JP2015505441A - ポイント・オブ・ユース装置のネットワーク制御による電気の建物管理のためのシステム - Google Patents

Abstract

建物内の電気使用量を監視および制御するためのシステムは、システム制御ユニットと、システム制御ユニットと無線通信している拡張配線装置とを含む。拡張配線装置は、建物電気インフラストラクチャの中へ有線接続され、電気コンセントと電源スイッチとからなる群から選択される。拡張配線装置は、建物の室内で刺激パラメータを監視するセンサと、処理部と、処理部に結合されている少なくとも１つのメモリと、センサからのデータを評価し通信するために処理部による実行のため少なくとも１つのメモリに記憶されているプログラム命令とをさらに含む。拡張配線装置は、センサデータをシステム制御ユニットに送信するアンテナと、システム制御ユニットに接続され、拡張配線装置からのデータを構成および監視するように適合されたユーザインターフェースとをさらに含む。

Description

関連出願の相互参照
２０１２年１月６日出願の“ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ ＶＩＡ ＮＥＴＷＯＲＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＯＩＮＴ−ＯＦ−ＵＳＥ ＤＥＶＩＣＥＳ”と題する米国仮出願第６１／５８３，８００号および２０１２年１２月２８日出願の“ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ ＶＩＡ ＮＥＴＷＯＲＫ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＯＩＮＴ−ＯＦ−ＵＳＥ ＤＥＶＩＣＥＳ”と題する米国特許出願第１３／７２９，８９０号を参照し、本願は、これらの出願の優先権および利益を主張し、これら出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、電気使用量の制御のためのシステム、より詳細には、ポイント・オブ・ユース装置を含むこのようなシステム、最も詳細には、複数の「スマート」ポイント・オブ・ユース電気レセプタクルおよびスイッチを組み込むシステムと、システム制御ユニットと、グラフィカルユーザインターフェースとに関する。

エネルギー節約は、既存の事業主が環境保護に役立つと共に収益を増加させるために自身の物理的インフラストラクチャで用いることができる最も重要な投資のうちの１つである。エネルギー効率の良い窓、暖房装置、および建物断熱材の据え付けなど、建物の効率の良い投資における「成果の出やすいこと」が取り入れられている。

商業建物市場は、商業および政府事務所と、キャンパスと、レストランと、健康管理施設とを備える。エネルギー消費削減における大幅な進展が、特に商業レベルで、行われている。多くの大型建物は、エネルギー効率を高めるためにＨＶＡＣ（暖房、換気および空調）システムの改装に加えて、「外装」、つまり、エネルギー節約窓および断熱材が後から取り付けられている。ソーラーパネルおよび風力発電所がエネルギー効率を補完するために益々採用されている。

商用電力料金は、家庭用電力料金より高いので、投資に対してより迅速に回収を行うことができる。米国エネルギー省（ＤＯＥ）によれば、家庭は国のエネルギーの約２２％を消費するのに対し、商業用および工業用建物は４９％を消費している。驚くほどのことではないが、商業用および工業用建物は、不相応なエネルギー量を浪費している。

米国では、平均的な発電所は１９６０年代に建造され、コストおよび許認可手続のために、新しい工場は、増大するエネルギー需要に対処するには十分に迅速には現れない。エネルギー消費を削減する要望は、今度は、プロジェクトファイナンシングおよびパフォーマンス契約を通じて、端点エネルギー使用量を評価し、ＥＳＣＯ（エネルギーサービス企業）によって資金調達された解決策を提供するためにＥＳＣＯを引き付けている。これらの努力は、実質的なエネルギー節約という結果を招いているが、いずれも最終使用点、電気コンセントまたはスイッチに焦点を合わせていない。コンピュータ、プリンタ、コピー機、およびその他の装置は、未使用時にもエネルギーを使用し続けている。一晩中、週末および休日に−待機状態であっても、エネルギーが消費され、浪費される。

所有者は、運営コストを削減し、企業持続可能性目標を満たすことができるように自身の建物の性能に関してより多くの情報を要望している。所有者は、エネルギー使用量の費
用対効果に優れた削減を可能にする最近の技術進歩を十分に活用することを切望している。未使用時は設備を停止するように従業員に指示しようとする建物所有者と、施設および企業経営者との最善の努力にもかかわらず、たとえあるとしても、少数の人しか設備を停止しない。一番安いケアのための買い物をしない消費者にある程度起因して急上昇する健康管理コストと酷似して、付帯する節約が個人のものにならないので、個人には、エネルギー使用量を削減する動機が殆どない。多くの商業用建物は、１週間当たりに全時間のうちのわずか３０％のみ開館し、使用できるが、これらのコンピュータおよび事務所設備は、この時間の１００％に亘ってオンのままにされていると考えるべきである。

エネルギー節約の開発努力は、事務所建物、店舗、および住居などの構造における電力消費量の様々な態様を監視および制御する包括的な管理システムの方に益々向かっている。多くの既存システムは、現在存在することがなく、かつ、決して存在しないかもしれない領域「スマートグリッド」につながることに依存する。

当技術分野において必要とされるのは、最終的なポイント・オブ・ユース、すなわち、電気コンセントでの電力消費量の監視および制御に著しく影響を与える可能性がある改良型新世代スマート電気装置の自立型システムであり、エンドユーザは、特定の電気器具を購入することに依存することなく、このことの成功のため電気グリッドへの接続に依存することなく、制御についての決定のため外部エネルギー供給業者に頼ることがない。簡単に説明すると、本発明によるポイント・オブ・ユースネットワーク制御型電気（ＰＯＵＮＣＥ）システムは、中央システムコントローラおよびユーザインターフェースに無線リンクされた（本明細書において「スマートコンセント」または「拡張配線装置」として包括的に参照される）複数のインテリジェントレセプタクルおよびスイッチを備える。インターフェースは、種々の方式で、たとえば、手動で、スマートフォンによって、またはインターネットを介してアクセスされてもよい。スマートコンセントは、建物の電気インフラストラクチャに組み込まれた既存の、または、従来技術の一般的なコンセントおよびスイッチのドロップイン交換部品である。スマートコンセントは、電気器具の使用を監視および制御して、独自開発された方法を通じて情報を報告し、この情報は、ユーザが建物内の電力消費量を理解し最適化するのを助けるために種々の方式で使用され表示されてもよい。

ユーザに提供された情報は、リアルタイム非侵襲性方法を使用して収集され、このようにして、最も正確であり、できる限り最新の情報を与える。スマートコンセントは、通信部品、アンテナ、データ変換器、電磁部品、およびその他のディスクリート機能を小型設計に統合する能力を有している。

このシステムの主な利益は、監視対象のリソースの削減された消費量と、ユーザの投資に対しての回収の実現と、据え付け、保守および利用の容易さとである。消費される電力量の低下は、電気代の形をした運営費の低下と、炭素排出量の低下と、より高い収益とを意味する。

従って、本発明の一態様では、建物内の電気使用量を監視および制御するためのシステムが開示される。このシステムは、システム制御ユニットと、システム制御ユニットと無線通信している拡張配線装置とを含む。システム制御ユニットは、処理部と、処理部に結合されている少なくとも１つのメモリと、処理部に結合されているネットワークインターフェースとを含む。拡張配線装置は、建物電気インフラストラクチャの中へ有線接続され、電気コンセントと電源スイッチとからなる群から選択される。拡張配線装置は、建物の室内で刺激パラメータを監視するセンサと、処理部と、処理部に結合されている少なくとも１つのメモリと、センサからのデータを評価し通信するために処理部による実行のため
少なくとも１つのメモリに記憶されたプログラム命令とをさらに含む。拡張配線装置は、センサデータをシステム制御ユニットに送信するアンテナと、システム制御ユニットのネットワークインターフェースと通信するユーザインターフェースとをさらに含む。ユーザインターフェースは、システム制御ユニットを介する拡張配線装置からのデータを構成および監視するように適合されている。

本発明の別の態様では、システム制御ユニットと無線通信する１台以上の拡張配線装置を備え、この拡張配線装置は、電気コンセントと電源スイッチとのうちの一方であり、アンテナと、１台以上の処理部と、１台以上の処理部に結合されている少なくとも１つのメモリと、１台以上の処理部による実行のため少なくとも１つのメモリに記憶されたプログラム命令とを備える、システムにおいて、建物システムのエネルギー消費量を節約するための方法が開示される。この方法は、１台以上の拡張配線装置を建物の電気インフラストラクチャに有線接続するステップと、拡張配線装置のうちの１台に付いているセンサによって、建物の室内で刺激パラメータを感知するステップを含む。この方法は、感知されたパラメータを示すデータをメモリに記憶するステップと、感知されたパラメータデータをシステム制御ユニットに送信するためにプログラム命令を実行するステップとをさらに含む。

本発明の別の態様では、耐タンパーコンセントが開示される。このコンセントは、建物配線システムの電気リード線への接続のため適合したヨークアセンブリと、ヨークアセンブリに結合されているインターロック筐体とを含む。インターロック筐体は、凹状部を画定する。電気コンセントは、本体部の第１の側面に接し、プラグの突起部に可動障壁部を設けるように適合された少なくとも２つの楔形表面を備えるインターロック本体部をさらに含む。電気コンセントは、本体部の反対側の第２の側面に接したラッチ爪部をさらに含む。ラッチ爪部は、インターロック筐体内の凹状部に近接して位置付けられている。楔形表面への不均等な力の印加は、ラッチ爪部をインターロック筐体内の凹状部の中へ付勢し、楔形表面に印加された均等な力の印加は、力の方向と垂直な方向に動かすようにインターロック本体部を付勢する。

本明細書に記載された特徴は、後述の図面を参照してより良く理解されうる。図面は、必ずしも正しい縮尺で図示されているとは限らず、概して本発明の原理を例示することに重点が置かれている。図面中、様々な図の全体に亘って、同じ符号が類似する部品を示すために使用される。

本発明の一実施形態による建物内の電気使用量を監視および制御するためのシステムのブロック図である。 図１に示した高度レセプタクルの分解斜視図である。 図２に示した高度レセプタクルの正面図である。 図２に示した耐タンパー装置の正面図および分解斜視図である。 図１に示した高度スイッチの分解斜視図である。 図１に示したシステム制御ユニットの分解斜視図である。 システム制御ユニットのためのグラフィカルユーザインターフェースの代表的な表示を示す図である。 システム制御ユニットのためのグラフィカルユーザインターフェースの代表的な表示を示す図である。 図１に示したシステムから収集されたデータのための時間−温度−占有グラフを示す図である。 図１に示したシステムから収集されたデータのための時間−温度−占有グラフを示す図である。 図１に示したシステムから収集されたデータのための２次元サーモグラフを示す図である。

図１を参照すると、建物内の電気使用量を監視および制御するポイント・オブ・ユースネットワーク制御型システム１０のブロック図が示されている。システム１０は、システム制御ユニット１２と、システム制御ユニットと無線通信する１台以上の拡張配線装置１４と、システム制御ユニットと通信するユーザインターフェース１６とを含む。拡張配線装置１４は、建物の配線システム（不図示）に有線接続され、従来型のレセプタクルボックスおよびスイッチを置き換え、または、これらに取って代わる。例示されるように、拡張配線装置１４の実施形態は、壁面コンセント１８または壁面スイッチ２０を備えてもよい。各拡張配線装置１４は、たとえば、温度、占有者の有無、電気負荷に接続された電気器具の電力消費量、および負荷の電流引き込みなどの室内の刺激パラメータを監視するための１台以上のセンサを含む。

ユーザインターフェース１６（またはユーザプラットフォーム）は、ラップトップ、デスクトップ、タブレット、スマートフォン、またはブラウザ機能を有している任意の装置などのコンピュータとして具現化されてもよい。コンピュータとして具現化された場合、ユーザインターフェース１６は、イーサネット（登録商標）などの有線ネットワーク通信プロトコルに従って、システム制御ユニット１２と通信することがあり、または、ＷｉＦｉなどの無線プロトコルに従って通信してもよい。ユーザインターフェース１６は、ネットワーク１０内で各拡張配線装置１４を構成および監視するために、ネットワーク内部の装置で起こる重要な事象を表示するために、グラフィカルインターフェース（たとえば、ＧＵＩ）を提供する可能性がある。１つの可能な実施形態では、グラフィカルユーザインターフェース１６は、システム制御ユニット１２の前面に位置付けられることがあり得る。

システム制御ユニット１２は、ネットワーク１０の内部に設置された全ての拡張配線装置１４を統合し制御し、たとえば、リアルタイムフィードバック、履歴データ、電力消費量、コスト予測、および各装置１４に対するアラーム警報を提供するために、ユーザインターフェース１６と通信する。カスタマイズされた構成設定が各配線装置１４に対するユーザインターフェース１６で入力され、システム制御ユニット１２に送信され、各拡張配線装置に無線送信されうる。いくつかの実施形態では、システム制御ユニット１２は、建物の機械的、照明、セキュリティおよび／またはその他のシステムの監視および制御を実現し易くする建物自動化システムネットワークのためのコントローラ２２と通信してもよい。一態様では、１台以上の拡張配線装置１４から取得されたデータは、たとえば、建物の暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）コントローラ、または、建物の照明システムコントローラのための入力として使用されうる。

図２は、壁面コンセント１８の分解斜視図を示す。コンセント１８は、前面ベゼル２４と、耐タンパー装置２６と、レセプタクルアセンブリ２８と、従来型の背面カバー３０とを備えてもよい。コンセント１８は、例示された実施形態では、印刷回路基板（ＰＣＢ）アセンブリとして具現化される電子パッケージ３２をさらに含む。電子パッケージ３２は、開示された本発明の各種実施形態において記載された機能を実行するために必要なハードウェアおよびソフトウェアを収納している。

前面ベゼル２４は、環境シールを提供するために背面カバー３０に嵌まる。前面ベゼル２４は、電源プラグ（不図示）のブレードまたは突起部を収容するために開口部３４を画定し、どれでもＰＣＢアセンブリ３２上のセンサまたはインジケータを収容するために、受動赤外線センサのための開口部３６、ＬＥＤインジケータのための開口部３８、およびピンヘッダのための開口部４０のような開口部をさらに画定してもよい。本発明の一実施
形態では、コンセント１８が据え付けられているとき、前面ベゼル２４は、壁から突出する。換言すると、前面ベゼル２４は、壁と同一平面ではない。電子パッケージ３２に据え付けられた温度センサ４１が背面カバー３０によって形成された内部空洞の外側に存在する場合、より正確な室温読み取りが達成される。このようにして、回路基板は、壁の平面を横切って位置付けられる可能性があるので、回路基板は、前面ベゼル２４および背面カバー３０の内側垂直面に沿って前方へ延在する。前面ベゼル２４および回路基板３２は、壁の平面から突出するように構成される可能性があり、温度センサ４１は、壁から突出するように基板の前方部に位置付けられる可能性がある。なお一層正確な室温読み取りを与えることを目指して、前面ベゼル２４は、内部空洞を通る自然空気循環のため適合された循環ポート４２をさらに画定してもよい。付属するハードウェアおよびソフトウェアと共に印刷回路基板として具現化された電子パッケージ３２は、前面ベゼル２４および背面カバー３０によって形成された内部空洞の内部に固定されてもよい。

関連する実施形態では、印刷回路基板３２は、システム制御ユニット１２（図１）からの通信内容を無線で受信および送信するためのアンテナ４３をさらに備えてもよい。例示された実施形態では、アンテナ４３は、銅マイクロストリップであり、印刷回路基板の前方端部に位置付けられている。温度センサ４１と同様に、アンテナは、壁の平面から離れて室内空間の中へ突出する。この構成の１つの利点は、アンテナ４３の性能が金属製である背面カバーまたは電気ボックス３０によって損なわれることがないことである。このようにして、外部金属配線管を含む建物の配線システムでは、たとえば、開示のコンセント１８は、アンテナ４３の性能に影響を与えることなく既存のシステムに後から取り付けられる可能性がある。

本実施形態において例示されていないが、人工的な循環が室温の正確な読み取りを与えるためにさらに使用されることがあり得る。たとえば、最小限の寄生電力引き込みを伴う小型ファンが空洞内に設置されることがあり得る。

壁面コンセント１８のレセプタクルアセンブリ２８は、ホットブレード接点要素４６およびニュートラルブレード接点要素４８を固定するように適合された主本体部４４または接点ホルダを含む。ホットブレード接点要素４６の裏側は、回路基板３２を通って建物の電気インフラストラクチャのホットリード線５０に接続するための備えを有し、ニュートラルブレード接点要素４８の裏側は、回路基板３２を通ってニュートラル配線５２に接続するための備えを有している。このようにして、有効電力および無効電力を含む瞬時電力を測定する電圧および電流監視回路などの様々な機能および制御が利用されうる。接地突起部５４は、主本体部４４の裏側に固定されているヨークアセンブリ５６に接続する。ヨークアセンブリ５６は、建物の電気インフラストラクチャの接地配線５８に接続するための備えを有している。一実施形態では、絶縁接地の選択肢が、接続ネジ、爪部、または、その他の機械的手段の取り外しによって、通常は接地配線およびプラグ挿入端子に電気的に接続されている取り付けストラップを電気的に絶縁するために設計されている。

次に図３を参照すると、前面ベゼルが取り外されたレセプタクルアセンブリ２８の正面図が示されている。レセプタクルアセンブリ２８の１つの固有の態様は、ホットブレード接点要素４６とニュートラルブレード接点要素４８と接地突起部５４との中心線ＣＬ１がヨークアセンブリ５６の中心線ＣＬ２から距離Ｄのみオフセットしていることである。１つの観点では、オフセットＤは、回路基板アセンブリ３２のための付加的な内容積を作り出すことがあり得るので、回路基板アセンブリに取り付けられた温度センサ４１およびアンテナ４３は、壁の平面から突出することがあり得る。

図１は、本発明の一実施形態による各拡張配線装置１４内の電子パッケージ３２のブロック図を示す。電子パッケージ３２は、システムバス６２に結合された、マイクロコント
ローラなどの、処理部（またはＣＰＵ）６０を含む。コンピュータ読み取り可能なメモリ６４は、システムバス６２に結合されている。一例では、メモリ６４は、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）などの一体型不揮発性メモリである。メモリ６４は、システム制御ユニット１２から受信された、または、電子パッケージに搭載されたセンサデータからの入力に従って、拡張配線装置１４を動作させるためにプログラム命令６５を収容してもよい。

電子パッケージ３２は、室内の刺激パラメータを監視するために１台以上のセンサ６６をさらに含む。代表的なセンサは、限定されることなく、占有者の動きまたは有無を検出するために、温度センサ４１と受動赤外線（ＰＩＲ）センサ６６ａとを含む（図２）。一実施形態では、ユーザは、様々な閾値をプログラミングすることにより遠隔的にＰＩＲセンサ６６ａの感度を設定する可能性がある。このようにして、（コンセント１８などの）拡張配線装置１４は、個人が自身の小個室を占めているときを検出する可能性があるが、至近距離の移動のみをオンにするために、ＰＩＲセンサ６６ａの感度により高い閾値が設定されうる。このようにして、センサ６６ａは、誰かが小個室列の間の通路を歩いている場合に、トリガーしないものである。電子パッケージ３２内のその他のセンサは、電流センサおよび電圧センサを備えてもよい。拡張配線装置１４は、電圧および電流測定量から負荷への電力を計算するためにプログラム命令６５が提供される可能性がある。図示されないが、システム１０と共に用いることが考慮されているその他のセンサ６６は、コマンドをシステム制御ユニット１２に返信することがあり得る音声コマンドのためのマイクロフォンと、関連したアラームを伴うＣＯ_２センサとを含む。電子パッケージ３２は、これの設計のモジュール性に起因してセンサおよび能力の任意の組み合わせを備えてもよい。電子パッケージ３２は、拡張配線装置１４に差し込まれた電気負荷を接続および切断するためにオン／オフ接触器リレー（不図示）をさらに備えてもよい（接触器は、極および投接点の個数を決定する）。マイクロコントローラ６０は、センサのアナログ出力をデジタル化するためにアナログデジタル変換器をさらに備えてもよい。

電子パッケージ３２は、システム制御ユニット１２と通信するために、送信機および受信機、または送受信機６８をさらに含む。一例では、送受信機６８は、アンテナ４３に接続されたＷｉＦｉ無線機である。前述のとおり、送受信機は、壁から突出するように回路基板３２に取り付けられることもあり、それによって、アンテナの性能を下げることなく拡張配線装置１４の共通金属電気ボックスへの据え付けを可能にする。

図４は、本発明の一実施形態による耐タンパー装置２６の正面図および斜視分解図を示す。平面図では、インターロック本体部およびスプリングが明瞭さのため取り除かれている。耐タンパー装置２６は、上方接地突起部５４がインターロック筐体内の開口部７２を通って突出し、下方接地突起部５４がインターロック筐体の下部に位置付けられるように、ヨークアセンブリ５６との係合のため大きさが決められたインターロック筐体７０を含む。上方インターロック本体部７４および下方インターロック本体部７６は、スプリング７８の下方端部を受け入れるように大きさが決められた精密に存在する穴部を含む。各スプリング７８の最上部は、スプリングが圧縮され、インターロックが開放位置にあるときにインターロック本体部内の凹状穴部と噛み合う案内ピン８０によって支持されている。スプリング７８は、正常動作下でアクセスを可能にするために緩和する上に、本体部７４、７６を閉鎖位置に維持するために十分な力を提供するように大きさが決められている。コンセント１８が未使用時、スプリング７８は、上方および下方インターロック本体部７４、７６を対応する上方および下方棚８２、８３に押し付け、前面ベゼル２４内のプラグブレード開口部３４を遮断する（図２）。

各インターロック本体部７４、７６の遮断表面は、均等な力が両方の側面に印加されるとき、本体部が滑り上がることを可能にする支点および傾斜を組み込む複雑な楔形表面８
４を含む。傾斜した平面は、プラグの突起部の挿入がインターロック本体部を上向きに、かつ、経路外へ付勢するように、角度が付けられている。本発明の一実施形態では、インターロック本体部は、プラスチックなどの非導電性材料で形成されてもよい。楔形表面８４は、水平から、たとえば、３１から４１度の範囲の角度でもよい。例示された実施形態では、各インターロック本体部７４、７６は、不均等な力が印加されたとき、アクセスを拒絶するため裏側にラッチ爪部８５（部分的に見えない）をさらに含む。ラッチ爪部８５は、インターロック筐体７４内の対応する凹状部８７に近接して揃えられている。（壁に向かう）力が楔形表面８４に印加されるとき、支点は、ラッチ爪部８５を壁から離れる方へ僅かに旋回させ、それによって、爪部が凹状部８７に係合しないことを確実にする。しかし、ナイフまたはコインがブレード開口部３４の一方のみに押し込まれたときのように、不均等な圧力が楔形表面８４に印加された場合、不均等な圧力は、反対側のラッチ爪部８５を凹状部８７の中へ強制的に旋回させ、インターロック本体部は、経路外へ垂直方向に持ち上がらないものである。

図５は、本発明の一実施形態による壁面スイッチ２０の分解斜視図を示す。スイッチ２０は、コンセント１８と実質的に同様に製造されうる。すなわち、スイッチ２０は、前面ベゼル１２４と、スイッチアセンブリ１８６と、従来型の背面カバー１３０と、電子パッケージ１３２とを含むことがあり、この電子パッケージは、図２および４を参照して記載されたパッケージのように、印刷回路基板アセンブリとして具現化されてもよい。一例では、前面ベゼル１２４は、押しボタン式スイッチのための開口部１８８を画定してもよい。前面カバー１２４は、ＰＣＢアセンブリ１３２上のセンサまたはインジケータを収容するために、受動赤外線センサ用の開口部１３６、ＬＥＤインジケータ用の開口部１３８、および、ピンヘッダ用の開口部１４０などの開口部をさらに画定してもよい。前面ベゼル１２４は、壁の平面を横切って回路基板１３２を位置付けることを可能にするために据え付けられたとき、壁からさらに突出することがあり、従って、前面ベゼルは、前面ベゼル１２４および背面カバー１３０の内側垂直面に沿って前方へ延在する。循環ポート１４２は、前面筐体１２４および背面筐体１３０のそれぞれの内部空洞を通る自然空気循環のため適合されてもよい。

スイッチアセンブリ１７２は、主本体部１４４または接点ホルダを含み、これは、スイッチボタンアセンブリ１９０を固定するように適合されている。主本体部１４４は、取り付けフランジ１５６に固定され、この取り付けフランジは、建物の電気インフラストラクチャの接地配線１５８に接続するための備えを有している。ホット、ニュートラル、およびスイッチリード線１５０、１５２、１９２は、それぞれ、システム制御ユニットによって開始された制御機能のため回路基板１３２に固定する。回路基板１３２の一般的なレイアウトおよび動作は、図２および４を参照して説明されているとおりである。たとえば、照明またはモーター負荷などのスイッチを介して有線接続された負荷に対する有効電力および無効電力を含む瞬時電力を測定する電圧および電流監視回路などの様々な機能および制御が利用されうる。回路は、装置を介して有線接続された負荷を接続および切断するためにオン／オフ接触器リレーと、モーメンタリーもしくは維持レバー、トグル、または押しボタン式スイッチとをさらに備えてもよい。スイッチは、初期位置とは無関係に反対側の接触器状態にいつでも応答するようにプログラマブル可能であってもよい。さらに、スイッチは、スイッチ状態の変化を無視するようにプログラムされてもよい。このことは、無線通信された、または、内部でプログラムされたスイッチングコマンドのみを要求する用途に当てはまるであろう。スイッチ応答は、スイッチコマンドをシステム内の、または、システムと統合されたその他の装置に送信することにより、スイッチに接続された回路から物理的に離れているその他の装置のアクションをさらに指示してもよい。たとえば、ライトに接続されている浴室スイッチは、ＰＩＲ検出器によって検出し次第、接触器を閉じてもよい。同じスイッチが手動で入れられた場合、装置は、換気扇をオンにするためにこのアクションを他の場所に無線通信してもよい。

例示された実施形態では、ＮＥＭＡ ５−２０レセプタクル（２０アンペア、１２０ＶＡＣ）が示されている。しかし、本明細書に開示された本発明の概念は、任意の定格電圧でも、世界の任意の国でも任意の標準的なまたは注文製のレセプタクルとでも一緒に使用されてもよい。たとえば、電力を個々のヒートポンプ、電熱ユニット、または空調ユニットに供給するホテル室内の２４０ボルトレセプタクルは、本発明の各種実施形態において有利に使用されうる。

同様に、例示の実施形態では、単極単投接点スイッチが示されている。しかし、スイッチ１２０は、建物配線で広く使用される１２０ＶＡＣまたは２７７ＶＡＣ単相、および１５または２０定格アンペアの単極、双極、単投接点、および双投接点スイッチを備えてもよい。

図６は、システム制御ユニット１２の分解斜視図を表し、このシステム制御ユニットは、一実施形態では、小型コンピュータシステム９４である。小型コンピュータシステム７８は、マイクロ処理部およびマイクロＳＤカード（たとえば、不揮発性メモリ）付きのコンピュータ基板などの基本コンピュータの全ての機能を含んでもよい。コンピュータシステム９４は、メモリカードを破損しないように、正常なシャットダウンまたは故障ライドスルーを可能にさせるバッテリーをさらに備えてもよい。コンピュータシステム９４は、バッテリーバックアップ付きのリアルタイムクロックをさらに備えてもよいので、拡張配線装置１４（図１）は、システムを用いてシーケンスを進め、電源異常の直後にこれらの拡張配線装置の構成された動作に戻る可能性がある。システム制御ユニット１２がインターネットに接続されている場合、システムクロックは、ＮＴＰサーバから更新されうる。そうではない場合、システム９４は、初期構成中にこれの固有のクロックセットで動く。従って、各拡張配線装置１４は、たとえば、ｓｓ／ｈｈ／ｄｄ／ｍｍ／ｙｙｙｙ時刻で構成されているリアルタイムクロックを同期化し、維持する能力を有している。

コンピュータシステム９４は、無線カードとマイクロ処理部との間の無線通信インターフェース用のマイクロコントローラ付きの拡張基板９４ａをさらに備えてもよい。例示された実施形態では、システム制御ユニット１２は、拡張基板９４ａ上に４個の多色インジケータＬＥＤ：青色ＬＥＤ ９５ａ 状態インジケータと、黄色ＬＥＤ ９５ｂ 警報インジケータと、緑色ＬＥＤ ９５ｃ 装置ネットワークインジケータと、赤色ＬＥＤ ９５ｄ 直流電力インジケータとを有している。システム制御ユニット１２は、保護壁外装９６および取り付け支持プレート９７をさらに備えてもよい。一実施形態では、システム制御ユニット１２は、ＭｉＷｉプロトコルなどの無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）を介して拡張配線装置１４と通信してもよい。システム制御ユニット１２は、ＭｉＷｉ物理構造の一部として２．４ＧＨｚ無線および単極アンテナ９８を備えてもよい。

図１は、システム制御ユニット１２内部のコンピュータシステム９４のブロック図を示す。コンピュータシステム９４は、システムバス５６２に接続された処理部５６０を含む。処理部５６０は、１台以上の処理部を利用することがあり、各処理部は、１個以上の処理部コアを有している。システムメモリ５６４もまたシステムバス５６２に接続されている。システムメモリ５６４は、コンピュータ９４内の最下位レベルの揮発性メモリとして定義されている。この揮発性メモリは、キャッシュメモリ、レジスタおよびバッファを含んでいるが、これらに限定されることなく、付加的なより上位レベルの揮発性メモリ（不図示）を備えてもよい。システムメモリ５６４を占めるデータは、コンピュータのオペレーティングシステム５６１およびアプリケーションプログラム５６３を含む。オペレーティングシステム５６１は、カーネル（不図示）をさらに含み、このカーネルは、メモリ管理、プロセス、およびタスク管理を含めて、オペレーティングシステムの他の部分およびアプリケーションプログラム５６３によって要求された基本的なサービスを提供すること
を含むオペレーティングシステムのためのより下位レベルの機能を含む。

図示されるように、コンピュータシステム９４は、ネットワークインターフェース５５９を使用してネットワーク１９を介して建物自動化システムコントローラ２２およびユーザインターフェース１６と通信する能力がある。ネットワーク１９は、インターネットなどの外部ネットワーク、またはイーサネットもしくは仮想プライベートネットワークなどの内部ネットワークでもよい。その結果、アプリケーションプログラム５６３は、ブラウザをさらに含むことがあり、このブラウザは、ワールドワイドウェブクライアント（すなわち、コンピュータ９４）がハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）メッセージを使用してネットワークメッセージをインターネットへ送受信することを可能し、従って、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、および建物自動化システムコントローラ２２などの他のコンピュータシステムとの通信を可能にさせるプログラムモジュールおよび命令を含む。

動作中、システム１０は、各拡張配線装置１４が固有の命令セットを有するように体系化されうる。各装置１４によって講じられるアクションは、この装置の個別のプログラムされた構成に基づいている。一実施形態では、閾値超過への応答は、接触器状態の変更、システム制御ユニット１２への報告、またはこれらの両方の３つの選択肢のうちの１つである可能性がある。システム制御ユニット１２は、他の拡張配線装置１４に同様に応答するか、または、テキストメッセージもしくは電子メールを送信するように指示するためにこのシステム制御ユニットの固有の命令を有してもよい。

拡張配線装置１４の１台ずつは、グラフィカルユーザインターフェース１６からプログラムされてもよい。ユーザインターフェース１６は、ユーザが、システム１０を構成し、初期化することを可能にする。一例では、ユーザインターフェース１６は、装置タイプ（たとえば、コンセント１８またはスイッチ２０）、装置位置、無線通信のための装置ＩＤ、および装置グループなどの装置エントリーのためのテーブルを提供してもよい。他の装置エントリーは、動き検出選択肢（有効または無効）、および接触器特徴選択肢（有効または無効）を含むことがあり得る。各拡張配線装置１４の固有アドレス、関連位置、および固有識別名と、各装置の固有構成コマンドとは、装置のメモリ６４（図１）に保持されてもよい。たとえば、ユーザは、センサ６６の１台ずつに対する閾値に応答するように拡張配線装置１４をプログラムする可能性がある。前述のとおり、代表的な応答は、これの固有の接触器を開くもしくは閉じること、システム制御ユニット１２に通知を送信すること、または、両方である可能性がある。その後、システム制御ユニット１２は、同様に応答するように異なる拡張配線装置１４に指示してもよい。センサ閾値に達したとき、他のアクションが講じられる可能性がある。たとえば、６ワットの電力のあらゆる変化が記録され、タイムスタンプされる。あるいは、あらゆる他の閾値がタイムスタンプされ、記憶されてもよい。別の例では、あらゆる拡張配線装置１４は、毎時または２時間毎に、温度を含むこの拡張配線装置の履歴をシステム制御ユニット１２にアップロードする。

ユーザインターフェース１６は、システム１０内の全ての拡張配線装置１４のリアルタイム表示を提供するようにさらにプログラムされてもよい。現在のところ、エネルギー消費者は、サブ回路レベルでの電力使用量のコストを指示する情報が提供されない。その結果、ある種の電気器具が運転可能である時間を短縮しようとする理由が存在しない。開示のシステム１０は、接続された設備を作動するための実際のコストに変換されうる統計量およびリアルタイム測定量を提供する。消費者は、監視されている電気器具を作動するときを決定するためにこの情報を使用する可能性がある。

本発明の別の実施形態では、システム１０は、拡張配線装置１４のため「サーモスタットモード１」、「サーモスタットモード２」、「サーモスタットモード３」および「サー
モスタットモード４」として定義された４つのサーモスタット動作モードを提供する。これらのモードは、環境制御機器、暖房もしくは冷房装置、またはサーモスタットを制御するためにシステム１０によって使用される。機器、装置またはサーモスタットは、拡張配線装置１４の接触器に直接的に接続される可能性があり、または、拡張配線装置１４は、システム制御ユニット１２が別の拡張配線装置１４を制御できるように温度データをシステム制御ユニット１２に提供すること、または、第三者装置と通信してもよい。

サーモスタットモード１は、既存のサーモスタット付きの暖房または冷房装置が制御されているときに使用される。個人が室内に居る場合、占有（たとえば、動き）は、温度とは無関係に、装置をオンのまま保つことになる。個人が居ない場合、装置は、温度を低い方の温度設定である「効率範囲」に保つために接触器を作動することになる。モード１は、ユーザが、ユーザインターフェースを通じて、日時設定と、自身が居るときのための快適レベルおよび自身が居なくなっているときの効率レベルとをプログラムするプログラマブルセットバックサーモスタットに類似している。

サーモスタットモード２は、既存のサーモスタットが付いていない暖房または冷房装置が制御されているときに使用され、「快適範囲」が代わってこの機能を実行するために使用される。個人が居る場合、拡張配線装置１４は、温度を快適範囲の範囲内に保つために接触器を作動することになる。個人が居ない場合、装置１４は、温度を効率範囲の範囲内に保つために接触器を作動することになる。同じ快適さレベルおよび効率レベルが使用されるが、これらは、占有に基づいている。占有センサ（たとえば、ＰＩＲセンサ）が存在を検出した場合、この占有センサは、快適範囲へ移るように環境制御システムに指示することになり、そうではない場合、環境制御システムは、効率範囲に戻る。

サーモスタットモード３は、たとえば、既存のヒートポンプまたはヒーター付きのホテル室内において、既存のサーモスタット付きの暖房または冷房装置が制御されているときに使用される。室設置型環境制御システムは、占有者が自身の固有の快適レベルを設定することを可能にするこの室設置型制御システムの固有のサーモスタットダイヤルを有している。高度スイッチ２０が占有を検出した場合、電力は、室温とは無関係に、ヒートポンプまで進むことが許可される。人が部屋を出るとき、ヒートポンプは、効率範囲に向かって制御される。

サーモスタットモード４は、装置が遠隔温度データをシステム制御ユニット１２に提供し、その結果、システム制御ユニットが次にデータを第三者装置に提供できるときに使用される。このモードは、接触器を制御することがなく、または、温度範囲を全く観測しないが、まさに温度報告能力を提供する。

開示のシステム１０の１つの顕著な改良は、１台の拡張配線装置１４ａからのセンサ読み取りが別の装置１４ｂを通じて電力負荷の動作を制御するために使用されうることである。拡張配線装置１４はどれでも３つのアクティブモードのうちのいずれか１つのためプログラムされる可能性があり、装置からシステム制御ユニット１２へのコマンド命令は、機能を実行するように別のコンセントまたは別のスイッチに指示する可能性がある。たとえば、人が自身のホテル室内に入り、高度スイッチ２０を使用してライトをオンにしたとき、誰かが室内に入ったというメッセージがシステム制御ユニット１２に送信されうる。システム制御ユニット１２は、たとえば、快適範囲まで暖房をオンにするように他の拡張配線装置１４に指示するために十分にインテリジェントである。

図７Ａは、８台の拡張配線装置１４が監視されている動作中のグラフィカルユーザインターフェース１６の代表的な表示を例示する。データは、リアルタイムで、かつ、簡単なフォーマットで表示される。名前欄は、拡張配線装置１４に接続されている負荷を表現す
る。状態欄は、装置１４が電力を接続された負荷に送っているか否かを指示する。動き欄は、割り当てられた時間範囲の中で動きが検出されたか否かを指示する。温度欄は、装置１４で記録された気温を指示する。電力欄は、接続された負荷に流れる電力量を示す。ＣＰＭと呼ばれる欄は、指示された負荷が１ヶ月間連続してオンのままにされた場合に、１月当たりのコストを指示する。

図７Ｂは、最上レベルのダッシュボードページによってユーザが室内または位置内の拡張配線装置１４のグループを素早く見て廻り、選択することを可能にするグラフィカルユーザインターフェース１６の別の代表的な表示を示す。例示された例では、ユーザは、システム＞装置＞部屋１０３にマウスを重ねることにより、部屋１０３内に存在する拡張配線装置に進む可能性がある。

グラフィカルユーザインターフェース１６は、従って、システム１０内の他の拡張配線装置１４から予めプログラムされた通知を受信し次第、コマンドを指定された装置へ中継するために拡張配線装置１４の管理を提供する。ユーザインターフェース１６は、各装置内部に記憶されている記録データを取得するためにシステム内の各拡張配線装置１４の自動照会をプログラムする能力をさらに提供する。他のアクションは、ユーザインターフェース１６による要求があり次第、または、システム１０およびユーザインターフェース１６が接続されているときはいつでも、各拡張配線装置１４からシステム制御ユニット１２へ記憶データを転送することと、グラフィカルユーザインターフェース１６から受信されたリアルタイムコマンドで要求されるとおりに、いずれかの拡張配線装置１４から状態を照会することと、刺激条件を報告するために予めプログラムされたいずれかの拡張配線装置１４からの自発的なメッセージを許可する能力とを含む。

本発明の一実施形態では、システム１０は、ユーザのプラットフォーム１６上に特別なソフトウェアを要求しない。システム１０は、ブラウザベースでもよく、その結果、システム制御ユニット１２のメモリ５６４に記憶されたデータおよび情報は、ウェブページなどのユーザのプラットフォーム１６に取り込まれる可能性がある。ユーザは、初期接続後に再び取り込む時間を短縮するために初期ブラウザ設定を自身の固有のプラットフォームのメモリに記憶されたままに保つことがある。ユーザは、システム制御ユニット１２に記憶されたデータをバックアップとして、または、後の分析のため自身のプラットフォームに保存することを選んでもよい。

システム制御ユニット１２のメモリ５６４は、種々のタスクのためのアプリケーションプログラムまたはプログラム命令５６３を含んでもよく、結果が、ユーザによってユーザのプラットフォーム１６上でリアルタイムに閲覧できる。たとえば、システム制御ユニット１２は、ユーザがｙ軸（縦軸）にプロットする変数（群）と、開始時刻および停止時刻などの限界を含む横軸にプロットするデータ型とを選択することを可能にするために、グラフ化機能を含んでもよい。

システム制御ユニット１２は、設置時に構成されたとおりの、および、ユーザインターフェース１６から受信されたとおりの構成への更新時にネットワーク１０内の拡張配線装置１４の自律制御を維持する可能性がある。ユーザ情報設定は、イーサネット通信、Ｗｉ−Ｆｉ、ＰＯＴＳなどを含むが、これらに限定されることなく、任意の外部通信手段を介して、システム情報をユーザまたは他の許可された相手に手動または自動で中継するために入力されてもよい。構成設定が、電気事業者によって規定されたとおりのエネルギーコストを追跡するためにさらに入力されてもよい。システム１０は、照会時に状態およびセンサデータを検索するか、またはユーザインターフェース１６に接続された、任意の接続されたコンピュータのキーボードもしくはマウス、テキストもしくはボイスメッセージングを介する携帯電話機、およびウェブベースのアプリケーションを介するスマートフォン
を含むが、これらに限定されることなく、任意の電子装置での手動操作を介して装置の接触器状態を変更するように装置１４に指示するようなアクションを講じるために、装置１４とのリアルタイムおよび瞬時ユーザ相互作用のための能力を有している可能性がある。システム１０は、任意の様々な時間に及ぶ、個別の装置データと、種々の装置または装置の組み合わせからの同種、異種および複合データとを含むが、これらに限定されることなく、データを閲覧するあらゆる可能な手段の履歴ロギングおよび双方向プロッティングのため検索されたデータの記憶能力と、エネルギーコストの統計表現および分析を含む備えをさらに提供してもよい。システム１０は、「スマートグリッド」互換性インターフェースおよび「スマートグリッド」システムとの通信および協調と、セキュリティシステム、占有システム、他のエネルギーシステム、および他の制御システムを含むが、これらに限定されることなく、他の建物システムとのインターフェースに基づく通信および協調と、単一インターフェースで制御された複数のシステムのシステムを形成する能力とをさらに提供してもよい。

開示のシステム１０は、従って、提供された情報から得られるマクロレベルに関して行動変化を実施するために利用されうる。企業「Ａ」は、企業の従業員が自身の固有の労働時間を選択することを可能にすることにより、作業者に優しい環境を作り出す方針を有している。従業員の殆どは、午前８時と午前９時との間に出社し、午後４時半と午後５時半との間に退社する。少数の従業員が、午前６時より前に出社し、１人または２人が午後７時という遅い時間に退社する。開示のシステム１０によって記録された統計量は、各閾値交差に対する占有センサのタイムスタンプ付きデータの累積に基づいて、日、週、月および年を含むが、これらに限定されることなく、任意の時間の範囲に亘って建物内の人口の実際の表現を施設管理者に与える可能性がある。さらに、同じ装置からの記録された、平均化された温度データは、長時間に亘る占有データと比較されうる。営業活動の時間を制限することにより快適レベル暖房および冷却の時間を短縮する能力に対する、非常に少数の作業者を収容するために建物を暖房または冷房するコストなどが、この記録された履歴データから、結論が出されうる。

図８に示した時間−温度−占有グラフは、このタイプのデータがどのように表示されうるかについての例を例示する。温度は、華氏温度で目盛が付けられ、右軸に表示されている。占有検出は、左軸に表示されている。データは、暖房シーズン中に記録されているので、温度は、休み時間中に低減されている。このデータの調査は、建物温度設定が午後８時を過ぎるまでより高い快適レベルに留まることを明らかにする。これは、建物内の人数が午後７時頃に零に接近することをさらに明らかにする。

図９に示した時間−温度−占有グラフは、同じデータを表示し、ボックス内の面積によって暖房システムが日常運転への最低限の変更で調節されてもよいときをさらに明らかにする。施設管理者は、１日当たりにほぼ２時間によって温度を容易に低下させ、占有者の快適需要を満たすことがあり得る。暖房コストの削減は、拡張配線装置１４制御ユニット暖房／冷房電気器具を介して測定された電力によって、または、毎月測定された電力会社請求書を受け取り次第、直接的に観測されうる。さらなる検討中に、事業主は、フレックスタイム制の企業方針を継続する価値について決定する可能性がある。

提供されたデータの粒度は、ホテルの部屋または学生寮の部屋などの建物内部の１人部屋を分析するために、または、構内全体を分析するために使用されうる。暖房および冷房システムが部屋によって区分され、かつ、設備への電力が制御用サーモスタットとして動作する拡張配線装置１４（たとえば、スイッチ２０）を通じて供給されている場合、より大型のシステムへのインターフェースが不必要である。地熱などの大きな電気負荷を利用する大きなゾーンまたは暖房源に対して、または、化石燃料を使用するシステムに対して、上記例に示したデータと、システムのインターフェース能力とを利用すると、システム
１０は、リアルタイムで占有に応答するために建物暖房／冷却システムと知的に相互作用するようにプログラムされることがあり得る。情報およびインターフェース能力を仮定すると、建物暖房／冷却システムは、動き検出に直接的に応答し、外部分析の必要性、手動相互作用、または介入なしで室温を変更するであろう。

図８および９をさらに参照して、暖房／冷房工場の適切なインテリジェンスを仮定すると、温度設定は、たとえば、ＢＡＣｎｅｔプロトコルを使用して、午後７時の時間枠で自動的に低減されているであろう。システム１０は、快適レベルを維持するためにゾーンバルブ、ダンパおよびその他の設備を直接的に制御することにより、加熱炉、大型の空調ユニット、およびボイラーなどの大型の暖房および冷房工場に直接的にインターフェースを取ることなくサブシステムコンポーネントとさらに相互作用する可能性がある。

個別の行動レベルでは、日々のエネルギー消費量との通常の相互作用は、最も多くの場合に、照明である負荷をオンにすることと、負荷が不快であるときに限り負荷をオフにすることである。負荷をオン状態に保つアクションを要求することにより、必ずしも必要ではない場合に、エネルギーが消費される時間が短縮されうる。たとえば、事業主は、１日のうちのある特定の時刻に建物内でコンセントおよびライトに給電する分岐回路を停止させるようにプログラムする可能性がある。これしか選択肢がない場合、従業員は、ハード遮断後に作業し続けることができないであろう。生産性が低下することとなる。開示のシステム１０を用いて、占有が検出されていないと仮定すると、ライトは、予定どおりにオフになるものである。しかし、ライトがオフになるように予定されている頃に占有が検出された場合、ライトは、２番目のプログラムされた消灯時刻まで、オンのままにされることになる。これは、ライトをオンに保つために、最小限であっても、ユーザによる動きを必要としてもよい。拡張配線装置１４は、動きセンサを収容しているので、ユーザは、自身のデスクで、高度コンセント１８または高度スイッチ２０の前方で自身の手を振るような最小限の動きが検出されることのみを必要とする。

マクロレベルに関して行動変化を実施するために利用される開示のシステム１０の別の例では、図１０は、事務所環境の２次元温度オーバーレイを図式的に表し、直線は、一定温度の領域を指示している。熱マップは、事務所内部に存在する拡張配線装置１４から取得された温度データを使用して生成された。このプロットは、受付エリアを含むオフィスの部分を示し、会議室は、小個室および化粧室が存在する事務所の反対側より著しく暖かい。このデータは、ＨＶＡＣシステムを知的に再均衡化させ、サーモスタットを再配置し、温度が期待とおりではない場所で断熱を改良し、ことによると、別のゾーンを追加するために使用されうる。

本発明の他の実施形態では、システム制御ユニット１２は、ＨＶＡＣ、照明、電子電気器具（プリンタと、ＰＣおよびラップトップと、テレビと、オーディオおよびビデオ設備と、調理電気器具と、スリープモードの場合のように、ユーザへの電力供給がオフにされている間に、電力を利用する他の負荷と）を含むが、これらに限定されることなく、全ての接続された負荷のエネルギー使用、エネルギー品質、建物の利用状況、有機的な建物使用傾向、建物温度、予防保守、エネルギー消費量の最適化の全体的な建物監視のため適合された可能性がある。

システム１０におけるソフトウェア設計の柔軟性は、他の建物システムに通信する能力を与える。システム１０は、その結果、他のタイプの建物管理制御システムと統合する能力を有することがあり、建物の機械的、照明、セキュリティおよび／またはその他のシステムの監視および制御を実現し易くすることがある。場合によっては、制御ユニット１２は、たとえば、必要に応じて、建物自動化および制御ネットワーク（ＢＡＣｎｅｔ）プロトコル、マスター−スレーブ／トークン−パッシング（ＭＳ／ＴＰ）プロトコル、ＬＯＮ
、ＣＢＵＳ、ＭｏｄＢｕｓ、または任意の他の適当な有線ネットワークプロトコルなどの有線通信プロトコルに従って、建物ネットワークコントローラ２２と通信してもよい。

本発明の一実施形態では、システム１０は、最新建物制御システム間でデータを通信するためＢＡＣｎｅｔプロトコルを実施する。システム１０は、装置（サブ回路）レベルの建物電力使用量と、サブルームレベルの建物占有および気温とに関する有用かつリアルタイム情報を提供する可能性がある。この共有情報は、暖房および冷房負荷を動的に調節することにより、かつ、セキュリティシステム特徴を適合させることにより他のシステムの性能を高める可能性がある。

開示のシステム１０は、エネルギー消費量を削減しながらユーザの体験を強化することになる他のシステムとインターフェースを取るため付加的な確立されたプロトコルおよび独自開発のプロトコルを追加する可能性がある。たとえば、バッジスワイプまたはデジタルキー付きのエントリーシステムから通信される情報を仮定すると、システム１０は、個人の身分証明書をその人の事務所位置と相互に関連付け、その人の到着を予想して照明、コンセント、および冷暖房ユニットにエネルギーを供給することが可能である。

セキュリティシステムとの統合のさらなる例は、電源アクセス予想の特徴を含み、エリアに入るために任意のタイプのセキュリティバッジまたはコードを使用する占有者は、建物内の特定の位置と関連付けられる可能性があり、そのために、セキュリティシステムは、この情報をシステム１０に送信し、システム１０は、その後、個人の指定された位置への経路のみを照明し、ユーザが接近するときに接続された電子装置が起動することを可能にするために個人の位置にあるレセプタクルに給電する。

システム１０のさらなる改良は、ＰＩＲセンサの感度が様々な閾値をプログラムすることにより遠隔的に設定される実施形態を提供してもよい。一例では、拡張配線装置１４は、誰かが自身の小個室に着席しているときを検出する可能性がある。感度は、小個室列を歩いている誰かが警報を作動させることがないように、調節されうる。換言すると、閾値は、至近距離の動きのときに限り始動させるようにより高く設定される。

本発明の別の実施形態では、拡張配線装置１４は、各配線装置に内蔵された動き感知電子部品と呼応して、各配線装置とシステム制御ユニット１２との間で送信または受信された信号の品質を測定することにより占有を感知する。信号品質測定は、位置的に減衰させられた信号の振幅および／またはビット誤り率、または、無線通信信号のいくつかの他の特性を測定することにより達成されてもよい。

占有感知における現在の技術水準は、占有を感知するＰＩＲ、超音波、およびレーダー技術を含む。これらの技術の１つずつは、所定の時間範囲に亘る占有を証明するために占有者による間欠的または連続的な動きが要求される欠陥を有している。信号品質方法は、連続的または間欠的な動きを必要とすることがない。

無線通信の技術に精通している当業者は、送信用または受信用装置アンテナに身体が極めて接近している場合、無線通信リンクの変化が一般に存在することを認識している。アンテナによって送出された信号は、身体が直ぐ近くにあるとき、インピーダンスとアンテナ利得の方向との変化に基づいて、減衰させられ、時には増幅させられる可能性がある。この特性を有利に活かして、本システムは、占有検出機能の性能を改善するためにアルゴリズムを利用する。

このアルゴリズムは、リンクされた装置間で行われる通常の通信リンク受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）調節の一部ではない。このアルゴリズムでは、エリアが占有され
ていない間に、装置は、受信側装置ビット誤り率（ＢＥＲ）が最小値であるが、しかし、測定可能な復号可能なメッセージ率に到達するまで、この装置の送信された信号を意図的に減衰させる。受信側装置は、意図されたメッセージ認識し、受信されたメッセージを既知のメッセージと比較する。送信側装置は、その後、占有者キャリブレーション値としてこの減衰の値を使用する。所定の間隔で、２台の装置は、ＢＥＲをテストするために占有者キャリブレーションレベルで通信する。身体が極めて接近している場合、信号は、信号をキャリブレーションされたＢＥＲと比べて非常に高いＢＥＲまたは非常に低いＢＥＲのいずれかに減衰させることにより変化することになる。これは、身体、または、この場合、占有者が直ぐ近くに居ることの表れである。同じＢＥＲテストに対して、送信側装置の出力電力を低減するために、この送信側装置に依存する代わりに、この同じシナリオを、自己減衰した内部受信経路を装置で使用してもよい。

拡張配線装置１４の内部で便利な所に存在するこのアルゴリズムが建物全体を通じて多数の装置の間で適用されると、このアルゴリズムは、自立型機能として適用されることがあり、または、各配線装置内部で、または、別個の装置として、従来とおりにＰＩＲ技術占有センサまたは他のセンサ技術と併せて適用されることがあり、占有感知機能の品質が著しく改善される。

開示のシステム１０の別の実施形態は、ユーザの身分証明書バッジ（不図示）に内蔵され、超低電力および低デューティサイクルで特別な身分証明書コードを発信する超低電力送信機の利用である。この低電力信号は、建物全体を通じてユーザに極めて接近した範囲内にある配線装置によって十分に受信される。この用途は、単一のＩＤカードの耐用年数をバッテリー交換前に何年にも亘って延ばす。このＩＤバッジは、任意のタイプの設備でこれらの有価資産の位置を追跡する目的のためさらに利用されることがあり、そのために、建物ファシリテーターは、保守および／またはキャリブレーションのための設備を設置するよう要求される。

本明細書に記載した装置および方法の例を、以下に記載する。

建物配線システムの電気リード線への接続のため適合されたヨークアセンブリと、
上記ヨークアセンブリに接続され、凹状部を画定するインターロック筐体と、
本体部の第１の側面に接し、プラグの突起部に可動障壁部を設けるように適合された少なくとも２つの楔形表面を備え、本体部の反対側の第２の側面にあり、上記インターロック筐体内の上記凹状部に近接して位置付けられているラッチ爪部をさらに備える、インターロック本体部と、
を備え、
上記楔形表面への不均等な力の印加は、上記ラッチ爪部を上記インターロック筐体内の上記凹状部の中へ付勢し、上記楔形表面に印加された均等な力の印加は、上記力の方向と垂直な方向に動かすように上記インターロック本体部を付勢する、耐タンパー電気コンセント。

上記インターロック筐体に接続され、上記インターロック本体部の動きに対する抵抗力を与えるように適合されたスプリングをさらに備える、段落［００７４］に記載の耐タンパー電気コンセント。

上記均等な力の方向が水平であり、上記インターロック本体部の動きが垂直である、段落［００７４］に記載の耐タンパー電気コンセント。

本発明いくつかの特定の実施形態に関連して本発明を記載したが、本発明の真の趣旨および範囲は、本明細書により裏付けができる請求項のみに関して決定されるべきことが理
解される。さらに、多くの場合に、システムと機器と方法とは、ある程度の数の要素を有するものとして記載されているが、このようなシステム、機器および方法は、上述のある程度の数の要素より少ない要素で実施されうることが理解される。さらに、ある程度の数の特有の実施形態が記載されているが、１つずつの特有の実施形態に関連して説明された特徴および態様は、１つずつの残りの特に記載された実施形態と共に使用されうることが理解される。

Claims (19)

1. 建物内の電気使用量を監視および制御するためのシステムであって、
   システム制御ユニット処理部、前記システム制御ユニット処理部に接続された少なくとも１つのシステム制御ユニットメモリ、および前記システム制御ユニット処理部に接続されたネットワークインターフェースを備えるシステム制御ユニットと、
   前記システム制御ユニットと無線通信し、建物電気インフラストラクチャの中へ有線接続され、電気コンセントおよび電力スイッチからなる群から選択され、前記建物の室内の刺激パラメータを監視するセンサ、拡張配線装置処理部、前記拡張配線装置処理部に接続された少なくとも１つの拡張配線装置メモリ、および前記センサからのデータを評価し通信するために前記拡張配線装置処理部による実行のため前記少なくとも１つの拡張配線装置メモリに記憶されているプログラム命令を備え、前記センサのデータを前記システム制御ユニットに送信するアンテナをさらに備える拡張配線装置と、
   前記システム制御ユニットの前記ネットワークインターフェースと通信し、前記システム制御ユニットを介する前記拡張配線装置からのデータを構成および監視するように適合されたユーザインターフェースと
   を備えるシステム。
2. 前記ユーザインターフェースは、イーサネットを介して前記システム制御ユニットに接続されたグラフィカルユーザインターフェースである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記拡張配線装置上の前記プログラム命令は、オン／オフ接触器リレーに有線接続されている電気負荷を接続および切断するように前記オン／オフ接触器リレーに指示する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記システム制御ユニットは、前記メモリに記憶された閾値限界を超過すると前記拡張配線装置へのコマンドを発行する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記センサは、温度センサ、受動赤外線センサ、動き検出器、電圧センサ、および電流センサからなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記拡張配線装置は、モーメンタリーレバー、維持レバー、トグル、および押しボタンからなる群から選択される壁面電力スイッチである、請求項１に記載のシステム。
7. 前記システム制御ユニットと通信する建物自動化システムネットワークのためのコントローラをさらに備え、前記拡張配線装置内の前記センサからの前記データは、前記システム制御ユニットを介して前記コントローラへの入力を提供する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記建物自動化システムネットワークは、建物自動化および制御ネットワーク（ＢＡＣｎｅｔ）プロトコルを備える、請求項７に記載のシステム。
9. 複数の拡張配線装置をさらに備え、前記システム制御ユニットは、別の拡張配線装置のメモリに記憶された閾値限界を超過すると１台の拡張配線装置へのコマンドを発行する、請求項１に記載のシステム。
10. システムユーザのための電子機能を備えたバッジをさらに備え、前記バッジ内に少なくとも１台の送信機が内蔵され、前記送信機は、低電力かつ低デューティサイクルで特別な身分証明書コードを送信し、前記特別な身分証明書コードは、前記ユーザの直ぐ近くにある前記拡張配線装置のうちの１台によって受信される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記拡張配線装置は、耐タンパー装置を有している電気コンセントであり、前記耐タンパー装置は、
    建物配線システムの電気リード線への接続のため適合されたヨークアセンブリと、
    前記ヨークアセンブリに接続され、凹状部を画定するインターロック筐体と、
    本体部の第１の側面に接し、プラグの突起部に可動障壁部を設けるように適合された少なくとも２つの楔形表面を備え、前記本体部の反対側の第２の側面に接し、前記インターロック筐体内の前記凹状部に近接して位置付けられているラッチ爪部をさらに備える、インターロック本体部と
    を備え、
    前記楔形表面への不均等な力の印加は、前記ラッチ爪部を前記インターロック筐体内の前記凹状部の中へ付勢し、前記楔形表面に印加された均等な力の印加は、前記力の方向と垂直な方向に動かすように前記インターロック本体部を付勢する、
    請求項１に記載のシステム。
12. システム制御ユニットと無線通信する１台以上の拡張配線装置を備え、前記拡張配線装置は、電気コンセントと電力スイッチとのうちの一方であり、アンテナと、１台以上の拡張配線装置処理部と、前記１台以上の拡張配線装置処理部に接続された少なくとも１つの拡張配線装置メモリと、前記１台以上の拡張配線装置処理部による実行のため前記少なくとも１つの拡張配線装置メモリに記憶されたプログラム命令とを備えるシステムにおいて、建物システムのエネルギー消費量を節約するための方法であって、
    前記１台以上の拡張配線装置を建物の電気インフラストラクチャに有線接続するステップと、
    前記拡張配線装置のうちの１台に付いているセンサによって、前記建物の室内で刺激パラメータを感知するステップと、
    前記感知されたパラメータを示すデータを前記拡張配線装置メモリに記憶するステップと、
    前記感知されたパラメータデータを前記システム制御ユニットに送信するためにプログラム命令を実行するステップと
    を備える方法。
13. 前記１台以上の拡張配線装置処理部によって、第１の拡張配線装置の前記感知されたパラメータデータを閾値限界値と比較し、前記感知されたパラメータデータが前記閾値限界値を超過する場合、前記第１の拡張配線装置に接続された電気負荷の状態を変更するようにプログラム命令を実行するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
14. 前記センサは、占有センサであり、前記プログラム命令を実行することは、前記第１の拡張配線装置に接続された環境制御機器への電力を印加するか、または終了させる、請求項１３に記載の方法。
15. 前記センサは、占有センサであり、占有者の有無が前記センサデータのキャリブレーションされたビット誤り率を実際のビット誤り率と比較することにより突き止められる、請求項１３に記載の方法。
16. 前記１台以上の拡張配線装置処理部によって、第１の拡張配線装置の前記感知されたパラメータデータを閾値限界値と比較し、前記感知されたパラメータデータが前記閾値限界値を超過する場合、前記アンテナを介して前記システム制御ユニットに前記感知されたパラメータデータを送信するステップをさらに備え、前記システム制御ユニットは、前記感知されたパラメータデータに応答して命令を第２の拡張配線装置に送信し、前記第２の拡張配線装置は、前記第２の拡張配線装置に接続された電気負荷の状態を変更するためにプ
    ログラム命令を実行する、請求項１２に記載の方法。
17. 前記システムは、前記システム制御ユニットと通信する建物自動化システムネットワークのためのコントローラをさらに備え、前記方法は、前記建物自動化システムネットワークを制御するのに用いる前記感知されたパラメータデータを前記コントローラに送信するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
18. 前記感知されたパラメータデータは、サブ回路レベルでの建物電力使用量と、サブルームレベルでの建物占有および気温とに関するリアルタイム情報を提供する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記感知されたパラメータデータは、暖房および冷房負荷を動的に調節することにより、または、セキュリティシステム特徴を適合させることにより他の建物システムの効率を高める、請求項１８に記載の方法。

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