JP6457620B2 - ネットワーク接続されたサーモスタットとクラウドベースの管理サーバとの間でデータを交換するための方法およびシステム - Google Patents
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Description
願は2010年11月19日出願の米国仮出願第61/415,771号、2010年12月31日出願の米国仮出願第61/429,093号、および2011年10月17日出願の米国仮出願第13/275,307号の優先権主張出願であり、これらの開示内容を参照により本明細書に組み入れる。
ンテリジェントサーモスタットと、集中的に提供される管理サーバ(「クラウドベースの」管理サーバと呼ぶこともできる)との間のデータ通信方法は、良好な応答性、堅牢性およびスケーラビリティを必要とする。しかし同時に、ネットワーク接続されたインテリジェントサーモスタットの広範な導入が商業的に実現可能であるように、用いられるハードウェアおよび方法論は、家庭や企業における既存の従来のルータおよびネットワークサービスの多くの設置基盤と互換性を有し、かつ機能できなければならない。
(「C線」)を用いて直接電力を供給されてもよい。C線が設けられる場合、C線は電子サーモスタットに電力を供給するという特定の目的を有する。しかしながら、多くのHVAC装置は、サーモスタットに提供されるC線を有さない。そのような場合、多くの電子サーモスタットはHVACコールリレーコイルに至るHVAC制御線から電力を取る「パワースティーリング」、「パワーシェアリング」、または「パワーハーベスティング」と呼ばれる方法によって電力を抽出するように設計されている。そういったサーモスタットは、コールリレーコイルの応答閾値未満の少量の電流が自身を通じてコールリレーコイルに流れるようにして、自身の電力を、暖房または冷房システムの「オフ」または「活動していない(inactive)」期間に「盗む」「シェアする」または「収穫する」。暖房または冷房システムの「オン」または「活動している(active)」期間、サーモスタットは少しの電圧降下を許可することにより、電力を取るように設計されてよい。HVACコールリレーを誤って作動させたり作動させなかったりすることなくパワースティーリング法によって安全に供給可能な瞬時電力量は、通常、非常に限られている。これらの制限は、パワースティーリングサーモスタットに提供することのできる処理およびネットワーク通信能力についても大幅に制限しうる。
、内在する必須構成であるサーモスタットハードウェアがパワースティーリングによって安全に提供可能な瞬時電力を超える電力を必要としても、C線(またはコンセントのような家庭の110V電源からの有線電力)を必要としない。説明するサーモスタットはこれらの目標を、少なくとも、ハードウェアの消費電力がパワースティーリングで安全に提供可能な電力を下回る期間に蓄電し、ハードウェアの消費電力がパワースティーリングで安全に提供可能な電力を上回る期間に必要な追加の電力を提供するために放電する充電池(または同等のオンボード電力ストレージ媒体)を利用を通じて達成する。ここで開示される1つ以上の実施形態により、HVACシステムに好適かつ適切なタイミングでの制御を行うためのサーモスタットとクラウドベースの管理との間のタイムリーなデータ転送を実現しながら、サーモスタットとクラウドベースの管理サーバとの間のネットワーク通信を、電力消費の低減と充電池の長寿命化を促進するような方法で手助けする方法、システムおよび関連するアーキテクチャが提供される。
。無線通信モジュールは、サーモスタットが設置される家庭、企業または他の構成(「筐体」)にサービスを提供するローカルエリアネットワーク(「プライベートネットワーク」)に関連付けられた、統合ルータと通信する。統合ルータはネットワークアドレス変換(NAT)機能を含み、筐体のプライベートネットワークとインターネットのような外部パブ
リックネットワーク上の外部機器との間のデータ接続を手助けする。インターネットのパブリックアクセスを有するクラウドベースの管理サーバ(「クラウドサーバ」)は、サーモスタットの無線通信モジュールへデータパケットを送信するとともに、無線通信モジュールから送信されたデータパケットを受信するように構成およびプログラムされる。無線通信モジュールは、サーモスタットマイクロプロセッサから受信したデータパケットを、クラウドサーバに配信するために統合ルータへ転送するようにプログラムされかつ構成される。無線通信モジュールはさらに、クラウドサーバから送信されたデータパケットを統合ルータから受信するとともに、受信したデータパケットを、クラウドサーバがデータパケットに割り当てている優先度に基づいて選択的にマイクロプロセッサに転送するようにプログラムされかつ構成される。一実施形態について、受信データパケットには標準優先度とキープアライブ優先度を含む2つの優先度のうちの1つが割り当てられている。標準優先度パケットはマイクロプロセッサに転送される。キープアライブ優先度パケットは廃棄される。マイクロプロセッサがスリープモードであれば、無線通信チップからマイクロプロセッサへの標準優先度パケットの転送が、マイクロプロセッサをウェイクモードに移行させる。ウェイクモードの間、マイクロプロセッサは必要に応じてコネクションをオープンおよびクローズしながら、クラウドサーバからの標準優先度を有する関連パケットを用い、必要に応じて無線通信モジュールを通じてクラウドサーバと通信することができる。これらの通信には、サーモスタットからクラウドサーバへの、サーモスタットの現電池レベルの継続的な通知(ongoing notifications)が含まれている。クラウドサーバはサー
モスタットから受信した最新の電池レベルを記録する。他の通信目的で確立されたオープンコネクションがない場合、マイクロプロセッサは無線通信モジュールにコネクションオープニングロングポーリングパケットをクラウドサーバに送信させ、30〜60分と言った比較的長いロングポーリング間隔についてコネクションをオープン状態に保つ。必要なアクティビティがない場合、サーモスタットマイクロプロセッサはその後ロングポーリング間隔の間スリープモードに移行してもよい。(マイクロプロセッサスリープ期間に対応しうる)サーモスタットからの音信がない期間、クラウドサーバは、例えばブラウザまたはスマートフォンユーザインタフェースからのリモートユーザコマンド、外部通知または公共事業会社からのデマンドレスポンス要求、スケジュールされたソフトウェア更新など、サーモスタットに対して通信を潜在的に要求する1つ以上のイベントを処理してもよい
。好適な一実施形態によれば、クラウドサーバは、潜在的に通信を開始させうるイベントの各々を、複数の温度調節重要度クラスの1つに分類し、対応する標準優先度の(従ってマイクロプロセッサをウェイクモードとする)通信をサーモスタットと行う(instantiate)かどうかを(i)サーモスタットの最新電池レベルおよび(ii)温度調節重要度クラスに基づいて判定するように構成されかつプログラムされる。最新電池レベルが高いか問題のないレベルであれば、標準優先度の通信が全てのイベントについて実施され、最新電池レベルが低いか問題のあるレベルであれば、標準優先度の通信は高い温度調節重要度クラスのイベントだけについて実施される。最後に、クラウドサーバは、送信すべき標準優先度パケットがない場合には、1〜5分ごとのような予め定められたキープアライブ間隔でキープアライブパケットを無線通信モジュールに送信するように構成されかつプログラムされる。ある簡単な例では、無線通信モジュールが廃棄するようにプログラムされている単なる「ACK」パケットがクラウドサーバからキープアライブ優先度パケットとして送信され、
一方でクラウドサーガからの他の全てのパケットは標準優先度パケットと見なされて無線通信モジュールからサーモスタットマイクロプロセッサに転送される。しかしながら、「キープアライブ優先度パケット」がTCP「ACK」パケットに限定されるものと解されるべきではなく、ルータを通過し、Wi-Fiチップに到達し、Wi-Fiチップにマイクロプロセッサを目覚めさせないメッセージと解釈されるいかなるタイプのメッセージをも含みうることを理解すべきである。簡単な例において、セットポイント温度変更コマンドがユーザのスマートフォンリモコンを通じてユーザから受信されたイベントは、クラウドサーバによって「高い」温度調節重要性を有するものとして分類され、その結果クラウドサーバは、マイクロプロセッサを目覚めさせる標準優先度メッセージをロングポーリング間隔中に、電池レベルとは無関係に送信させるであろう。そして、そのメッセージはマイクロプロセッサを目覚めさせ、マイクロプロセッサにセットポイント温度を変更するように命令するであろう。対照的に、スケジュールされた周期的なソフトウェア更新イベントはクラウドサーバに「低い」温度調節重要性として分類されるであろう。その結果、最新電池レベルが低いか問題のあるレベルであれば、クラウドサーバはサーモスタットへの対応する標準優先度データ通信を送信せず、スリープしているマイクロプロセッサをスリープしたままとして、電池が再度許容レベルまで充電されるチャンスを広げるであろう。都合の良いことに、全てのコネクションは上述したロングポーリングの機能を利用してプライベートネットワーク内から実施されるため、少なくとも上述したロングポーリング態様のおかげで、上述した電池コンシャスな節電手法はプライベートネットワークの統合ルータに内蔵されたセキュリティファイアウォール機能と互換性を有する。同時に、上述したキープアライブパケット少なくとも用いることにより、上述した電池コンシャスな節電手法は、ロングポーリング間隔が満了する前に関連するトラフィックがない場合にNATテーブルエントリを
シャットダウンすることが多い、多くの共通ルータのネットワークアドレス変換(NAT)テ
ーブル感度と互換性を有する。同時に、説明した手法は、電池コンシャスかつ、電池容量が少ない場合には、処理が必要な温度調節重要イベントが無い限り、スリープ状態のサーモスタットマイクロプロセッサがクラウドサーバに目覚めさせられないようにして電池を保持するものである。ここでさらに説明する別の好ましい実施形態によれば、2つより多くの温度調節重要度クラスがクラウドサーバによって割り当てられ、通信パケットを送信するとのクラウドサーバの決定において2つより多くの異なる電池レベルが考慮され、また2つより多くのパケット優先度がクラウドサーバによって割り当てられる。さらなる好ましい実施形態によれば、異なる重要度を表すために、送信されるパケット上の異なるポート番号を用いるなどすることにより、より多くの異なるレベルのイベント又はパケット重要性が無線通信モジュールからマイクロプロセッサに通信されてよい。
、サーモスタットはサーモスタット通信サーバと確立した通信チャネルを通じて電池レベルを提供する。サーモスタット通信サーバは、サーモスタットに何のデータを送信すべきかを決定するため、サーバの記憶エリアに電池レベルを保存する。さらに、サーモスタット通信サーバは、低優先度データタイプから高優先度データタイプまでのデータ優先度に従い、通信チャネルを通じてサーモスタットに送信すべき1つ以上のデータタイプを分類する。低優先度データタイプはサーモスタット通信サーバおよびサーモスタットの動作に余り重要でないデータを含み、高優先度データタイプはずっと重要なデータを含む。サーモスタットが用いる電池に関する電池レベルが低電池レベルであれば、サーモスタット通信サーバは高優先度データタイプに分類されたデータだけを通信チャネルを通じてサーモスタットに送信してよい。これによってサーモスタットが消費する電力を節約し、サーモスタット上の電池に充電や他の機能の実行するための時間を与えることができる。しかし、サーモスタットの電池レベルが高レベルであると判定されれば、サーモスタット通信サーバは低優先度タイプから高優先度データタイプに分類されたデータを通信チャネルを通じてサーモスタットに送信してよい。
されるパブリックネットワークアドレスとを用いて確立される。通信チャネルを利用可能に保つため、サーモスタット通信サーバは、サーモスタット通信サーバから通信チャネルを通じてサーモスタットへ、ルータのNATタイムアウト期間を超えない最大の時間間隔で
キープアライブパケットを送信する、TCPオーバIPのようなネットワーク通信プロトコル
を用いてロングポーリング間隔を設定する。
ントを収集し、中央サーバに保存するための代理報告サーモスタットの利用を含む。代理報告サーモスタットは電池駆動される複数のサーモスタットから構成されるサーモスタット報告グループの一部である。いくつかの実施形態では、サーモスタット報告グループから最高電池レベルチャージを有するサーモスタットが代理報告サーモスタットに選択される。グループ内の各サーモスタットは自身のイベントを、各サーモスタットでの動作および発生するイベントに対応するログに記録する。各サーモスタットによって記録されたこれらイベントはネットワークを通じて送信され、収集され、代理報告サーモスタットに関連付けられた記憶エリアに保存される。各イベントに含まれるサーモスタット識別子は、各イベントがどのサーモスタットで発生したかを示す。所定時間後、もしくは記憶エリアが一杯になると、代理報告サーモスタットはイベントをサーモスタット報告グループから中央サーバにアップロードする。コネクションが未確立であれば、代理報告サーモスタットは一般的にインターネット上に存在する中央サーバとの通信チャネルを確立する。代理報告サーモスタットに関連付けられた記憶エリアに収集されたイベントがアップロードされると、グループからの新たなイベントを保存できるよう、代理報告サーモスタット上の記憶エリアを消去することができる。
体の非限定的な例には、2世帯住宅(duplexs)、タウンハウス(townhomes)、集合住宅、ホテル、小売店、オフィスビル、および工業用建物が含まれる。さらに、ここで説明する1つ以上のシナリオの文脈上、ユーザ、顧客、設置者(installer)、住宅所有者、占有者、
ゲスト、テナント、家主、修理人などの単語が、サーモスタット、他の機器またはユーザインタフェースを対話的に操作する1人以上の人物を言及するために用いられるかもしれないが、それらの参照は、本教示の範囲が、そのような動作を実行している1人以上の人物に限定されるものとは決して解されてはならない。
願);米国特許出願第13/034,674号(2011年2月24日出願);米国特許出願第13/034,678号
(2011年2月24日出願);米国特許出願第13/038,191号(2011年3月1日出願);米国特許出
願第13/038,206号(2011年3月1日出願);米国特許出願第29/399,609号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,614号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,617号
(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,618号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,621号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,623号(2011年8月16日
出願);米国特許出願第29/399,625号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,627
号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,630号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,632号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,633号(2011年8月16
日出願);米国特許出願第29/399,636号(2011年8月16日出願);米国特許出願第29/399,637号(2011年8月16日出願);米国特許出願第13/199,108号(2011年8月17日出願);米国特
許出願第13/267,871号(2011年10月6日出願);米国特許出願第13/267,877号(2011年10月6日出願);米国特許出願第13/269,501号(2011年10月7日出願);米国特許出願第29/404,096号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,097号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,098号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,099号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,101号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,103号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,104号(2011年10月14日出願);米国特許出願第29/404,105号(2011年10月14日出願);米国特許出願第13/275,307号(2011年10月17日出願);米国特許出願第13/275,311号(2011年10月17日出願);米国特許出願第13/317,423号(2011年10月17日出願);米国特許出願第13/279,151号(2011年10月21日
出願);米国特許出願第13/317,557号(2011年10月21日出願);および米国特許仮出願61/627,996号(2011年10月21日出願)。
し、HVACシステム120の制御および動作に影響を与えてもよい。サーモスタット110に内蔵されるセンサはサーモスタット110から突き出ることはなく、それによって住宅又は他の筐体内の占有者に気付かれることのない、スタイリッシュかつ洗練されたデザインを提供する。そのため、サーモスタット110はインテリアデザインの全体的な見栄えを向上させつつ、ほとんどの装飾と容易にフィットする。
ーモスタット110は主学習型サーモスタットであり、壁に取り付けられるとともにHVAC制御線の全てに接続されている。一方、リモートサーモスタット112は補助学習型サーモスタットであり、寝室用照明またはドレッサーに配置されている。補助学習型サーモスタットの外観およびユーザインタフェースの機能は主学習型サーモスタットと同様であり、補助学習型サーモスタットはさらに、主学習型サーモスタットと同様の検知能力(例えば温度、湿度、動き、周辺光、近接)を有するが、HVAC制御線のどれにも接続されていない。HVAC制御線には接続されていないが、補助学習型サーモスタットは、筐体内の設置位置で追加温度データを提供したり、占有者情報を提供したり、ユーザに追加のユーザインタフェースを提供したりといったように、HVACシステムの制御を向上させるために主学習型サーモスタットと無線通信したり強力したりする。
プライベートネットワーク上のネットワーク機器は、コンピュータ124と、本発明の一部の実施形態に係るサーモスタット110、およびリモートサーモスタット112を含んでいる。一実施形態において、プライベートネットワークは、ルーティング、無線アクセスポイント機能、ファイアウォールおよびコンピュータ124のような様々な有線ネットワーク機器を接続するための複数の有線コネクションポートを提供する統合ルータ122を用いて実装されている。各機器は統合ルータ122から、DHCP(Dynamic Hopt Configuration Protocol)のようなサービスを通じて動的に、またはネットワーク管理者の作業を
通じて静的に、プライベートネットワークアドレスが割り当てられる。これらプライベートネットワークアドレスは、機器がLANを通じて互いに直接通信できるようにするために
用いることができる。他の実施形態では代わりに、統合ルータ122が提供する機能に加え、さらに別のネットワーク機能を実行するため、複数の独立したスイッチ、ルータおよび他の機器(不図示)を用いてよい。
びインターネットサービスプロバイダまたは他のパブリックネットワークサービスのプロバイダを通じた、インターネットのようなパブリックネットワークへのコネクションを有していれば、ネットワーク機器に対してパブリックネットワークへのアクセスを提供する。インターネットのようなパブリックネットワークは、ワイドエリアネットワークまたは
WANと呼ばれることもある。インターネットの場合、インターネット上の他の機器によっ
て直接アドレス指定されることが許された特定の機器に対してパブリックアドレスが割り当てられる。これらインターネット上のパブリックアドレスは量が限られているため、プライベートネットワーク上の機器およびコンピュータは、ネットワークアドレス変換(NAT)テーブル内の複数のエントリを通じて1つのパブリックアドレスを共有するために統合
ルータ122のようなルータ機器を用いることが多い。ルータは、プライベートネットワーク上の機器と、インターネット上の機器、サーバ、またはサービスとの間でオープンされた通信チャネルの各々に対し、NATテーブル内にエントリを作る。プライベートネット
ワーク上の機器から送信されたパケットは最初、送信機器のプライベートネットワークアドレスを含んだ「ソース」アドレスと、インターネット上のサーバ又はサービスのパブリックネットワークアドレスに対応する「デスティネーション」アドレスとを有している。パケットがプライベートネットワークの内部からルータを通過する際、ルータは「ソース」アドレスを、ルータのパブリックネットワークアドレスとNATテーブル内のエントリを
参照する「ソースポート」に置き換える。このパケットを受信するインターネット上のサーバは、プライベートネットワーク上のルータにパケットを送り返すために「ソース」アドレスおよび「ソースポート」を用い、ルータは対応する参照をNATテーブル内のエント
リで行い、プライベートネットワーク上の適切な機器にパケットを転送する。
0の両方が、インターネットのようなパブリックネットワーク上に配置されたサーモスタット管理システム(不図示)と個別の通信チャネルを確立することを可能にする。いくつかの実施形態によれば、サーモスタット管理システム上のサーモスタット管理アカウントが、筐体100内のコンピュータ機器124がサーモスタット110にリモートアクセスすることを可能にする。サーモスタット管理システムはサーモスタット管理アカウントがサーモスタット110に関連付けされているか、サーモスタット110と組にされていれば、コンピュータ機器124からの情報をインターネットを通じてサーモスタット110へ渡す。従って、サーモスタット110で収集されたデータもまた、筐体100に関連付けられたプライベートネットワークから統合ルータ122を通り、パブリックネットワークを通じてサーモスタット管理システムに到達する。スマートフォン、ラップトップコンピュータおよびタブレットコンピュータのような、筐体100内に存在しない他のコンピュータ機器(図1に不図示)もまた、サーモスタット管理システムにアクセス可能であり、サーモスタット管理アカウントへアクセスされてよいなら、サーモスタット110を制御することができる。本発明の実施形態に係る、インターネットのようなパブリックネットワークのアクセスおよびサーモスタット110のようなサーモスタットへのリモートアクセスのさらなる詳細については、以下でより詳細に説明する。
な筐体100に、暖房、冷房、換気、および/または空気処理を提供する。他の実施形態では放射熱ベースのシステム、ヒートポンプベースのシステムなど、他のタイプのHVACシステムを用いてもよいが、システム120は強制空気タイプの暖房および冷房システムを示している。
ドエリアネットワーク(WAN)を通じた無線通信を可能とするために、サーモスタット11
0の内部にはネットワークインタフェースコントローラまたはNIC(不図示)が設けられ
ている。
温度センサが設けられる。追加センサはさらに、環境光センサ(不図示)および、カバー304のすぐ裏の、サーモスタットの最上部付近に配置されるアクティブ近接センサ(不図示)を含んでもよい。筐体316のいくつかの実施形態は、バックプレート314およびヘッドユニット312を含む。筐体316は、サーモスタット110に用いられ、かつ含まれる1つまたは複数の内蔵センサに、魅力的かつ耐久性のある構造を提供する。
つを選択、アクセス、および利用するためにサーモスタット110を設定するためのユーザインタフェースを提示したりするために用いられてもよい。
部に配置された充電池(不図示)によって電力が供給される。いくつかの実施形態において電池は、HVACシステムから引かれた「C」線からの24VAC電力もしくはサーモスタット
110に直接接続されたAC-DC変換器を用いて直接充電される。あるいは、これらの直接
的な方法が利用できなければ、例えば上述した米国特許出願第13/034,678号および同13/267,871号に記載されるような1つまたは複数のタイプのエネルギーハーベスティングも内蔵電池の充電に用いてよい。本発明のいくつかの実施形態は、HVACシステムを高いレベルの性能および応答性で制御するサーモスタットの動作を維持しながら、電池の効率的な使用を促進する方法で、サーモスタット110と通信し、動作させる。いくつかの実施形態は、インターネットのようなパブリックネットワーク上に位置するサーモスタット管理システムがサーモスタット110といつ通信することができるかを決定するために、電池レベル充電(battery-level charge)および通信の優先度や相対的な重要性を用いることができる。
制御される。いくつかの実施形態によれば、図4Bに示す内側への押下は外縁リング302のみを前方へ移動させ、別のいくつかの実施形態によれば、ヘッドユニット前部402全体が押下とともに内側へ移動する。いくつかの実施形態においてカバー304およびグリル部材308は外縁リング302と一体には回転しない。
社製 DIR-655 Extreme N無線ルータ, Netgear社製の WNDR3700 RangeMax デュアルバンド無線 USB ギガビットルータ, バッファローテクノロジー社製Nfiniti WZR-HP-G300NH 無
線Nルータ, Asus社製 RT-N 16無線ルータ,シスコ社製Linksys E4200デュアルバンド無線
ルータ, 又はシスコ社製Linksys E4200デュアルバンド無線ルータであってよい。
スタットアクセスクライアント514は、サーモスタット110の遠隔制御や遠隔的な設定のために用いられてよい。サーモスタットアクセスクライアント514はまた、電池レベル測定値、ファームウェア更新レベル、診断データ、またはサーモスタットによってサーモスタットアクセスクライアント514に明らかにされる他の任意のデータを含む、サーモスタット110またはリモートサーモスタット112上の他の情報を収集してもよい。
けを受けずに、インターネットや他のパブリックネットワーク上で直接通信することはできない。図5における例では、サーモスタット110はプライベートネットワークアドレス192.168.1.108とプライベートポート番号60720を有し、リモートサーモスタット112にはプライベートネットワークアドレス192.168.1.110と3つの異なるプライベートポー
ト番号60744、60743および60722が設定されている。この例において、サーモスタット1
10は、パブリックネットワークアドレス107.20.224.12およびパブリックポート番号443を有するクラウドベースの管理サーバ516との通信チャネルの確立を開始する。従って、プライベートネットワーク502上のルータ(不図示)は、サーモスタット110のソースアドレス192.168.1.108およびソースポート60720と、クラウドベースの管理サーバ516のデスティネーションアドレス107.20.224.12およびデスティネーションポート443との間の通信のための、NATポート1022で識別されるエントリをNATテーブル518に作成する。
、ルータは、NATポート1044、1921、および1758で識別される3つのエントリをさらにNATテーブル518に作成する。NATポート1044、1921、および1758で識別されるNATテーブル518内の追加対応エントリはソースアドレス192.168.1.110およびソースポート60744、60743、および60722を含み、それぞれ、クラウドベースの管理サーバ516のデスティネーションアドレス107.20.224.12およびデスティネーションポート443に関連付けられる。本発明の様々な実施形態において、クラウドベースの管理サーバ516と他のサーモスタットとの間の通信はサーモスタット110に設定されるように1つの通信チャネル上で発生してよく、他の実施形態はリモートサーモスタット112に提供されるような複数の通信チャネルを用いてもよい。
ルドおよびソースポートフィールドの値をルータに割り当てられているパブリックアドレス76.21.3.203と対応するNATポート1022にそれぞれ置き換える。パブリックネットワーク上に送信される、図5の変更後のパケットヘッダ520は、デスティネーションアドレス
およびデスティネーションポートは元のままだが、ソースアドレスおよびソースポートがルータのパブリックネットワークアドレスとNATテーブル518からのポート番号に変更
されている。NATテーブル518内のエントリが存在する限り、サーモスタット110お
よび112はクラウドベースの管理サーバ516へのパブリックネットワーク504上の個別の通信チャネルを通じて通信することができる。
10/112は、(i)特定の温度閾値が温度センサで検出された場合のような、目覚める
に値するローカルイベントまたは(ii)目覚めるに値する次のイベントまたはクラウドベースの管理サーバ516からの要求、を待機する間、低電力状態に移行してよい。
518内のエントリを維持する方法により、ロングポーリング通信を維持する。一実施形態において、キープアライブ優先パケットはTCP/IPプロトコルスタックに組み込まれたキープアライブ機能と一致する。ロングポーリング時間間隔内にサーモスタット110/112に送信すべきメッセージがなければ、プロトコルスタックは1つ以上の「キープアライブ」パケットを、ロングポーリング時間間隔より短いキープアライブ間隔ごとにプライベートネットワーク502上のルータに送信することで、NATテーブル518を維持する
。好ましくは、キープアライブ間隔は、多くの一般的なルータがその特定のコネクションに関するNATテーブルを消去するであろう間隔よりずっと短い。
に対応付けられている)機器アドレス76.21.3.203:1022に、「高い」電池レベルと5000単位時間に設定されたキープアライブ間隔を与える。対照的に、機器電池充電率テーブル616における(NATテーブル518によってサーモスタット112に対応する)機器アド
レス76.21.3.203 : 1044、76.21.3.203 : 1921、および76.21.3.203 : 1758はいずれも、「低い」電池レベルと10000にセットされたより長いキープアライブ間隔を有している。
クラウドベースの管理サーバ516のいくつかの実施形態は、NATテーブル518内のエ
ントリがルータに消去される可能性を削減するため、電池レベルが高い場合にはより短いキープアライブ間隔を設定してもよい。電池レベルが「低い」場合、キープアライブ間隔は、ほとんどのルータ機器のNATタイムアウト期間を超えないであろう最大の時間間隔を
表す最大ロングポーリング間隔に設定されてよい。
39%が低電池レベル、40〜79%が中電池レベル、80〜100%が高電池レベルである必要はなく、他の範囲を含んでもよい
、低温度調節重要度データタイプはソフトウェアアップデートを含んでよい。一方、高温度調節重要度データタイプは、サーモスタットにおける設定値の変更要求やHVACシステムの暖房または冷房オンの要求など、サーモスタット管理システムの動作にとってより高い重要性を有するデータを含むことができる。
ムアウト期間を超えない最大の時間間隔でこれらキープアライブパケットを送信するための時間間隔を設定してよい。NATタイムアウト期間前のキープアライブパケットの受信は
、NATテーブルにその時点のおけるエントリを維持し、通信チャネルが切断されないよう
にする。
内のエントリは、サーモスタット通信サーバおよびサーモスタットからの通信の間隔がルータに関連付けられたNATタイムアウト値を超えない限り削除されず、通信チャネルは維
持される。
ないデータを含む。これらはソフトウェアアップデートや他のメンテナンスのような、サーモスタットで実行されるオプション機能を含んでよい。反対に、高温度調節重要度データタイプは、サーモスタット管理システムおよびサーモスタットの動作にとってより重要性が高いデータを含み、一般には設定値の変更、暖房または冷房のオン/オフ、またはサーモスタットが配置された住居または商業施設内の場所の周辺温度のチェックといった、サーモスタット上の動作を能動的に実行することの要求を含む。
ともに通信チャネルをオープンした状態に保つために内蔵キープアライブ機能がパケットを送信する(812)。いくつかの実施形態において、サーモスタット通信サーバはロングポーリング間隔が満了すると通信チャネルを切断するよう要求し、サーモスタットによって新たな通信チャネルが確立されるのを待ってもよい。
ルギーを節約するため、サーモスタットは低電力モードに移行し、次のイベントを待つ(828)。ある時間経過後、管理サーバはNATテーブルエントリが削除される前にキープ
アライブパケットを送信する(830)。一実施形態において、サーモスタットは低電力モードから目覚めて低電池レベルをサーモスタット通信サーバに送信し、サーモスタットの電池レベルが放電間近であることを知らせる(832)。そして、サーモスタットは電池を節約するために再び低電力モードに戻る(834)。サーモスタット通信サーバはそのサーモスタットに低電池レベルを関連付け、その結果を記憶領域に保存する(836)。この時点で、図5においてサーモスタットアクセスクライアント514を実行しているタブレット506のようなクライアント機器は、サーモスタット通信サーバにサーモスタット設定の変更を要求する(838)。サーモスタット通信サーバはこの要求を、サーモスタット上の電池がローレベルであっても送信されるべき高温度調節重要度データタイプに分類する(840,842)。その結果、サーモスタットはデータ送信を受信し、サーモスタット設定の変更要求を実行する(844)。別の実施形態は、3つ以上の電池レベルと、低、中、高温度調節重要度区分データタイプを用いる3つの分類システムのように、データに関して3つ以上の対応する温度重要度分類を用いてもよい。
図示のように各アドレスに対して高優先度データタイプおよび低優先度データタイプを関連付けている。いくつかの実施形態によれば、クラウドベースの管理サーバ516は、優先度送信テーブル902に示すように、サーモスタットに送信すべきデータを低または高優先度データタイプに分類するとともに、適切な通信チャネルまたはパブリックアドレス上に送信する。データは、パブリックネットワーク504、プライベートネットワーク502を通り、図9Aに示すように無線によってアクセスポイント606からサーモスタット112へと到達する。
ーモスタット112は、サーモスタット112が検出した電池レベルに応じて、パケットを受け入れるか破棄するようにWiFiモジュールの設定を更新してもよい。後になって電池レベルが高であるとサーモスタット112が判定した場合、サーモスタット112は両方のポートに到達する低優先度データパケットおよび高優先度データパケットのいずれも処理するようにWiFiモジュールを再設定する。別の実施形態において、WiFiモジュールはさらに、より多くの、あるいはより少ないデータ優先度タイプについて、より多くの、あるいはより少ないポートおよびプロセスを用いるように設定されてもよい。例えば、単に高優先度および低優先度データタイプだけでなく、高優先度、中優先度、または低優先度データタイプのいずれかを処理するために3つの通信チャネルが用いられてよい。
てよく、より具体的に「マイクロコントローラ」と呼んでもよいバックプレートプロセッサ916はテキサスインスツルメンツ社製のMSP430Fマイクロコントローラであってよい
。サーモスタットヘッドユニット、バックプレート、および他の物理要素の物理的な配置および構成の詳細については、上述した米国特許出願第13/199,108に記載されている。
有効な暖房設定値を現在温度が下回った場合のように、HVAC動作が要求されうることをセンサデータが示している場合や、(ii)メモリ917が満杯になり、メモリ915に保存するためにセンサデータをヘッドユニットプロセッサ914に転送する必要が生じた場合に、ヘッドユニットプロセッサ914を目覚めさせるであろう。そして、センサデータはクラウドサーバとヘッドユニットプロセッサ914との間のその後の有効な通信セッション中にクラウドサーバ(サーモスタット管理サーバ)に送信されてよい。
択的に無視または破棄するようにプログラミングされてよい。例えば、WiFiモジュール912のポートに到来した低優先度のデータは、そのポートに関連付けられた対応するウェイクオンLAN機能を無効とすることにより破棄されてよい。低優先度のパケットを破棄ま
たは無視することで、さらに電池の電力を節約しつつ、通信チャネルが継続して動作できるようになる。
スの管理サーバ516とサーモスタット112における動作に関するフローチャートである。一実施形態において、図9Cにおけるフローチャートはサーモスタット通信サーバが電池駆動型のサーモスタットと複数の通信チャネルを通じて通信するために用いる動作を提供する。この実施形態において、図9Aに示すクラウドベースの管理サーバ516のようなサーモスタット通信サーバは、電池駆動されるサーモスタットから、サーモスタットとサーモスタット通信サーバとの間でネットワークを通じた複数の通信チャネルの確立の要求を受信する(928)。サーモスタットが通信チャネルを開始する際、ルータは図5におけるNATテーブル518のようなNATテーブルに複数のエントリを作成し、サーモスタットがパブリックネットワークであるインターネット上のサーモスタット通信サーバと通信するための複数の通信チャネルを提供する。上述したように、NATテーブル内のこれら
のエントリは、サーモスタット通信サーバおよびサーモスタットからの通信の間隔がルータに関連付けられたNATタイムアウト値を超えない限り削除されず、通信チャネルはオー
プンし続ける。
ともに複数の通信チャネルをオープンさせ続けるために内蔵キープアライブ機能がパケットを送信する(938)。いくつかの実施形態において、サーモスタット通信サーバはロングポーリング間隔に関連付けられたタイマが満了すると、通信チャネルが利用可能でかつ適切に動作することの確認を支援するため、通信チャネルを切断して再確立するよう要求してもよい。
うことができるため、データを処理するか破棄するかの決定をサーモスタットが行えるようにしている。
低および高優先度データパケットを受信するように設定する(956)。そして、サーモスタットは、電力消費を削減するために低電力状態に戻り、次のイベントまたはデータの受信を待ってもよい(958)。
場合またはそのパケットが関連付けられたペイロードを有さない場合に、データパケットは破棄されてよい。パケットが破棄される場合、サーモスタットのヘッドユニットプロセッサ914やバックプレートプロセッサ916といった他の部品は低電力状態を維持できるので、サーモスタットは全体的な電力消費を節約できる(962)。
態はWiFiモジュールのある通信チャネルおよびポート上のパケットを、そのチャネルのウェイクオンLAN機能をオフにすることによって破棄する。これにより、そのチャネル上でその後受信される低優先度パケットは無視または破棄されることになる。いくつかの実施形態において、WiFiモジュールは第2通信チャネル上のパケットを適切なポート番号を見いだすためのフィルタを用いて処理するとともに、その選択されたフィルタに対するウェイクオンLAN機能を有効にするように設定される。最後に、電池充電率が低電池レベルより高い場合(968,No)、本発明の実施形態は第1および第2通信チャネルを通じてその後受信するパケットの処理を有効にする(978)。例えば、電池レベル充電率が高い場合、本発明の実施形態はより多くのデータを処理するように調整され、サーモスタットの能力と、命令および要求への応答能力とを向上させる。電池レベルのチェックおよびWiFiモジュールの調整後、エネルギー消費を節約するためサーモスタットは低電力状態に戻り、次のイベントおよび/または処理すべきデータを待つ(958)。図9Eにおけるデータの流れの例は、データの流れと異なる優先度のデータを送信するために複数の通信チャネルを用いるイベントを示している。
なる(960)。いくつかの実施形態において、第1通信チャネルは低優先度データタイプ用に予約され、第2通信チャネルは高優先度データ用に予約されている。エネルギーを節約するため、サーモスタットは低電力モードに移行し、次のイベントを待つ(964)。ある時間経過後、ロングポーリングインターバルが満了すると、サーモスタット通信サーバはNATテーブルエントリが削除される前にキープアライブパケットを送信する(96
2)。一実施形態において、サーモスタットは低電力モードから目覚め、低電池レベルを検知するとともに周辺状況を記録する。この例において、受信データパケットを処理するかどうかの判断はサーモスタットにゆだねられているため、サーモスタットはサーモスタット通信サーバに転送しない。代わりにサーモスタットは高優先度データタイプを受信するポート以外の全てのポートに対するウェイクオンLAN(WOL)機能をオフする(970
)。例えば、第1通信チャネルは低優先度データ用に予約されているため、第1通信チャネルを通じてその後受信するパケットは破棄されるであろう。その後のある時点で、図5における、サーモスタットアクセスクライアント514を実行するタブレット506のようなクライアント機器が、サーモスタットへソフトウェアアップデートをダウンロードするようサーモスタット通信サーバに要求する(972)。サーモスタット通信サーバはその要求を低優先度データタイプに分類し、サーモスタットの電池レベルとは無関係に第1通信チャネルを通じて送信する(974)。いくつかの実施形態において、サーモスタット通信サーバは異なる優先度データタイプを異なる通信チャネルに振り分け、受信パケットを破棄するか処理するかをサーモスタットに決定させる。サーモスタットはソフトウェアアップデート要求を受信するが、電池レベルが低く、また第1通信チャネルはそれが受信しうる低優先度データを無視するように設定されているため、結局はパケットを破棄する(976)。図10A〜10Bは複数のサーモスタットでサーモスタット報告グループを生成し、報告イベントを1つの共通イベントログにまとめるための模式的なブロック図およびフローチャートを提供する。
トとして選択されている。選択されると、サーモスタット1004はネットワーク上で他のサーモスタット1006,1008,および1010からそれぞれローカルトランスファー1012,1014,および1016を通じてログデータを収集する。
イトを割り当ててよい。代理報告サーモスタット上の記憶装置が満たされると、代理報告サーモスタットの一実施形態はサーモスタットイベントを保存するためにサーモスタット管理システムへ複数の通信チャネルを確立する(1024)。
さらなるイベントをイベントログに含めることができる。複数の例および実施形態を説明してきたが、それらは本発明のいかなる見地も限定するものではない。
Claims (20)
- サーモスタットであって、
1つ以上の温度センサと、
スリープモードとウェイクモードとで動作するように構成されたプロセッサと、
サーモスタット管理サーバと無線通信するWi-Fiチップとを含み、
前記Wi-Fiチップは、
前記サーモスタットと前記サーモスタット管理サーバとの間に通信チャネルを確立し、
前記プロセッサが前記スリープモードで動作している間、前記サーモスタット管理サーバから前記通信チャネルを通じてデータパケットを受信し、
受信された前記データパケットの優先度を判定するように構成され、
前記優先度は標準優先度とキープアライブ優先度とを含み、
前記キープアライブ優先度を有する前記データパケットは、前記通信チャネルをアライブ状態に保ち、
前記Wi-Fiチップはさらに、前記キープアライブ優先度のパケットが破棄されるように、受信された前記データパケットを、各パケットの判定された前記優先度に基づいてフィルタリングするように構成され、
前記キープアライブ優先度のパケットはキープアライブ間隔で受信され、
前記キープアライブ間隔の期間は、前記サーモスタットの電池に関する充電レベルに基づいており、
前記Wi-Fiチップはさらに、前記標準優先度のパケットを前記プロセッサに転送するように構成されている、サーモスタット。 - 前記Wi-Fiチップはさらに、複数のポートを通じてアクセスポイントと通信するように構成されており、
前記受信したデータパケットの前記優先度は、前記データパケットが前記複数のポートのどのポートで受信されたかに基づいて判定される、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記プロセッサはさらに、
エネルギー貯蔵装置に関する充電レベル情報を受信し、
前記充電レベル情報の少なくとも一部を前記Wi-Fiチップを介して前記サーモスタット管理サーバに送信するように構成されている、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記キープアライブ優先度のパケットはキープアライブ間隔に従って受信され、
前記キープアライブ間隔の期間は、アクセスポイントがアドレス変換テーブル内に前記サーモスタットに関するエントリを維持することが予期される最小時間に基づいている、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記キープアライブ優先度のパケットはキープアライブ間隔に従って受信され、
前記キープアライブ間隔の期間は1分から5分の間である、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記キープアライブ優先度のパケットはTCP/IP ACKパケットを含む、請求項1に記載のサーモスタット。
- 前記Wi-Fiチップはさらに、
前記プロセッサが前記スリープモードにある間、前記サーモスタット管理サーバからキープアライブパケットを受信し、
前記プロセッサを前記スリープモードから移行させることなく、前記キープアライブパケットの返信確認応答を前記サーモスタット管理サーバに送信するように構成されている、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記Wi-Fiチップはさらに、高優先度データおよび低優先度データとして分類されるデータを受信し、前記受信したデータをフィルタリングするように構成され、
前記フィルタリングは、前記データが高優先度として分類されるか、または低優先度として分類されるかに基づいている、請求項1に記載のサーモスタット。 - 前記Wi-Fiチップはさらに、
前記サーモスタットのエネルギー貯蔵装置のエネルギーレベルとは無関係に、前記高優先度データを受信し、
前記サーモスタットの前記エネルギー貯蔵装置の前記エネルギーレベルが低くない場合に、前記低優先度データを受信するように構成されている、請求項8に記載のサーモスタット。 - サーモスタットとサーモスタット管理サーバとの間でデータを通信する方法であって、
前記サーモスタットのプロセッサにより、1つ以上の温度センサから1つ以上の温度測定値を、セットポイント温度と前記1つ以上の温度測定値とに従ってHVACシステムを制御するために受信するステップと、
前記サーモスタットと前記サーモスタット管理サーバとの間に通信チャネルを確立するステップと、
前記サーモスタットの前記プロセッサをウェイクモードからスリープモードに移行させるステップと、
前記プロセッサが前記スリープモードで動作している間、前記サーモスタットのWi-Fiチップにより、前記サーモスタット管理サーバから前記通信チャネルを通じてデータパケットを受信するステップと、
前記Wi-Fiチップにより、受信された前記データパケットの優先度を判定するステップとを含み、
前記優先度は標準優先度とキープアライブ優先度とを含み、
前記キープアライブ優先度を有する前記データパケットは、前記通信チャネルをアライブ状態に保ち、
前記方法はさらに、前記キープアライブ優先度のパケットが破棄されるように、前記Wi-Fiチップにより、受信された前記データパケットを、各パケットの判定された前記優先度に基づいてフィルタリングするステップを含み、
前記キープアライブ優先度のパケットはキープアライブ間隔で受信され、
前記キープアライブ間隔の期間は、前記サーモスタットの電池に関する充電レベルに基づいており、
前記方法はさらに、前記Wi-Fiチップにより、前記標準優先度のパケットを前記プロセッサに転送するステップを含む、方法。 - 前記プロセッサが前記スリープモードにある間、前記Wi-Fiチップにおいて、前記サーモスタット管理サーバからキープアライブパケットを受信するステップと、
前記プロセッサが前記スリープモードから移行する必要なく、前記Wi-Fiチップから前記サーモスタット管理サーバへ、前記キープアライブパケットの返信確認応答を送信するステップとをさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記Wi-Fiチップにおいて、前記サーモスタット管理サーバから、通信チャネルの切断および再確立の要求を受信するステップと、
前記サーモスタットから前記サーモスタット管理サーバへ、アクセスポイントを通じて、前記サーモスタットと前記サーモスタット管理サーバとの間の前記通信チャネルの再確立要求を送信するステップとをさらに含む、請求項10に記載の方法。 - アクセスポイントは、前記サーモスタットに対してローカルなプライベートネットワークである第1のネットワーク上の前記サーモスタットのネットワークアドレスと、前記サーモスタット管理サーバを含むパブリックネットワークである第2のネットワーク上の前記アクセスポイントのネットワークアドレスとを変換するアドレス変換テーブルを保存する、請求項10に記載の方法。
- 前記Wi-Fiチップにおいて、前記アクセスポイントを介して前記サーモスタット管理サーバから伝送を受信するステップをさらに含み、
前記伝送は、前記アクセスポイントが、前記アドレス変換テーブルから前記サーモスタットに関するエントリを削除することを妨げる、請求項13に記載の方法。 - 前記Wi-Fiチップにより、高優先度データおよび低優先度データとして分類されるデータを受信するステップと、
前記Wi-Fiチップにより、受信された前記データをフィルタリングするステップとをさらに含み、
前記フィルタリングは、前記データが高優先度として分類されるか、または低優先度として分類されるかに基づいている、請求項10に記載の方法。 - 前記サーモスタットのエネルギー貯蔵装置のエネルギーレベルとは無関係に、前記Wi-Fiチップにより、前記高優先度データを受信するステップと、
前記サーモスタットの前記エネルギー貯蔵装置の前記エネルギーレベルが低くない場合に、前記Wi-Fiチップにより、前記低優先度データを受信するステップとをさらに含む、請求項15に記載の方法。 - 前記キープアライブ優先度のパケットは、ロングポーリング間隔の間に受信される、請求項10に記載の方法。
- 前記ロングポーリング間隔は100分未満である、請求項17に記載の方法。
- 前記サーモスタットのエネルギー貯蔵装置に関する充電レベル情報を受信するステップと、
前記充電レベル情報の少なくとも一部を前記Wi-Fiチップを介して前記サーモスタット管理サーバに送信するステップとをさらに含む、請求項10に記載の方法。 - コンピュータに、請求項10〜19のいずれか1項に記載の方法を実行させるための、プログラム。
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