存在するかどうかを決定できる。他の実施例では、プール・ポンプ1.30Bのフィルタが詰まった場合、プール・ポンプ1.30Bはより激しく作動し出す。これもまた、プール・ポンプ1.30Bのエネルギー消費量の解析を通してわかるだろう。

本発明のさらに別の局面では、制御ノード1.10B又は負荷制御ノード1.10Cは、対応する装置1.08B、1.08Cのパラメータを感知する1つ又は2つ以上のセンサ(図示せず)に連結されることができる。センサは、現在あるものでもいいし、又は装置1.08B、1.08Cの一部であっても、装置1.08B、1.08Cに追加されてもいい。例えば、上記実施例の温水器1.30Cは、水温センサを有することができる。水温センサからの読み込みが、制御ノード1.10B又は負荷制御ノード1.10Cにより受信され、温水器1.30Cをどのように制御するかを決定するために使用される。例えば、温水器1.30Cの制御が、温水器1.30Dに、その中に含まれている水を加熱するよう指示した場合には(少なくとも部分的には、水温に基づいて)、温水器1.30Cはまず、関連する負荷制御ノード1.10Cに問い合わせて、それを進めるべきかを決定する。負荷制御ノード1.10Cは、上記に示したように、電気供給の特性及び/又は電気のコスト又は電気の相対コストに加えて、ホーム2.18内の他の装置1.08(あるいは他のサイトの装置1.08)のエネルギー要求を含む、いくつものファクターに基づいて承認、又は非承認できる。

本発明の別の局面では、装置1.08は蓄電システム(storage system)又は変換システム(inverter system)であってもよい。例えば、装置1.08は、負荷制御ノード1.10Cによって、送配電(power transmission)ネットワークに連結された1つ又は2つ以上のバッテリ(図示せず)を含むことができる。例えば非ピーク時でエネルギーが比較的安価であるか、エネルギーの利用可能性が高い時に、負荷制御ノード1.10Cはマインズカプラ2.14を制御してバッテリーにエネルギーを供給する。ピークには、負荷制御ノード1.10Cは、それからマインズカプラ2.14を制御して、エネルギーをバッテリーから他の装置1.08へと逆に向ける。

本発明の別の局面では、システム1.02により、関連するノード1.10とともに作動する装置1.08は、供給チェーンから受信した情報に基づいて共同の決定(joint decisions)を行うことができる。例えば、削減プログラムが、ある地域内のプールポンプのグループに影響を及ぼす場合、それぞれのポンプの稼働時間(run time)を1時間に15分と制限する。それぞれのポンプ及び/又は対応する負荷制御ノード1.10Cは、どのポンプが各時間のそれぞれの15分間のコマ(segment)の間稼動するか、を決定できる。

本発明のさらに別の局面では、顧客は、いかなる特定の期間に対しても、ホーム2.18の総電力需要を、例えば5000ワットの限度を設ける。ゲートウエイノード1.10Dは、リアルタイムベース(rea‐time basis)で、最新の総需要、すなわち使用されている電力を受信する。このようにして、ホーム2.18の他の装置1.08が、機能を実行したい場合は、装置1.08は(関連ノード1.10を介して)、ゲートウエイノード1.10Dに許可を問い合わせることができる。要求された機能がこの量を上回る、(又は予め定められた閾値にくるような)総需要を引き起こす場合、ゲートウエイノード1.10Dは、装置1.08がその機能を実行することを許可しない。

本発明のさらなる局面では、顧客又はシステム1.12は、特定の装置1.08のための希望の作動パラメータを設定できる。例えば、顧客は、プール・ポンプ1.30Bを、毎日所定の時間、例えば8時間作動させたいと指示することができる。一実施の形態では、システム1.12は、供給チェーンから受信した情報、例えば電気のコスト又は電気の利用可能性に基づいて、プール・ポンプ1.30Bの作動を予約する(schedule)。

3.高度なサーモスタット制御装置

すでに述べたように、本発明の一局面では、サーモスタット1.30Dは、パワー供給ネットワーク(power distribution network)に連結された高度なサーモスタット制御装置である。サーモスタット1.30Dはまた、直接又はゲートウエイノード1.10Dを介して顧客サイト1.04内のノード1.10に連結されて、パワー供給ネットワーク及び装置1.08から、パワー供給ネットワーク及び装置1.08に関する情報を受信する。供給チェーンのすみずみからの情報を利用できる結果として、サーモスタット1.30Dは、付加的機能性をより能率的に管理し、ユーザーに提供できる。

本発明の一局面において、サーモスタット装置1.30Dは、供給されているエネルギーの特性(characteristic)に関連する情報を受信して、ディスプレイ3.04上にその特性を表示する。一実施の形態では、この特性はエネルギーの利用可能性(availability)に関する。例えば、この特性は「ピーク」時間か「非ピーク」時間であり得る。パワー供給ネットワークが、ピーク時間の間に作動していた場合、ディスプレイ3.04上には「ピーク(PEAK)」と表示される。あるいは、パワー供給ネットワークがノンピーク時間の間に作動している場合、ディスプレイ3.04上には「非ピーク(NON‐PEAK)」と表示される。

本発明の他の実施の形態において、この特性は供給されているエネルギー又は電力のコストに関連するものであってもよい。例えば、特性は、エネルギーの特定の単位(specified unit of energy)での実際のコストであり得る。実際のコストは、ディスプレイ3.04上に表示できる。あるいは、この特性は、相対的なコスト、すなわち実際のコストが基本コストに近い又はほぼ同じであるか、あるいは基本コストより高いか又は安いか、であり得る。

特に 図3Aを参照すると、本実施の形態では、コスト又は相対的なコストは、ユーザーに視覚的(graphically)に表示される。換言すれば、コストは、1つ又は2つ以上のシンボル(「$」で示されている)を使用して表示され得る。シンボルの数は、コストに関連していて、すなわちシンボルが多く表示されるほど、実際のコスト又は相対的なコストは高い。例えば、サーモスタット1.30Dは、1個のシンボルからX個のシンボルまでの等級(scale)を使用できる。Xは、どのような番号でもよく、例えば4や10であり得る。

ユーザーは、この情報を見て、コントロールパネル3.02を利用し、希望の温度(又は設定ポイント)をどこに設定すべきか、情報に基づいた決定を行うことができる。

特に図3Bを参照すると、本発明の別の局面では、サーモスタット1.30Dは、温度及び環境感知制御システム(temperature and environmental sensing and control system)3.08の一部を構成している。本発明のこの局面においては、サーモスタット1.30Dは、ノードプロセッサ2.02、メモリ2.04及び双方向通信チャネル2 06を有するノードである。この実施の形態で示すように、サーモスタット1.30Dは、ゲートウエイノード1.10Dを介して、顧客サイト1.04のノード1.10に連結されている。サーモスタット1.30Dはまた、1つ又は2つ以上のセンサ3.10にも連結されているが、このセンサ3.10は、屋内又は屋外の空気の品質に関連する1つ又は2つ以上のパラメータを感知するために適用される。この感知されたデータに基づいて、サーモスタット1.30Dは、他の装置1.08を制御して、空気の品質を管理する。管理される装置には、1つ又は2つ以上のHVACシステム、空気清浄器又は静電気フィルタ(electro‐static filters)、ファン、加湿器、除湿器、ダンパ及び新鮮な空気流入ダクト及びイオン化装置(ionization device)、又は空気品質に影響を及ぼすタイプの装置1.08を含めることができる。

一実施の形態では、センサ3.10は、屋内気温センサ3.10A及び湿度センサ3.10Bを含む。別の実施の形態では、サーモスタット1.30Dにはまた、次の1つ又は2つ以上を計測し及び/又は感知するためのセンサ3.10Cを含めることができる。外気温度、紫外線強度、風向及び風速、相対湿度、湿球温度、結露点。さらに別の実施の形態では、サーモスタット1.30Dは、ゲートウエイノード1.10Dを介して、現地の天気予報(local wether forecast)に関する情報等の、外部情報を受信できる。

本発明の第1の実施の形態では、この温度及び環境感知制御システム3.08は、屋内の気温を管理する。第2の実施の形態では、センサデータ及び/又は外部情報を使用して、温度及び環境感知制御システム3.08は、快適性及び屋内空気の品質を最大限にするように、適切な暖房、ろ過、ダンパ及び新鮮な空気流入ダクトと連結された冷房空調装置(conditionaing and cooling equipment)、静電フィルタ及びイオン化装置の作動を制御することによって、サイト1.04の空気品質及び湿度を管理する。

本発明の一局面では、システム3.08は、快適指数(comfort indices)及びエネルギーの価格指数に関するユーザー定義の最小値及び最大値に基づいて、最適な温度、湿度及び空気品質条件を維持するために、利用可能な環境調節装置(environmental conditioning devices)1.08を管理する。

本発明の別の局面では、システムは、例えば、周囲暖房には電気かガスか、のようにエネルギーのタイプを切り替えることができ、又、その地域を担当するエネルギー供給者又はエネルギーブローカー(energy suppliers or brokers)の提示価格(asking price)に基づいて、供給者を切り替える能力を有する。

本発明のさらに別の局面では、システム3.08は2つの主要ファクターのバランスをとる。第1に、システム3.08は、例えば気温及び/又は湿度といった1つ又は2つ以上の空気品質パラメータに関するユーザー定義の許容最小値及び最大値の範囲内に環境を維持すること。第2に、システム3.08はまた、ユーザー定義の優先(user defined preference)及び/又は価格ポイント、そして及び/又は履歴データ(下記参照)に基づいて、これらの許容パラメータを変化させて、最適な環境条件を達成すること。

ユーザーにフィードバックを提供するために、システム3.08はまた、システム3.08により監視され及び/又は制御されている装置1.08のそれぞれに対し、時間に応じて使われるエネルギーユニット(energy units)(キロワット時、BTU、Therms、ジュール(Jules)が含まれるが、これに限られるものではない)の数(the number)も記録できる。さらに、システム3.08は、時間に応じた詳細な消費データの報告を返信し、これらの詳細を要約し、少なくとも、ユーザーが定義したあらゆる期間に対する日毎の平均、月毎の合計を提供するのに加えて、期間毎に消費されたそれぞれのエネルギーユニットのコストを追跡し、ユーザーが定めた期間に対する日毎のコストの詳細及び平均に加えて、月々の合計を提供する。

本発明の一局面では、システム3.08は、関連する制御又は負荷制御ノード1.10B、1.10Cを有する装置1.08と、環境空気管理システムの主管理機能を超えて、通信することができてもよく、この環境空気管理システムは、サイト1.04又はユーティリティ供給チェーン全体に達して、それを含む他の管理範囲内のそれぞれの制御ノードポイントに、それが、それらの主要機能を管理するために使用するのと同じ経済モデリング技術及び制御を使わせるものである。

サーモスタット1.30Dは、顧客又はユーザーの、システム3.08との主たるインターフェースである。上述したように、サーモスタット1.30Dは、現在のエネルギーコストに加えて相対的なコストもユーザーに、グラフィカルに、又は数値(1‐10)で、あるいは($‐$$$$$$$$)として表示できる。ここで、1は低で10は高を示し、また、$は低で$$$$$$$は高を示す。

本発明の別の局面では、システム3.08はまた、ディスプレイスクリーン3.04に、エネルギー効率データ(energy efficiency data)を表示できる。このエネルギー効率データは、システム3.08で設定された制御パラメータに基づいて、エネルギー効率、管理プロトコル及び制御パラメータ能力がどのくらいかを示すために使われる。この相対的な効率データは、独立のサイト1.04のパフォーマンスに関係していてもよいし、相対的な効率が決定される比較グループに関係していてもよく、両方に関係していてもよい。このデータは、相対的なエネルギーコスト、実際のエネルギーコスト及び効率を示すが、このデータはまた、テレビスクリーンその他の、通信でき、かつ情報を表示できるディスプレイ装置(サイト1.04の又は離れた場所の)のような、他の離れた装置1.08に送信することもできる。これらの装置1.08は、エネルギーコストを反映するためのディスプレイ又はインジケーターライトあるいは消費ポイントで利用可能なその他の手段を備えた電気等製品(appliances)、または、相対的及び実際のエネルギーコスト、及びそれらの相対的なエネルギー効率レベルを顧客に知らせるための独立型の手段を含むが、これに限定されるものではない。システム3.08はまた、エネルギーユニット使用(energy unit usage)を管理、レポート及び追跡し、通信チャネルを介してエネルギーユニット供給者(energy unit suppliers)と通信(インターフェース)できる。一実施の形態では、システム3.08の制御はサイト1.04に配置され、一方、利用され、関係する(committed)エネルギーユニット資源及びエネルギーユニットのタイプ(sources and types of energy units)のモデリング及び管理のためのプロセッサは、局所的でも分散されていてもよく、サイト1.04の実際の場所あるいはサイト1.04からの実際の距離に関係なく、通信ネットワークを介して作動できる。

本発明の一局面では、ユーザーは温度設定ポイント、すなわち希望の温度を設定することができ、システム3.08は、温度設定ポイント、感知されたデータに加えて、ユーザーのシステム3.08の利用履歴に基づいて、有効設定ポイント(effective setpoint)を決定できる。システム3.08は、それから有効設定ポイントに応じて、装置1.08を制御できる。

この温度設定ポイント(temperature setpoint)には、関連する「不感帯(deadband)」を設けることができる。例えば72度(22.2℃)の温度設定ポイントには、+/−5度(2.75℃)の不感帯を設けることができる。この実施例では、システム3.08は、実際の温度が77度(25℃)に達するまで、冷房を開始しないし、あるいは、実際の温度が67度(19.4℃)になるまで、暖房を開始しない。

本発明の別の局面では、システム3.08の作動の可変不感帯は、エネルギーのコスト及び顧客の支払い意思に直接結び付けることができる。例えば、エネルギーのコストに対する固定の設定ポイントを設定することができ、節約を達成するために、時間及び温度の差異に基づいた最適のランプレート(ramp rate)が設定されてもよい。あるいは、サイト1.04の温度設定ポイントを修正し、エネルギー価格の高い期間の暖房又は冷房システムの作動を削減するために、30分毎1度(0.55℃)のようなユーザー定義のランピングレート(ramping rate)を定義する。

本発明の一局面において、システム3.08は、屋内気温を変更又は調整するためにユーザーがシステム3.08に対して行なう入力又は調節から学習することによって、顧客サイト1.04の快適性を管理する。この学習プロセスは、システム3.08の作動を変更し、顧客が屋内の環境条件を管理するために変更を実施しなくてもすむようにする。これを達成するために、システム3.08は、ホーム2.18の温度設定を能動的に監視及び制御しなくてはならないだけでなく、湿度レベルも監視し、能動的に制御することができる。

一実施の形態では、システム3.08は屋内の湿度設定の変更に対応するために有効温度を決定する。例えば、顧客がまず最初にサーモスタットを華氏72度(22.2℃)に設定する場合、システム3.08は屋内の湿度レベルを感知して、温度と感知された湿度レベルの関係を維持する。ホーム2.18の湿度レベルが夏場に上昇すると、設定ポイントは華氏72度(22.2℃)のままだが、システム3.08が維持すべき有効設定ポイントは、一貫したレベルの快適性を維持するために、自動的に下げられる。デフォルトパラメータとして、システム2.18は、サイト1.04の快適性レベルを保持するために、顧客が設定した設定ポイントから、感知された相対湿度10%毎に、華氏3度(1.65℃)下げなくてはならないかもしれない。制御アルゴリズムの反対側に、デフォルトパラメータとして、冬場には希望の快適性レベルを維持するために、ホーム2.18内で感知された湿度が10%低下するごとに、有効設定ポイントを華氏3度(1.65℃)上げる。+又は−華氏3度(1.65℃)のレートは、デフォルトの設定であって、ユーザのサーモスタット1.30Dの設定ポイントへの変更に基づいて、必要に応じ修正される。したがって、感知された湿度に適応するような有効設定ポイントの変更はデフォルトのレートから増減し、制御アルゴリズムにユーザーの個人的な好みを学習させ、そのうち、サイト1.04の居住者が変更を加える必要性を取り除くこととなる。

本発明の別の局面では、システム3.08によって、1つ又は2つ以上の居住モードをユーザーが定義及び/又は修正及び/又は利用できる。異なる居住モードを利用することが作動サイト1.04のトータルコストを減らすとともにエネルギー供給システム上の需要の削減レベルの達成に役立つ。一実施の形態では、居住モードは、ユーザーインターフェース1.14(下記参照)を介して定義され、修正され、サーモスタット1.30D及び/又はユーザーインターフェース1.14を介して起動される。あり得る居住モードの例として、在宅、外出、週末、ウィークデー、休日が含まれる。特定のモードもまた、異なるユーザーに対して定義され得る。

システム3.08のパフォーマンス及びエネルギー削減能力は、居住モードが「空」の場合に最もエネルギー効率の高い設定ポイント又はそれに関連したオフセットを適用し、居住モードが「在宅」の場合に快適性管理オフセットを適用することにより、全期間を通じてさらに強化される。この居住感知制御は、システム3.08と通信する居住感知装置を追加することにより、さらに強化される。

本発明の更に別の局面では、システム3.08は1つの居住モードから他のモードに復帰するのに必要な時間を決定できる。言い換えれば、システム3.08がデフォルトの「復帰開始(start recovery)」時間に対して、「いつまでに復帰する(recovery by)」という時間を設定する場合は、この復帰時間に、移行又は復帰プロセスが開始されることになる。

システム3.08は、エネルギー価格設定データ(energy pricing data)へのアクセスを含めることにより強化される。サイト1.04における作動トータルコストを予測し、環境快適性を維持するために、エネルギー価格情報は、システム3.08によって使用される。価格設定の予測(forward projection)によって、システム3.08は、サイト1.04で達成される最適湿度及び温度設定を決定し、暖房の場合は有効設定ポイントが下げられ、冷房の場合は有効設定ポイントが上げられるように、暖房の場合には湿度レベルを上げ、冷房の場合は湿度レベルを下げ、暖房又は冷房システムを価格の高い期間にはあまり作動させないようにできる。平均しての価格増加を予想してサイトを予め調整するこの能力は、サイト1.04への合計エネルギー請求を減らすであろう。

エネルギー価格設定情報は、顧客により入力されるか、エネルギー供給者プログラム(energy supplier program)の一部として予め設定されるか、又は快適性と節約のバランスをとるために策定されるデフォルト値に設定することができる。

さて、 図3C-3Gを参照して、上述したシステム3.08の一実施の形態を説明する。図3Cのグラフは、エネルギー価格が上昇するにつれて、屋内の気温を管理するシステム3.08の能力がどのように管理されるかを示している。図3Cのグラフでは、3つのシナリオが示されているが、本発明は、与えられたいずれかの実施の形態に提示された、あるいはいずれかの実施の形態に存在するシナリオの数又はタイプに限られるものではない。この実施の形態において、3つのシナリオは、最大節約性、節約と快適性のバランス及び最大快適性である。ユーザーにより選択されたそれぞれのシナリオに対して、システム3.08は予め定められたデフォルトのオフセット(それは、不感帯を定義する)を含む。その上、オフセットは、供給されるエネルギーの特性、例えば利用可能性及び/又は価格に応じて、変化できる。この実施の形態において、低(low)、中(medium)、高(high)、及び警告(critical)のエネルギー供給分類に対して、異なるオフセットが定められている。

一部のエネルギー供給者は、料金表で閑散時間割引料金設定(time‐of‐day pricing)として知られているものを提供しているため、図示の価格ポイントはエネルギー供給者の価格構造と直接結びつけることができる。リアルタイム価格設定がサイト1.04にサービスを提供しているエネルギー供給者により提供されている場合、この同じ温度に与えられた差(variance)が利用され、節約を生み出し供給チェーン需要を減らしている。エネルギー供給者により提供される他の負荷管理プログラムは、ユーティリティ企業が動的に管理する段階的価格(price tiers)を利用して、その顧客にエネルギー供給のトータルコストを反映する。これらの段階は、顧客にエネルギーの価格の相対的な指標を提供して、通常、低、中、高及びクリティカルと定義される。これらの4段階は、図3Cのグラフに示されているが、顧客及びシステムにエネルギーの相対的コストについて送信するためにエネルギー供給者によって、段階がどのように使われているか、が図示されている。

固定の設定ポイントが用いられるか、または、エネルギー供給システムの総需要を減らしながら、暖房及び/又は冷房システムの作動効率を拡張するために、プログラム可能な設定ポイント特性を利用するシステムの能力がさらに改善され得るときに、この特性は、上述したシステム3.08に適用できる。価格データと、サイトの温度及び湿度レベルの再調整とを組み合わせて、さらにサイトの居住モードを適用することにより、上述したように更なる節約を達成できる。直接の結果として、地域に十分な量が分散される場合、エネルギー価格の価格不安定さは削減できる。

一局面では、システム3.08は、顧客の入力を利用し、又はシステムのデフォルトを利用する、学習された好みの設定に基づいて、湿度と温度のバランスをとることにより、快適性を管理する。この温度を管理する能力は、顧客が望む経済目標を達成するために、装置1.08システムに作動を命令するシステム3.08に組み込まれた経済管理システムを備えれば、強化される。システムがどのようにコスト及び快適性を管理できるかということのこの実施例は、快適性又はコスト管理のさらなるメリットを提供するシステム3.08の能力を制限したり、拘束すると解釈されてはならない。

プロセスを開始するために、システム3.08はホーム2.18の温度上昇特性(thermal gain characteristics)について追跡し、学習する。これを行うため、システム3.08は、顧客によって、長い間に選択されてきたそれぞれの設定ポイントに対して、ホーム2.18の温度上昇率(thermal gain rate)を追跡する。図3Dを参照すると、2つの設定ポイントに対する温度上昇テーブルが示されている。図3dは、サーモスタット1.30Dが記録したホーム2.18に関する2つの設定ポイントを示している。データが利用できる第1の設定ポイントは、華氏72度(22.2℃)である。ライン3.12A、3.12B及び3.12Cで示された3つの傾き(trends)は、異なる外の温度に対するサイト1.04の温度の上昇率を図示している。ライン3.12Aにより示される日に、外の温度は華氏99度(37.2℃)であった。ライン3 .12Bにより示される日に、外の温度は華氏90度(32.2℃)であった。ライン3.12Cで示される日に、外の温度は華氏77度(22℃)であった。データが示される次の設定ポイントは華氏76度(24.4℃)の設定ポイントである。ライン3.14A、3.14B及び3.14Cで示される3つの傾きは、3.12A、3.12B及び3.12Cのデータポイントで示した同じ外の温度に対する、ホーム2.18の温度上昇率を示している。この図は、設定ポイント対外の温度の差異がホーム2.18の温度上昇率に与える影響を示すために用いられる。これらのグラフは温度上昇率を示すために描かれているものの、差が大きいときは、最初に急速に温度が上昇し、屋内温度が外の温度に達するにつれておきるような、温度がゆっくり上昇するといったようなことは表していない。温度上昇が変化する場合は、この率は図3Dで曲線(plot line)3.16で示されているが、曲線3.16は、設定ポイント華氏74度(23.3℃)及び外の温度華氏90度(32.2℃)に対する温度上昇を示している。

第2のステップは、温度上昇に応じて、HVACシステムの作動上の稼動特性を学習することである。標準的な日では、外の温度は刻々と変化するので、温度上昇率及びHVAC稼働時間もこれらの変化に従って変化する。図1Eは、標準的な日の、温度上昇率及び関連するHVAC稼働時間を曲線(plot lines)で示している。システム3.08の設定ポイントは、1日全体に対して固定点で設定され、湿度感知の利用、及び湿度レベルの制御は図に導入されておらず、グラフの曲線は、通常のHVAC制御サーモスタットを備えた通常のホームを示している、ことに留意されたい。ここで再度、外の温度が上昇し、屋内の設定ポイント及び外の温度の差が大きくなり、温度上昇によりHVACシステムのサイクルがさらに速くなっている、ことが図に示されている。極めて暑い天気の、又はさらに重要なことに湿度の高い期間のあるポイントでは、設定ポイントを低くすると、温度上昇はHVAC装置の室内気温を設定ポイントに戻す能力を上回る。これが起こる時には、HVAC稼働時間曲線は、100%の作動で横ばいになるが、温度上昇がHVAC装置の屋内温度の設定を回復する能力を超えないレベルに外の気温が下がるか、あるいは、居住者が寒いと感じだして設定ポイントを上げ、HVAC装置に、より通常のサイクルパターンを回復させるポイントに室内の湿度レベルが下がるまで、室内気温は設定ポイントを超えて上昇するだろう。

第3のステップは、システム3.08により提供される複数の経済的なオプションからユーザーが選択するということである。これらのオプションは、コストと一切関係なく、100%の快適性を管理するものから、快適性に一切関係なく100%経済的な管理をするものまである。高水準のこの選択肢には、例えば、ユーザーが選択する1から10までの選択体系(selection scheme)があるが、これに限定されるものではない。ここでは、1は純粋な快適性管理である。そして、10は純粋な経済性管理である。この実施例は、最も単純な形態で、10のオプションの選択を提供するが、システム3.08により使用される基礎となる制御オプションは、無限の数のオプションを提供するよう改良され拡張できる。この実施例のオプションがどのように制御ロジックを駆動するかについて説明するために、我々は有効な制御パラメータをチェックして、結果として生じる制御を示す。主制御パラメータは、顧客が経済的利益を達成するために、システム3.08に対して利用可能にする設定ポイントからの度数に関係している。このパラメータは、顧客(CUSTOMER)により設定された設定ポイント(この実施例では華氏72度(22.2℃))で始まり、最大快適性設定で、この設定ポイントから出ない(図3F参照)。最大節約設定では、設定ポイントオフセット(set point offset)は華氏4度(2.2℃)である。この華氏4度(2.2℃)のオフセットによって、この実施例のシステムは、ホームの温度を、華氏72度(22.2℃)という通常の設定ポイントからオフセット4度(2.2℃)を変更させて、システム3.08が環境を管理する許容温度範囲を華氏72度(22.2℃)から華氏76度(24.4℃)にする。経済性の目標を達成するために用いられる次のパラメータは、経済的利益を達成するために、1つの設定ポイントから、より高いあるいはより低い設定ポイントに移動するときの、システム3.08によって許容されるサイト1.04内の温度のランピングレート(ramping rate)である。ここで再度、最大快適性設定ポイントに対して、許容オフセットがゼロであるので、ランピングレートは効果がない。しかしながら、この場合、システム3.08により使用される設定ポイントから設定ポイント(作動のデッドバンド)への回復を引き起こすためにオフセットを調整する他のパラメータは、代替制御パラメータ(alternative control parameter)である。この場合、通常の不感帯が華氏2度(1.1℃)である場合、最大快適性範囲に対して、これは1度(0.55℃)に下げられるかもしれない。許容温度範囲が4度(2.2℃)変数(4 degree variable)を有する最大節約設定では、ランピングレートは、不感帯範囲の変更及びサイト1.04の温度上昇率を組み合わせることによって、制御されることができる。最大節約設定に対して、本実施例の不感帯は、華氏3度(1.65℃)まで上げられ、毎時の温度上昇率は毎時華氏3度(1.65℃)に設定される。この実施例の結果は、図3Fに示されている。ここでの実施例は、記載されているように、顧客からの入力を使用して、最適な快適性又は最適な節約性制御アルゴリズムのいずれかを維持するために、システム3.08がどのように個々のパラメータの作動を変化させるか、を説明するためのみに使われ、これらの異なるレベルの快適性又は節約を達成する方法に関して、システム3.08が利用する制御パラメータの数を制限することを意味するものではない。付加パラメータ及び制御はまた、システムにより複雑な作業を実行させることができる。以下の段落は、これらの付加制御パラメータ及び制御モードを開示するが、システムの能力をこれらの実施例に制限するものと解釈されてはならない。

本発明の別の局面では、システム3.08は、要求と消費の平坦なレベルを維持するために、顧客が選択した許容温度変化範囲と共に、サイト1.04の学習された温度上昇特性を利用する。この制御プログラムの下で、システム3.08は、ホーム2.18の温度上昇率及び関連するHVACシステムの稼働時間を用いて、消費のベースライン(base line of consumption)を作成する。このベースラインを用いて、システム3.08は、屋内の気温を許容範囲内で変化させることにより、需要及び消費率を、平坦なレベル、又はやや減少レベルのいずれかで、管理するよう指示されることができる。以下は、この制御プログラムがどのように作動するかを示すが、このプロセスを改良するために異なる制御ロジックや付加的感知装置を使用してこれらの機能を実行するシステム3.08の能力を制限すると解釈されてはならない。この実施例に関して、サーモスタットの設定ポイントは華氏72度(22.2℃)であり、顧客によって選ばれた許容変化は、華氏4度(2.2℃)であり、屋内の温度の許容範囲を華氏72度(22.2℃)から華氏76度(24.4℃)にしている。ベースラインが設定される時は、ユーザー又はプログラムが定義した時間帯、運転稼働時間(operating run time)のパーセントレベル、所定の時間帯のエネルギー消費率(energy consumption rate)、あるいは感知された事象に基づく計測可能なその他のもの、等の複数の条件により引き起こされるため、この例では、顧客は、HVAC装置の稼働時間が33%に達した時を、ベースライントリガー(trigger)として設定すると推測される。涼しい早朝に、本実施例のシステム3.08は、10%のサイクルレート(cycle rate)で作動している。外の温度が上昇するとき、ホーム2.18の温度上昇は、HVACサイクルレートとともに連続して(on a continuous basis)監視される。外の温度の上昇は、図3Eに示されているように、HVACサイクル回数(cycle time)を増加させる。システム3.08が、33%のサイクル稼動時間(cycle run time)のトリガーレベルに到達すると、ベースラインが設定(established)されて、システム3.08は、計算された温度上昇率、及び対応するHVACサイクル稼働時間予測(run time projections)を用いて、HVACサイクル稼働時間を33%という定義されたトリガーレベルに保つために必要な所要有効設定ポイントオフセット(effective set point offset)を計算する。有効設定ポイントを上方に調整することによって、システム3.08は、サイト1.04に許容されている許容温度変化を温度上昇率(thermal gain rise rate)が使い尽くす(exhaust)ポイントまで、HVAC稼働時間を予め定められたトリガーレベルに維持できる。このポイントになると、サイト1.04、エネルギー供給チェーン又はその両方の組み合わせにとって、主な動作が快適性要求か経済性要求かに基づいて、サイクル稼働時間トリガーレベルを上回るか又は許容温度を上回るかという、顧客又はユーザー、あるいはその他の制御する主体によってシステムに設定された制御パラメータに基づいたオプションを、システムは有する。図3Gは、このシナリオを示しているが、サイト1.04の温度上昇がサイト1.04に対する許容温度変化を使い尽くさないと仮定している。

このトリガーポイントの設定、及びシステム3.08の制御は、この実施例又は他の実施例、あるいはこのシステム全体で、顧客以外の者によって制御されることができ、したがって、住居又は業務用制御システムとしての範囲内に制限されるものではないことに注意されたい。大規模な配備では、システム3.08はエネルギー供給者により制御されることができ、エネルギー供給チェーンに接続された複数の環境制御装置を管理するために用いることが可能である。また、システム3.08の制御は、分配供給チェーンの需要を管理し、監視し、そして釣り合いを取るために、必要に応じて、個々の制御ポイント又はポイントのグループに対する定められたレベルの権限及び制御を有する複数のソースそれぞれにより共有されることができることにも注意されたい。

上記に論じたように、システム3.08の他の特徴は、エネルギー供給チェーンからエネルギーのコストを受信する能力である。価格信号は、段階の形をとるか又は実際の価格であることができる。いずれにせよ、環境空気の快適性範囲を管理するためにシステム3.08が使うことができる設定ポイントからの複数のオフセットをシステム3.08に入力することによって、顧客は、快適性に対して代金を支払うことをいとわないか、節約をしたいかを、システム3.08に定義できる。図3Cに、いくつかのシナリオを示す。第1のシナリオでは、供給チェーンからのエネルギーのコストに基づいて、付加的温度変化を提供する自分の意志を、快適性又は節約レベルを用いて定義できる。3本のラインが示されているが、1本は最大快適性、1本は快適性及び節約均衡、3本めは、最大節約性に対するものである。最大快適性設定では、エネルギーの価格に基づいて、何ものをも断念しないことを顧客は示していて、したがって、節約はなんら発生してない。快適性及び節約均衡の設定では、顧客は、節約をするために快適性を華氏4度(2.2℃)断念する。最大節約性設定では、快適性よりも節約を達成するために、快適性を8度(4.4℃)断念することを顧客は指示している。これらの設定は、顧客による設定であると定義されているが、エネルギー供給者又は他の外部の管理団体のような他の手段により制御されることができる。この例は、顧客に毎月均一なレートでエネルギーを提供しているユーティリティ企業又はその他のエネルギーサービス会社であり得るが、契約によって、顧客はその提供者に自分の暖房及び冷房システムの制御を委ねることもある。

この実施例では、システム3.08を管理する主体は、そのホームを制御する能力に相応した価格設定を提供し、建物の居住者又は顧客は、供給者によりその制御レベルが上げられると、エネルギーに対する支払いが少なくてすむようになっている。他の全ての実施例と同様に、この実施例でも、システム3.08のこれらの機能が分割されず複数が組み合わせて使われることにより、エネルギーの生成、供給及び消費に関連するすべての関係者に利益をもたらすことが可能な制御システムを作ることができる、ことに注意されたい。その目的を達成するために、快適性を8度(4.4℃)あきらめることをいとわない、という最大節約性の達成を顧客が望む上記のわれわれの実施例では、サイト1.04が湿度レベルを管理する能力を備えていて、湿度レベルを20%下げるよう管理される場合は、顧客の目標を達成するためにシステム3.08が利用できる実際の温度の変化は8度(4.4℃)から14度(7.7℃)に増加し、システム3.08がシステム内で管理できる自由度が多くなる。

快適性及びエネルギー効率両方を改善するシステム3.08の他の特徴は、熱回収過程(thermal recovery process)でダクトシステムに吸収される余剰冷房及び暖房から、さらに冷房及び暖房のメリットを得るために、強制空気HVACシステムに適用される最適延長ファン稼働時間を決定する能力である。もともとは、希望の設定ポイントに達すると、冷暖房システムは、暖房又は冷房生成装置を止めて、非作動の状態になる。暖房の場合には、安全上の理由で、プレナム装置(plenum unit)のセンサは、プレナム温度(plenum temperature)が安全なレベルに下がるまで、ファンを強制的に作動させ続ける。そして、そのポイントで、ファン及びシステムは、作動しなくなる。冷房モードのときには、典型的には設定ポイントに到達するとただちに、ファンを含むシステム3.08全体が作動しなくなる。これら両方の場合に、サイト1.04に忘れられた、配管に蓄えられた余剰熱(residual thermal benefit)というメリットがある。センサを使用して、システム3.08はファンを作動させ続け、この余剰熱のメリットをダクトシステムから取り出して、それをサイト1.04の空調スペース(conditioned space)に送り出す。暖房の場合には、ダクト温度が、感知された空調スペースの温度ポイントに等しいポイントに下がるまで、ファンは作動し続ける。冷房の場合には、ダクト温度が、感知された空調スペースの温度ポイントと同じ、又はそれ以上のあるオフセットのポイントに上昇するまで、ファンは作動し続ける。

システム3.08のより複雑な実施では、環境制御システムは、追加のセンサ、制御、及び場合によっては補助の湿度制御装置を用いて、顧客に最大限節約させ、環境への影響を減らす。これは、システム3.08全体のエネルギー効率をさらに上げることにより達成され、それによって、生成提供者(power generators)は自分たちの生成施設(power generation facilities)の作動を減らすことができ、その結果、大気汚染及び我々の限られた天然資源の消費を減らすことができる。温度上昇と感知された湿度をバランス良く組み合わせることによる、エネルギー効率の改善は、複数の方法により実行されることができる。説明の便宜上、ここで説明するのは数例であるが、エネルギー消費率及び快適性の改善を達成する方法を制限するとみなしてはならない。

空調スペースにより快適性を遂行する2つの主要素は、温度と湿度である。前に述べたように、湿度は快適性の大きい要因を演じ、湿度レベルを制御することによって、温度を上昇させることができ、従来のHVACシステムの稼動は少なくなり、それゆえエネルギーを節約できる。従来のHVACシステムは、その設計上、空気が冷却コイル(cooling coil)を移動することによって空気中の湿度を取り除く。この湿度除去は、より快適な環境を創り出すが、典型的には、湿度の除去は冷却プロセスの単なる副産物であって、制御はされない。システム3.08は、湿度感知通信ノード(humidity sensing communication node)を付け足すことによって、既存のHVACシステムを変更して、湿度制御システムを構成する能力を提供する。これらのノードは、空調スペースの湿度レベルを感知し、サイト1.04の温度だけでなく湿度レベルも管理できるようにシステム3.08に入力を提供する。しかしながら、センサ単独では、湿度制御プロセスを実行することはできない。加えて、システム3.08は、このプロセスを完了するために、複数の通信制御スィッチング、監視及び計測センサ(communicating control switching, monitoring and metering sensors)をサポートする。新規なHVACシステムに組み込むことができる、又は既存のHVACシステムに対する改良としての湿度制御の以下の実施例は、システム3.08がHVAC装置の作動効率及びHVAC装置の作動の関連するコストをどのように大きく改善できるかについて説明するために構成されている。改良された作動効率によって、システムは、それらが消費する総エネルギーを減らし、経済性を改善し、排出(emission)を減らして天然エネルギー資源を保全する。

従来のHVAC強制空気システムは、暖房装置、冷房装置、ファン及び空気濾過システムから構成されている。空気は、排気ダクトシステムを介して空調スペースから吸い出され、その空気が濾過され、送風チャンバを通過するが、その送風チャンバで、冷却チャンバが続く加熱チャンバに導かれる。ヒートポンプの場合には、加熱及び冷却は、共通のコイルを使用する同一のチャンバにより実行され、非常に寒い天気の期間にヒートポンプ作動では不十分な気候において、抵抗加熱ストリップチャンバ(resistive heating strip chamber)により補われることができる。それから、空気は供給ダクトシステムに送られ、そこで、一連のダクト及びレジスタを介して空調スペースに送り戻される。冷房シナリオでは、加熱チャンバは停止していて、冷却プロセスのみが起動(active)している。空気が冷却コイルを通過するにつれ、冷却コイルは熱を吸収することによって、周囲の気温を低下させる。同時に、空気中の水分は、冷却コイルに凝縮して、重力の結果として冷却コイルを流れ落ち、チャンバの底の滴受けに集められ、そこから水分は適切な廃棄ポイントに管で送られる。デフォルトでは、先に述べたように、このプロセスは、空気中から水分湿気を取り除いている。重要な他のポイントは、従来のHVAC装置がマルチスピードファンを有するということである。このファンは、その設計に基づいて、いくつかの速度で作動するよう構成され、暖房プロセス起動時には低速設定で作動し、冷房プロセス起動時は高速で作動する。このようにするのは、加熱された空気はより軽く、ダクトシステムをたやすく移動できるので、十分な空気を空調スペースに移動させ、温度を指定した設定ポイントに戻すために、小さな力しか必要としないからである。冷却された空気は、密度がより高いため、ダクトシステムを移動させるのにより大きい力を必要とし、それゆえ、システム3.08を通って同じ量の空気を移動させるのに、速いファン回転速度を必要とする。その結果、従来のHVACシステムは、内蔵のマルチスピードファンを有するが、単に空気密度を補なうために用いられるだけである。システム3.08は、この能力を活用し、より遅いファン設定ポイントを利用してホームの湿度レベルを下げる。周囲気温の回復が必要なときはファンを通常の高速設定で作動し、ホームの湿度レベルを下げるためには低速設定で作動するようにファン回転速度の設定を調整変更できる双方向通信制御ノードを用いることによって、システム3.08はこの作業を達成する。ホーム2.18を除湿するために、システム3.08は空調コンプレッサを作動させ、冷却コイルの温度を下げさせる。そして、湿気がより遅い速度で冷却コイルを通過すると水分をより多く取り除くことができるので、ファンを低速で作動させて、空気からより多くの水分を除去させる。冷却された空気は、供給ダクトシステムを介して、通常の流路をとおり、空調スペースに、より乾燥したより冷たい空気を送り出す。学習過程で、システム3.08は、その関連HVAC装置が提供できる除湿レート(rate of dehumidification)を決定し、メモリに記憶することができる。マルチスピードコンプレッサを備えたHVAC装置は、このシナリオでは、標準の単一スピードコンプレッサ装置より、さらに効果的に作動する。マルチスピードコンプレッサを用いてホームを除湿するために、コンプレッサの低速設定は、システム3.08が使用するエネルギー量を減らすために用いられることがある。除湿制御プロセスを完成するために、2台の追加の双方向通信センサ又は両方を組み合わせたもののいずれか一方が必要となる。冷却コイルは、空気から湿気を除去するにつれて、凝結による過重負荷がかかり、凍結し始め、コンプレッサのコイルの空気の流れ又は凍結の存在を検出するセンサが必要となる。システム3.08は、これらのセンサからの入力を利用して、コイルを解凍するためファン回転速度を上昇させるか、ファンを低速又は高速で作動させて暖かい空気を強制的に流し、コンプレッサをサイクル作動させてコイルを解凍できる。暖房の季節には、外の温度が下がるにつれて、湿度レベルも低下し、結果的に相対的湿度レベルが下がる。夏の湿度除去が、空気を冷たく感じさせるように、冬場に湿気を除去すると同じ効果をもたらす。主な違いは、冬には、結果として生じる寒いという感覚が、望ましくない屋内の空気快適性レベルを創り出し、顧客は湿度レベルが低下すると温度を上げて、より快適な環境を維持しようとすることである。この状況は、木製のドアや床を乾燥させるのに加え、人間の鼻洞を乾燥させる。その結果、木製品は縮み、人間は鼻血を出す。サイト1.04の湿度レベルを上げることによって、同じ快適性の相対的レベルを保持すると共に、温度は低いレベルに維持できる。加えて、湿度レベルを上げることにより、木製品はその分縮もうとせず、鼻洞の状態が、顧客を悩ますことはない。暖房の季節に湿度制御を行うために、給気ダクトシステム3.08に加湿器を追加し、空調スペースの湿度レベルを上げて、低い温度設定を維持させ、それにより満足できる快適性レベルを維持するのに必要なエネルギー量を減らす。先の冷房セクションで述べたように、システム3.08は、湿度感知ノード(humidity sensing node)を利用して湿度レベルを管理できるが、凍結及び解凍センサの追加は必要ではない。残念なことに、従来の加湿システムは、暖房プロセスが起動しているときのみに作動するよう構成されている。これは、これらの装置が、加熱チャンバを出て、水で濡らされた一連の網状格子(mesh grids)又は膜を通過する加熱された空気に依存しているからである。暖房空気がこれらの格子や膜を通過するにつれて、蒸発過程をとおして水分を拾い、それを給気ダクトシステムから空調スペースに運ぶ。このプロセスを改善するために、システム3.08は、この格子や膜を加熱する改良ダクト加湿プロセスを組み込み、非加熱空気を通過させ、空調スペースに水分を運ぶ。主要加熱プロセスがその作業を行うために起動することは必要としない。さらに、システム3.08は、特に双方向通信ノードコントローラを一体的に組み込んで備えている、サイト1.04に配置された加湿装置を遠隔制御できるが、このような加湿装置は、今日多くの小売店で販売されているような入手可能な装置である。システム3.08がサポートするこの完全統合ソリューションをあまり複雑に適用しないなら、双方向通信制御ノード、リレー接点(relay contactor)及び任意の湿度センサが統合された壁埋め込み型のプラグアダプタを用いる。このプラグアダプタは、従来の加湿器又は噴霧器を適応して用いることができ、それらを湿度制御システムの一体化された部分とすることができる。追加のセンサ装置は、窓ガラスのような外に直接さらされている面の含水量を計測するために用いられる。湿度レベルがサイト1.04で上昇するにつれて、余剰水分(excess moisture)はこれらの冷えた面に集まり、その結果凝結され蓄積される。この状態を管理するために、水分の蓄積を検出する任意の通信センサを、システム3.08に含める。

システム3.08がサポートする冷房季節の間、サイト1.04の湿度レベルを制御する別の方法として、冷却チャンバコイルにヒートパイプ技術を組み込むよう変更して、装置の除湿能力を平均2倍高めるといったものがある。低速ファン作動が使われる場合、上記に述べた通信センサがまだ必要だが、ヒートパイプ冷却コイル改造装置を用いて、追加の除湿を行う必要なしに、湿度レベルを、多くの場合維持できる。湿度低減の量及び効果的にプロセスを実行するシステム3.08の能力は、すべて、節約と快適性を達成するためにバランスをとらなければならない。冷却コイルヒートパイプ改造装置は、世界中で、フロリダ、ゲインズビルのヒートパイプテクノロジー社のような多くの会社から入手可能である。ヒートパイプテクノロジー社のような会社は、既存の住居用HVACシステムに直接連結できる据え置き型改造除湿装置の製造も行っており、この装置は、既存の空調コンプレッサを作動させる必要なしに、除湿プロセスに家庭の既存の配管機能(work)を利用させて除湿空気を分配する。改造付加除湿装置(retrofit add‐on dehumidification unit)で使用されるコンプレッサは、住宅全体のコンプレッサよりエネルギーをきわめて少ししか使用しないので、このプロセスはきわめてエネルギー効率が高いが、初期設備投資(capital investment on the from front end)を必要とするため、顧客によってはあまり魅力がないかもしれない。システム3.08はまた、乾燥システムのような除湿の他の形態及び湿度吸収技術の他の形態もサポートしている。

システム3.08のより複雑な実施例における除湿制御は、エネルギー供給チェーンでの需要の低減が要求又は要請される場合を予想して、サイト1.04をあらかじめ調整するために用いることができる。実施例は、ピーク期間のシステム要求(system demand)の削減を奨励するために時間帯レート(time of day rates)が使われる、単純なエネルギー供給者プログラムである。このような場合を予想して、システム3.08は、夏場には湿度レベルを下げるために、あるいは冬場には湿度レベルを上げるためにホームを予め調整し、周囲気温を上げて需要及び総消費を減らしつつ快適性レベルを維持することができる。この前調整プロセスは、「オンデマンド」、「オンリクエスト」タイプのプログラムとしてここで説明され、システム3.08でサポートされるが、システムデフォルトとして用いられ、その結果、システム3.08の需要を永続的に削減し、エネルギー利用を全体的に削減する。サイト1.04で湿度レベルを管理するための設備投資は、年間のエネルギー請求金額の約20%になるが、湿度を管理することにより容易に回収できる。この湿度管理は、一般的な気候条件では、年間のエネルギー使用を最高14%削減する結果をもたらす。このシナリオの裏側は、暖房負荷削減であり、この暖房負荷削減は、多くの異なるエネルギー供給チェーン及び天然資源に影響を与える。ここでまた述べるが、相対湿度レベルに応じて、湿度レベルがシステム3.08により管理されて、より低い暖房設定ポイントを達成すると仮定すると、暖房の季節の間に湿度レベルを上げるためのサイト1.04の加湿機器は18か月から24か月以内に回収され得るものである。

付加の双方向通信センサはまた、入力データを追加することによりシステム3.08の運用能力を改善する。一例としての居住センサは、人がサイト1.04にいるかどうかの知識をシステム3.08に提供する。システム3.08は、ランピング(ramping)、設定ポイント修正又は除湿のような項目を、居住者が在宅しているかいないかによって異なって実行することを、権限のあるあらゆる者から授権できる。不在ならば、システム3.08はより多くの節約に関連した動作を行い、快適性制御オプションを延期するように指示されることができる。この能力は、居住者の快適性レベルに影響を与えずに、節約をもたらし、供給チェーンでの要求を削減するシステム3.08の能力を増大させる。

付加の双方向通信センサは、屋内の空気品質をサポートするためにも、システム3.08によってサポートされている。このようなセンサの例には、二酸化炭素(CO2)、窒素酸化物(NOX)、ラドン、ガス、ホルムアルデヒド及び炭素(CO)検出器がある。これらのセンサは、システム3.08に入力を供給し、そして、そのように構成されている場合は、換気システムの作動を引き起こし、サイト1.04のこのようなガスのレベルを下げ、あるいは警告の状態を引き起こす。煙又は火災を検出する他の通信センサもまたサポートされていて、このような状況が検出されたら、空気処理装置(air handler)及びその他の機器の緊急停止をシステム3.08に実行させる。このような安全及びセキュリティの特徴を用いて、その通信機能の直接の結果として、システム3.08は、複数のエンドポイントに対して通信(interface)し、警告状態を報告する能力を有する。このようなポイントの例には、携帯電話、ページャ、監視センター、宅内(local)及び遠隔警告ホーン、ベル及びライトに加えて構内キオスクのPCのようなデジタル表示装置、テレビ画面及びXMラジオ(XM Radio)やシリウスラジオ(Sirius Radio)のようなデジタル表示画面機能を有するパーソナル無線機が含まれるが、これに限定されるものではない。システム3.08はまた、従来の空気ろ過フィルタ監視に加えて、より高度な静電式ろ過システム(electro static filtration systems)及びUVGバクテリア・ウィルス空気清浄システム(UVG bacteria and virus air cleansing systems)もサポートする。あらゆる場合に、システム3.08は、これらの装置のパフォーマンスを制御し、監視するために、双方向通信センサノード技術を利用している。

本発明の一局面では、データ、さまざまなデータ要素が、システム1.02内に保存される。一実施の形態では、データはゲートウエイノード1.10Dに保存されることができる。しかしながら、システム1.02のそれぞれのノード1.10は、ノードプロセッサ2.02及びメモリ2.04を有している。したがって、ゲートウェイノード1.10Dが使用できなくなっても、システム内のどのノード1.10Dも、1台又は2台以上の装置の処理及び/又は制御、及び/又はシステムデータ1.02の記憶を肩代わりすることができる。一実施の形態では、以下のデータがシステム1.02により維持又は保存されることができる。

1.エネルギーユニットの現在の供給者、送料込みのエネルギーユニットあたりの現在の価格(current price per energy unit)。

2.使用されているエネルギーユニットのレート及びコストに基づく1時間あたりの現在の作動コスト。

3.マルチタイプが利用できる場合には、供給者及びエネルギータイプごとの、当日、今週及び今回の請求対象期間(billing period)及び過去14回の請求対象期間に使われた合計エネルギーユニット及びそのコスト。

4.日、週及び過去14回の請求対象期間についての請求対象期間(billing period)に対する、タイプごとの使用された合計エネルギーユニット及びそれらの関連コスト。

5.エネルギーユニット供給者ごとのクレジットの残高、プリペイドエネルギーに対するデビットシステム3.08が利用されている場合は、それを表す購入されたエネルギーユニットの推定利用可能時間及び日数。

6.送料込みの、供給者ごとのエネルギーユニットあたりの計算された平均コスト及びその供給者から購入される計算された合計エネルギーユニット要求の割合(percentage)。

7.消費されたエネルギーユニットの明細及び複数の電気製品制御及び計測が起動されている場合は、個々の電気製品ごとのそれらのコスト及び供給者。

8.それぞれのエネルギータイプ及びエネルギー源(energy type and source)に対する合計請求対象期間コスト予想。

9.エネルギーユニットのタイプ及びソースごとの総合計。

10.1日の温度設定ポイント(temperature set points)の履歴。

11.週及び請求対象期間の温度設定ポイントの平均。

12.当月、過去14か月及び1年前から当日までのエネルギーユニットの使用及びコスト合計の履歴。

13.ユーザー設定及び固定の現在の温度設定ポイント。

14.ユーザー設定及び固定の現在の不感帯上下の度数の差。

15.日、週及び請求対象期間に維持された平均温度。

16.1日の時間ごとの30日、60日及び90日間周期に対するサイト1.04の時間単位あたりの平均温度上昇及び温度下降。

17.30日、60日及び90日間周期で暖房及び冷房システムが時間ごとに(by hour of the day)運転可能な時に、1度(0.55℃)回復するのに必要な平均時間。

18.監視されている電気等製品それぞれの予想年間運転コスト。

19.消費パターンの履歴及び現在の運転統計に基づいて、監視されている電気製品それぞれの作動効率要因。

20.最小及び最大不感帯温度の現在の設定及び設定履歴、及びコストの設定。

21.電気製品の消費パターンの監視中における作動の異常を警告するインジケータ。

22.プリペイドエネルギーユニット勘定がある場合、支払済み勘定の残高が少なくなると警告するインジケータ。

23.サイト1.04全体の日ごとの運転(作動)平均コスト、及び30日、60日、90日周期平均、及び去年の同じ時期の、個々の電気製品の日ごとの平均運転コスト。

24.エネルギーユニット供給者及び情報源からのデータ、テキスト及び課金メッセージ。

25.少なくとも外の最低及び最高気温、湿度、降水確率、風速・風向、日照時間・日照角度及び紫外線指数を含む、日、週、請求対象期間ごとの天気情報及び履歴データ。

26.消費及び使用データを標準化するために必要な合計冷暖房度日及び他の統計データ。

27.外の温度、風速、風向、UV指数、湿度及び冷房度日又は暖房度日要因を補うために調整された暖房及び冷房の温度を回復するまでの計算された時間。この計算された要素は、サイト1.04の平均標準化温度上昇又は温度下降と組み合わされるとき、温度上昇又は温度下降に対して回復する時間をより正確に計算するために使用される。この要因はまた、回復時間を十分にファクタリングさせて、効率を最大にし、運転コストを減らすのに十分な頻度で、主に計算されて(centrally computed)、送信される。中央にコンピュータ要因(computer factors)を送信することは、それぞれの場所で外部センサの必要性をなくし、それゆえ、設置及び継続的なメンテナンスコストを低下させる。

28.利用可能なエネルギー供給者及び供給者ごと及び提供されるエネルギーユニットのタイプごとのユーザー定義の優先インジケータを記載した表。この表は、一定期間に、価格ポイント及び販売条件が同じ場合には、選択可能な供給者を選ぶ際に使われるものである。

29.少なくとも、利用可能な供給者、利用可能なエネルギーユニットのタイプ及びその請求対象期間のエネルギーユニット購入数及びコストが含まれた表で、上記のオプション28に入らないときに、テーブルは供給者価格を計算するために使用される。

30.オプションの、ユーザー提供の優先エネルギーユニットのタイプのインジケータ。

31.1時間に1度(0.55℃)のランピング(ramping)をデフォルトとするユーザー選択の温度ランピングオプションインジケーター及びオプションのユーザー定義のランピング時間フレーム(ramping time frame)、及び度数設定。

32.冷暖房システムを故障から守るための低温高温警告設定。この警告トリガーポイント(alarm trigger point)は、ユーザーが定義するもので、入力されない場合は、ユーザーが入力した最大不感帯快適性範囲の上下で+/−5度(2.55℃)をデフォルト値に設定する。システム3.08がオフになっている(is placed in the off position)場合、この機能(feature)はなくなるが、ユーザーがシステム3.08の温度警告モード能力の起動を選択した場合は、無効にされる。

33.自動警告、及び利用可能で、居住者、所有者又はシステム提供者が加入している場合には、監視サービスの通知を行うようユーザーが選択する警告作動インジケーター。アラームポイント及び設定は、ユーザーにより定義され、または、ユーザー、所有者又はオペレータの好みに基づいたシステム3.08が定義したデフォルトポイントを初期設定にすることもできる。

34.利用可能な接続されたネットワーク(network or networks)で通信行為を行うために必要な通信チャネルインターフェースパラメータ及びタイプ、ルーティング情報を含むデータ。これらのパラメータは、所有者、オペレータ又は通信システム提供者によって、必要又は必要との判断に応じ、パスワード認証及び暗号化を実行するのに必要な全ての情報を含む。これらのパラメータはまた、警告トリガーレポートポイント(alarm trigger reporting point)及びサイト1.04で使用されているか、加入されているか、又は利用可能なサービスのために必要なルーティング及び識別データも含む。

35.システム3.08に制御されているサイト1.04の主な電気製品のための消費レート及び消費形跡及び天気関連の標準化ファクター。これらに対しては、消費を計測する直接形態(direct form)は利用できない。また、システム3.08が制御しているが、消費を計測する直接形態が利用できないサイト1.04の主な電気製品の推定消費レート。

36.集中化した負荷集計及びコンピュータサービス提供者インタフェース情報。

37.消費履歴及び外部ファクターに基づくサイト1.04の計算された標準化ファクター。

38.作動効率の比較のためのDOE-2.1モデリングシステム等のモデルを使用して、サイト1.04のモデリングから導き出したエネルギー効率ファクター。

39.サイト1.04が空き又は不在のときに使われる必要最小限の不感帯範囲の定義。

40.「私について来い(follow my lead)」式の人工知能学習及び実行ルーチンと共に使われる、特定の日、時間及び日のタイプの設定変更を反映するための、設定ポイントパターン変更追跡テーブル(set point pattern change tracking tables)。

41.「私について来い」式の人工知能学習及び実行ルーチンと共に使うため、居住者により実行される設定ポイントの変更と関連する、特定の外の気象状況を反映するための設定ポイントパターン変更追跡テーブル。

4.顧客制御ノード管理システム及び方法

図4Aから4Rを参照すると、ユーザーインターフェース1.14は、ウェブページ又はグラフィカルユーザーインタフェース「GUI」4.02として実行できる。上述したように、GUI 4.02は遠隔地からアクセス可能であり得る。一実施の形態では、ウェブブラウザ(web browser)又はテレビのような他のディスプレイ装置によって、顧客はGUI 4.02にアクセスすることができる。別の実施の形態では、顧客は、携帯電話及び/又は携帯情報端末のような遠隔機器により、GUI 4.02にアクセスできる。ユーザーID及びパスワードを入力することによって、顧客は自分のアカウントにアクセスできる。

図4Aを参照すると、顧客がシステム3.08にログオンした後、システムホームページ4.04が表示される。システムホームページ4.04は、情報セクション4.05、複数のナビゲーションボタン4.06、ナビゲーションメニュー4.08及びコントロールパネル4.10を含んでいる。

この実施の形態では、典型的な顧客、アール・ミネム(Earl Minem)の情報セクション4.05が示されている。情報セクション4.05は、挨拶、時刻及び日付に加えて、いくつかのリンクを含む。リンクを起動(actuation of the links)することにより、例えば、顧客はホームページ、ヘルプ画面、電子メールによる連絡セクション、よくある質問に入り直したり、ウェブサイトからログオフすることができる。

複数の ナビゲーションボタン4.06は、装置管理ボタン4.06A、警告設定ボタン4.06B、システムデータボタン4.06C、削減キャンセルボタン4.06D及び装置状態ボタン4.06Eを含んでいる。ナビゲーションメニュー4.08は、後述するように、GUI4.02のいくつかの領域へのリンクを含んでいる。

初期化されるときに(when initialized)、GUI 4.02はコントロールパネルにホーム所有者コントロールセンター4.12を表示する。この実施の形態では、ホーム所有者コントロールセンター4.12は、複数のハイパーリンクが設定されたアイコン(hyperlinked icons)4.14を含む。この実施の形態では、ハイパーリンクアイコン4.14は、ダイレクトアクセスアイコン4.14A、スケジューリングアイコン4.14B、マイレポートアイコン4.14C、警告アイコン4.14D、データ設定アイコン4.14E及びユーザーヘルプアイコン4.14Fを含む。情報セクション4.05内のホームリンクを選択することにより、GUI 4.02は、ホーム所有者コントロールセンター4.12に戻る。

図4Bを参照すると、顧客がダイレクトアクセスアイコン4.14Aaを選択すると、複数のダイレクトアクセスアイコン4.16がコントロールパネル4.10に表示される。この実施の形態では、顧客はHVACシステム及びホーム全体のメーターに直接アクセスする。これに相応して、暖房/ACアイコン4.16a及びホーム全体のメーター4.16Bが、コントロールパネル4.10内に表示される。別の実施の形態では、顧客が自由にアクセスできる全ての装置1.08、例えば、第2のサーモスタット又は温水器は、ここでアクセスすることができる。図4Cを参照すると、暖房/ACアイコン4.16Aを選択することにより、コントロールパネル4.10内に仮想サーモスタット4.18が表示される。仮想サーモスタット4.18は、情報セクション又は表示4.20及び複数のサーモスタットボタン4.22を備えている。表示セクション4.20は、サイト1.04の実際の又はリアルタイムの状況に関する情報を含む。この実施の形態に示されているように、顧客サイト1.04内の現在の温度は、華氏67度(19.4℃)である。暖房及び冷房設定ポイントは、それぞれ58度(14.4℃)及び85度(29.4℃)である。システム3.08は自動モードであり、暖房及び冷房システムはオフ状態である。さらに、図に示されているように、居住モードは「外出(Away)」に設定されている。以下に述べるように、システム3.08によって、顧客は、仮想サーモスタット4.18を使用して、暖房及び冷房設定ポイントを利用する居住モードに従って、HVACシステムのプログラムを設定できる。サーモスタットボタン4.22を用いて、顧客は、サーモスタットの現在の作動パラメータを変更できる。例えば、システムモード変更サーモスタットボタン4.22Aを選択することにより、顧客は、自動モード及び手動モードのいずれかを選択できる。ファンモード変更ボタン4.22Bを選択することにより、顧客は、ファンモードを「オン」から「自動」に変えることができる。さらに、温度解除ボタン4.22C又は居住解除ボタン4.22Dを選択することにより、顧客は、現在の温度及び居住スケジュールを下記に定めるように解除できる。解除キャンセルボタン4.22Eを選択することにより、顧客は、温度解除ボタン4.22C又は居住解除ボタン4.22Dを使用して入力された温度又は居住の変更を取り消すことができる。削減キャンセルボタン4.22Fによって、顧客はいかなる削減プログラム(許される範囲で)も取り消すことができる。

図4Bに戻るが、ホーム全体のメーターアイコン4.16Bを選択することにより、供給されている(being delivered)、又は顧客サイト1.04により使用されている現在のパワー(power)に関する情報をコントロールパネル4.10内に表示できる。その上、予め定められた時間帯の累積消費パワー(accumulated power draw)に関連する情報もまた、表示することができる。この情報は、図形的(graphically)に及び/又は数値で表示することができる。

図4Aに戻るが、ナビゲーションメニュー4.08内のメニュー項目を選択すると、ホーム所有者コントロールセンター4.12のアイコン4.14と重複することとなるものがある。例えば、ダイレクトアクセスボタン4.08Aを選択すると、コントロールパネル4.10内にダイレクトアクセスアイコン4.16が表示される。

スケジューリングアイコン4.14B又はスケジューリングメニュー項目4.08Bを選択することにより、顧客サイト1.04内のそれぞれのサーモスタットに対するアイコン又は居住モードアイコン(図示せず)が表示される。図4D、4E及び4Fを参照すると、スケジューリングメニュー項目4.08Bの下のサーモスタットスケジューリングアイコン又はサーモスタットメニュー項目を選択することにより、コントロールパネル4.10内に居住モード画面4.24が表示される。一実施の形態では、システム3.08によって、顧客は、1つ又は2つ以上の居住モード(上記参照)を定めることができる。それぞれの居住モード内で、顧客は、居住モードが起動している間、HVACシステム等の1台又は2台以上の装置1.08を制御する1つ又は2つ以上のパラメータを設定できる。

例えば、一実施の形態では、顧客は冷房設定ポイント及び暖房設定ポイントを設定でき、さらに、経済性(economy profile)も設定できる。

この実施の形態では、顧客には8つの居住モードが準備されている。例えば、システム3.08は、在宅居住モード(home occupancy mode)、外出居住モード、就寝居住モード及び不在居住モード(vacant occupancy mode)に加えて、4つのユーザー定義の居住モードを含むことができる。これらのモードはそれぞれ、居住モード画面4.24の最上部に沿って、それぞれのタブ2.26で示されている。図4Dに示すように、タブ2.26を選択することにより、顧客はそれぞれのモードに対してパラメータを設定できる。

例えば、実施の形態の在宅居住モードでは、冷房設定ポイントは華氏80度(26.7℃)、暖房設定ポイントは華氏68度(20℃)、経済性は、経済的快適性に設定されている。経済性は、供給チェーンの特性、例えばパワー(power)のコスト又は利用可能性に基づいて、HVACシステム及び/又は他の装置1.08を制御するために用いることができる。一実施の形態では、それぞれのプロフィールには、関連する設定ポイントオフセット、例えば+/−5度(2.75℃)が設けられている。それぞれのモードのパラメータは、デフォルトボタンを選択することによって、一連のデフォルトのパラメータに設定することができる。居住モード画面内に加えたいずれの変更も、適用ボタン4.30を選択することによりそれぞれのモードに適用されることができる。さらなる実施例では、外出モードの図4Eを参照すると、冷房設定ポイントは85度(29.4℃)、暖房設定ポイントは華氏58度(14.4℃)に設定されている。

この実施の形態では、経済性は、経済性ドロップダウンリスト4.32により設定される。図4Fを参照すると、この実施の形態では、経済性は、最大快適性、バランス快適性及び経済的快適性の3つの特質(profiles)のうちの1つに設定されることができる。

図4Gを参照すると、スケジューリングメニュー4.08Bの下のサーモスタットスケジューリングアイコン又はサーモスタットメニュー項目を選択することにより、コントロールパネル4.10内に、サーモスタットスケジューリングカレンダー4.34が表示される。この実施の形態では、サーモスタットスケジューリングカレンダー4.34は、現在の日付に対応する月を表示する。しかしながら、サーモスタットスケジューリングカレンダー4.34は、ナビゲーションバー4.36を使用して進める(navigated)ことができる。カレンダー4.34のそれぞれの日は、日のタイプとして定義される。例えば、いかなる日も、ウィークデイ、週末又は休日として定義することができる。この実施の形態では、全ての土曜日及日曜日が週末と定義され、全ての月曜日、火曜日、水曜日、木曜日及び金曜日がウィークデイと定義されている。しかしながら、それぞれの日は、いずれの日のタイプとしても定義できる点に留意する必要がある。カレンダー4.34内のそれぞれの日にはハイパーリンクが設定されている。カレンダー4.34上のいずれか特定の日のハイパーリンクを選択すると、図4Hに示されているように、サーモスタットスケジューリングパネル4.36が表示される。サーモスタットスケジューリングパネル4.36は、サーモスタットドロップダウンリスト4.38及び選択日ドロップダウンリスト4.40を含む。サーモスタットドロップダウンリスト4.38によって、顧客は、顧客サイト1.04内にある1つ又は2つ以上のサーモスタットのうちから選択できる。日のタイプ選択ドロップダウンリスト4.40によって、顧客は、さまざまな定義済みの日のタイプのうちから選択できるのに加えて、新しい日のタイプを定義することができる。

サーモスタットスケジューリングパネル4.36によって、顧客は、1日の内のさまざまな時間帯に対して使われる居住モードを選択できる。

例えば、この実施の形態で、選択された日の真夜中では、サーモスタットは就寝居住モードにあるだろう。午前4時30分に開始されるが、サーモスタットはユーザー1居住モードとなり、その他示されているとおりであるだろう。サーモスタットスケジューリングパネル4.36はまた、適用ボタン4.42、「当日に適用」ボタン4.42、「全てに適用」ボタン4.44及び「カレンダーに戻る」ボタン4.46を含む。「当日に適用」ボタン4.42を選択することにより、サーモスタットスケジューリングパネル4.36の開始時間及び定義居住モードを、サーモスタットスケジューリングカレンダー4.34の選択された日に適用できる。「すべてに適用」ボタン4.44を選択することにより、サーモスタットスケジューリングパネル4.36で定義された予定開始時間及び予定居住モードを、日のタイプ選択ドロップダウンリスト4.40で選択されたタイプの日すべてに適用できる。図4Iに示すように、日のタイプ選択ドロップダウンリスト4.40は、ウィークデイ、週末又は休日等のいくつかの定義済みの日のタイプに加えて、多くの(the number of)ユーザー定義の日のタイプを含むことができる。

図4A及び図4Jを参照すると、警告メニュー項目4.08Dを選択することにより、コントロールパネル4.10内で警告設定画面(configure alert screen)4.48が表示される。システム3.08は、例えば、サーモスタット温度が制御範囲外、ゲートウエイノードの反応なし、予算の限界警告、装置の故障、通信障害、ランピング回復不能(ramping recovery failure)、又はIPアドレスの重複のような、多くの定義済み警告を含む。それぞれの警告に対して、顧客は、宛先、すなわち、それぞれの警告がだれに通知されるか、及びそれらの警告がどのように通知されるか、を選択又は定義することができる。この実施例では、警告設定画面4.48が、それぞれの警告に対する宛先ドロップダウンリスト4.50を含んでいる。宛先ドロップダウンリスト4.50によって、顧客は、警告が発生したときに、誰が通知を受けるかを選択できる。例えば、この実施の形態では、ドロップダウンリストには、ホーム居住者、サービス提供者又はエネルギー提供者を含むことができる。警告設定画面4.48はまた、どのように警告の通信を起こすべきか、例えば、電子メールによって、又は顧客あるいはユーティリティ企業インターフェース1.14、1.16を介して警告を行うかどうか、を示すための1つ又は2つ以上のチェックボックス4.52を含む。警告設定画面4.48はまた、それぞれの警告に対して、警告が設定できるかどうか、を指し示すためのチェックボックス4.54も含むことができる。警告設定画面4.48はまた、顧客が、警告にどのような優先をもたせるべきかを示すことができる、それぞれの警告に対する入力ボックス4.56を含んでいる。しかしながら、別の実施の形態では、優先は、例えば、優先に基づいて異なる供給システムを提供するために用いられる。この実施の形態では、これは主に参考目的である。さらに、警告設定画面4.48はまた、警告タイプドロップダウンリスト4.58を含むことができ、警告タイプドロップダウンリスト4.58により、顧客は、警告1回を送信するか否か、あるいは、警告状態が起こるたびに警告を送信するか、を指示できる。例えば、予め定められた時間、例えば1時間の間に、サーモスタットの温度が範囲外になった場合、システム3.08は、1回の警告を送信するか、または、温度が範囲外になるたびに警告を送信するか、に設定される。

警告設定画面4.48はまた、変更入力によってシステム3.08をアップデートしたり、警告をリセットしてデフォルト値に再設定するための、送信ボタン4.60及びリセットボタン4.62を含むことができる。

警告設定画面4.48はまた、個人データ更新リンク4.64も含むことができる。個人データ更新リンク4.64を起動すると、コントロールパネル4.10内に個人データ画面(図示せず)が表示される。この個人データ画面によって、顧客は、住所、電話及び電子メール情報に加えて、ユーザー名及びパスワード等の個人情報を更新できる。また個人データ画面によって、顧客は予算限度、例えば毎月の予算限度を入力又は更新できる。上述したように、現在の使用に基づいて毎月の予算限度に達したとき、及び/又は達しそうなときに、警告を送信するようにシステム3.08を設定してもよい。

図4A、及び図4Kから図4Mまでを参照すると、マイレポートアイコン4.14C又はレポートメニュー項目4.08Cを選択することにより、コントロールパネル4.10にレポート画面4.66が表示される。レポート画面4.66は、複数のレポートアイコン4.68を含む。レポートアイコン4.68を選択することによって、コントロールパネル4.10内にポップアップ画面が表示される。例えば、日々の温度アイコン4.68Aを選択することにより、図4Lに示されているように、温度日報ポップアップ画面4.70が表示される。同様に、月々の温度アイコン4.68Bを選択することにより、温度月報ポップアップ画面(図示せず)が表示される。温度日報ポップアップ画面4.70によって、顧客は、サーモスタットドロップダウンリスト4.72を使用して、複数のサーモスタットの中から選択できる。温度日報ポップアップ画面4.70はまた、顧客が、レポート画面4.70に表示される情報の日又は日々を変更できる複数のドロップダウンリスト及び/又はボタン4.74、を含むこともできる。例えば、顧客は特定の日を指定したり、日又は月ごとのカレンダーによって進める(navigate)ことができる。

レポート画面4.66はまた、日々の電気使用アイコン4.68Cを含むことができる。図4Mを参照すると、日々の電気使用アイコン4.68Cを選択すると、電気日報ポップアップ画面4.72が表示される。温度日報ポップアップ画面4.70と同様に、電気日報ポップアップ画面4.76は、顧客が、データが表示されるべき装置1.08を選択できる、稼動装置ドロップダウンリスト4.78を含む。電気日報ポップアップ画面4.76は、顧客が、カレンダーによって進むことができるのに加えて、月又は年間ベースの電気使用情報を表示できるようにする複数のナビゲーションボタン4.80も含む。リフレッシュ・ボタン4.82によって、稼動装置ドロップダウンリスト4.78又はナビゲーションボタン4.80で加えられた変更に基づいて、電気レポートポップアップ画面4.76を更新する。「閉じる」ボタン4.84を選択することにより、電気日報ポップアップレポート4.76が閉じる。

図4Nを参照すると、データ設定メニュー項目(config data menu item)4.08Eを選択することにより、コントロールパネル4.10内にデータ設定画面(configuration data screen)4.86が表示される。データ設定画面4.86は、多くのデータ設定アイコン4.88を含む。個人データアイコン4.88Aを選択することにより、上述の個人データ画面が表示される。サーモスタットデータアイコン4.88Cを選択することにより、顧客サイト1.04内のサーモスタットのリストが表示される。それぞれのサーモスタットが選択されると、図4Oに示されているように、サーモスタットデータ画面4.90が、コントロールパネル4.10内に表示される。サーモスタットデータ画面は、対応するHVACシステムの暖房セクションを定めるための第1のセクション、及びHVACシステムの対応する冷房セクションを定めるための冷房セクションを含む。暖房セクションは、図4Pに示されているように、顧客が、現在のサーモスタットに対応する暖房の種類を選択できるようにする、暖房ドロップダウンリスト4.92、を含む。冷房ドロップダウンリスト4.94によって、図4Qに示されているように、顧客は、現在のサーモスタットに対応する冷房のタイプを設定できる。図4Pに示されているように、サーモスタットデータ画面4.90によって、顧客は複数の上限下限を設定できる。例えば、この実施の形態では、顧客は、安全、警告、暖房及び冷房の上限下限を設定できる。これらの限度は、対応するHVACシステムを制御するのに加えて、警告メッセージを設定したり送出したりする際に使うことができる。

データ設定画面4.86のホームデータアイコン4.88Cを選択することにより、コントロールパネル4.10内にホームデータ画面(図示せず)が表示される。ホームデータ画面によって、顧客は、構造に関する詳細を含む顧客のホーム又は顧客サイト1.04に関するさまざまなパラメータを定義できるのに加え、温水器、及びスイミングプール、ジェット噴流バス、温水浴槽、被加熱池(heated pond)、サウナ、噴水、装飾照明システム、補助暖房システム及び/又は注水システム等、顧客サイトにあるその他の装置を定義できる。

データ設定画面4.86のエネルギースイッチアイコン4.88Dを選択することにより情報が表示され、顧客は、顧客サイト1.04のいかなるエネルギー管理スイッチに関連したパラメータも修正できる。

図4N及び4Rを参照すると、データ設定画面4.86のプログラムアイコン4.88Eを選択することにより、コントロールパネル4.10にプログラム加入画面4.96が表示される。プログラム加入画面4.96は、全ての利用可能なパワーサプライプログラム(「PSP」)又はプログラム(PROGRAMS)のリスト4.98を提供する。プログラム加入画面4.96はまた、複数の対応するチェック・ボックス4.100を含み、このチェックボックス4.100により、顧客はどのプログラムに加入したいかを指定できる。プログラム加入画面4.96はまた、供給タイプ、有効日及び有効時間を含むリストされたプログラムに関する他の情報も含むことができる。プログラム加入画面4.96にリストされたそれぞれのプログラムは、選択されるときに、選択されたプログラムに関連する付加情報を表示するハイパーリンクが設定されていてもよい。

上述したように、顧客GUI 4.02によって、顧客は、システム3.08のさまざまなパラメータを見て、設定し、及び/又は修正できる。通常、見れたり、修正できるパラメータのタイプ及び性質は、ユーティリティ企業1.06により定義される。上記に示されているように、これらのパラメータのいくつかは、様々なドロップダウンボックス、チェックボックス及び/又は入力ボックスを使用して、設定及び/又は修正されることができる。しかし、これらの入力ボックス、ドロップダウンリスト及び/又はチェックボックスの中には、特定のパラメータを表示するために用いられるものもあることに留意する必要がある。しかしながら、ユーティリティ企業は、顧客がこれらのパラメータを修正できないように、定めることができる。

5.ユーティリティ制御ノード管理システム及び方法

図5Aから図5Iを参照すると、上述のように、ユーティリティ企業インターフェース1.16は、ウェブブラウザを介してアクセスできる。特に図5Aを参照すると、ユーティリティ企業1.06の正規ユーザーがシステム1.02にログオンすると、ユーティリティ企業グラフィックユーザーインターフェース5.02が表示される。ユーティリティ企業GUI 5.02は、ユーティリティ表示パネル5.06の複数のナビゲーションリンク5.04、を含む。

この実施の形態では、ナビゲーションリンク5.04は、即時供給リンク、予定供給リンク、プログラム定義リンク、アクティブ供給リンク、供給履歴リンク及びレポートリンクを含んでいる。ナビゲーションリンクはまた、ユーティリティ企業GUI 5.02ホームページへのリンク及びシステムからログオフするリンクも含んでいる。ユーティリティ企業ディスプレイパネル5.08は、複数のユーティリティアイコン5.08を含む。

この実施の形態では、ユーティリティアイコンは、即時供給アイコン5.08A、予定供給アイコン5.08B、プログラム定義アイコン5.08C及びアクティブ供給アイコン5.08D、供給履歴アイコン5.08E及びレポートアイコン5.08Fを含む。上述のように、ユーティリティ企業インターフェース1.16は、プログラムを定めるか又は修正するため、送配電ネットワーク上の現在アクティブな電気供給に関する情報を表示するため、1つ又は2つ以上のプログラムの実行により利用可能な電気容量に関する情報(information)を提供するため、電気の供給に関する履歴データを供給するため、及び1つ又は2つ以上のレポートを生成するため、に用いることができる。

図5Bを参照すると、即時供給アイコン5.08Aが選択されると、即時供給画面5.10がユーティリティ表示パネル5.06内に表示される。即時供給画面5.10は、送配電ネットワークセクション5.12及び情報セクション5.14を含む。この実施の形態では、送配電ネットワークセクション5.12は、送配電ネットワークに関して即時容量をワットで(リアルタイムに)提供するメーター5.16を含む。

この実施の形態では、送配電ネットワークには、tss1と指定された単一の送電変電所(single transmission substation)、及びdss1と指定された単一の配電変電所(single distribution substation)を含む。配電変電所の下では、以下のノードが利用できる。図示されているように、フェニックス(Phoenix)、リッチモンド(Richmond)、フィラデルフィア(Philadelphia)及びフィリー非削減(Philly non‐curtailed)である。システム1.02内では、1つ又は2つ以上のプログラムが、1つ又は2つ以上の顧客サイト1.04(上記参照)にわたる、1つ又は2つ以上の装置1.08を、起動したときに削減できるように定義されている(defined)。メーター5.16は、送配電ネットワークで定義されたプログラムから利用可能である即時電力(immediate power)の供給をグラフィカルに示す。

メーター5.16の下には、畳んだり開いたりできるツリー5.18が表示される。ツリー5.18のそれぞれのレベルは選択可能である。ツリー5.18内の特定のレベルが選択されると、そのレベルに関する情報及びそれより上の送配電ネットワークに関する情報が情報セクション5.14内に表示される。例えば、図5Bに示されているように、配電変電所dss1が選択されると、ステーションtss1及び配電変電所dss1に関する情報が表示される。

送配電ネットワークのそれぞれのレベルに対する情報セクション5.14では、即時容量及び合計容量が表示される。即時容量とは、定義されたプログラム、及びこれらのプログラム内のすべての装置の現在の状況に基づいて与えられたレベルに対して、利用可能なリアルタイムの瞬間容量である。例えば、定義されたプログラムの、現在のすべての装置のための変電所dss1に対して、これらの装置が、1,040ワットを消費している。定義プログラムが実行される場合、それらの装置は1,040ワットを利用可能とするか、又は供給する。合計容量は、予め定められた期間、例えばこの7週間の、現在の時間の平均である(the average for the current hour over a predetermined period, for example, the last seven weeks)。

情報セクション5.14はまた、リフレッシュボタン5.20を含み、このリフレッシュボタン5.20は、起動されると、情報セクション5.14内の情報をリフレッシュ又は更新する。それぞれのノード、すなわちフェニックス、リッチモンド、フィラデルフィア又はフィリー非削減に関する情報も、送配電ネットワークセクション5.12内で、対応するレベルを選択することによって、情報セクションで表示することができる。情報セクション5.14はまた、情報セクション5.14にリストされるそれぞれのコンポーネントに対する参照/リクエスト供給リンク5.22も含む。

図5Cを参照すると、所定のノード又はステーション(station)への参照リクエストリンク5.22を選択することにより、利用可能なプログラム容量(available program capacity)ポップアップ5.24が表示される。利用可能なプログラム容量ポップアップ5.24によって、現在時刻に所定のノードに利用できる全ての定義されたプログラムの一覧が示される。それぞれのプログラムは、ユーティリティ企業が所定のプログラムを起動させることを可能にする、対応するチェックボックス5.26を含む。一覧に示されたそれぞれのプログラムに対して、瞬時のリアルタイムで利用可能な電力が、それぞれのプログラムのボックス5.28にリストされる。それぞれのプログラムに対して、すなわち、所定のプログラム内の全ての定義された装置1.08が現在電力を消費している場合、合計容量5.30もまた、リストされる。利用可能な電力とは、それぞれの又は対応するプログラムが起動される場合、利用できるであろう瞬時の電力を示す。利用可能なプログラム容量ポップアップ5.24はまた、持続時間ドロップダウンリスト5.32も含む。利用可能なプログラム容量ポップアップ5.24は、選択された持続時間に対して、容量の制限を開放するために、直ちに1つ又は2つ以上のプログラムを起動するために利用できる。例えば、この実施の形態で、非常HVAC削減プログラム及び緊急遮断プログラムが起動された場合、瞬時の利用可能な電力は、1200ワットである。利用可能なプログラム容量ポップアップ5.24はまた、送信ボタン5.34、「閉じる」ボタン5.36、及びリフレッシュボタン5.38も含む。1つ又は2つ以上のチェックボックス5.26が起動され、送信ボタン5.34が選択された場合、ユーティリティ企業制御システム1.12は、ゲートウエイノード1.10Dに削減シグナルを送信(broadcast)して、影響を受けた装置1.08を遮断するか、又はそれらの装置1.08を削減する。「閉じる」ボタン5.36を起動することにより、利用可能なプログラム容量ポップアップ5.24が閉じられる。リフレッシュボタン5.38を起動することにより、それぞれのプログラムに対して、利用可能な利用可能電力が更新される。

図5Dを参照すると、予定供給ボタン5.08Bを選択することにより、ユーティリティ企業表示パネル5.06に予定供給画面5.40が表示される。予定供給画面5.40は、送配電ネットワークツリー5.42及び情報セクション5.44を含む。即時供給画面5.10のように、ツリー5.42は、送配電ネットワーク内でステーション、変電所及びノードを表示する。それぞれのステーション、変電所及び/又はノードは、ツリー5.42内で選択できてもよい。ツリー5.42内の、選択されたレベルで利用できる容量に関する情報は、情報セッション5.44内で表示される。この実施の形態では、当日の予め定めた時間帯に、所定のレベルで、利用できる電力が示されている。この情報は、予定されているプログラムから利用可能な容量又は電力を反映している。例えば、起動されたプログラムに基づいて、軍用時間0時0分から6時0分の間(between military time 0000 and 0600)に、フィラデルフィアの予定されているプログラムは、832ワットの容量を有している。ネットワーク内のそれぞれのステーション、変電所又はノードに対して、ユーティリティ企業1.06は、予定されているプログラムをチェックし、又はプログラムに対して新たな予定を作成できる。予定供給画面5.40はまた、リフレッシュボタン5.46を含み、このリフレッシュボタン5.46は、起動されると、情報セクション5.44の情報を更新する。

GUI 5.02のスケジュール作成セクション内で、図5Eに示されているような適正プログラム探索ポップアップダイアログ5.48が利用できる。このダイアログ5.48によって、ユーザーは、ユーティリティ企業で希望のプログラム又はプログラムの基準に関する一部又はすべての情報に入り、入力された基準に当てはまる利用可能なプログラムを検索できる。

図5Fを参照すると、プログラム定義ボタン5.08Cを起動することにより、ユーティリティ企業表示パネル5.10にプログラム要約テーブル5.50が表示される。プログラム要約テーブル5.50によって、全ての利用可能なプログラムの一覧が示され、説明される。この実施の形態では、それぞれの一覧に示されたプログラムは、付加された特定のプログラムの詳細(additional specific PROGRAM details)に至るリンク5.52を含むことができる。プログラム要約テーブル5.50はまた、新規ボタン5.54も含むことができる。

図5Gを参照すると、新規ボタン5.54を選択することにより、ユーティリティ企業コントロールパネル5.10にプログラム定義画面5.56が表示される。プログラム定義画面5.56は、新たなプログラム(下記参照)を作成する。一実施の形態では、新たなプログラムは、それぞれの顧客サイト1.04でゲートウエイノード1.10Dに送信(broadcast)されてもよい。顧客は、他の利用可能なプログラムと共に新たなプログラムを見て、新たなプログラム又はその他の利用可能なプログラム(上記参照)に加入できる。

この実施の形態では、プログラム定義画面5.56は、プログラム名入力ボックス5.58及び説明入力ボックス5.60を含み、これらのいずれによっても、ユーザーは適当なテキスト情報を入力できる。

プログラム定義画面5.56はさらに、一組の相互排他的供給タイプボタン(mutually exclusive supply type button)5.62を含み、この相互排他的供給タイプボタン5.62によって、ユーザーは、プログラムに関連するタイプを定めることができる。この実施の形態では、このタイプは、「オンデマンド」又は「予定」のいずれかであり得る。オンデマンドプログラムは、必要に応じて、ユーティリティ企業によって、いつでも実行できる。しかしながら、オンデマンドプログラムは、特定の期間に限ることができる。予定されているプログラムは、一般に、特定の期間の特定の日に対して予定される。

プログラム定義画面5.56はまた、一連のドロップダウンリスト5.64を含み、このドロップダウンリスト5.64は、プログラムの利用可能な日付及び時間を設定するために用いることができる。

プログラムはまた、1つ又は2つ以上のチェックボックス5.66を用いて「選択(optional)」か「解除可(overridable)」か、特定されることができる。選択プログラムは、ユーザーが選択又は加入できる。解除可のプログラムは、いったん加入し、それが実行されていても、ユーザーはそのプログラムを解除することができることを意味する。

プログラム定義画面5.56はまた、複数のチェックボックス5.68を含み、このチェックボックス5.68は、プログラムに含めることができる装置1.08のタイプを特定するために用いられる。この実施の形態では、システム3.08は、HVACシステム、温水器、プールポンプ及び温水浴槽/温泉を含む。プログラムは、全ての装置1.08又は1つ又は2つ以上のタイプの装置1.08を含むよう定義されることができる。プログラム定義画面5.56は、「戻る」ボタン5.70、「保存」ボタン5.72及び「リセット」ボタン5.74を含む。「戻る」ボタン5.70を起動すると、プログラムを保存しないで、GUI 5.02の前の画面に戻る。「保存」ボタン5.72を起動すると、現在のプログラムを保存し、GUI5.02の前の画面に戻る。「リセット」ボタン5.74を起動すると、プログラム定義画面5.56の値はデフォルト値に設定される。

アクティブ供給ボタン5.08Dを選択することにより、ユーティリティ企業表示パネル5.06内に画面が表示され、起動しているプログラムに関する詳細が提供される。この画面は、送配電ネットワークの詳細を示す、上述のツリーと同様のツリーを含むことができる。この画面はまた、送配電ネットワーク内の、選択されたいかなるステーション、変電所(サブステーション)又はノードに対して起動しているプログラムの全てに関する情報も提供する。例えば、所定の起動しているプログラムに対しては、以下の情報が提供され得る。ノード1.10から受信したリアルタイムデータに基づいて、何名の顧客が所定のプログラムに加入したか、何名の顧客が積極的に所定のプログラムに貢献しているか、そして何名の顧客がプログラムから抜けたか、である。さらに、プログラムの影響を受け得るそれぞれの装置を、確認ができる。

供給履歴ボタン5.80Eを選択することにより、ユーティリティ企業表示画面5.06内に、起動しているプログラムに関する履歴データを提供する画面が表示される。起動しているプログラム(上記参照)に対する、同じタイプの利用可能な情報が、いかなる過去の時間又は期間に対して利用できてもよい。

図5H及び図5Iを参照すると、レポートボタン5.08Fを選択することにより、ユーティリティ企業表示パネル5.06内にレポート画面5.76が表示され、このレポート画面5.76は、所定の装置又は所定の一組(set)の装置に対する所定の時間帯の、エネルギー消費のグラフを提供する。図に示されたレポート画面5.76では、2003年3月18日の時間ごとの合計エネルギー消費(電気メーターにより計測)が示されている。レポート画面5.76は、入力セクション5.78を含み、この入力セクション5.78によって、ユーザーは、装置、例えば、電気メーター、サーモスタット、温水器、プールポンプ又は温水浴槽/温泉、あるいは時間、例えば日ごと、1時間ごと又は月ごと、を選択できる。入力セクション5.78によってまた、ユーザーは、データが示される時間及び/又は日(date)を変更できる。レポート画面5.76はまた、グラフ更新ボタン5.80を含み、このグラフ更新ボタン5.80は、グラフを更新して、更新されたリアルタイムデータを示すために、及び/又は、入力セクション5.78で加えられたいかなる変更も反映するために、用いることができる。

言うまでもないが、上述の教示を考慮すると、本発明の多くの修正変更が可能である。添付の請求の範囲に特に記載されていなくても、本発明を、実施することができる。

Claims (10)

  1. 供給ネットワークから1又は2以上のサイトへのエネルギーの供給を管理するシステムであり、それぞれのサイトが前記供給ネットワークに連結された少なくとも1つの装置を有し、前記少なくとも1つの装置が制御可能にエネルギーを消費する、システムであって、
    前記少なくとも1つの装置に連結されて、この装置に供給されるエネルギーを感知及び制御するノードと、
    前記ノードに前記供給ネットワークの少なくとも1つの特性を提供するために、前記ノード及び前記供給ネットワークに連結された制御システムと、を備え、
    前記ノードは、前記少なくとも1つの特性に応じて、前記装置へのエネルギーの供給を制御する、ことを特徴とするシステム。
  2. 供給ネットワークから1又は2以上のサイトへのエネルギーの供給を管理する方法であり、それぞれのサイトが前記供給ネットワークに連結された少なくとも1つの装置を有し、前記少なくとも1つの装置が制御可能にエネルギーを消費し、それぞれの装置に連結されて、この装置に供給されるエネルギーを感知及び制御するノードを備えている、そんな方法であって、
    前記供給ネットワークの少なくとも1つの特性を前記ノードに提供し、そして、
    前記少なくとも1つの特性に応じて、前記装置へのエネルギーの供給を、前記ノードによって制御する、ことを特徴とする方法。
  3. エネルギー需要を第1の時間帯からシフトさせる方法であって、
    既知のパワー定格を有し、顧客によって操作される被制御装置のエネルギー使用を計測するステップと、
    前記第1の時間帯に前記被制御装置へのエネルギーを遮断するステップと、そして、
    前記第1の時間帯、計測された前記エネルギー使用及び前記既知のパワー需要に応じた実際のエネルギー削減に基づき、顧客にリベートを提供するステップと、を備えている、ことを特徴とする方法。
  4. ユーザーとの対話を介して暖房及び/又は冷房システムを制御するサーモスタット装置であり、前記暖房及び/又は冷房システムにパワー供給ネットワークを通してエネルギーが供給される、そんなサーモスタット装置であって、
    前記ユーザーからの入力を受け付けるためのコントロールパネルと、
    前記コントロールパネルに連結されて、前記ユーザーに情報を視覚的に表示するディスプレイと、を備え、
    供給される前記エネルギーの特性を受け取り、この特性を前記ディスプレイ上に表示するように適用される、ことを特徴とするサーモスタット装置。
  5. 前記特性は、前記エネルギーの利用可能性に関連している、ことを特徴とする請求項4記載のサーモスタット装置。
  6. 前記特性は、前記エネルギーの価格に関連している、ことを特徴とする請求項4記載のサーモスタット装置。
  7. 前記エネルギーは電力である、ことを特徴とする請求項4記載のサーモスタット装置。
  8. 前記エネルギーは燃料形態(in the form of a fuel)をとっている、ことを特徴とする請求項4記載のサーモスタット装置。
  9. 湿度を感知する湿度センサをさらに備え、
    前記コントロールパネルは、前記ユーザーが温度設定ポイントをセットできるように構成されていて、
    前記センサからの湿度及び前記温度設定ポイントを受け取って、効果的な設定ポイントを決定して返答する、ことを特徴とする請求項4記載のサーモスタット装置。
  10. 供給ネットワークから1又は2以上のサイトへのエネルギーの供給を管理する方法であり、それぞれのサイトが前記供給ネットワークに連結された少なくとも1つの装置を有し、前記少なくとも1つの装置が制御可能にエネルギーを消費し、それぞれの装置に連結されて、この装置に供給されるエネルギーを感知及び制御するノードを備えている、そんな方法であって、
    前記供給ネットワークの少なくとも1つの特性を前記ノードに提供し、そして、
    前記少なくとも1つの特性に応じて、前記装置へのエネルギーの供給を、前記ノードによって制御する、ことを特徴とする方法。
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