KR20040108694A - 에너지 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20040108694A
KR20040108694A KR10-2004-7015287A KR20047015287A KR20040108694A KR 20040108694 A KR20040108694 A KR 20040108694A KR 20047015287 A KR20047015287 A KR 20047015287A KR 20040108694 A KR20040108694 A KR 20040108694A
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제임스 에이치. 터너
데이비드 페아치
조셉 베아우데트
조지 이. 주니어 로우그밀러
론 스트리치
그레고리 에이. 엘러스
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로버트쇼 컨트롤즈 캄파니
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Abstract

배분망으로부터 하나 이상의 사이트(1.04)로의 에너지의 전달을 관리하는 시스템 및 방법이 개시된다. 각각의 사이트는 배분망에 연결된 적어도 하나의 장치(1.08)를 갖는다. 적어도 하나의 장치는 에너지를 제어적으로 소비한다. 시스템은 노드(1.10) 및 제어 시스템을 포함한다. 노드는 시스템을 감지 및 제어하기 위하여 적어도 하나의 장치(1.106)에 연결된다. 노드는 장치로 전달되는 에너지를 감지 및 제어하기 위하여 적어도 하나의 장치(1.10C)에 연결된다. 제어 시스템(1.12)은 배분망의 적어도 하나의 특성(characteristic)을 노드로 전달하기 위하여 상기 노드 및 배분망에 연결된다. 노드는 적어도 하나의 특성의 함수로서 장치로의 에너지 공급을 제어한다.

Description

에너지 관리 시스템 및 방법{ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD}
종래에 유틸리티들은 그 고객들에게 신뢰할만한 전력원을 제공하는 데에 있어 훌륭한 역할을 수행해 왔다. 유틸리티들은 고객 수요를 정확하게 예측하고 그 수요를 충족시킬 수 있는 적합한 발전 공급원을 가지고 있도록 보장하는 것에 의하여 그 역할을 수행한다. 역사적으로, 전력에 대한 수요는 가장 덥거나 추운 달 동안에 있어 매년 증가하며, 이로 인해 발전 용량의 증가가 요구된다. 피크 주기 수요에 대해 검토를 해 보면, 피크시간에서 비피크 시간으로 수요를 이동시키는 방법이 있을 경우 새로운 발전의 상당한 양에 대한 필요성이 감소될 수 있음을 알 수 있다.
전자 업계의 규제는 정전, 가격 변동 및 그 결과가 경제 및 삶의 방식에 영향을 주는 방식과 관련하여 상당한 이해관계가 있다.
예를 들어, 캘리포니아에서의 최근 사건은 이슈화되었으며 이러한 이해관계를 증폭시킨다. 캘리포니아는 수요를 충족시키기 위해 설립되는 새로운 발전 시설없이 10년 동안 로드 증가로 고생하고 있다. 산 호세에 있는 것과 같은 인터넷 데이터 센터는 예측하지 못한 새로운 전력 수요가 60,000 가정의 것과 같다고 발표한다. 주에서 규정한 규제 행위는 주요 유틸리티들로 하여금 그들의 생산 자본을 헐값에 팔도록 강요하였으며, 그 결과 그들은 스스로 발전하였던 전력을 다른 데로부터 구매하게끔 하였다.
피크 시간 동안의 수요를 감소시키는 것을 돕기 위하여 수요 감소 프로그램 및 더 진보된 제어가 제안되어 왔다.
현재, 유틸리티들은 그들의 고객들에게 수요 감소 프로그램들을 제공한다. 이러한 프로그램들은 고객들로 하여금 유틸리티들이 전력을 생산하거나 획득하는데 더 저렴한 때로 로드를 이동시키도록 경제적인 인센티브를 제공함으로써 피크 주기로부터 로드를 이동시키도록 설계된다. Time of Day 율은 그와 같은 프로그램의 한 예이다.
유틸리티가 제공하는 다른 유형의 프로그램은 종래의 수요측 관리(Demand Side Management, DSM) 프로그램이다. 이러한 유형의 프로그램은 피크 또는 긴급시 동안에 가정에서 유틸리티가 전력을 주로드로 인터럽트할 수 있게끔 월별로 크레디트를 고객에게 제공한다.
이러한 프로그램은 모두 동작하는 것으로 보이지만, 그들은 각각 그들의 문제점을 갖고 있다. Time of delay 프로그램은 고객들이 이해하기 힘들 수 있다. 따라서, 이러한 프로그램은 고객 기반 사이에서 매우 낮은 참여율을 갖는다. 반면, DSM 프로그램은 훨씬 더 높은 참여율을 갖는다. 하지만, DSM 로드 창고(loadshed)는 유틸리티들이 좀처럼 실행하지 않는다. 또한, 유틸리티가 로드 창고를 실행하는 경우, 결과적인 전력 인터럽션은 고객의 편의에 영향을 주어 결국 다수의 고객들이 프로그램으로부터 떠나도록 하는 경향이 있다. 더욱이, 현재 DSM 프로그램은, 사인을 하는 모든 이들에게 크레디트를 제공하는 동안에는 로드 제어에 기여를 하는 고객 및 그렇지 않은 고객 사이를 차별화할 수 없다.
Time of day율 및 DSM 프로그램이 유효하기는 하지만, 그 유용성을 잠식하는 고객 만족도 분야에 있어서는 문제가 있다. 또한, 유틸리티들은 이러한 형태의 제안으로부터는 수입을 거의 올리지 못하고, 따라서 보다 경제적으로 실용적인 옵션으로서의 새로운 생성을 찾고 있다.
수년동안 온도조절장치, 온도조절 제어 장치 및 주위 제어 시스템들이 설계, 제작 및 사용되어 왔다. 이러한 장치들은 보유자 지향 기반으로 사이트(1.04) 내에서의 온도를 감지하도록 주로 설계되어 있으며, 보유자의 편의 지향 레벨에 기반하여 편의 레벨을 유지하도록 난방 및/또는 냉방 시스템을 가동시킨다. 이러한 장치에 대해서는 주로 사용되는 2개의 설계 형태가 존재한다. 즉, 표준 단일 제어 장치 또는 듀얼 제어 장치가 있다.
표준 단일 제어 장치는, 온도가 보유자 지향 조정점보다 높거나 낮게 될 경우 가열 또는 냉방을 하여 원하는 온도를 선택하도록 온도 설정 메커니즘 및 시스템 중 하나를 선택하도록 수동 스위치에 기반하여 가열 또는 냉방 시스템을 가동시킬 수 있다. 듀얼 제어 시스템은 가열 시스템 가동 및 냉방 시스템 가동을 위한 2개의 설정점을 가지며, 가열 시스템 및 냉방 시스템 모두에 부착된다. 이러한 형태의 제어에 있어서, 사용자는 겨울동안 온도를 상승시키기 위해 가동되는 가열 시스템의 최소 온도 및 여름동안 온도를 떨어뜨리기 위해 가동되는 냉방 시스템의 최대 온도를 설정한다.
이러한 형태의 온도 제어 장치는, 표준 단일 제어 장치에서의 경우와 같이 가열 또는 냉방 시스템을 수동으로 선택할 필요가 없도록 하는 편의를 제공하며, 사용자가 편안한 온도 범위를 정할 수 있게끔 한다. 이러한 2개의 설계 형태를 기준으로 하여, 시간이 지날수록 계속 개발되고 있는 다양한 변종들이 존재한다. 수해에 걸쳐, 이러한 감지 및 제어 장치들은 종래의 바이-메탈 콘트랙터(bi-metal contractor)로부터 보다 섬세한 전자 기기로 변화하고 있으며, 시간, 주일 및/또는 예를 들어 저, 중, 고인 고정 비용을 표시하는 유틸리티 회사로부터 외부 생성 제어 신호에 기초하여 상이한 설정점을 가동시키고, 지역의 사람이 존재하는지에 기초하여 소정점으로 온도를 자동 조절하는 적외선 동작 탐지기와 인터페이스하는 기능을 가질 뿐 아니라, 가열 및 냉방에 대해 다중 설정점을 갖도록 프로그램될 수 있는 능력을 갖고 있다. 하지만, 대부분의 최종 사용 고객들은 이러한 장치들을 모니터링하고 트래킹하며 사용하기 위한 데이터에 대한 액세스 및/또는 경험, 시간을 갖고 있지 않다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 일반적으로 생필품(commodity)의 전달에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전기, 천연 가스, 스팀, 냉장 또는 데워진 물, 또는 휴대용 또는 재생 물과 같은 생필품의 전달 및 사용을 관리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점들은 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하면 보다 쉽게 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블럭도.
도 1b는 도 1a의 에너지 관리 시스템의 일 구현예를 도시하는 도면.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 전달을 관리하기 위한 처리 흐름도.
도 2a는 도 1a의 에너지 관리 시스템에 사용되는 게이트웨이 노드의 블럭도.
도 2b는 도 1a의 에너지 관리 시스템에 사용되는 계측 노드의 블럭도.
도 2c는 도 1a의 에너지 관리 시스템에 사용되는 제어 노드의 블럭도.
도 2d는 도 1a의 에너지 관리 시스템에 사용되는 로드 제어 노드의 블럭도.
도 2e는 고객 사이트에서의 도 1a의 에너지 관리 시스템의 구현의 블럭도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 진보된 온도조절 장치를 도시하는 도면.
도 3b는 도 3a의 진보된 온도조절 장치의 블럭도.
도 3c 내지 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 경제적 편의제공 관리 제어 전략을 도시하는 그래프.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고객 GUI를 나타내는 도면.
도 4b는 도 4a의 GUI의 제어 패널을 도시하는 도면.
도 4c는 도 4a의 GUI의 가상 온도조절장치를 도시하는 도면.
도 4d는 도 4a의 GUI의의 점유 모드 스크린을 도시하는 도면.
도 4e는 도 4d의 점유 모드 스크린을 도시하는 제2 도면.
도 4f는 도 4d의 점유 모드 스크린을 도시하는 제3 도면.
도 4g는 도 4a의 GUI의 온도조절 스케쥴 달력을 도시하는 도면.
도 4h는 도 4a의 GUI의 온도조절 스케쥴 패널을 도시하는 도면.
도 4i는 도 4a의 GUI의 선택 날짜 형태 드롭 다운 리스트를 도시하는 도면.
도 4j는 도 4a의 GUI의 구성(config) 경고 스크린을 도시하는 도면.
도 4k는 도 4a의 GUI의 보고 스크린을 도시하는 도면.
도 4l은 도 4a의 GUI의 일자별 온도 보고 팝업 스크린을 도시하는 도면.
도 4m은 도 4a의 GUI의 일자별 전자 보고서 팝업 스크린을 도시하는 도면.
도 4n은 도 4a의 GUI의 구성 데이터 스크린을 도시하는 도면.
도 4o는 도 4a의 GUI의 온도조절 데이터 스크린을 도시하는 도면.
도 4p는 도 4a의 GUI의 가열 드롭 다운 리스트를 도시하는 도면.
도 4q는 도 4a의 GUI의 냉방 드롭 다운 리스트를 도시하는 도면.
도 4r은 도 4a의 GUI의 프로그램 참여 스크린을 도시하는 도면.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유틸리티 GUI를 도시하는 도면.
도 5b는 도 5a의 GUI의 즉시 공급 스크린을 도시하는 도면.
도 5c는 도 5a의 GUI의 가용 프로그램 용량 팝업을 도시하는 도면.
도 5d는 도 5a의 GUI의 스케쥴된 공급 스크린을 도시하는 도면.
도 5e는 도 5a의 GUI의 탐색 적격 프로그램 다이얼로그(find eligible program dialog)를 도시하는 도면.
도 5f는 도 5a의 GUI의 프로그램 요약 도표를 도시하는 도면.
도 5g는 도 5a의 GUI의 프로그램 정의 스크린을 도시하는 도면.
도 5h는 도 5a의 GUI의 보고 스크린을 도시하는 도면.
도 5i는 도 5h의 보고 스크린의 부분을 도시하는 도면.
본 발명에 따르면, 시스템 및 방법은 배분망로부터 1개 이상의 사이트로의 에너지 전달을 관리한다. 각 사이트는 배분망에 연결된 적어도 하나의 장치를 갖는다. 상기 적어도 하나의 장치는 제어가 가능한 상태로 에너지를 소비한다. 시스템은 노드 및 제어 시스템을 포함한다. 노드는 장치에 전달되는 에너지를 감지 및 제어하기 위한 적어도 하나의 장치에 연결된다. 제어 시스템은 적어도 하나의 배분망의 특성(characteristic)을 노드로 전달하기 위하여 노드 및 배분망에 연결된다. 노드는 적어도 하나의 특성의 함수로서 상기 장치로 에너지 공급을 제어한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 제1 시간 주기로부터 에너지 요구를 이동시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 고객에 의해 운행되는 피제어 장치의 에너지 사용을 측정하는 단계, 제1 시간 주기동안 상기 피제어 장치로의 에너지를 중단하는 단계, 및 제1 시간 주기, 측정된 에너지 사용 및 알려진 전력 요구의 함수로서 실제 에너지 절약에 기초하여 사용자에게 리베이트를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 사용자와의 상호작용을 통하여 가열 및/또는 냉방 시스템을 제어하기 위한 온도조절 장치가 제공된다. 가열 및/또는 냉방 시스템은 전력 배분망을 통하여 에너지가 공급된다. 온도조절 장치는 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 제어 패널과, 사용자에게 시각 정보를 제공하기 위해 제어 패널에 연결된 디스플레이를 포함한다. 온도조절 장치는 공급되고 있는 에너지의 특성을 수신하고 디스플레이에 상기 특성을 디스플레이하도록 되어 있다.
1. 에너지 관리 시스템 및 방법 - 개요
도면을 참조하고, 동작에서, 본 발명은 일반적으로 전기, 천연 가스, 스팀, 워터, 냉각수 또는 온수, 또는 휴대용 워터 또는 재활용 워터와 같은 필수품의 전달 및 사용을 관라하는 시스템(1.02) 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 시스템(1.02)은, 예를 들어, 전기 및 천연 가스와 같은 에너지의 전달 및 사용을 관리하는 데에 적응할 수 있다. 이하의 논의는 전기의 전달 및/또는 사용의 관리에 촛점을 맞추고 있지만, 본 발명은 그러한 전기의 전달 및/또는 사용에 한정되지 않는다.
일반적으로, 시스템(1.02)은 고객 사이트(1.04) 및/또는 유틸리티(1.06)에 위치하는 적어도 하나의 고객(또는 사용자)으로 하여금 고객 사이트(1.04)로 전기의 전달 또는 사용을 관리할 수 있도록 한다. 유틸리티(1.06)는, 예를 들어, 전력 플랜트를 통해서와 같은 전기의 발생 및/또는 고객 사이트(1.04)로의 전기의 전송 모두를 포함할 수 있다.
고객 사이트(1.04)는 전기 및 적어도 하나의 노드(1.10)를 사용하는 적어도 하나의 장치(1.08)를 포함한다. 설명된 실시예에서, 고객 사이트(1.04)는 세개의 장치들을 포함하는데, 이들은, 피계측 장치(1.08A), 피제어 장치(1.08B), 및 피계측 및 피제어 장치(1.08C)이다. 각 장치(1.08)는 관련 노드(1.10)를 가질 수 있다.
이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 설명된 실시예에서, 네개의 상이한 형태의 노드들(1.10)이 존재하는데, 이들은 로드 계측 노드,(1.10A), 제어 노드(1.10B), 로드 제어 노드(1.10C), 및 게이트웨이 노드(1.10D)이다.
게이트웨이 노드(1.10D)는 게이트웨이 노드(1.10D)와 각각의 다른 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C)간 및 게이트웨이 노드(1.10D)와 유틸리티 제어 시스템(1.12)간의 양방향 통신을 제공한다. 각각의 장치들(1.08A, 1.08B, 1.08C) 중의 오직 하나만 도시된다고 하여도, 임의의 숫자의 각 형태의 장치(1.08A, 1.08B, 1.08C)가 존재할 수 있음을(아무 장치도 없는 경우를 포함함) 주목해야 한다.
일반적으로, 로드 계측 노드(1.10A)는 관련 피계측 장치(1.08A)로 전달되고 있는 순간 전력(대개, kWh의 범위에서)을 측정한다. 또한, 로드 계측 노드(1.10A)는 소정의 시간 주기(예를 들어, 매 15 또는 20분 마다)에 걸쳐 피계측 장치(1.08A)로 전달되는 총 전력을 결정할 수 있다. 전달되고 있는 순간 전력과 관련된 정보 및 누적 전력은 게이트웨이 제어 노드(1.10D)를 통해 유틸리티(1.06)로 전달된다. 예를 들어, 피계측 장치(1.08A)는 고객 사이트(1.04)로 공급되고 있는 모든 전력을 측정하는 전기 계측기일 수 있다.
일반적으로, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치(1.08B)를 제어하는데 사용된다. 가장 간단한 형태로, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치(1.08B)로 전력을 차단하고 공급하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 피제어 장치(1.08B)가 풀(pool, 도시하지 않음)을 필터링하는데 사용되는 풀 펌프인 경우, 제어 노드(1.10B)는 풀 펌프로 전력을 간단히 공급하고 차단할 수 있다. 또한, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치(1.08B)의 특징들예를 들어, 개시 시간, 종료 시간, 지속 시간 등)을 제어할 수 있다.
일반적으로, 로드 제어 노드(1.10C)는 피제어 및 피계측 장치(1.08C)로 전달되고 있는 순간 전력을 측정하고, 및 그 장치(1.08C)를 제어하는데 사용된다. 또한, 로드 제어 노드(1.10C)는 소정의 시간 주기(예를 들어, 매 15 또는 20분 마다)에 걸쳐 피제어 및 피계측 장치(1.08C)로 전달되는 총 전력을 결정할 수 있다.
노드들(1.10)은 그 전력 사용을 제어 및/또는 측정하기에 바람직한 임의의 형태의 장치(1.08)를 이용하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 노드들(1.10)은 전체 고객 사이트(1.04), 풀 펌프, HVAC 시스템, 워터 가열기, 예를 들어, 냉장고, 식기 세척기, 온수 욕조, 관개용 및 우물 펌프, 스파, 커피 메이커 등의 임의의 기구, 또는, 예를 들어, 텔레비젼, 스테레오 등과 같은 다른 전기 또는 전자 장치와 관련될 수 있다.
장치(1.08)를 이용하여 사용되는 노드(1.10)의 형태는 장치, 및 그 장치의 전력 사용의 측정, 그 장치의 제어 또는 이 모두를 하는 것이 바람직한가의 여부에 좌우된다. 본 발명의 일 형태에서, 노드(1.10)는 장치(1.08)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 각 장치(1.08)에서, 전체 고객 사이트(1.04)의 에너지 사용을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 로드 계측 노드(1.10A)는 그 사이트의 전기 계측기와 관련될 수 있다.
노드들(1.10)은 대응 장치(1.08)에 통합되거나, 또한 분리될 수 있다. 예를들어, 로드 계측 노드(1.10A)는 리트로피트(retro-fit) 목적의 전기 계측기에 연결된 개별적인 장치일 수 있다. 또한, 노드들(1.10)은 장치들(1.08)에 통합되도록 설계되고 생산될 수 있다.
고객은 사용자 인터페이스(1.14)를 통하여 시스템(1.02)을 액세스하고 제어할 수 있다(이하 참조). 사용자 인터페이스(1.14)는 온도 조절 장치(thermostat)와 같은 다른 장치로 포함될 수 있다(이하 참조). 또한, 고객은 이동 전화, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 또는 다른 적합한 장치들과 같은 외부 장치들을 통하여 시스템(1.02)에 액세스할 수 있다. 그러한 장치들은 인터넷, 무선 데이터 망, 또는 다른 적합한 시스템을 통하여 시스템(1.02)에 링크될 수 있다.
또한, 시스템(1.02)은 액세스되고, 유틸리티 인터페이스(1.16)를 통하여 유틸리티(1.06)에서 제어될 수 있다(이하 참조).
본 발명의 일 형태에서, 로드 계측 노드(1.10A), 제어 노드(1.10B), 로드 제어 노드(1.10C)는 게이트웨이 노드(1.10D)와 통신한다. 본 발명의 다른 형태에서, 로드 계측 노드(1.10A), 제어 노드(1.10B), 로드 제어 노드(1.10C), 및 게이트웨이 노드(1.10D)는 모두 서로 통신할 수 있다. 설명된 실시예에서, 노드들(1.10)은 망(1.18)에 의해 상호 연결된다. 망(1.18)은 에더넷(ethernet) 망 또는 무선 망과 같은 무선 망일 수 있다.
시스템(1.02)의 예시적인 구현을 도 1b에 나타내었다. 이러한 설명된 실시예에서, 게이트웨이 노드(1.10D)는 케이블 모뎀, DSL 모뎀, 또는 다른 적합한 수단들(도시하지 않음)에 의해 "항상 온", 보안 유선 또는 무선 망(1.20)를 통하여 유틸리티 제어 시스템(1.12)과 통신한다. 유틸리티 제어 시스템(1.12)은 백엔드 서버(1.22) 상에서 저장되고 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다(이하 참조).
본 발명의 일 형태에서, 유틸리티 제어 시스템(1.12) 및 백엔드 서버(1.22)는 제3자, 즉 서비스 제공자(1.24)에 의해 제공 및/또는 서비스 및/또는 유지될 수 있다.
유틸리티 제어 시스템(1.12)으로의 액세스는 가상 사설 통신망(VPN)과 같은 보안망(1.26)을 통하여 유틸리티(1.06)에서 제공될 수 있다.
시스템(1.02)으로의 원격 액세스가 인터넷을 통하여 백엔드 서버(1.22)에 의해 고객에게 제공될 수 있다.
설명된 실시예에서, 고객 사이트(1.04)는 전기 계측기로 나타낸 피계측 장치(1.30A), 풀 펌프로 나타낸(도표로는 풀로 나타냄) 피제어 장치(1.30B), 및 워터 가열기로 나타낸 피계측 및 피제어 장치(1.30C)를 포함한다. 그러나, 임의의 특정 사이트는 제로, 하나 또는 그 이상의 각 형태의 장치를 포함할 수 있다. 설명된 실시예에서, 또한, 시스템(1.02)은 개량된 온도 조절 장치 장치(1.30D)를 포함한다. 각 장치(1.30A, 1.30B, 1.30C, 1.30D)는 게이트웨이 노드 또는 게이트웨이(1.10D)와 통신한다.
이하에서 더 상세히 논의하는 바와 같이, 고객은 시스템(1.02)으로 액세스하고, 사용자 인터페이스(1.14)를 통하여 노드들(1.10) 및/또는 장치들(1.08)을 감시하고 제어할 수 있다.
또한, 유틸리티(1.06)는 노드들(1.10) 및/또는 장치들(1.08)을 제어함으로써 전기의 사용을 감시 및 제어할 수 있다. 더 구체적으로, 유틸리티(1.06)는 피크 주기중의 에너지 요구를 완화하거나 저감시키도록 설계된 하나 또는 그 이상의 전력 공급 프로그램(이하에서는, PSP 또는 PROGRAM 또는 PROGRAMS)을 정의, 개조, 구현, 및 보증할 수 있다. PROGRAM은 강제적 또는 선택적일 수 있다. 사용자 인터페이스(1.14)를 통하여, 사용자는 하나 또는 그 이상의 선택적인 PROGRAMS에 대해 신청 또는 서명할 수 있다. PROGRAM은 하루 중의 시간과 같은 소정의 조건들의 세트가 발생한 경우 자동적으로 구현될 수 있거나, 또는 전기 요구가 있는 경우 유틸리티(1.06)에 의해 보증될 수 있다.
예를 들어, PROGRAM은 피크 요구 주기 중에서 임의의 거주 로드들을 자동적으로 쉬프트시키고, 그들의 실제(측정되고 인증된) 기여를 기초로 하여 KWH 리베이트들에 참여하는 고객들을 신용할 수 있다. 일 실시예에서, 리베이트들은 쉬프트된 주기 중에서 연료 또는 전기의 비용에 직접 연관된다. 이러한 PROGRAM은 Time Of Day 레이트들이 가변의 KWH 비용 성분없이 전달되도록 설계되는, 동일한 결과들을 전달한다. 쉬프트 요구에 대한 리베이트들은 피크 주기에서 소비자 인센티브 대 더 높은 레이트들을 제공한다. 또한, PROGRAM은 고정 리베이트 대신에 소비자들의 실제 기여를 기초로 하는 가변 리베이트를 제공한다.
도 1c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에서, 시간의 제1 주기로부터 에너지 요구조건을 쉬프팅하는 방법이 제공된다. 방법은 고객에 의해 동작되는 장치(1.08)의 에너지 사용을 측정하는 단계(제1 단계(1.32A))를 포함한다. 장치(1.08)는 공지의 전력 레이팅을 갖는다. 제2 단계(1.32B)에서, 장치(1.08)의 에너지는 제1 시간 주기 중에 차단된다. 제3 단계(1.32C)에서, 리베이트가 제1 시간 주기, 측정된 에너지 시용, 및 공지의 전력 요구조건의 함수로서 실제 에너지 절약을 기초로 하는 고객으로 제공된다.
예를 들어, 도 1b로 돌아와서, PROGRAM은 예를 들어, 지리적 위치에서 소정의 고객들의 세트에 대한 모든 풀 펌프들을 포함하도록 정의될 수 있다. 또한, PROGRAM은 하루의 설정 주기 중에서 풀 펌프들이 동작하도록 허용하지 않음으로써 정의될 수 있다. 풀 펌프를 갖는 고객들은 PROGRAM에 서명하거나 "신청"할 수 있다. 고객의 풀 펌프에 대한 전력 레이팅은 공지되어야만 하고 시스템(1.02) 내에 저장된다. 로드 제어 노드(1.10C)는 풀 펌프와 통합되거나, 또는 분리 및 연결된다. 로드 제어 노드(1.10C)는 제1 시간 주기 중에 풀 펌프를 불능으로 하기 위하여 유틸리티 제어 시스템(1.12)으로부터 신호를 수신한다. 또한, 로드 제어 노드(1.10C)는 풀 펌프가 동작하고 있지 않음을 확인하기 위하여 제1 시간 주기 중에 풀 펌프의 에너지 사용을 측정한다.
또한, 다른 PROGRAM은 온도 조절 장치 설정점들을 개조하고, 온도 램핑(ramping)을 사용하며, 및 열 스트립들 및 컴프레서들의 보조 스테이지들을 제한함으로써, HVAC 시스템들 상의 소프트 로드 제어(편안함 레벨들의 제어)를 실행할 수 있다(이하 참조).
본 발명의 일 형태에서, 시스템(1.02)은 매 주일마다 피크 로드를 쉬프트시키도록 배치되나, 주말 또는 휴일에는 동작하지 않는다는 점에서, 시스템은 전력플랜트와 같이 동작하도록 설계된다. 또한, PROGRAM의 보증을 통해 절약된 에너지는 전력 플랜트의 용량과 동일한 방식의 능력으로 보여질 수 있다.
본 발명의 일 형태에서, 시스템(1.02)은 소정의 실체 또는 고객, 및 그 실체 내의 각 장치(1.08), 또는 그 서브세트들에 대한 실제 간격 데이터를 소망하는 바와 같이 기록한다. 예를 들어, 그 실체가 가정인 경우에, 실제 에너지 간격 데이터는 각 기구, 및/또는 선택된 기구들에 대하여 수집될 수 있다. 게이트웨이 노드(1.10D)와 다른 노드들(1.10A, 1.10B, 1.10C)간의 통신들은 마이크파, 고주파(RF), 또는 다른 무선 통신 방법을 포함하는 유선 또는 무선 수단들을 통하여 존재할 수 있다. 실제 간격 데이터는 고객의 리베이트를 계산하기 위한 기본일 수 있다. 또한, 게이트웨이 노드(1.10D)는 그와 통신하는 에너지 장치들의 건강 및 유지와 관련한 정보를 수집할 수 있다. 따라서, 게이트웨이 노드(1.10D) 및 다른 노드들(1.10A, 1.10B, 1.10C)은 유선 또는 무선 통신 채널을 기초로 하여 통신하도록 구성될 수 있다. 더구나, 통신들은 양지향성일 수 있으며, 인코딩될 수 있다. 또한, 게이트웨이 노드(1.10D)는 적어도 하나의 서버와 통신할 수 있으며, 그 역도 또한 같다. 따라서, 게이트웨이 노드(1.10D)는 프로세서 및 에더넷 연결을 포함할 수 있다. 서버로의 통신들은 케이블 모뎀, DSL, 전력 라인 반송파 모뎀, 또는 다른 양지향성 유선 또는 무선 통신 링크를 통하여 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 게이트웨이 노드(1.10D)는 가격 및 계획 정보를 저장하는 메모리(이하 참조)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이 노드(1.10D)는 하루에 장치들(1.08)로부터 96의 판독이 이루어지는 경우 15일의 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 리베이트들은 전체 사용을 기초로 제공될 수 있다. 하나의 예시에서, 워터 가열기가 시간의 1/3 동안 "온"인 경우, 역사적으로, 소비자는 전체 피크 간격에 대해 "오프"인 워터 가열기를 기초로 하는 논피크(non-peak) 주기 워터 가열기 사용에 대한 1/3의 리베이트를 얻을 수 있다.
또한, 시스템(1.02)은 특정 시간 주기, 예를 들어, 한달에 대한 예산 목표를 고객으로부터 수신하도록 적응될 수 있다. 그 후, 시스템(1.02)은 고객의 사용을 감시할 수 있고, 특정 예산 목표가 특정 시간 주기 중에 초과될 것이라고 결정되면이메일 또는 다른 통지를 고객에게 보낼 수 있다.
위에서 설명하고 이하에서 더 상세히 기술하는 바와 같이, 또한 시스템(1.02)은 개량된 온도 조절 장치 장치(1.30D)를 포함할 수 있다. 시스템(1.02)은 현재의 내부 온도를 감지할 수 있으며, 점유자 편안함의 유지 계산에 사용되는 다른 아닐로그 또는 디지털 입력 뿐만 아니라, 최소한 습도 감지, 외부 온도, UV 강도, 바람의 방향 및 속도, 상대 습도, 습구 온도계, 이슬점 및 로컬 날씨 예측 데이터 또는 인코딩된 신호들을 포함하도록 개량될 수 있다. 그 기초 형태로, 시스템(1.02)은 내부 공기 온도를 관리할 것이다. 선택적인 개량된 시스템 입력들을 사용하여, 또한 시스템(1.02)은, 편안함 및 내부 공기 품질을 최대화하는 댐퍼 및 신선한 공기 입력 덕트, 정전기 필터 및 이온화 장치들과 관련하여 적합한 가열, 여과, 공기 조절 및 냉방 장비의 동작을 제어함으로써, 그 사이트에서 공기 품질 및 습도를 관리할 수 있다. 시스템(1.02)은 편안함 지수들 및 에너지 지수들의 가격에 대한 사용자 정의 최소 및 최대 값들을 기초로 하는 최적 온도, 습도 및 공기 품질 조건들을 유지하기 위하여 사용가능한 환경 공기 조절 리소스들의 동작을 관리할 수 있다. 더 정교한 구현에서, 또한 시스템(1.02)은 예를 들어, 환경 가열을 위한 전기 대 가스와 같이 에너지 형태들을 변환시킬 수 있으며, 또한 에너지 브로커의 서비스들이 사용되면 특정 장소를 만족시키는 에너지 공급자의 청구 가격을 기초로 하여 공급자들을 변환시킬 수 있다.
본 발명의 일 형태에서, 시스템(1.02)은 두개의 주요 인자들의 균형을 맞춘다. 첫째로, 시스템(1.02)은 적어도 온도에 대한 점유자 정의 용인가능한 최소 및 최대 값들 내에서 환경을 유지하고, 습도 및 공기 품질을 처리하도록 확장될 수 있다. 둘째로, 시스템(1.02)은 최적 환경 조건들을 얻기 위하여 최소한 사용자 정의 선호도, 가격의 관점 및 이력 데이터(이후에 기술되는 것의 수집 및 유지)를 기초로 하는 이러한 용인가능한 파라미터들을 변경시킬 수 있다. 고객에게 피드백을 제공하기 위하여, 또한 시스템(1.02)은 시스템(1.02)에 의해 감시 및/또는 제어되는 각 로드들에 대한 시간의 함수로 사용되는 에너지 단위(본 명세서에서 사용되는 에너지 단위는 예를 들어, kilowatt hours, BTU's, Therms, 및 Joules를 포함하나, 이들에 한정되지 않음)의 숫자를 기록할 수 있으며, 시간의 함수로 상세한 소비 데이터를 다시 보고할 수 있으며, 주기당 소비되는 각 에너지 단위의 비용을 추적할 뿐만 아니라 최소한 임의로 정의된 주기에 대한 하루별 평균값, 월별 전체값을 제공하기 위하여 이들을 요약할 수 있으며, 월별 전체값 뿐만 아니라 임의의 사용자가 정의한 주기에 대한 상세 및 평균의 하루 비용을 제공할 수 있다. 시스템(1.02)은 에너지에 대한 매일, 주별 및 월별 예산 양의 입력을 허용할 수 있다. 시스템(1.02)은 사용을 감시하고, 이러한 양이 초과되는 경우는 시각 및 음성 경고를 제공할 수 있으며, 이로 인해 소망하는 이익이 남는 결과를 얻기 위하여 시스템 설정을 교정할 기회를 제공한다. 시스템(1.02)은 동일한 경제적 모델링 기술들을 이용하여 환경 공기 관리 시스템의 주요한 관리 기능 이상으로 로드들을 제어할 수 있으며, 그 주요 기능들을 관리하도록 사용하는 것을 제어한다. 또한, 시스템은 전체 사이트(1.04) 에너지 단위 사용을 관리, 보고 및 추적할 수 있으며, 통신 채널을 통하여 에너지 단위 공급자들과 인터페이스할 수 있다. 시스템 제어들은 사이트(1.04)에 위치될 것이며, 반면에 사용되고 실행될 에너지 단위의 형태들 및 소스들을 모델링하고 관리하기 위한 프로세서들은 배분될 것이고(에너지 브로커들, ESP's 및 유틸리티들에서), 사이트(1.04)의 실제 위치 또는 이로부터의 거리에 관계없이 통신망 상에서 동작한다.
요약해서, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 시스템(1.02)은 다음을 포함하는 감시 및 제어 점들의 넓은 어레이를 지원하고 제공한다.
전체 하우스 간격 계측;
HVAC 온도 조절 장치 감시 및 제어;
다른 주요 로드들(펌프들 및 전기 워터 가열기들과 같은)의 서브-계측 및 제어; 및
배분된 발생 자산의 효율적인 관리를 위한 순익 계측.
일 실시예에서, 시스템(1.02)은 예를 들어, 총 전기 로드, HVAC 시스템들,워터 가열기, 및 풀 펌프(존재하는 경우)와 같은 주요 로드들을 감시 및 제어를 제공하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 시스템(1.02)은 예를 들어, 전기 또는 가스와 같은 에너지를 요구하는, 비록 모든 장치들을 아니지만, 대부분의 장치들의 감시를 제공한다.
노드들(1.10)을 유틸리티 제어 시스템(1.12)에 연결하여, 시스템(1.02)은 "항상 온"이다. 이는 시스템(1.02)이 로드들의 아주 더 높은 레벨의 감시 및 관리를 제공가능하게 한다. "항상 온" 연결은 유틸리티(1.06)로 하여금 고객 사이트(1.04)에서 각각의 참가하는 최종 용도 장치(1.08)로부터 얼마나 많은 로드가 사용가능한 지를 정확하게 알 수 있게 하며, 유틸리티(1.06)로 하여금 회로, 서브 스테이션 또는 임의의 다른 소망하는 연결된 총액까지 그 로드를 모일 수 있도록 한다. 유틸리티(1.06)는 특정 로드들 또는 지리적 영역들을 목표로할 수 있으며, 단축 명령이 개시될 때 제어 요구들의 확인을 얻음으로써 더 상세하게 요구를 관리할 수 있다. 그 후, 유틸리티(1.06)는 상세한 로드 단축 데이터를 유틸리티에 있는 백-오피스 빌링 프로그램 상으로 전달할 수 있다. 유틸리티에서는, 신용들이 그들의 기여에 맞게 소비자 청구서로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서, 시스템(1.02)은 고객 사이트(1.04)에 위치될 수 있는 광전지 시스템(도시하지 않음)과 같은 원격 발생 용량을 감시 및 제어할 수 있다. 시스템이 로드 제어 감소를 감시하고 확인하듯이, 시스템은 동일하게 원격 발생 용량을 감시, 배치 및 확인할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 시스템(1.02)은 유틸리티(1.06)가 추가적인 전기 공급의 요구들에 응답할 수 있도록 한다. 예를 들어, 유틸리티(1.06)가 전기적 공급의 증가를 요구하는 경우, 유틸리티(1.06)는 현재의 용량을 검토하고 즉시 공급 요청에서의 그 용량의 일부 또는 모두를 요구할 수 있을 것이다. 시스템(1.02)을 사용하여, 유틸리티(1.06)는 시스템의 전력 발생 공급에 전력 기여를 제공하기 위하여 특정 PROGRAM에 등록된 특정 기준을 만족하는 하나 또는 그 이상의 고객 사이트들(1.04)을 지휘할 수 있다. 게이트웨이 노드들(1.10)은 사용가능한 메시지 형태의 현재 요구 정보를 이용하여 계속해서 시스템(1.02)을 갱신할 것이다. 그 정보는, 프로파일 데이터와 같이, 그들이 요구하는 최적의 공급을 알아내도록 도와주는 시스템 운영자에게 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 유틸리티 인터페이스(1.16) 및 사용자 인터페이스(1.14)는 워깅턴, 레드몬트의 마이크로소프트 사로부터 입수가능한 Internet Explorer와 같은 웹 브라우저를 통하여 제공될 수 있다(이하 참조).
유틸리티 인터페이스(1.16)는 시스템(1.02)에서 전력 공급 프로그램(PSP 또는 PROGRAMS)을 정의하는 능력을 디스플레이할 수 있으며, 활성화되는 경우 PROGRAM에 참가하게 될 서브 스테이션들 및 회로들을 선택적으로 적용할 수 있다. 유틸리티 인터페이스(1.16)를 통한 시스템(1.02)은 이하의 능력들을 포함할 수 있다.
시스템(1.02)은 유틸리티(1.06)에서 운영자가 특정 PROGRAM에 적용하는 장치들(1.08)을 선택적으로 할당할 수 있게 할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 서브 스테이션들 및/또는 회로들은 PROGRAM 내에 포함될 수 있다.
시스템(1.02)은 추가적인 전기 공급이 필요한 경우 즉시 공급 요청(ISR)을 수신 또는 발생시킬 수 있다. 즉시 공급 요청은 개시 시간 및 공급 요청 지속 시간을 포함할 수 있다.
유틸리티 인터페이스(1.16)를 사용하여, 운영자는 ISR에 응답하여 하나 또는 그 이상의 PROGRAMS를 활성화 시킨다. 하나 또는 그 이상의 PROGRAMS 활성화는 즉각적일 수 있으며, 또는 장래에 계획되어 있을 수 있다. PROGRAM을 활성화 시키기 위하여, PROGRAM 계획은 각각의 게이트웨이 노드들(1.10D) 또는 영향을 미친 노드들(1.10)로 다운로드된다. 일 실시예에서, PROGRAM 계획은 동작의 계획된 시간에 앞서서 적합한 게이트웨이 노드들(1.10D) 또는 다른 노드(1.10)로 다운로드될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서, 시스템(1.02)은 어떤 고객들이 실제 PSP에 참여하는지 및 PROGRAM 주기에 대해 가정에서 얼마나 많은 요구가 저감되는지를 추적, 기록, 저장, 계산 등을 할 수 있다.
또한, 유틸리티 인터페이스(1.16)는 현존하는 시스템(1.02)으로부터 사용가능한 현재 로드 발생을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 전송 서브 스테이션들(TSS), 배분 서브 스테이션들(DSS), 및 회로들을 포함하는 유틸리티 회사를 위한 현재의 전력 배분망의 시각이 제공될 수 있다. 그 시각은 망(TSS, DSS 및 회로)의 각 분기에 대한 식별 정보를 이용하여 적합하게 할당될 수 있다. 그 시각은 현재 사용가능한 망의 분기에 대한 총 용량을 디스플레이할 수 있다. 또한, 그 시각은 PROGRAM이 시스템(1.02)의 분기 상에서 현재 활동적인 지의 여부를 나타낼 수 있다. 활동적인 전력 공급 프로그램에 대하여, 또한 계획된 종료 시간이 표시될 수 있다.
또한, 시스템(1.02)은 배분망의 용량 및 현재 상태를 계속해서 모을 수 있고, 유틸리티 인터페이스(1.16) 상의 디스플레이에 대한 갱신된 정보를 제공한다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 유틸리티 인터페이스(1.16)는 운영자가 가정 및 개별적인 로드 형태들의 프로파일들을 분석가능하게 할 수 있다. 이러한 데이터는 유틸리티(1.06)가 필요한 요구 감소를 얻기 위하여 어떠한 로드들이 단축되어야만 하는 지를 평가가능하게 할 수 있다. 시스템(1.02)은 로드 계측 노드들(1.10A) 및/또는 로드 제어 노드들(1.10C)로부터 수신된 정보를 기초로 하는 가정 로드 프로파일들을 계산할 수 있다. 이는 HVAC 프로파일링을 포함할 수 있다. 이러한 데이터를 사용하여, 사이트 로드 프로파일 데이터는 전기적 배분망 토폴로지를 위하여 모여질 수 있다.
망 토폴로지 로드 프로파일은 운영자에게 스냅샷으로 디스플레이될 수 있다. 또한, 운영자는 하루의 특정 시간 중 시스템(1.02)에서 사용가능한 로드 프로파일들을 검토할 수 있다.
구성 데이터는 시스템(1.02)으로부터 각각의 게이트웨이 노드들(1.10D)로 다운로드된다. 예를 들어, 이는 게이트웨이 노드(1.10D)에 의해 요청된 경우 및/또는 PROGRAM의 활성화와 같은 변화가 일어난 경우의 소정의 시간들 중의 하나 또는 그 이상에서 이루어질 수 있다.
예를 들어, 구성 데이터는 시스템 성분들에 대한 통신 파라미터들, 계획들및 전력 공급 프로그램들을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 각 장치(1.08)는 MAC 어드레스 또는 RF 논리 어드레스와 같은 유일한 식별기를 갖는다. 소정의 메시지에 대해 계획된 장치(1.08)는 시스템(1.02)으로부터 수신된 메시지에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 형태에서, 게이트웨이 노드들(1.10D) 또는 다른 노드들(1.10)로의 통신들 및 이들로부터의 통신들은 보안이 된다. 예를 들어, 통신들은 보안 소켓 층(SSL)을 사용하여 보안될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서, 시스템(1.02)이 소정의 시간에 대해 게이트웨이 노드(1.10D)와 통신을 하지 못하면, 시스템(1.02)은 서비스 보고를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 형태에서, 피제어 장치(1.08)가 소정의 범위, 즉 실시간 요구 범위 이상에 의해 그 기여가능한 공급을 변경하는 상태 변화를 갖는 경우, 게이트웨이(1.10D)는 메시지를 발생시킬 수 있다. 시스템(1.02)은 전체 전기 배분망에 대한 총 사용가능한 공급을 활발하게 실행하는 것을 유지하도록 이러한 갱신들을 사용할 수 있으며, 유틸리티 인터페이스(1.16)에서 사용가능한 이러한 값들을 만들 수 있다. 본 발명의 다른 형태에서, 시스템은 장치 형태에 의한 요구를 계획하고 예측하는데 도움을 주는 장치 형태 및 프로그램에 의해 역사적 사용을 생성하도록 시간의 함수로서 소비 레이트의 역사를 유지한다. 이러한 값들은 유틸리티 인터페이스(1.16)에서 사용가능하다. 일 실시예에서, 시스템(1.02)은 30분 경과와 같은 소정의 시간 주기 이상 경과한 게이트웨이 노드(1.10D)로부터의 공급 값들을 무시할 수 있다.
또한, 시스템은 15분과 같은 소정의 시간 간격으로 게이트웨이 노드(1.10D)로부터 로드 변화 여부의 메시지들을 수신할 수 있다. 이러한 메시지들은 (a) PROGRAM에서 장치(1.08)에 대해 발생된 요구들 및 (b) PROGRAM에서 장치(1.08)에 대해 발생된 총 요구를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 또한 이러한 메시지들은 게이트웨이 ID, 유틸리티 ID 스트링, 시간/날짜 스탬프, 모든 제어가능한 장치(1.08)의 현재 전력 산정, 및 전체 하우스 요구를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(1.14)를 통하여 고객은 기능(functions) 및 특성(features)의 다양한 세트로의 로컬 및 원격 액세스를 할 수 있다. 이러한 기능 및 특성의 일부 또는 전부는 온도조절장치(1.30D) 및/또는 (웹 브라우저를 통한) 인터넷(1.28)을 통하여 액세스할 수 있다.
사용자 인터페이스(1.14)를 사용하여 고객은 집안의 장치(in-home device,1.08)에 직접 액세스하여 제어할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치(1.30D)와 관련하여, 고객은 현재의 온도를 보고, 현재의 난방 또는 냉방 설정점을 보고, 난방 또는 냉방 설정점을 오버라이드(override)하고, 예정된(scheduled) 난방 또는 냉방 설정점을 다시 시작하고, 난방/냉방/자동 모드를 보고, 난방/냉방/자동 모드를 변경할 수 있다.
전기 계측기(electric meter, 1.30A)와 관련하여, 고객은 현재 전기 계측기의 누적 소비량(kWh)을 보고, 전기 계측기 수요(kW)를 보고, 과거의 계측기 데이터를 볼 수 있다.
온수기(1.30C)와 같은 계측된 피제어 장치(1.08C)와 관련하여, 고객은 현재 장비 로드 상태(온/오프 데이터)를 보고, 출력 릴레이(온/오프)의 상태를 제어하고, 장치(1.08C)의 삭감(curtailment) 조건을 보고 그리고 오버라이드하고, 그리고/또는 장치(1.08C)의 현재 수요 및 소비 데이터를 볼 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 사용자 인터페이스(1.14)는 스케쥴링 특성(scheduling feature)을 포함한다. 스케쥴링 특성은 고객으로 하여금 (디폴트 구성보다는) 개인 기호에 따라 장치(1.08C)가 동작하도록 맞추어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 이하의 스케쥴링 특성은 사용자 인터페이스(1.14)에 의하여 액세스 가능하다.
온도조절장치와 관련하여, 고객은 일간 예정(daily schedule)에 사용하기 위하여, 예를 들어 8개인 복수의 점유(occupancy) 모드를 정의하고, 무제한 수의 일 유형(day-types)을 사용하여 일간 예정을 정의하고, 월간 달력을 사용하여 일 유형을 할당할 수 있다.
피제어 및 피계측 장치(1.08C)와 관련하여 고객을, 예를 들어 실시간 동작 및/또는 소망하는 개시 시간(start time)을 정의할 수 있다.
사용자 인터페이스(1.14)를 사용하여 고객은 그들의 집 및 그 내부의 장치(1.08)에 대한 과거 정보를 보기 위한 보고(report)를 보거나 작성할 수 있다. 예를 들어 보고는 다음을 포함할 수 있다.
- 예를 들어 15분 간격으로 온도 및 설정점을 디스플레이하는 일간 온도 보고
- 일간 최저, 최고 및 평균 온도를 디스플레이하는 월간 온도 보고
- 시간별 전기 소비 및 예를 들어 15분 간격의 전기 비용을 디스플레이하는 일간 전기 보고
- 일간 최저, 최고 및 평균 에너지 소비를 디스플레이하는 월간 전기 보고
- 일간 최저, 최고 및 평균 에너지 비용을 디스플레이하는 월간 비용 보고
- 일간 에너지 소비 및 비용을 디스플레이하는 월간 소비 보고
- 월간 에너지 소비 및 비용을 디스플레이하는 년간 소비 및 비용 보고
본 발명의 다른 태양에 따르면, 고객은 전력 공급 프로그램(Power Supply Programs)과 관련된 정보를 볼 수도 있다. 예를 들어, 고객은 유틸리티(1.06)에 의하여 공급되는 PROGRAMS를 상술(detailing)하는 보고를 작성하거나 볼 수 있다. 또한, 고객은 그들이 참여하기로 선택하는 PROGRAMS을 선택할 수 있다.
사용자 인터페이스(1.14)를 사용하여 고객은 그들의 계좌 및 집 부속물(home attributes)에 액세스할 수 있다. 예를 들어, 고객은 그들의 사용자 프로필과 관련된 다양한 파라미터를 보고, 수정할 수 있다. 이러한 파라미터는 성명, 주소, 집, 직업 및 이동전화 번호, 주 이메일 주소 및 부 이메일 주소(primary and secondary E-mail addresses), 패스워드(수정 전용) 및 패스워드 리마인더, 및/또는 예산 한계(budget threshold)를 포함할 수 있다. 또한, 고객은 온도조절장치(1.30D) 및 HVAC 시스템과 관련된 다양한 파라미터를 보고, 수정할 수 있다. 이러한 파라미터는 온도조절장치 이름, 난방 유형 및 단계, 냉방 유형 및 단계, 및 안전성, 경보, 난방 및 냉방 제한을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(1.14)를 사용하여, 고객은 임의의 피계측 장치 및 피제어 장치와 관련된 다양한 파라미터를 볼 수 있고, 수정할 수 있다. 이러한 파라미터는 예를 들어 장치 이름 및 설명을 포함한다.
사용자 인터페이스(1.14)를 사용하여, 고객은 그들의 가정과 관련된 다양한 파라미터를 볼 수 있고, 수정할 수 있다. 이러한 파라미터는 수명(age) 및 크기, 구조물 특성, 온수 능력 및 유형, 에너지 관련 집안 부속물을 포함할 수 있다.
시스템(1.02)이 (자동적으로 또는 수동 활성화를 통하여) PROGRAMS를 활성화시키면 공급 요청(supply request)이 방송(broadcast)된다. 공급 요청은 삭감 ID(Curtailment ID), 유틸리티 ID 서브-스트링(sub-string), 공헌할 장치의 장치 유형 식별자(Device Type Identifiers), 처리 식별자(transaction identifier), 및 개시 시간 및 기간을 나타내는 시간 성분(elements)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 공급 요청은 모든 게이트웨이 노드(1.10D) 및 다른 노드(1.10)에 전송되고, 모든 게이트웨이(1.10D) 및 다른 노드(1.10)가 요청을 수신하는 것을 보장하기 위하여 반복될 수 있다. 각 게이트웨이(1.10D) 및 다른 노드(1.10)는 요청을 수신하고, 개시 시간이 되었을 때 공급 요청 처리(Supply Request transaction)를 개시한다.
일 실시예에 있어서 게이트웨이 노드(1.10D)는 전체 집안 계측기 판독(수요 및 소비)을 얻고, 요청을 수신한 관련있는 시스템(1.02)으로 다시 보고한다. 설명한 실시예에 있어서, 모든 메시지는 삭감 ID를 포함하므로, 시스템(1.02)은 공급 요청에 대한 모든 응답을 수집할 수 있고, 활성화된 PROGRAM에 대한 정확한 분석및 청구서/현금 정보를 제공할 수 있다.
그 후 게이트웨이 노드(1.10D) 및 다른 노드(1.10)는 지정된 장치(1.08)를 제어하고, 각 장치(1.08)의 상태를 처리된 상태로 시스템(1.02)으로 다시 보고한다.
현재 전력을 공급받고 있는 장치(1.08)는 보내진 전체 와트를 보고하고, 그리고 피제어 장치(1.08B) 및/또는 제어되는 피계측 장치(1.08C)에 대한 릴레이를 연다. 피제어 장치(1.08B)가 사용중이라면, 관련 전력 평가(rating)가 사용될 전력 값을 위해 사용될 수 있다. 피제어 장치(1.08)는 전력이 꺼지거나, 어떤 소정의 상태로 제어될 수 있으며, 예를 들어 난방/냉방 오프셋이 HVAC 시스템(후술함)에 대한 최대값으로 설정될 수 있다.
현재 전력이 공급되고 있지 않은 장치(1.08)는 0 와트를 보고하고 릴레이는 닫혀 있다. 릴레이가 닫혀 있으면, 장치(1.08)가 전력을 받기 시작하면 게이트웨이 노드(1.10D)는 수요를 측정하고 릴레이를 열고, 그 공헌(contribution)을 측정하고 보고한다.
일 실시예에 있어서, 장치(1.08)의 공헌은 PROGRAM의 시간 주기를 위한 프로그램 활성화 이전의 전력 소비 비율, 즉 보존된 에너지의 양과 동일하다.
장치(1.08)가 HVAC 시스템이라면, 설정점을 조절하는 것은 시스템이 전혀 실행할 수 없는지를 보증하지 않을 수 있다. HVAC이 실행되고 있지 않은 경우, 그 공급 공헌 메시지는 제로(0)로 보고된다. 설정점은 오프셋되고, 온도가 모니터링된다. 온도가 (오프셋 변경 전에) 적절한 난방 또는 냉방의 본래 설정점(originalsetpoint)을 초과하면, 게이트웨이 노드(1.10D)는 공헌을 표시할 수 있다. 이는 장비가 삭감 없이 작동하는 것을 의미한다. 온도조절장치(1.30D)의 설정점을 조절함으로써, HVAC 시스템의 실제 소비는 설정된 난방 또는 냉방에 대한 더 높은 설정점의 결과로서 감소된다. 사이트(1.04)에 대한 특정 설정점을 위한 실제 사용은 시간에 걸쳐 알려지고 또는 샘플링될 수 있으며, 오프셋이 계산되고 계산된 감소가 정확한지를 보장하기 위하여 요구되는 대로 검증될 수 있다. 따라서 시스템(1.02)은 전체 에너지 절약 양을 생성하기 위하여 HVAC 시스템의 더 짧고 덜 자주 발생하는 사이클링을 측정할 수 있다. 예를 들어, 유닛이 72에서 5kwh를 소비하고 76에서 4.6kwh를 소비한다면 시간당 0.4kwh가 절약된다.
공급 요청 주기가 종료하면, 게이트웨이 노드(1.10D)는 장치(1.08)를 다시 인에이블하고, 전체 집안 수요 데이터 및 총 소비 데이터를 포함하는 완료 메시지를 시스템(1.02)으로 보고한다. 온도조절장치에 대하여, 반대 램프(reverse ramp)는 삭감 또는 제어 주기 종료시의 피크 수요를 생성하는 전위(potential)를 감소시키기 시작할 수 있다. 이 반대 램프는 온도조절장치가 있는 모드(난방 또는 냉방)에 의존하는 열 스트립(heat strips)뿐만 아니라 제2 컴프레서 단계의 제한을 포함할 수 있다.
시스템(1.02)은 PROGRAM을 중단하는 공급 요청 취소 메시지를 전송할 수도 있다. 공급 요청 취소 메시지가 수신되면, 게이트웨이 노드(1.10D)는 시간이 경과하고 모든 필요한 정화(clean-up), 결론(wrap-up)과 상술한 보고가 수행된 것처럼 수행한다.
PROGRAM 동안에 각 장치(1.08)에 의하여 공헌된 개개의 수요를 보고함과 더불어, 게이트웨이 노드(1.10D)는 PROGRAM을 위하여 모든 장치(1.08)에 대해 생성된 총 수요를 시스템(1.02)으로 전송할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 게이트웨이 노드(1.10D)는 유틸리티에 의하여 생성된 예정된 공급 요청을 수신할 수 있다. 게이트웨이 노드(1.10D)는 고객 사이트(1.04) 내의 PROGRAM의 관리를 담당할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이 노드(1.10D)는 예정된 동작에 앞서 시스템(1.02)으로부터 예정된 PROGRAMS를 수락하고 다운로드할 수 있다. 게이트웨이 노드(1.10D)는 PROGRAM을 실행하기 위하여 영향을 받는 장치(1.08)를 모니터링하고 제어할 수 있다.
PROGRAM 동안에, 게이트웨이 노드(1.10D)는 PROGRAM 내의 각 장치(1.08)에 의하여 생성된 전기 수요를 보고할 수 있다.
게이트웨이 노드(1.10D)는 시스템으로부터 점유 장치 예정(occupant device schedules)을 수신할 수도 있다. 장치 예정은 온수기, 풀 펌프(pool pump), 온수욕조(hot tub) 및 스파(spas)와 같은 고객 장치(1.08)에 적용된다. 그리고 게이트웨이 노드(1.10D)는 다운로드된 장치 예정마다 영향을 받는 장치(1.08)를 모니터링하고 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 게이트웨이 노드(1.10D)가 소정의 시간동안 시스템(1.02)과의 통신을 닫으면 게이트웨이 노드(1.10D)는 장치(온수기, 풀 펌프, 온수욕조 및 스파)를 다시 인에이블할 수 있다. 게이트웨이 노드는 이용 가능한 예정의 복수의 날짜, 예를 들어 3일을 가질 수 있다. 온수기는 동작 모드로 다시 돌아갈 수 있지만, 풀 펌프, 스파, 온수욕조 및 관개(irrigation)와 우물 펌프는 그렇지 않을 수 있다. 후자의 장치들은 어떤 프로그램된 간격에 기초하여, 예를 들어 하루에 8시간 순환될 수 있다. 개관 펌프와 같은 다른 장치(1.08)는 단순히 "온"으로 디폴트될 수 없으며, 이는 개시되면 절대 중단되지 않는다. 예정을 수신하고 실행하는 기능은 게이트웨이 노드(1.10D)에 한정되지 않는다. 시스템 구현 요구, 예정, 사이클 실행 시간 및 다른 동작 요구에 의존하는 것은 그들의 개개의 예정에 독립적으로 동작하는 제어 노드(1.10)로 다운로드될 수 있다. 이 기능은 게이트웨이 노드(1.10D)가 실패하거나 게이트웨이 노드(1.10D)와 제어 노드(1.10) 사이의 통신이 단절될 때 사이트(1.04)의 일반 동작이 가능하도록 설계된다.
도 3a를 참고하면, 일 실시예에 있어서 온도조절장치(1.30D)는 디스플레이 스크린(3.04) 및 복수의 입력 버튼(3.06)을 구비한 제어 패널(3.02)을 갖는 벽에 장착된 장치(wall mounted device)이다. 도시된 실시예에 있어서 입력 버튼(3.06)은 시스템 버튼(3.06A), 팬 버튼(3.06B), 점유 버튼(3.06C) 및 중단/개시 버튼(3.06D)을 포함한다. 입력 버튼(3.06)은 또한 제1 제어 버튼(3.06E) 및 제2 제어 버튼(3.06F)을 포함한다.
입력 버튼을 사용하여 고객은 HVAC 시스템 및 (후술하는) 시스템(1.02)의 다른 부분을 제어할 수 있다. 온도조절장치(1.30D)는 (전술한) 게이트웨이 노드(1.10D)와 통신하며, 게이트웨이 노드(1.10D)는 현재 온도 및 온도조절장치(1.30D)의 설정점 값을 질의할 수 있다. 또한, 게이트웨이 노드(1.10D)는 난방 및 냉방설정점, (후술하는) 온도조절장치(1.30D)의 오프셋 값을 변경할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 온도조절장치(1.30D)는 그 릴레이 출력 또는 컨택 입력이 상태를 변경할 때 게이트웨이 노드(1.10D)로 이를 알릴 수 있고, 또는 게이트웨이 노드(1.10D)는 이 상태에 대하여 폴링할 수 있다. 이것이 발생하면, 게이트웨이 노드(1.10D)는 온도조절장치(1.30D)에 질의하고 현재 온도 및 대응하는 입력 또는 출력 상태를 시스템(1.02)으로 전송한다.
온도조절장치(1.30D)는 게이트웨이 노드(1.10D)와의 통신이 없는 경우 대체 모드(fallback mode)에서 동작할 수 있다. 통신이 재개되면 게이트웨이 노드(1.10D)는 온도조절장치(1.30D)의 상태를 확인하고 원하는 기능을 복구할 수 있다.
온도조절장치(1.30D)에서의 모든 변경은 게이트웨이 노드(1.10D)로 통신되거나 온도조절장치(1.30D)의 폴링 동안에 수신될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 다음 기능들은 온도조절장치(1.30D)로부터 직접 액세스 가능하다.
- 현재 온도 보기
- 현재 난방 또는 냉방 설정점 보기
- 난방 및 냉방 설정점 오버라이드(override)하기
- 예정된 난방 및 냉방 설정점을 다시 개시하기
- 난방/냉방/자동 모드 보기
- 난방/냉방/자동 모드 변경하기
- 팬을 활성화/비활성화하기
전술한 바와 같이, 로드 제어 노드(1.10C)는 2개의 주요 기능을 제공한다.그 기능은, 1) 전력 소비 및 부착된 로드의 그 순간의 수요의 측정, 및 2) 로드를 제어하는 것이다. 일 실시예에 있어서, 로드 제어 노드(1.10C)는 수단을 포함하는데, 예를 들어, 1 이상의 수단(후술함)은 부착된 로드가 주 전력과 접속되거나 접속되지 않도록 할 수 있다. 이와 달리, 로드 제어 노드(1.10C)는 그 기능의 제어를 위한 로드의 제어기와 통합되거나 이에 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 공급 요청 명령이 게이트웨이 노드(1.10D)로부터 수신될 때 로드 제어 노드(1.10C)는 로드에 접속되지 않고, 취소 공급 요청 명령이 게이트웨이 노드(1.10D)로부터 수신될 때 로드에 다시 접속될 수 있다. 상태 요청 명령이 게이트웨이로부터 수신될 때, 로드 제어 노드(1.10C)는 또한 상태 정보를 제공할 수 있는데, 예를 들어 로드 제어 수단의 상태를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 로드 계측 노드(1.10A)는 사이트의 전기 계측기(1.30A)에 연결된다. 로드 계측 노드(1.10A)는 소정의 주기, 예를 들어 15 또는 20분 시간 주기에 걸쳐 시간 스탬프된 누적 소비(kWh)를 축적할 수 있고, 소정의 주기 동안의 시간만큼의 데이터, 예를 들면 10일까지의 데이터를 저장할 수 있다.
로드 계측 노드(1.10A)는 게이트웨이 노드(1.10D)와 통신한다. 게이트웨이 노드(1.10D)는 계측기(1.30A)로부터의 현재 누적 소비(kWh) 및 "그 순간의(instantaneous)" 로드 측정을 요청된 계측기로부터 질의할 수 있다. "그 순간의"는 계측기의 성능에 의하여 결정될 수 있다. 게이트웨이 노드(1.10D)는 15분 간격 데이터를 질의할 수 있다. 데이터 값은 타임스탬프와 함께 반환될 수 있다.
2. 노드(Nodes)
도 2a, 2b, 2c 및 2d를 참고하면, 고객 사이트(1.04)에 위치한 장치(1.08)와의 상호 작용부가 노드(1.10)이다. 노드는 시스템(1.02)이 최종 소비 지점으로의 양호한 열 제조 및 생성으로부터 전체 공급 체인(chain)에 초점이 맞추어지도록 한다. 노드(1.10)는 모든 에너지 소비 장치(1.08)가, 필요하다면 전체 공급 체인과 상호 통신할 능력을 갖도록 설계되고, 최종 지점 장치(1.08), 최종 지점 장치의 그룹 및 전체 공급 체인의 동작 효율을 개선하기 위하여 공급 및 수요 균형 제어 논리를 이용한다. 이는 분배 시스템에서의 전체 수요를 관리하고 균형을 맞춤에 있어서 보조하는 동작을 변경할 능력과 연결된 전체 공급 체인에서 현재 수요에 대한 각 최종 지점 정보(knowledge)를 제공함으로써 실현된다. 이 정보 교환은 언제나 광대역, 고속, 점대점(point-to-point), 점 대 복수 지점(point to multipoint), 또는 (전술한) 메쉬 망(mesh network)를 통해 실현된다.
고객 사이트(1.04) 내의 에너지 소비 장치(1.08)는 다양한 등급의 동작 지능을 구비할 수 있다. 기구(appliance) 및 다른 유틸리티 소비 장치(1.08)는 마이크로 프로세서 제어부가 내장된 에너지 효율적인 냉장고부터, 동작 상태를 제어하기 위한 센서 또는 타이머를 사용하여 단순히 온 또는 오프 상태에서 동작하는 온수기 및 풀 펌프와 같은 단순한 장치까지 다양하다. 노드(1.10)는 전체적으로 새로운 레벨의 지능을 각 최종 장치(1.08)에 제공하고, 특성상 이들이 요구하는 것보다 많은 특징 및 기능을 구비한 최종 지점 제어를 부담하지 않는 모듈이도록 설계된다.
노드(1.10)는 현존하는 장치(1.08)를 갱신하도록 설계되고, 또는 장치(1.08)의 제조 시간에 있어서 최종 지점에 전체적으로 통합된다.
일 실시예에 있어서, 3가지 유형의 노드(1.10)가 존재한다. 이는 로드 계측 노드(1.10A), 제어 노드(1.10B) 및 로드 제어 노드(1.10C)와 게이트웨이 노드(1.10D)이다. 각 유형의 노드(1.10)는 인터페이스, 계측 또는 제어 모듈(후술함)과 같은 선택적인 서브 모듈뿐만 아니라 공통된 기본 특성을 갖는다.
노드(1.10)는, 노드가 접속된 전체 "유틸리티" 공급 체인의 정보를 노드에 제공하고, 최종 사용 장치(1.08)가 주어진 기능을 보다 효율적이고 경제적으로 수행할 수 있도록 함으로써 가장 지능적인 최종 사용 장치(1.08)의 동작 효율을 증가시키도록 설계된다.
도시한 바와 같이, 각 노드(1.10)는 노드 프로세서(2.02)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 노드 프로세서(2.02)는 마이크로프로세서이다. 노드(1.10)는 또한 필요하다면 프로그램 및 다른 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리와 같은 메모리 장치를 포함한다. 각 노드(1.10)는 또한 시스템(1.02) 내의 다른 컴포넌트와 통신하기 위한 양방향 통신(2.06) 채널을 포함한다. 통신 채널(2.06)은 유선 또는 무선 시스템일 수 있다. 의도하는 장치와 통신하기 위하여 임의의 적당한 통신 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 양방향 통신 채널(2.06)은 다른 노드(1.10) 또는 프로그래밍 장치(2.08)와 통신하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 프로그래밍 장치(2.08)는 노드(1.10)의 제조 사이트에서 또는 노드(1.10)를 구성 및/또는 프로그램하는 온사이트(onsite)에서 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로그래밍 장치(2.08)는 통신 포트(도시하지 않음)를 통하여 노드(1.10)에 연결된다. 양방향 통신 채널(2.06)은 게이트웨이 노드(1.10D) 및/또는 다른 노드(1.10A,1.10B, 1.10C)로의 통신을 제공할 수도 있다. 노드(1.10)는 양방향 통신 채널(2.06)에 의하여 망에서 접속될 수 있다. 망는 유선, 무선 또는 유무선 조합 망일 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 노드(1.10)는 광전지 시스템(photovoltaic system)(도시하지 않음)과 같은 온사이트 배분 생성 자원(on site distributed generation resources)의 동작을 모니터링하고 제거할 능력을 구비한 시스템(1.02)을 제공한다. 이는 수요 및 경제적 측면이 바람직하거나 수요가 공급을 초과하여 에너지 부족이 발생하는 경우, 시스템(1.02)이 온 사이트 용량을 배분하도록 한다. 시스템(1.02)은 장치(1.08)에 전력을 공급하기 위하여 사용될 수 있는 자연 가스 또는 프로판과 같은 임의의 다른 유틸리티 자원과 관련하여 이를 행할 수 있다. 이 기능은 또한, 복수의 다른 유사한 노드(1.10) 또는 다른 제어, 모니터링, 구성 또는 시스템(1.02)에 직접 또는 간접적으로 부착된 관리 노드와 통신하는 노드(1.10)의 기능에 의하여 향상되는데, 이는 총 수요, 동작의 경제성 및 최종 사용 장치를 관리하는 동안, 개개 노드(1.10)가 고객 사이트(1.04)의 동작 집약성 또는 임의의 다른 제어 범위, 예를 들어 복수의 사이트에 걸쳐 복수의 노드(1.10) 등을 유지하기 위하여 결정 기준의 고유 세트를 사용하여 많은 장치(1.08) 중의 에너지 관리 프로세스를 공유할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 시스템(1.02)은 고객 사이트(1.04) 밖의 통신을 허용하여, 개개의 노드(1.10) 또는 복수의 노드(1.10)가 집합하여 다른 지점과 통신하도록 할 수 있다. 이는 유틸리티 회사, 에너지 공급자, 다른 사이트또는 사이트 그룹, 동일한 소유권 하의 동작 지점 또는 다른 사이트, 에너지 및 유틸리티 브로커, 에너지 및 유틸리티 서비스 제공자, 독립 전력 및 유틸리티 생산자, 배분 서브 스테이션, 전송 서브 스테이션, 가스 및 수도 조작자 및 사이트(1.04)와 관련된 제어 또는 관리 또는 서비스 조직의 임의의 다른 지점, 이를 서비스하는 최종 지점 장치 또는 "유틸리티" 배분망을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 각 노드(1.10)는 양방향 통신 채널(2.06)을 포함하며, 이는 노드(1.10)가 시스템(1.02) 내의 임의의 다른 지점(들)과 상호 통신할 수 있게 한다. 이 상호 통신은 시스템(1.02) 내의 임의의 다른 지점에서 발생할 수 있고, 다른 관련 노드(1.10), 제어 집합 지점 또는 고객 사이트(1.03)와 관련된 에너지 또는 유틸리티 공급 지점 등의 외부 지점, 제어 구성, 모니터링 또는 관리 지점일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 시스템(1.02)은 에너지 관리 기능을 수행하기 위하여 필요한 다른 통신뿐만 아니라 방송, 점대점, 메쉬 및 점 대 복수 지점 통신이 발생할 수 있는 어디에나 있는 보안 통신 채널을 생성하기 위하여 복수의 노드(1.10) 및 관련 공급, 모니터링, 구성 및 관리 지점에 직접 또는 간접적으로 상호 접속된다. 데이터 통신이 발생하는 복수의 통신 프로토콜 및 물리적 매체 때문에, 노드(1.10)는 복수의 양방향 통신 채널을 구비하여, 최상의 매체 및 프로토콜이 소망하는 최종 결과를 달성하도록 구현될 수 있다.
도 2b를 참고하면, 예시적인 로드 계측 노드(1.10A)가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 로드 계측 노드(1.10A)는 피계측 장치(1.08A)로 분배되는 그 순간의전력을 측정하고, 또한 소정의 시간 주기, 예를 들어 15 또는 20분에 걸쳐 피계측 장치(1.08A)로 전달되는 총 전력을 결정할 수 있다. 로드 계측 노드(1.10A)는 피계측 장치(1.08A)로 전달된 전력을 측정하기 위하여 피계측 장치(1.08A)에 연결된 계측 모듈(2.10)을 포함한다. 이 정보는 게이트웨이 노드(1.10D)를 통하여 양방향 통신 채널(2.06)을 거쳐 유틸리티 제어 시스템(1.12)으로 전달된다. 일 실시예에 있어서, 계측 모듈(2.10)은 계측 프로세서 및 누적 전력 소비와 같은 전력 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 계측 모듈(2.10)은 관련 장치(1.08)로 (또는 이로부터) 전달되는 전력을 측정하기 위한 1 이상의 전류 변환기 등의 수단을 포함한다.
도 2c를 참고하면, 예시적인 제어 노드(1.10B)가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치(1.08)를 제어하기 위하여 사용된다. 도시한 실시예에 있어서, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치 통신 채널(2.12)에 의하여 피제어 장치(1.08B)로 연결된다. 일 실시예에 있어서, 제어 노드(1.10)는 피제어 장치(1.08B)를 전력에 접속시키거나 접속시키지 않기 위한 1 이상의 릴레이(도시하지 않음)를 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 제어 노드(1.10)는 피제어 장치(1.08B)의 온보드 제어부(onboard controls)와 상호 접속된다. 이 실시예에 있어서, 제어 노드(1.10B)는 피제어 장치(1.08B)의 동작을 직접 제어한다.
도 2d를 참고하면, 예시적인 로드 제어 노드(1.10C)가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 로드 제어 노드(1.10C)는 로드 계측 노드(1.10A) 및 제어 노드(1.10B)의 계측 기능을 수행한다. 따라서, 로드 제어 노드(1.10C)는 계측 모듈(2.10) 및 피제어 장치 통신 채널(2.12)을 모두 포함한다.
전술한 바와 같이, 각 노드(1.10)는 가장 단순한 형태에 있어서 프로세스(2.20)와 메모리 장치(2.04)를 포함하며, 여기에는 제어 로직이 존재하고 실행된다. 이 제어 로직, 프로세서(2.02) 및 메모리(2.04)는, 관련 로드 또는 자립형 지점 또는 복수의 다른 노드(1.10) 위치와 관련한 생성 자원을 관리하고, (제어 및 로드 제어 노드(1.10B, 1.10C)를 위한) 피제어 장치 통신 채널(2.12) 및 양방향 통신 채널(2.06)을 통한 통신을 관리하기 위한 필수적인 제어 지능을 구비한 노드(1.10)를 제공한다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 게이트웨이 노드(1.10D)는 중앙 제어 노드로서 동작하며, 고객 사이트(1.04)의 다른 노드(1.10) 간의 상호 통신을 제공한다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 복수의 노드(1.10)는 하나의 고객 사이트(1.04)에 위치하거나 복수의 사이트(1.04)에 걸쳐 위치할 수 있는데, 이는 예를 들어 한정된 지리적 영역내의 PROGRAM에서의 모든 풀 펌프 또는 소정의 지역적 영역 내의 모든 풀 펌프의 제어 등의 특정 목적을 위하여 그룹핑될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 프로세서(2.02) 및 제어 로직은 노드(1.10)로 하여금 고객 사이트(1.04) 내 또는 중앙 제어 노드의 집합 제어 범위(aggregation control sphere) 내에서, 중앙 제어 노드 또는 게이트웨이 노드(1.10D)로부터 수신한 명령들에 기초하여 동작이 현재 어떠한 상태이어야 하는가를 감지하고, 이 제어 상태에 기초하여 연관된 장치들(1.08)을 관리하도록 한다. 각각의 노드(1.10)는 연관된 장치(1.08)의 상태, 그들의 에너지 사용 또는 다른 유틸리티 소비율(측정모듈(2.10)로부터의 측정에 기초함)을 할당된 중앙 제어 노드(1.10)로 복귀시킬 수 있다.
이러한 구성 하에서, 아키텍처가, 원하는 제어 레벨을 얻기 위하여 복잡하게 명령하더라도, 노드들(1.10)은 중앙 마스터 제어 포인트로부터 트리 및 브랜치 또는 스타 망(이들에 제한되지는 않음)를 사용하여 시스템(1.02) 내의 단말 포인트에서의 최하 레벨의 제어로 직렬 연결될 수 있다. 각각의 서브 제어 레벨은 후속하는 더 높은 레벨의 노드(1.10)로부터의 제어 파라미터들 및 명령들을 수신하고, 원하는 제어 또는 관리 상태를 얻기 위하여 그것에 부착된 제어 로드들 또는 그것에 종속된 명령 노드들(1.10)을 직접 제어할 수 있다. 직렬 연결 제어는 일련의 명령으로 기능하지만, 고 레벨 노드들(1.10)은 통상 중앙 처리기로부터의 복수의 로드를 관리하는 자동 제어 시스템들과 연관된 스케일링 제한에 걸리지 않고 더 효율적으로 복수의 장치들(1.08)을 관리할 수 있다. 이러한 디자인 특성에 의해, 상술한 바와 같은 직렬 연결 제어 망에서 동작하는 노드(1.10)는 그 구조 내에 제한되거나 고정되지 않고, 다른 제어 범위들과 알고리즘들을 허용하도록 직렬 구조 내에서 하나의 "그룹"으로부터 다른 그룹으로 노드들(1.10)이 상하로 동적으로 이동할 수 있다. 이러한 고유한 아키텍처에 의해, 각각의 노드(1.10)가 그의 제어 레벨 및 그와 연관된 로드와의 상호 작용 또는 관리 제어 프로그램 목적들을 충족시키기 위해 설계되는 생성 용량을 가능하게 하는 데이터 수집 기준 및 주문 설계 프로세스 제어 프로그램을 가질 수 있게 된다.
또한, 만약 제어 또는 로드 제어 노드(1.10B, 1.10C) 하의 생성 포인트 또는로드가, 동작 상태 및 제어 명령들을 제공하고, 진단 루틴들 및 테스트들, 동작 건강 및 성능 데이터, 및 알람 조건들을 실행시키도록 제어된 장치 통신 채널(2.12)을 통하여 노드(1.10B, 1.10C)와 상호 접속하는 자신의 동작 제어 프로세서(도시하지 않음)를 갖는다면, 프로세스가 더 개선된다. 제어된 또는 제어되고 계측된 장치(1.08B, 1.08C)로부터의 데이터는 다른 노드들(1.10) 또는 직접적인 사용 또는 망 외부의 노드들로의 전송을 위한 시스템(1.02)과 연관된 제어, 감시, 측정 노드들과 연관되어, 어떠한 데이터 전달 수단도 데이터 종류와 우선권 레벨에 가장 적합할 수 있다.
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 펌프들, 주로 자동 온도 조절 기능이 있는 가열 소자들 또는 모터들, 밸브 또는 제어된 릴레이와 같은 기본 소비 포인트들의 동작을 관리하기 위하여, 제어 노드 또는 로드 제어 노드(1.10B, 1.10C)는, 제어 노드(1.10B) 또는 로드 제어 노드(1.10C)로 하여금 단말 장치(1.08B, 1.08C)에 의해 사용되거나 생성된 "유틸리티" 프러덕트에 대한 본관들 또는 배분망에 대해 로드 또는 생성 용량을 부착하거나 제거할 수 있도록 하기 위하여 본관 커플러(2.14)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 노드 제어 로직 또는 프로그램은 중앙 제어 포인트로부터의 특별한 제어들과 무관한 데이터를 수신하고 처리할 수 있고, 최소한 유틸리티 프러덕트에 대한 요구, 유틸리티 프러덕트의 비용, 전달 시스템 상의 혼잡 레벨 및/또는 그들의 연관된 비용(이들에 제한되지는 않음)에 기초하여 그와 연관된 로드 또는 생성 용량의 동작을 감시 및 제어할 수 있고, 전기(electricity)에 관해서는 최소한 요구, 사용, 사인파 주파수(이들에 한정되지는 않음)를 감시할 수 있고, 가스, 증기 또는 물(이들에 한정되지는 않음) 등의 다른 유틸리티들에 대해서는 최소한 라인 압력, 공기 온도 및 다른 요인들을 측정하고 연관된 로드 또는 생성 자원에 대해 최적인 동작 모드를 결정(이것에 한정되지는 않음)할 수 있다. 망 상의 모든 노드들에 사용 가능한 유틸리티 전달 시스템과 연관된 복수의 측정, 감시 및 제어 포인트들로부터의 파라미터들을 사용하여, 노드(1.10)는 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16)를 통해 전달된 동작을 주관하는 제어 파라미터들에 따라 "유틸리티" 전달 시스템 상의 연관된 소비 또는 생성 요구 및 로드를 관리할 수 있고, 동작 데이터, 상태 및 조건의 일부 또는 전부를 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16)를 통하여 구성된 바와 같은 1 또는 복수의 연관된 측정, 감시 및 제어 포인트들로 다시 보고할 수 있다. 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16)의 일 예가 장치(1.08) 상에 위치한 입력 터치 스크린이다.
가장 단순한 형태 또는 상기 개선된 구현 또는 노드들(1.10) 및 제어 포인트들의 임의의 다른 조합 모두에 있어서, 개별 노드들(1.10)은 전달 시스템 상의 요구에 대한 이동, 저감 또는 상한을 정하고, 생성 시에는 요구를 충족시키도록 가용한 용량을 배치하고 또한 전달 시스템의 완전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 그날의 시간, 전달 시스템에서의 총 요구, 유틸리티의 실시간 비용, 혼잡 비용을 포함한 전달의 총 가중 비용, 연관된 로드 또는 생성 자원의 최소 동작 특성들, 사이트(1.04)에 대한 총 요구, 집합 그룹 내의 개별 노드들(1.10)에 대한 총 요구, 개별 노드(1.10)의 날씨 요소들, 이력 사용 및 요구 패턴들과 같은 외적 영향들 및/또는 노드들(1.10)의 총 그룹을 포함(이들에 제한되지는 않음)하는 트리거링 파라미터들에 기초하여, 개별 노드들(1.10)은 그들의 최적 동작 특성들을 결정하고 그들의 동작 및 성능 특성들을 개선하기 위하여 그들의 연관된 로드 또는 생성 자원들을 작동시킬 것이다.
본 발명의 일 실시예에서 상술한 바와 같이, 로드 측정, 제어 및 로드 제어 노드들(1.10A, 1.10B, 1.10C)은 무선(wireless) 또는 무선 주파수 통신 링크(radio frequency communications link)를 통하여 게이트웨이 노드(1.10D)와 통신한다. 도 1d를 참조하면, 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C)가 온라인이 되고 전원(초기 전원을 포함함)이 들어오고 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C)가 시스템(1.02)에 추가될 때, 초기 프로세스(1.32)가 실행되어야 한다. 제1 단계(1.32A)에서, 게이트웨이 노드(1.10D)는 지침 신호(beaconing signal)를 방출한다. 일반적으로, 게이트웨이 노드(1.10D)는 계속적으로 지침 신호를 방출한다. 제2 단계(1.32B)에서, 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C)는 지침 신호를 수신하고 그에 반응하여 반응 신호를 생성한다. 제3 단계(1.32C)에서, 초기화되는 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C)는 게이트웨이 노드(1.10D)와 초기화되는 노드(1.10A, 1.10B, 1.10C) 간의 신호 변경 루틴(handshaking routine)을 통하여 노드들(1.10A, 1.10B, 1.10C)의 망를 결합시킨다.
본 발명의 다른 형태에서는, 제어 및 로드 제어 노드들(1.10B, 1.10C)은 유틸리티(1.06)까지의 전체 분배 채널에 접속된다. 제어 및 로드 제어 노드들(1.10B, 1.10C)은 게이트웨이 노드(1.10D)를 통하여 데이터, 제어 파라미터들, 및 프로그램 스케쥴들을 수신할 수 있다. 수신된 데이터에 기초하여, 제어 파라미터들 및/또는 스케쥴들, 제어 및 로드 노드들(1.10B, 1.10C)은 연관된 장치(1.08)의 동작을 제어할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 주택 또는 가정(2.18)과 같은 구체적인 고객 사이트에 적용된 시스템(1.02)의 예를 시스템(1.02)의 여러 가지 기능들을 설명하기 위하여 사용할 것이다. 설명한 실시예에서, 가정(2.18)은 8 개의 장치들(2.22)에 접속된 8 개의 노드들(2.20)을 포함한다.
로드 측정 노드(2.20A)는 전 가정 계측기(whole house meter; 2.22A)에 연결된다. 전 가정 계측기(2.22A)는 총 전력(전기), 가스 또는 물과 연관될 수 있다. 그러나 설명의 목적상, 전 가정 계측기(2.22A)는 가정(2.18)에 배달된 전기와 연관된다. 로드 측정 노드(2.20A)는 가정의 총 전기 소비를 감시하고 보고한다. 로드 측정 노드(2.20A)는 총 소비뿐만 아니라 순간적인 요구를 측정하여 보고하고, 총 소비를 기록하고 보고한다. 또한, 로드 측정 노드(2.20A)는 가정(2.18) 및/또는 집합적 그룹과 연관된 임의의 다른 노드 내의 다른 제어 노드들(2.20)에 대한 전체 가정의 시스템 관리 요구 및 산업 표준에 따라 비휘발성 메모리(상술함) 내에 간헐적인 데이터를 저장할 수 있으며, 전달 공급 체인 또는 다른 노드는 그것을 필요로 할 것이고 그것을 수신하거나 액세스하기 위하여 권한을 받을 것이다.
또한, 가정(2.18)은 난방 및 냉방 시스템들과 연관된 제1 및 제2 로드 제어 노드들(2.20B, 2.20C)을 가질 것이고, 전자의 것은 거실, 즉, 1층 HVAC 시스템(2.22B)을 제어할 것이고, 후자의 것은 2층 침실 공간, 즉, 2층 HVAC 시스템(2.22C)을 제어할 것이다.
제3, 제4 및 제5 로드 제어 노드들(2.20D, 2.20E, 2.20F)은 냉장고/냉동고(2.22D), 전기 온수기(2.22E), 우물 펌프(정원 용수용)(2.22F)와 각각 연관된다. 제6 및 제7 로드 제어 노드들(2.20G, 2.20H)은 지붕에 탑재된 광전 시스템(2.22G)(240 V 60 hz의 2500 W 교류 전력을 12시간까지 생성할 수 있는 저장 전지 뱅크 및 인버터를 포함함) 및 식기 세척기(2.22H)와 연관된다.
시스템(1.02)은, 가스, 물, 전기 또는 스트림(이것으로 제한되는 것은 아님)과 같은 제공되는 임의의 "유틸리티" 프로덕트와 함께 동작할 것이지만, 예시의 편이를 위하여 전기가 본 예에서 사용되고 있는 유일한 유틸리피 프로덕트이다. 본 예에서 각각의 노드(2.20)는 자신의 관련 메모리에 저장된 제어 파라미터를 가지는데, 노드(2.20)에 대한 제어 프로그램은 이 제어 파라미터를 사용하여 자신의 관련 로드 또는 생성 용량의 관리를 위한 최적 동작 특성(optimum operating characteristics)을 결정한다.
본 발명의 일 실시예에서, 게이트웨이 노드(2.24)는 전제 노드(premise nodes)(2.20)를 모으고, 시스템(1.02)에서 상위 레벨 노드(2.20) 또는 임의의 다른 노드와의 통신 프로세스 및/또는 제어 프로세스를 직접 또는 간접적으로 통합하기 위해 사용될 수 있다.
노드들은 (전술된 바와 같이) 망에서 연결되나, 자율적으로 동작할 수도 있고 자신의 동작 상태를 변경하기 위해 직접적인 명령을 요구할 수도 있다. 일 실시예에서, 노드(2.20)는 기본 로직을 포함하여, 만약 노드(2.20)가 의도적으로 또는 우연히 망으로부터 절단되더라도, 노드(2.20)는 자신의 관리 및 모니터링 기능을 계속 수행하여 자신의 관련 유틸리티 공급 체인의 최후로 알려진 조건에 기초하여 첨부된 로드 성능을 최적화할 것이다.
가장 단순한 형태에서, 홈(2.18)은 임의의 숫자의 보존 또는 요구 제한 프로그램들(conservation or demand limiting programs), 즉 전력 절약 프로그램들 PROGRAMS에 참여할 수 있다. 다음은 노드(2.20)이 이들 PROGRAMS를 어떻게 지원할 수 있는지를 예시하였다. 그러나, 다음이 본 발명을 임의의 그러한 PROGRAM으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
프로세서(2.02), 메모리(2.04), 계측 모듈(2.10), 본관 커플러(2.14), 피제어 장치 통신 채널(2.12), 양방향 통신 채널(2.06), 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16), 및 복수의 엔드 포인트들간의 동작 및 로드 관리 프로세스들과 통신하고 조정하는 능력을 가진다는 본질에 의해, 노드(2.20)는 복수의 제어 및 인터페이스 기능들을 수행(이것으로 그 능력이 제한되거나 억제되는 것은 아님)하도록 프로그램되고 구성될 수 있다.
예를 들어, 노드(2.20)는 Load Limit 또는 Load Cap 프로그램에서 구성될 수 있다. 본 예에서 로드 한계(load limit) 또는 로드 상한(load cap)이라는 용어는 본 예가 물리적 에너지 사용 또는 경제적 제어 프로세스를 가능하게 하는 KW 수요 또는 전체 동작 비용에 대한 한계 또는 상한을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 각각의 노드(2.20)의 동작 계측 능력 및 자신을 섬기는 공급 체인으로부터 경제적 데이터를 수신할 수 있는 능력 때문에, 노드(2.20)는 임의의 시간에서 발생하는 비용 뿐만 아니라 소비 비율에 기초하여 결정을 내릴 수 있다.
Load Limit 또는 Load Cap 프로그램 하에서, 고객은 임의의 "유틸리티" 공급 프로덕트에 대한 총 수요를 공급자와 협약 하의 최대 수요 레벨로 유지하도록 위탁할 수 있다. 그러한 프로그램 하에서, 고객은 프로덕트에 대한 총 수용가 증가함에 따라 증가하는 빌링 요금(billing rate)을 받게 될 것이다. 그 결과로서, 자신의 수요를 균일한 패턴으로 유지하도록 관리하는 고객은, 최고점과 최저점들의 변덕스러운 사용 패턴을 가지는 고객보다, 소비되는 "유틸리티" 프로덕트의 유닛 당 훨씬 더 적은 전체 요금을 가지게 될 것이다. 이러한 프로그램에 대한 근거는, "유틸리티" 프로덕트의 공급자들이 자신들의 시스템에 대한 모든 수요들을 충족시키도록 위탁해야 하며, 따라서 그들은 고객들의 필요을 만족시키기 위해 큰 예비 마진(reserve margins)을 유지할 필요가 없기 때문에 고객들에게 더 낮은 요금으로 일관되고 관리된 소비 패턴으로 보답한다는 것이다. 스케일의 다른 측면에서는, 자신의 로드들을 관리하지 않는 자들에게 더 높은 "수요 요금(demand charges)"을 부과한다. 그 결과로서, 고객들은 일관되고 균일한 로드 프로파일을 유지함으로써 자신들의 비용을 낮출 수 있다.
우리의 예에서, 고객은 5000 watt 즉 5 kw의 최대 수요를 그것의 공급자, 공익 사업체(utility)와 계약했다는 것이 가정될 것이다. 앞서 언급된 바와 같이, 아마 이 수요는 유틸리티 프로덕트를 소비 지점까지 전달하는 전체 로딩된 비용에 기초한 금전적인 한계였을 수 있으며, 소유자, 고객 또는 유틸리티 프로덕트에 대한 비용 제어를 유지하기 원하는 사이트(1.04)와 연관된 임의의 다른 엔티티에 의해 설정될 수 있다.
게이트웨이 노드(2.24)는 사용에 대한 게이트키퍼로서 동작하며, 전체 사전 레벨에서 에너지에 대한 수요 및 공급에 대하여 모니터링하고 보고한다. 게이트웨이 노드(2.24)는 단지 본 사이트(1.04)에서 트리 및 브랜치 제어 구성의 일부로서 전용되는 단일 포인트 노드이거나, 스타 망(star network)에서 가정의 집합 그룹의 일부인 노드일 수 있으나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 자신의 본질에 의해, 게이트웨이 노드(2.24)는 수요 및 소비 정보를 모니터링하고 저장할 것이며, 그것을 가정(2.18) 또는 집합 그룹용 중앙 제어 노드, 에너지 제공자, 에너지 브로커, 에너지 서비스 제공자, ISO 및 다른 공인 대리인과 같은 가정(2.18) 외부의 노드들 뿐만 아니라 가정(2.18)내의 망에서의 다른 노드(2.20)로 보고할 것이다. 가정(2.18)에 대한 전체 수요가 합의된 에너지 소비 한계 5 kw에 접근함에 따라, 게이트웨이 노드(2.24)로부터 양방향 통신 채널(2.06)을 통해 유입되는 소비 데이터는 가정(2.18) 내의 개별 노드(2.20) 또는 보다 정교한 구현에서의 중앙 집합 노드에 의하여 최소한으로 수신될 것이다. 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16)를 통하여 각각의 노드(2.20)에 제공되는 파라미터들 또는 제어 포인트 구성 인터페이스(2.16)를 통하여 집합 제어 노드에 제공되는 마스터 제어 노드 파라미터들에 기초하여, 로드 감축, 시프팅 및 관리 프로세스가 초기화될 것이다. 필요한 로드 감축 량에 기초하여, 우선 탈락 파라미터들(priority shedding parameters)을 사용하여 전체 수요를 줄이기 위한 서로 다른 레벨들의 액션이 취해질 것인데, 여기서 우선 분계 파라미터들은 동작한다면 감축 기능을 수행하기 위한 그룹에서 가장 덜 중요한 로드가 될 것이며, 사이트(1.04)에 대한 전체 수요가 받아들일 수 있는 레벨로감소될 때까지 그룹 내의 연속된 보다 높은 레벨에 수반되는 결과를 보고할 것이다. 역 프로세스는, 합의된 수요 상한을 초과하지 않고 정상적인 동작을 유지하기 위하여 이미 탈락되거나 감소된 로드들을 허용하면서, 개별적인 로드 소비 요금의 알려진 비율 아래로 떨어진 사이트(1.04)의 전체 로드로서 초기화할 것이다. 또한, 수요 우선 스킴(demand prioritization scheme)에서 낮은 우선순위 때문에 탈락된 임의의 장치(2.22)는 자신의 최소 동작 제어 파라미터에 기초하여 자신의 우선순위를 증가시킬 수 있고, 우선순위를 더 높은 우선순위 로드가 자신보다 하급이 되어 탈락 상태를 동일하거나 또는 더 큰 로드 값의 장치(2.22)와 교환하도록 하여 최소 동작 요구조건을 만족시키도록 할 수 있다.
이러한 극단적으로 단순한 예는 단지 단일 로드 감축이 노드(2.20)를 사용하여 어떻게 수행될 수 있는지를 예시하기 위한 것이다. 본 예에서, 광전지 시스템의 2.22G 저장 배터리에서 사용가능한 저장된 에너지는, 만약 충분한 저장된 에너지가 사용가능하다면 사이트(1.04) 에너지 필요 대 탈락 로드를 만족시키도록 그리드 제공된 에너지의 사용을 오프셋하는 데에 가장 우선적으로 사용될 것이다. 본 예를 완료하기 위해, 가정(2.18)의 노드(2.20) 각각에서 수행되는 액션들은 이제 개별적으로 검토될 것이다. 제어는, 본 예에서 예시된 바와 같이, 개별적인 노드 레벨에서 존재할 수 있거나, 또는 구현자에 의해 선택된 배치 아키텍처 및 노드 프로세서 제어 프로그래밍 및 제어 파라미터에 따라서, 집합 노드 레벨 또는 전체 노드 조직에서 임의의 고 레벨에서 존재할 수도 있다는 것에 주의해야 한다.
HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)용 제1 및 제2 로드 제어 노드(2.20B, 2.20C)는실내 온도를 유지하기 위하여 압축기 및 저항 가열 소자의 동작을 모니터링하고 제어한다. 집(2.18)의 온도 조절 제어 유닛이 통신 인터페이스를 갖는다면, 피제어 장치의 통신 채널(2.12)을 사용하여 다중 속도 압축기 및 긴급 가열 스트립(strip) 동작을 직접 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 온도 설정을 제어할 수 있으며, HVAC(2.22B, 2.22C)와 직접 상호통신할 수 있게 된다. 이러한 통신 채널(2.12)은 또한 직접 또는 노드(2.20)의 직렬 연결을 통하여, 양방향 통신 채널(2.06)을 사용하는 HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)의 세그먼트가 제대로 동작하지 않는 경우, 시스템(2.22B, 2.22C)의 동작 특성에 관하여 보고하고, 고객, 외부의 서비스 제공자 또는 제조업자와 접속하는 것을 허용한다. HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)용 로드 제어 노드(2.20B, 2.20C)는 유틸리티 에너지 유닛의 소비율을 모니터링하여 시스템(2.22B, 2.22C)에 보고하기 위한 계측 모듈(2.10)을 사용하지만, 피제어 장치의 통신 채널(2.12)을 통하여 시스템(2.22B, 2.22C)의 동작을 관리하고 있다면, 본관 커플러(2.14)를 필요로 하지는 않을 것이다. 집(2.18)의 에너지 유닛에 대한 전체 수요에 따라, 노드(2.20)는 제어점 구성 인터페이스(2.16)를 통하여 제공되는 고객의 피제공 파라미터에 기초하여, 집(2.18) 내의 온도를 관리할 수 있게 되어, HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)이 전체 수요를 감소시키고, 우선 설정에 기초하여 하루 중 시간과 점유 상황에 따라 각각의 HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)에 대한 개별적인 제어 파라미터를 유지하게 될 것이다. 동작 효율을 보다 향상시키기 위하여, 각각의 HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)과 연관된 로드 제어 노드(2.20B, 2.20C)는 보조 압축기의 동작 스테이지의 동작을 억제하고, 사이트(1.04) 내의 온도 복구가 만족스러운비율로 진행되었다면, 긴급 저항 가열 스트립의 사용을 제한할 수 있다. 이러한 능력으로 인하여, 시스템(1.02)은 에너지의 공급 및 관련 비용이 높은 경우에 시스템(2.22B, 2.22C)의 동작 효율을 상당히 향상시키는 반면, 에너지의 공급 및 관련 비용이 낮은 경우에는 표준 효율로 동작하게 된다. 고객, 에너지 제공자 및 게이트웨이 노드(2.24)에 의해 제공되는 다수의 선택적인 파라미터를 사용하여, 시스템(2.22B, 2.22C)은 원하는 소비 목표를 달성하기 위하여 어떤 모드의 동작을 구현하고 있는지를 결정하여 HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)의 전체적인 소비를 제어할 수 있게 된다. 시스템 제어용 동작 파라미터를 변경함으로써, 로드 제어 노드(2.20B, 2.20C)는 비용면에서 더 높은 레벌의 편안함함을 선택할 수 있고, 비용 및 점유 상황에 기초하여 온도 변화율을 상이하게 변경할 수 있으며, 전체 전제(premise) 소비 캡(cap) 레벨 달성 또는 에너지 공급자 임계 로드 레벨에 기초하여 긴급 가열 스트립이나 압축기 동작의 보조 상태의 동작을 완전히 제한할 수 있으며, 전체 전제 소비 캡 레벨 달성 또는 에너지 공급자 임계 로드 상황 하에서 특정 시간 동안 시스템(2.22B, 2.22C)의 동작을 정지시키거나 온도 설정을 수정할 수 있으며, 사이트(1.04)에서의 다중 유닛을 교대로 순환시켜 다중 유닛의 동작을 동시에 회피할 수 있으며, 더 높은 가격이나 수요 기간이 유효하기 전에 미리 냉각시키거나 미리 가열할 수 있으며, 완만히 증가된 수요나 가격의 주기에는 매끄럽고 점차적인 온도 변화 설정을, 급격히 증가된 수요나 가격의 주기에는 더 급격한 온도 변화 설정을 할 수 있으며, 다른 노드(2.20)가 필요한 로드 감축을 모두 부담하도록 모든 제어를 부담하고 정상적으로 동작할 수 있으며, 실내 환경 조건이 노드(2.20B, 2.20C)로 프로그램된 다른 동작이나 최대 임계 레벨로 설정된 파라미터에 도달할 때까지 동작을 멈출 수 있으나, 이러한 동작에 제한되지는 않는다. 집(2.18) 또는 집단 제어 그룹 내의 노드(2.20) 사이에서 결정된 제어 및 로드 축소이나 이들의 조합이 중앙 제어 점이나 게이트웨이 노드(2.24)에 의해 모니터링되어 보고되어, 집(2.18) 또는 전체 로드 레벨, 수요, 에너지 및 배송 비용, 혼잡 비용 및 다른 관련 제어 파라미터 트리거(trigger)의 집단 그룹 내의 노드에 경고할 수 있게 된다.
냉장고/냉동고(2.22D)용 제3 로드 제어 노드(2.20D)는 계측 모듈(2.10)을 사용하여 냉장고/냉동고(2.22D)의 소비를 모니터링하고, 또한 냉장고/냉동고(2.22D)의 동작 상황을 결정하여 전체 수요를 축소하도록 지연될 수 있는 경우에 해동 사이클과 같은 정상적인 디폴트 기능에 대한 오버라이드(override) 제어를 제공하기 위하여, 피제어 장치의 통신 채널(2.12)을 사용하여 냉장고/냉동고(2.22D)의 프로세서 제어와 직접 통신하게 된다. 이러한 통신 채널(2.12)은 또한 제3 로드 제어 노드(2.20D)가 냉장고/냉동고(2.22D)에 동작 특성을 보고하도록 하고, 양방향 통신 채널을 사용하여 제대로 동작하지 않는 경우 외부의 서비스 제공자나 제조업자에게 접속하도록 한다.
온수기(2.22E)용 제4 로드 제어 노드(2.20E)는 계측 모듈(2.10)을 사용하여 온수기(2.22E)에 대한 소비 및 수요를 모니터링하여 보고하도록 하고, 또한 온수기(2.22E)가 유틸리티 공급 체인에 연결될 때 직접 제어할 수 있으나, 제4 로드 제어 노드(2.20E)가 유틸리티 공급기에 접속하거나 해제하도록 하는 본관 커플러(2.14)를 사용하여서는 직접 제어할 수 없다. 제4 로드 제어 노드(2.20E)의 더 정교한구현예는 온수기(2.22E) 내에서 활용가능한 저장된 물의 온도, 입력된 물의 온도 및 물의 사용률을 모니터링하기 위하여 피제어 장치의 통신 채널(2.12) 및 계측 모듈(2.10)을 사용할 수 있다. 이러한 개선된 특징들로 하여금 온수기(2.22E)에 대한 에너지 수요 패턴을 향상시키고, 물의 가열 과정의 동작 효율을 향상시킬 수 있는 물의 가열 과정에서의 향상을 가져온다. 잘 구비된다면, 온수기(2.22E)는 HVAC 시스템(2.22B, 2.22C)의 열 복구 시스템에 상호접속될수 있고, 물의 가열에 대한 수요가 온수기 내의 가열 소자를 직접적으로 활성화시키는 것에 대하여 열 복구 시스템을 통하여 달성될 수 있다면, 이러한 장치들(2.22)의 노드(2.20) 또는 집(2.18)의 중앙 제어 노드는 집(2.18)에 대한 전체 수요를 감소시킬 수 있는 협력 동작을 통합하여 실행할 것이다.
이러한 점에서, 온수기는 열 또는 연료 전지 또는 사이트 발전 유닛에서의 다른 것으로부터 폐기되는 열을 사용하여 다양한 방식으로 재충전될 수 있음을 주목해야 한다. 남부에서는 더 진보된 물의 가열 시스템이 에너지 전달 시스템의 로드를 제거하기 위하여, 재생의 다른 형태와 관련된 태양 패널을 사용하는 것이 유리할 것이다. 태양 패널과 프로판의 경우에 공급 체인은 전제 형태에 제한되지만, 태양의 경우에는 날씨에 의해, 프로판의 경우에는 시장 가격에 의해 영향을 받을 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 프로판의 경우에, 사이트(1.04)는 수중에 있는 양과 같은 다른 요인들 및 프로판의 배출량에 대하여 균형을 맞추어 제공자에 의해 재충전을 스케쥴하는 리드 시간을, 공급 체인 평형 로직의 일부로서 대안적인 연료 사용에 모두 계산에 넣어야 하는 예상되는 재충전 스케쥴 시간과 현재 시간사이에서 소비할 것이다.
우물 펌프(2.22F)용 제5 로드 제어 노드(2.20F)는 우물 펌프(2.22F)의 동작을 직접 제어하고, 제어점 구성 인터페이스(2.16)를 통하여 공급되는 파라미터에 기초하여 우물 펌프(2.22F)를 동작시킨다. 파라미터들은 고객 및 망 노드 업데이트에 의해 설정된 실행 시간 조건 및 바람직한 동작 시간을 포함할 수 있는데, 이는 지역 강수와 관계된 기상 정보를 포함할 수 있다. 센서 입력은 강수 입력 및 대지의 수분량을 제공할 수 있는 로컬 통신 채널(피제어 장치의 통신 채널(2.12))을 사용하여 가능할 수 있다. 이러한 점에서 피제어 장치의 통신 채널(2.12)이 관련 로드나 발전에 내장되는 다른 노드 프로세서(2.02)와 통신하는데 사용될 뿐만 아니라, 아날로그-디지털 프로세서나 장치 또는 노드(2.20F)에 입력을 제공하기 위한 노드나 통신 센서의 다른 형태와 인터페이스할 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 이러한 채널(2.12)은 내장된 프로세스 제어기나 센서를 갖지 않는 펌프와 같이 아이템에 대한 동작 제어 로직을 향상시킨다. 그러나, 유사한 방식으로, 이러한 통신 채널 및 통신 센서는 그들의 동작 및 성능을 훨씬 더 실제적인 레벨로 향상시키기 위한 내장 프로세스 제어기와 관련되어 사용될 수 있다.
사이트 발전에 있어서, 오늘날 일반적으로 행해지는 것은 아니지만, 전기 배송 시스템에서 높은 레벨의 신뢰성 및 완전성을 유지하는 것과 관련된 유틸리티, DOE 및 다른 것들이 SFRA(State and Federal Regulatory Agency)에 의해 장려되고 있다. 특히, 갱신할 수 있는 재생 자원은 환경 영향을 가지고 있지 않고 어떠한 천연자원도 소비하지 않기 때문에 장려되고 있다. 태양 및 풍력 발전은 이러한 전력 발전 자원의 가장 일반적인 것이다. 태양 및 풍력 발전 자원의 비교적 낮은 용량의 출력으로도, 전력에 대한 피크 수요를 오프셋하는데 효과적이기 때문에, 비교적 낮은 입력량으로 전력을 비축하여 필요할 때 대량으로 재생할 수 있는 관련 저장 시스템을 가져야 한다. 오늘날 대량 전력 저장의 가장 일반적인 형태는 습식 전지, 딥 사이클(deep cycle), 활성 유리 매트, 납산 전지인데, 이들은 가상으로 임의의 용량 및 전압의 전기 저장 설비를 생성하기 위하여 병렬 및 직렬로 연결될 수 있다. 수년간 배터리 및 인버터/충전기 기술에서 대단한 개선이 이루어졌다. 하트(Hart), 사인웨이브(Signwave), 발머(Balmar) 및 트레이스(Trace)와 같은 회사들은 배터리 충전기/인버터 시장에서 리더들이다. 내장 프로세서, 센서 및 고체 상태 전력 변환기를 사용함으로써, 이러한 회사들은 DC 전력을 배터리 저장 시스템으로 12V, 24V, 36V 및 48V로 저장하여, 수요가 있으면 60Hz에서 사용량 및 신뢰성을 갖는 120V 또는 240V의 AC 전력으로 변환할 수 있는 시스템을 갖는다. 트레이스와 같은 회사는 이미 배터리 저장 시스템에 부착되는 광전지 어레이를 관리하는 인버터 시스템을 제조하여 시장에 내놓았는데, 이 배터리 저장 시스템은 주택의 수요를 공급하거나 충족시키는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 소유자에 의해 특정된 시간 주기 및 레벨로 유틸리티로 전력을 되팔고, 유틸리티 그리드에 안전하게 동기화되어 접속될 수 있다.
광전지 시스템이 지난 15년간 긴 길을 걸어오는 동안, 에너지 관리 용량 면에서 제약이 생겨서, 완전히 통합된 에너지 관리 시스템의 일부로 만들기 위하여, DC로부터 AC로의 저장 및 변환 과정을 관리하기 위한 발명을 추가하는 것이 필요하게 되었다. 사이트(1.04)나 다른 그룹 내의 수요를 관리하고 로드 및 제어 데이터를 공유하여, 다른 노드(2.20)와 통신할 수 있는 로드 제어 노드(2.20G)는 트레이스 전력 인버터와 같은 사이트 발전 자원이 고객, 에너지 산업 및 환경에 최대 이익을 주도록 한다.
식기 세척기(2.22H)용 제7 로드 제어 노드(2.20H)는 식기 세척기(2.22H)를 측정하고 모니터링하여, 피제어 장치의 통신 채널을 통하여 내장 제어 프로세서와 통신하지만, 대부분의 경우에는 본관 커플러(2.14)를 필요로 하지는 않는다. 로드 제어 노드(2.20H)의 부가로, 식기 세척기(2.22H)는 고객의 욕구를 충족시키기 위하여 가장 최선의 시간과 가장 효율적인 방법으로 지정된 기능을 수행할 수 있고, 동작해야 하는 에너지 수요 캡의 계약상의 의무를 충족시키기 위하여 집(2.18) 내의 다른 노드(2.20) 모두와 상호작용할 수 있다. 이 예에서는, 노드(2.20G)는 식기 세척기(2.22H)의 내장 제어기에 부착되는 새로이 설치된 장치일 수 있거나, 내장 프로세서로 완전히 통합되어, 프로세서 및 메모리 성분을 공유함으로써 연결된 시스템의 전체 비용을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 시스템은 모든 "유틸리티" 소비 및 발전 자원을 다수의 망 상에서 통합하도록 설계되고, 잘 규정되고 재구성된 임의의 크기의 그룹을 생성하여 배송 시스템 상의 수요 및 "유틸리티" 제공자 및 그들의 상품의 공급 체인을 관리하기 위하여 협력하여 상호통신할 수 있도록 설계된다.
이하 더 자세히 설명되는 바와 같이, 경보나 메시지는 (이메일이나 고객 인터페이스(1.14)를 통하여) 유틸리티(1.06) 및/또는 고객 및/또는 서비스 제공자 및/또는 유지 제공자에게 보내어질 수 있다.
본 발명의 일 특징에 있어서, 제어 및/또는 로드 제어 노드(1.10B, 1.10C)는 유틸리티(1.02) 즉, 전기에 의해 공급되는 상품의 특성과 관련된 정보를 수신하여, 피제어 또는 피제어 및 피계측 장치(1.08B, 1.08C)의 동작을 제어한다. 일 실시예어서, 특성은 전기의 유용성과 관련되어 있다. 다른 실시에어서, 특성은 전기의 비용이나 상대 비용과 관련되어 있다.
예를 들어, 상술한 예시적인 집(2.18)을 사용하여, 냉장고(2.22D)가 스케쥴되어 있거나, 그렇지 않다면 해동 사이클을 개시하거나 수행할 필요가 있다면, 내장된 냉장고 제어기가 전기의 비용이나 상대 비용을 결정하기 위하여 관련 로드 제어 노드(2.20D)를 쿼리(query)할 것이다. 비용은 실제의 값 즉, 단위 전기당 달러로 표현될 수 있거나, 또는 상대적인 분류, 예를 들어, 높거나 낮은, 또는 비-피크 시간 대 피크 시간으로서 표현될 수 있다. 수신된 비용이나 상대 비용에 기초하여, 내장고(2.22D)의 내장 제어기는 해동 사이클을 수행할지 아니면 해동 사이클을 연기할지를 결정할 것이다. 일 실시예에서, 이러한 결정은 실제 비용과 고객에 의해 입력된 소정의 값 사이의 단순한 비교에 기초할 수 있다. 다시 말하여, 실제 비용이 소정의 값보다 높다면, 스케쥴된 동작이 연기될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 각각의 장치(1.08)는 통합 노드(1.10)를 갖는다. 노드(1.10)에 의하여, 공급 체인 즉, 유틸리티로부터 유용성 및/또는 에너지의 비용에 관한 정보를 직접 공급받기 때문에, 장치(1.08)는 이러한 정보에 기초하여 결정을 할 수 있다. 예를 들어, 장치(1.08)의 기능은 다른 시간에는 지연되어 재스케쥴될 수 있다. 또는 다양한 에너지 효율 모드가 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 장치(1.08)에 대한 에너지 소비는 실패나 유지의 필요성을 감지 및/또는 예상하기 위한 소정의 임계값으로 기울거나 혹은 임계값과 비교될 수 있다. 예를 들어, 냉장고(2.22D)의 문이 열려져 있다면, 에너지 소비는 증가할 것이다. 에너지 소비가 증가하면, 증가율은 소정의 값과 비교될 수 있고, 비율이 소정의 값과 일치하거나 초과하게 되면 경보나 메시지가 발생된다. 또한, 소비율이 에러나 불량이 있는지를 결정하기 위한 소정의 값과 직접 비교될 수 있다. 다른 예로서는, 풀 펌프(1.30B)의 필터가 막히게 되면, 풀 펌프(1.30B)는 더 활발히 작동하기 시작할 것이다. 이것은 또한 풀 펌프(1.30B)의 에너지 소비의 분석을 통하여 알 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 제어 노드(1.10B)나 로드 제어 노드(1.10C)는 대응하는 장치(1.08B, 1.08C)의 파라미터를 감지하는 하나 이상의 센서(도시되지 않음)에 링크될 수 있다. 센서들은 현재 장치(1.08B, 1.08C)의 일부일 수 있거나 또는 장치(1.08B, 1.08C)에 추가될 수 있다. 예를 들어, 상술한 예에서의 온수기(1.30C)는 수온 센서를 가질 수 있다. 수온 센서로부터 판독된 것은 제어 노드(1.10B)나 로드 제어 노드(1.10C)에 의해 수신될 수 있고, 온수기(1.30C)를 어떻게 제어할지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 온수기(1.30C)의 제어기가 온수기(1.30C)로 하여금 (수온에 적어도 부분적으로 기초하여) 그곳에 포함된 물을 가열하도록 지시한다면, 온수기(1.30C)는 진행할지를 결정하기 위하여 우선 관련 로드 제어 노드(1.10C)를 체크할 수 있다. 로드 제어 노드(1.10C)는 위에서지시한 바와 같이, 집(2.18) 내의 다른 장치들(1.08) (또는 다른 사이트에서의 장치들(1.08))의 에너지 요구조건 뿐만 아니라 전기 공급 및/또는 전기의 비용이나 상대 비용의 특성을 포함하는 다수의 요인들에 기초하여 승인하거나 불승인할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 장치(1.08)는 저장 시스템이나 인버터 시스템일 수 있다. 예를 들어, 장치(1.08)는 로드 제어 노드(1.10C)에 의해 전력 전송 망에 연결되는 하나 이상의 배터리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 에너지가 예를 들어 비-피크 시간 동안 비교적 덜 비싸다거나 더 유용한 경우, 로드 제어 노드(1.10C)는 본관 커플러(2.14)를 제어하여, 배터리로 에너지를 공급할 수 있게 된다. 피크 기간 동안, 로드 제어 노드(1.10C)는 본관 커플러(2.14)를 제어하여, 배터리로부터 에너지를 역류시켜 다른 장치들(1.08)로 유도할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 시스템(1.02)은 그들의 관련 노드(1.10)와 동작하는 장치들(1.08)로 하여금 공급 체인으로부터 수신된 정보에 기초하여 공동 결정을 내리게 한다. 예를 들어, 감축 프로그램(PROGRAM)이 임의의 지역 내의 풀 펌프 그룹에 영향을 미치게 되면, 매 시간당 15분까지 각각의 펌프의 실행 시간을 제한하게 된다. 각각의 펌프 및/또는 대응 로드 제어 노드(1.10C)는 매 시간 중 각각의 15분 세그먼트 동안 어떤 펌프가 동작하는지를 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 고객은 임의의 소정 기간 동안 집(2.18)에 대하여 전체 전력 수요에 대한 제한, 예를 들어, 5000W를 설정할 수 있다. 게이트웨이 노드(1.10D)는 전체 전류 수요 즉, 실시간으로 사용되는 전력을 수신한다. 따라서, 집(2.18) 내의 다른 장치(1.08)가 어떤 기능을 수행하려고 하면, 장치(1.08)는 (관련 노드(1.10)를 통하여) 허락할 게이트웨이 노드(1.10D)를 쿼리할 수 있다. 요청된 기능이 전체 수요로 하여금 이러한 양을 초과하도록 한다면 (또는 소정의 임계값 내에 이르게 하면), 게이트웨이 노드(1.10D)는 장치(1.08)로 하여금 그 기능을 수행하지 못하게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 고객이나 시스템(1.12)은 특정 장치(1.08)에 대하여 원하는 동작 파라미터를 설정할 수 있다. 예를 들어, 고객은 풀 펌프(1.30B)가 매일 소정의 시간 동안, 예를 들어, 8시간 동안 동작하기를 원한다고 지시할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(1.12)은 공급 체인으로부터 수신된 정보, 예를 들어, 전기의 비용이나 유용성에 기초하여 풀 펌프(1.30B)의 동작을 스케쥴할 것이다.
3. 개선된 온도 조절 제어 장치
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 특징에 있어서, 온도 조절기(1.30D)는 전력 배분망에 링크되는 개선된 온도 조절 제어 장치이다. 온도 조절기(1.30D)는 또한 고객 사이트(1.04) 내의 노드(1.10)에 직접 또는 게이트웨이 노드(1.10D)를 통하여 링크되고, 전력 배분망 및 장치(1.08)로부터 그리고 전력 배분망 및 장치에 관한 정보를 수신한다. 상하 공급 체인의 정보의 유용성의 결과로, 온도 조절기(1.30D)는 더 효율적으로 관리할 수 있고, 사용자에게 부가적인 기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 있어서, 온도 조절기(1.30D)는 공급되는 에너지의 특성과 관련된 정보를 수신하고, 디스플레이(3.04) 상에 이러한 특성을 표시한다. 일실시예에서, 이러한 특성은 에너지의 유용성과 관련되어 있다. 예를 들어, 이러한 특성은 "피크"나 "비-피크" 시간일 수 있다. 전력 배분망가 피크 시간 동안 동작하고 있다면, "PEAK"가 디스플레이(3.04) 상에 표시될 수 있다. 또는, 전력 배분망가 비-피크 시간 동안 동작하고 있다면, "NON-PEAK"가 디스플레이(3.04) 상에 표시될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 이러한 특성은 공급되고 있는 전력이나 에너지의 비용과 관련되어 있다. 예를 들어, 이러한 특성은 특정 유닛의 에너지의 실제 비용일 수 있다. 실제 비용은 디스플레이(3.04) 상에 표시될 수 있다. 또한, 이러한 특성은 상대 비용 즉, 기준선 비용 부근이나 주변이나, 기준선 위나 아래의 실제 비용일 수 있다.
도 3a를 특히 참조하면, 도시된 실시예에 있어서, 비용이나 상대 비용은 사용자에게 그래픽으로 표시될 수 있다. 다시 말하여, 비용은 하나 이상의 심벌("$"로 도시됨)을 사용하여 표시될 수 있다. 심벌의 수는 비용과 관련되어 있다. 즉, 더 많은 심벌이 표시될수록 실제 또는 상대 비용이 더 많다는 것이다. 예를 들어, 온도 조절기(1.30D)는 1부터 X개의 심벌 스케일을 사용할 수 있다. X는 임의의 수, 예를 들어, 4나 10일 수 있다.
사용자는 이러한 정보를 보게 될 때, 제어 패널(3.02)을 사용하여 원하는 온도(또는 설정점)를 어디에 설정할 지를 양호하게 결정할 수 있다.
도 3b를 특히 참조하면, 본 발명의 다른 특징에 있어서, 온도 조절기(1.30D)는 온도 및 환경 감지 및 제어 시스템(3.08)의 일부를 형성한다. 본 발명의 이러한 특징에 있어서, 온도 조절기(1.30D)는 노드 프로세서(2.02), 메모리(2.04) 및 양방향 통신 채널(2.06)을 갖는 노드이다. 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에 있어서, 온도 조절기(1.30D)는 게이트웨이 노드(1.10D)를 통하여 고객 사이트(1.04)의 노드(1.10)에 연결된다. 온도 조절기(1.30D)는 또한 실내나 실외 공기의 질과 관련된 하나 이상의 파라미터를 감지하도록 배치된 하나 이상의 센서(3.10)에 연결된다. 피감지 데이터에 기초하여, 온도 조절기(1.30D)는 공기의 질을 관리하기 위한 다른 장치들(1.08)을 제어한다. 피관리 장치들은 하나 이상의 HVAC 시스템, 공기 청정기나 정전 필터, 팬(fan), 가습기, 제습기, 댐퍼(damper) 및 신선한 공기 입력 도관, 및 이온화 장치나 공기의 질에 영향을 미칠 수 있는 어떤 형태의 장치(1.08)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 센서(3.10)는 실내 공기의 온도 센서(3.10A) 및 습도 센서(3.10B)를 포함한다. 다른 실시예에서, 온도 조절기(1.30D)는 또한 외부 온도, UV 강도, 풍향 및 풍속, 상대 습도, 습식 수은 온도계, 이슬점 중 하나 이상을 측정 및/또는 감지하기 위한 센서(3.10C)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 온도 조절기(1.30D)는 게이트웨이 노드(1.10D)를 통하여 지역 기상 예보와 관련된 정보와 같은 외부 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 온도 및 주위 환경 감지 및 제어 시스템(3.08)은 실내 공기의 온도를 관리할 것이다. 제2 실시예에서, 센서 데이터 및/또는 외부 정보를 사용하여, 온도 및 주위 환경 감지 및 제어 시스템(3.08)은 편안함함 및 실내 공기의 질을 최대화하기 위하여 댐퍼 및 신선한 공기 도관, 정전 필터및 이온화 장치와 관련된 적절한 가열, 필터링, 조절 및 냉각 장비의 동작을 제어함으로써, 사이트(1.04)의 공기 질 및 습도를 관리할 것이다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 시스템(3.08)은 에너지 지수의 가격 및 편안함 지수에 대하여 사용자에 의해 규정된 최소값 및 최대값에 기초하여 최적 온도, 습도 및 공기의 질 조건을 유지하기 위하여 활용가능한 주위 환경 조절 장치(1.08)를 관리할 것이다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 시스템은 에너지 형태, 예를 들어, 주위 환경 가열용 가스 대 전기 사이를 변경할 수 있고, 또한 에너지 공급자나 그 지역을 서비스하는 중개자의 요청 가격에 기초하여 공급자를 변경할 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 시스템(3.08)은 2개의 주요 요인의 균형을 맞출 것이다. 우선, 시스템(3.08)은 하나 이상의 공기의 질 파라미터, 예를 들어, 공기의 온도 및/또는 습도에 대하여 용인할 수 있을 만큼 사용자에 의해 규정된 최소값 및 최대값 내에서 주위 환경을 유지할 것이다. 다음으로, 시스템(3.08)은 또한 최적의 주위 환경 조건을 달성하기 위하여, 사용자에 의해 규정된 선호도 및/또는 가격점 및/또는 역사상 데이터(이하 참조)에 기초하여 이러한 용인할 만한 파라미터를 변경한다.
사용자에게 피드백을 제공하기 위해, 시스템(3.08)은 또한 시스템(3.08)에 의해 감시 및/또는 제어되는 장치들(1.08) 각각에 대해 시간의 함수로서 사용되는 에너지 단위들의 수를 기록한다(여기서 사용되는 에너지 단위들은 예컨대 시간당 킬로와트, BTU, Therm, 및 주울을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아님). 더욱이, 시스템(3.08)은 시간의 함수로서의 상세한 소비 데이터를 보고할 수 있으며, 이러한 세부 사항들을 요약함으로써 기간당 소비된 각 에너지 단위의 비용을 파악하고자 하는 바에 따라 사용자가 정의한 임의의 기간에 대한 일별 평균들, 월별 총계들을 제공하고, 월별 총계들뿐만 아니라 사용자가 정의한 임의의 기간에 대한 상세한 평균 일별 비용을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 시스템(3.08)은 환경 대기 관리 시스템의 주요 관리 기능을 넘어, 제어 또는 로드 제어 노드들(1.10B, 1.10C)을 관련시킨 장치들(1.08)과 통신할 수 있으며, 이에 따라 자신의 주요 기능들을 관리하는 데 사용하는 것과 동일한 경제 모델링 기법 및 제어를 사이트(1.04) 또는 그 밖의 전체 유틸리티 공급 체인을 포함하는 범위까지의 제어 권역(sphere) 내의 각 제어 노드 포인트가 사용할 수 있도록 한다.
온도 조절 장치(1.30D)는 시스템(3.08)에 대한 고객 또는 사용자의 주요 인터페이스이다. 앞서 논한 바처럼, 온도 조절 장치(1.30D)는 사용자에게 현재의 에너지 비용뿐만 아니라 그와 관련된 비용을 그래픽 또는 수치값 (1-10) 또는 ($-$$$$$$$$)으로 디스플레이할 수 있으며, 여기서 1은 낮고 10은 높은 것이며, 또는 $이 낮고 $$$$$$$$이 높은 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 시스템(3.08)은 또한 디스플레이 스크린(3.04) 상에 에너지 효율 데이터를 디스플레이할 수 있다. 에너지 효율 데이터는 시스템(3.08)에서 설정된 제어 파라미터들에 기초하여, 관리 프로토콜 및 제어 파라미터 성능이 얼마나 에너지 효율적인지를 가리키는 데 사용될 수 있다. 이러한 상대적인 효율 데이터는 사이트(1.04)의 성능을 독립적 관점에서 관련시킬 수 있거나, 또는 상대적 효율이 결정될 수 있는 비교 그룹에 대하여 연계될 수 있으며, 이들 모두가 가능할 수도 있다. 상대적이고 실제적인 에너지 비용 및 효율을 가리키는 이러한 데이터는 또한 정보를 통보하고 디스플레이할 수 있는 TV 스크린이나 그 밖의 디스플레이 장치들{사이트(1.04) 또는 원격지에 존재}과 같은 다른 원격 장치들(1.08)에 통보될 수 있다. 이러한 장치들(1.08)은 에너지의 비용을 나타내기 위한 디스플레이 또는 표시등(indicator light)을 갖춘 응용 기기들 또는 소비 지점에서 사용 가능한 임의의 다른 수단 또는 독립적인 수단을 포함함으로써(그러나 이에 한정되는 것은 아님), 고객에게 상대적이고 실제적인 에너지 비용 및 이들의 상대적인 에너지 효율 레벨을 알려줄 수 있다. 시스템(3.08)은 또한 에너지 유닛 사용량의 관리, 보고 및 추적을 할 수 있으며, 통신 채널을 통해 에너지 단위 공급자들과 인터페이스할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(3.08) 제어는 사이트(1.04)에 위치하며, 사용되고 위탁될 에너지 단위들의 소스 및 유형들을 모델링 및 관리하기 위한 프로세서들은 국지형 또는 분산형일 수 있으며, 사이트(1.04)로부터의 거리 또는 사이트(1.04)의 실제 위치에 관계없이 통신 망 상에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 사용자는 온도 설정점, 즉 원하는 온도를 설정할 수 있으며, 시스템(3.08)은 온도 설정점, 감지된 데이터 및 사용자가 시스템(3.08)을 사용한 이력에 기초하여 효율적인 설정점을 결정할 수 있다. 시스템(3.08)은 그 후 효율적인 설정점의 함수로서 장치들(1.08)을 제어할 수 있다.
온도 설정점은 관련 "데드밴드(deadband)"를 가질 수 있다. 예컨대, 72도의온도 설정점은 +/-5도의 데드밴드를 가질 수 있다. 이 예에서, 시스템(3.08)은 실제 온도가 77도에 이르기까지 냉방을 개시하지 않거나, 실제 온도가 67도에 이르기까지 난방을 개시하지 않게 된다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 시스템(3.08)의 동작의 가변 데드밴드는 에너지 비용 및 사용자의 지불 의향과 직접 관련될 수 있다. 예컨대, 어떠한 에너지 비용에 대하여 고정된 설정점이 설정될 수 있고, 절약을 달성하는 데 있어 차등적인 시간 및 온도에 기초하여 최적의 램프 비율(ramp rate)이 설정될 수도 있다. 대신, 에너지 가격이 높은 기간동안 난방 또는 냉방 시스템의 동작을 줄이기 위해 사이트(1.04)의 온도 설정점을 수정하기 위하여 사용자가 설정한 램프 비율(예컨대 30분당 1도)이 정의될 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 시스템(3.08)은 시스템(3.08)에 대한 실내 대기 온도를 변경하기 위한 사용자의 입력 또는 조정으로부터 학습함으로써 고객 사이트(1.04)를 위한 쾌적도를 관리한다. 이러한 학습 프로세스는 시스템의 동작을 변경시키고, 이에 따라 고객이 실내 환경 조건을 관리하기 위한 변경을 할 필요가 없도록 한다. 이를 달성하기 위해, 시스템(3.08)은 주택(2.18)의 온도 설정을 능동적으로 감시 및 제어해야할 뿐만 아니라, 습도 레벨 또한 감시하고 능동적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 시스템(3.08)은 실내 습도 설정에 있어서의 변화를 수용하기 위한 유효 온도를 결정한다. 예컨대, 고객이 처음에 온도 조절 장치를 화씨 72도로 설정하였다면, 시스템(3.08)은 실내 습도 레벨을 감지하고, 온도와 감지된 습도간의 관계를 유지한다. 여름에 주택의 습도 레벨이 상승함에 따라, 설정점은 화씨 72도로 유지될 것이지만, 시스템(3.08)이 유지해야 하는 유효 설정점은 일관된 레벨의 쾌적도를 유지하도록 자동적으로 낮춰져야 한다. 디폴트 파라미터로서, 시스템(2.18)은 감지된 상대 습도의 매 10%에 대해 화씨 3도씩 유효 설정점을 고객이 정한 것으로부터 낮춤으로써 사이트(1.04)에서의 쾌적도 레벨을 유지해야할 것이다. 제어 알고리즘의 반대측에서는, 디폴트 파라미터로서, 감지된 습도가 10% 감소하는 경우마다 화씨 3도씩 유효 설정점이 상승하여, 겨울에 원하는 쾌적도 레벨을 유지하게 된다. 화씨 3도 + 또는 -의 비율은 디폴트 설정이며, 온도 설정 장치(1.30D)에서의 설정점에 대한 사용자의 변경에 기초하여 필요에 따라 수정된다. 유효 설정점이 감지된 습도에 관련됨에 따른 유효 설정점에 대한 변경은 디폴트 비율로부터 증가 또는 감소될 수 있으며, 이에 따라 제어 알고리즘이 사용자의 개별적인 선호도를 학습하고, 시간에 걸쳐 사이트(1.04)의 점유자가 변경을 해야 할 필요를 없앨 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 시스템(3.08)은 하나 이상의 점유 모드가 사용자에 의해 정의 및/또는 수정 및/또는 이용될 수 있도록 한다. 상이한 점유 모드를 사용하는 것은 에너지 전달 시스템에 대한 요구 레벨의 감소를 달성하는 데 도움이 될 뿐 아니라, 동작 사이트(1.04)의 전체 비용을 감소시킨다. 일 실시예에서, 점유 모드들은 사용자 인터페이스(1.14; 이하 참조)를 통해 정의 또는 수정될 수 있으며, 온도 조절 장치(1.30D) 및/또는 사용자 인터페이스(1.14)를 통해 활성화될 수 있다. 가능한 점유 모드들의 예에는 주택, 외출중, 주말, 주중, 휴일이포함된다. 특정한 모드들이 또한 상이한 사용자들에 대하여 정의될 수 있다.
시스템(3.08)의 성능 및 에너지 감축 성능은, 점유 모드가 "부재"인 경우 대부분의 에너지 유효 설정점 또는 이와 관련된 오프셋을 적용하고, 점유 모드가 "주택"인 경우 쾌적도 관리 오프셋을 적용함으로써, 모든 기간동안 더욱 향상된다. 이러한 점유 감응 제어는 시스템(3.08)과 통신하는 점유 감지 장치들을 부가함으로써 더욱 향상된다.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 시스템(3.08)은 하나의 점유 모드로부터 다른 점유 모드로 복구하는 데 필요한 시간을 결정할 수 있다. 달리 말하자면, 시스템(3.08)에서 전이 또는 복구 프로세스가 개시되어야 하는 이러한 복구 시간은 "복구 완료" 시간 대 디폴트 "복구 개시" 시간으로 설정된다.
시스템(3.08)은 에너지 가격 데이터에 대한 액세스를 가짐으로써 향상될 수 있다. 에너지 가격 정보는 환경 쾌적도를 유지하기 위한 사이트(1.04)에서의 전체 동작 비용을 예측하기 위하여 시스템(3.08)에 의해 사용된다. 가격의 전방 투사(forward projection)에 의해 시스템(3.08)이 사이트(1.04)를 위해 달성될 수 있는 최적 습도 및 온도 설정을 결정할 수 있게 하고, 난방의 경우 습도 레벨의 증가를, 냉방의 경우 습도 레벨의 감소를 수행할 수 있게 함으로써 유효 설정점이 난방의 경우 낮춰지거나 냉방의 경우 상승되도록 할 수 있으며, 이에 따라 난방 또는 냉방 시스템이 가격이 높은 기간 동안에 덜 작동되도록 할 수 있다. 평균적으로 증가된 가격을 예상하여 사이트를 미리 조절하는 능력은 사이트(1.04)에 대한 전체 에너지 요금을 감소시킨다.
에너지 가격 정보는 고객에 의해 입력되거나, 에너지 공급자 프로그램의 일부로서 미리 설정되거나, 또는 쾌적도 및 절약의 평형을 생성하도록 설계된 디폴트 값으로 설정될 수 있다.
도 3c 내지 도 3g를 참조하여, 상술한 시스템(3.08)의 일 구현예를 설명하기로 한다. 도 3c의 그래프는 에너지 가격이 상승함에 따라 시스템(3.08)의 실내 대기 온도를 관리하는 능력이 어떻게 관리될 수 있는지를 나타낸다. 도 3c의 그래프에서, 세 가지 시나리오가 제시되지만, 본 발명은 임의의 주어진 구현예에 있어 제시 또는 존재할 수 있는 시나리오의 수 또는 유형에 한정되지 않는다. 도시된 실시예에서, 세 가지 시나리오는 최대 절약, 절약 및 쾌적도간 평형, 및 최대 쾌적도이다. 사용자가 선택한 시나리오 각각에 대하여, 시스템(3.08)은 소정의 디폴트 오프셋(데드밴드를 정의함)을 갖는다. 또한, 오프셋은 공급되는 에너지의 특징(예컨대 가용성 및/또는 가격)의 함수에 따라 바뀔 수 있다. 도시된 실시예에서, 상이한 오프셋들이 저, 중, 고 및 필수와 같은 에너지 공급 분류에 대하여 정의된다.
일부 에너지 공급자들은 그들의 요금표에 있어 일별 요금(time-of-day pricing)으로 알려진 것을 제시하기 때문에, 도시된 가격 포인트들은 에너지 공급자에 대한 요금 구조에 직접 연관될 수 있다. 실시간 가격이 사이트(1.04)에 서비스를 제공하는 에너지 공급자에 의해 제시되는 경우, 이러한 동일한 온도 허용 변동이 절약을 생성하고 공급 체인 수요를 감소시키는 데 사용될 수 있다. 에너지 공급자에 의해 제공되는 다른 로드 관리 프로그램은 고객에 대하여 에너지를 전달하는 총 비용을 반영하기 위해 동적으로 관리하는 가격층(price tier)들을 이용한다. 이들 가격층은 고객에게 에너지 가격의 상대적 지표를 제공하며, 통상적으로 저, 중, 고 및 필수로서 정의된다. 이들 네 가지 가격층은 도 3c의 그래프에서 중첩되어 가격층이 에너지 공급자에 의해 어떻게 사용되어 고객 및 시스템에게 상대적인 에너지 비용을 알리는지에 대하여 도시하고 있다.
이러한 특징은, 고정된 설정점이 사용되거나 또는 프로그램 가능한 설정점 특징을 이용하여 에너지 전달 시스템에 대한 전체 수요를 감소시키면서 난방 및/또는 냉방 시스템의 동작 효율을 확장하는 시스템의 능력을 향상시킬 수 있는 경우, 상술한 시스템(3.08)에 대하여 적용될 수 있다. 가격 데이터를 사이트 온도 및 습도 레벨의 사전 조정과 결합시키고, 사이트의 점유 모드를 더 적용함으로써, 상술한 추가적인 절약이 달성될 수 있다. 직접적인 결과로서, 지리적 영역 내에 충분한 양이 배치되면, 에너지 가격에 있어서의 가격 휘발성이 감소될 수 있다.
일 태양에서, 시스템(3.08)은 사용자 입력 또는 시스템 디폴트를 이용하여 학습된 선호도 설정에 기초하여 습도와 온도의 평형을 맞춤으로써 쾌적도를 관리한다. 온도를 관리하는 이러한 능력은 시스템(3.08)에 설치되어 고객이 원하는 경제적 목표를 달성하기 위한 장치(1.08) 시스템의 동작을 지시하는 경제적 관리 시스템을 포함함으로서 향상된다. 시스템이 비용 및 쾌적도를 어떻게 관리할 수 있는지에 관한 이러한 예는 시스템(3.08)이 추가적인 쾌적도의 이점 또는 비용 관리를 전달할 수 있는 능력을 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
프로세스를 시작하기 위해, 시스템(3.08)은 주택(2.18)의 열 이득(thermal gain) 특징을 추적 및 학습한다. 이를 위해, 시스템(3.08)은 시간에 걸쳐 고객에의해 선택된 설정점 각각에 대한 주택의 열 이득률(thermal gain rate)을 추적한다. 도 3d를 참조하면, 두 설정점에 대한 열 이득 표가 도시되어 있다. 도 3d는 온도 조절 장치(1.30D)가 기록한, 주택(2.18)에 대한 두 설정점을 도시한다. 데이터를 이용할 수 있는 제1 설정점은 화씨 72도이다. 선 3.12A, 3.12B 및 3.12C로서 도시된 세 가지 경향은 상이한 외부 온도에 대한 사이트(1.04)에서의 열 이득률을 도시한 것이다. 선 3.12A에 의해 나타내어진 날에는, 외부 온도가 화씨 99도였다. 선 3.12B에 의해 나타내어진 날에는, 외부 온도가 화씨 90도였다. 선 3.12C에 의해 나타내어진 날에는, 외부 온도가 화씨 77도였다. 선 3.14A, 3.14B 및 3.14C로서 도시된 세 가지 경향은 3.12A, 3.12B 및 3.12C 데이터 포인트들에 도시된 동일한 외부 온도들에 대한 주택(2.18)에서의 열 이득률을 도시한 것이다. 이러한 도시는 설정점 대 외부 온도차가 주택(2.18)의 열 이득률에 대하여 갖는 영향을 나타내는 데 사용된다. 이들 그래프가 열 이득률을 도시하도록 그려졌지만, 이들은 차이가 클 경우의 빠른 초기 이득 및 내부 온도가 외부 온도에 다다름에 따라 발생하는 더욱 느린 열 이득률을 나타내지는 않는다. 열 이득이 변화하는 경우의 열 이득률은 도 3d에 선 3.16으로서 도시되어 있으며, 이는 화씨 74도의 설정점 및 화씨 90도의 외부 온도에 대한 열 이득률을 나타낸다.
제2 단계는 HVAC 시스템의 동작 특성을 열 이득의 함수로서 파악하는 것이다. 외부 온도는 전형적인 날에는 지속적으로 변동하므로, 열 이득률 및 HVAC 동작 시간 또한 이러한 변화에 따라 변동하게 된다. 도 1e는 전형적인 날의 열 이득률 및 관련 HVAC 동작 시간을 나타내는 선을 도시하고 있다. 여기서 주목할 것은시스템(3.08)의 설정점이 하루 전체에 대하여 고정점에 설정되어 있고, 습도 감지의 사용 및 습도 레벨의 제어가 도면에 도입되어 있지 않음으로써, 그래프가 통상적인 HVAC 제어 온도 조절 장치를 갖는 통상적인 주택을 나타내도록 하였다는 것이다. 여기서, 도면은 외부 온도가 상승하고 내부 설정점과 외부 온도의 차이가 증가함에 따라, 열 이득은 HVAC 시스템으로 하여금 더욱 자주 순환하게끔 한다. 일부 지점에서, 지극히 더운 날씨 또는 더욱 중요하게는 다습한 기간 동안에, 설정점이 낮게 설정되어 있는 경우, 열 이득은 내부 대기 온도를 설정점으로 복구시키는 HVAC의 능력을 초과하게 된다. 이러한 일이 발생하는 경우, HVAC 동작 시간 그래프는 100%의 동작에서 정체되고, 내부 온도 설정을 복구하는 HVAC의 능력을 열 이득이 초과하지 않는 레벨로 외부 온도가 떨어질 때까지, 또는 점유자가 추위를 느껴 설정점을 더 높게 조정하여 유닛이 더욱 통상적인 순환 패턴으로 복귀할 수 있는 지점까지 내부 습도가 떨어질 때까지 내부 대기 온도는 설정점 이상으로 상승하게 된다.
제3 단계는 사용자가 시스템(3.08)이 제공하는 복수의 경제 옵션들 중에서 선택하는 것이다. 이들 옵션은 비용에 관계없이 100% 쾌적도를 관리하는 것에서부터 쾌적도에 관계없이 100%의 경제 관리에 이르기까지 다양하다. 높은 수준에서 이러한 선택은 예컨대 1에서 10까지 사용자가 선택하는 선택안이며(이에 한정되지 않음), 여기서 1은 순수한 쾌적도 관리이고 10은 순수한 경제 관리이다. 이러한 예는 가장 간단한 형태에 있어 10 옵션들의 선택을 제공하지만, 시스템(3.08)이 사용하는 기저에 있는 제어 옵션들은 무한한 수의 옵션들을 제공하도록 수정 및 확장될 수 있다. 이 예의 옵션들이 어떻게 제어 로직을 구동하는 지 설명하기 위해, 이하 영향을 받는 제어 파라미터들 및 결과로 나타나는 제어를 살펴보기로 한다. 주요 제어 파라미터는 경제적 이득을 달성하도록 고객이 시스템이 이용할 수 있도록 만드는 설정점으로부터의 도수에 관련된다. 이러한 파라미터는 고객에 의해 정해진 설정점(이 예에서는 화씨 72도)으로 시작하고, 최대 쾌적도 설정에서는 이 설정점으로부터 벗어나지 않는다(도 3f 참조). 최대 절약 설정에서, 설정 오프셋은 화씨 4도이며, 이에 따라 이 예에서의 시스템은 주택의 온도가 화씨 72도의 정상 설정점으로부터 4도만큼의 오프셋만큼 변동하도록 하여, 시스템(3.08)이 환경을 관리하는 용인 가능한 온도 범위를 화씨 72도 내지 화씨 76도로 만든다. 경제적 목표를 달성하는 데 사용되는 다음 파라미터는 램프 비율로서, 이 비율로 시스템(3.08)은 온도가 사이트(1.04) 내에서 상승하도록 하며, 이는 경제적 이득을 달성하도록 하나의 설정점에서 더 높은 또는 더 낮은 설정점으로 이동함에 따라 이루어진다. 여기서, 최대 쾌적도 설정의 경우, 용인 가능한 오프셋은 0이기 때문에, 램프 비율은 영향을 주지 않는다. 그러나 이 경우, 설정점으로의 복구를 트리거하도록 시스템(3.08)이 이용하는 설정점으로부터의 오프셋을 통제하는 다른 파라미터는 대체 제어 파라미터이다. 이 경우, 통상적인 데드 밴드가 화씨 2도이면, 최대 쾌적도 범위에서 이는 1도로 낮춰질 수 있다. 허용 가능 온도 범위가 가변적인 4도인 최대 절약 설정이면, 램프 비율이 데드 밴드 범위 및 사이트(1.04)의 열이득을 변동시키는 것의 조합을 통해 제어될 수 있다. 최대 절약 설정의 경우, 이 예의 데드 밴드는 화씨 3도까지 상승하고 시간당 열 이득률은 시간당 3도로 설정된다.이 예의 결과가 도 3f에 도시되어 있다. 여기서의 예들은 고객으로부터의 입력을 이용하는 시스템(3.08)이 최적 쾌적도 또는 최적 절약 제어 알고리즘을 유지하기 위해 어떻게 개별적인 파라미터들의 동작을 상술한 대로 변동시키는지 설명하기 위한 것일 뿐이며, 이들 상이한 레벨의 쾌적도 또는 절약이 달성되는 방식에 있어 시스템(3.08)이 사용할 수 있는 제어 파라미터들의 수를 제한하고자 하는 것이 아니다. 추가적인 파라미터들 및 제어들이 또한 시스템의 더욱 정교한 구현예에 존재할 수 있다. 이하의 문단에서는 이들 추가적인 제어 파라미터들 및 제어 모드들을 설명할 것이지만, 이들 예로서 시스템의 성능이 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 시스템(3.08)은 사이트(1.04)의 학습된 열 이득 특성과 함께 고객이 선택한 용인 가능한 온도 변동 범위를 이용하여 수요 및 소비의 균일 레벨을 유지한다. 이러한 제어 프로그램 하에서, 시스템(3.08)은 주택(2.18)의 열 이득률 및 이의 관련 HVAC 시스템 작동 시간을 이용하여 소비의 기저선을 생성한다. 이러한 기저선을 이용하여 시스템(3.08)은 실내 대기 온도를 용인 가능한 범위 내에서 변동시킴으로써 균일 레벨 또는 소정의 감소된 레벨로 수요 및 소비 비율을 유지하도록 지시받을 수 있다. 이하에서는 이러한 제어 프로그램이 어떻게 작동하는지에 대하여 설명할 것이지만, 이는 시스템(3.08)이 상이한 제어 로직 또는 프로세스를 향상시키기 위한 추가적인 감지 장치들을 이용하여 이러한 기능들을 수행하는 성능을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 이 예에 있어서, 온도 조절 장치의 설정점은 화씨 72도이며, 사용자가 선택 가능한 용인 가능한 변동은 화씨 4도로서, 허용 가능한 실내 온도의 범위를 화씨 72도 내지 화씨 76도가 되도록 한다. 기저선이 설정되는 시간은 복수의 조건들, 예컨대 사용자 또는 프로그램이 설정한 시간, 동작 시간의 퍼센트 레벨, 소정 기간에 대한 에너지 소비율, 또는 그 밖의 임의의 감지된 이벤트에서 측정 가능한 것들에 의해 트리거될 수 있기 때문에, 이 예에서는 HVAC 유닛의 작동 시간이 33%에 도달할 때에 기저선 트리거가 설정되도록 고객이 설정한 것으로 가정한다. 이름 아침에 추운 경우, 이 예에서의 시스템(3.08)은 10%의 순환 주기로 작동한다. 외부 온도가 상승함에 따라, 주택(2.18)에서의 열 이득은 지속적으로 HVAC 순환 비율과 함께 감시된다. 외부 온도의 상승은 HVAC 순환 시간이 도 3e에 도시된 대로 증가하도록 만든다. 시스템(3.08)이 33% 순환 작동 시간의 트리거 레벨에 도달한 경우, 기저선이 설정되고, 계산된 열 이득률 및 대응되는 HVAC 작동 시간 투사를 이용하는 시스템(3.08)은 33%라는 특정한 트리거 레벨에서 HVAC 순환 작동 시간을 유지하는 데 필요한 유효 설정점 오프셋을 계산한다. 유효 설정점을 위로 조정함으로써, 시스템(3.08)은 열 이득 상승률이 사이트(1.04)에 대하여 허용되는 온도 변화를 소비하는 지점에 이르기까지 소정의 트리거 레벨에서 HVAC 작동 시간을 유지할 수 있다. 이 지점에서, 시스템은 고객 또는 사용자 또는 그 밖의 임의의 제어 주체에 의해 시스템에 설정된 제어 파라미터들에 기초하여, 순환 작동 시간 트리거 레벨을 초과하거나 또는 용인 가능한 온도를 쾌적도 또는 경제 요건이 사이트(1.04), 에너지 공급 체인 또는 이들의 조합에 대한 주요 구동자(driver)인지에 따라 초과하는지에 대한 옵션을 가지게 될 것이다. 도 3g는 이러한 시나리오를 나타낸 것이며, 여기서 사이트(1.04)의 열 이득은 사이트(1.04)에 대한 용인 가능한 온도 변화에 이르지는 않은 것으로 가정되었다.
이러한 트리거링 포인트의 설정과 시스템(3.08)의 제어는, 이 실시예에서, 또는 임의의 실시예에서, 또는 전체 시스템에서, 고객보다 당사자(party)의 제어 하에 있고, 따라서 그 범위가 주거나 상용 제어 시스템으로서 한정되지 않는 점에 주목해야 한다. 대규모 배치에서, 시스템(3.08)은 에너지 공급자의 제어 하에 있을 수 있고 에너지 공급 체인에 부착된 복수의 환경 제어 장치를 관리하는데 사용될 수 있다. 시스템(3.08)의 제어는, 복수의 소스에 의해 공유될 수 있고, 각 소소는 한정된 레벨의 권한과 관리하기에 필요한 지점들의 그룹이나 각 제어 지점에 대한 제어를 가지고, 운반 공급 체인의 요구를 감시하거나 균형 잡는다는 점에 또한 주목해야 한다.
상술한 바와 같이, 시스템(3.08)의 다른 특징은 에너지 공급 체인으로부터 에너지 비용을 받는 능력이다. 가격 신호들은 계층들 또는 실제 가격들의 형태를 띄고 있다. 어느 경우에도, 고객은 시스템(3.08)에 대해 시스템(3.08)에 복수의 오프셋을 환경 공기 편안함 범위를 관리하기 위해 시스템(3.08)이 사용할 수 있는 설정 포인트로부터 입력함으로써 절약하기 위한 욕구 또는 편안함에 대해 기꺼이 투자한다는 점을 특정할 수 있다. 도 3c에 몇개의 시나리오가 도시된다. 제1 시나리오에서, 고객은 공급 체인으로부터의 에너지 비용에 기초하여 편안함 레벨들의 사용 또는 부가적인 온도 변수들을 제공하는 그들의 의지에 대한 절약을 특정할 수 있다. 세개의 라인이 묘사되는데, 하나는 최대 편안함을 위한 것이고, 하나는 균형 편안함과 절약을 위한 것이며, 세번째는 최대 절약을 위한 것이다. 최대 편안함 설정에서 고객은 그들이 에너지 비용에 기초하여 아무 것도 포기하지 않는다는 점을 나타내고, 따라서 어느 절약도 생성하지 않는다. 균형적인 편안함과 절약 설정에서, 고객은 절약을 달성하기 위해 기꺼이 4도의 편안함을 포기한다. 최대 절약 설정에서 고객은 그들이 편안함에 대해 절약을 달성하기 위해 8도의 편안함을 포기할 것이라는 점을 나타낸다. 이런 설정은 고객에 의해 설정되는 것처럼 특정되지만, 이들은 에너지 공급자나 다른 외부의 관리 엔티티들과 같은 다른 수단에 의해 제어될 수 있다. 이러한 예는 유틸리티나 고객에게 매달 고정 요금을 에너지에 대해 제공하는 다른 에너지 서비스 회사일 수 있는데, 그 협정 하에서 고객은 제공자에 대해 난방과 냉방 시스템의 제어를 포기할 수 있다.
이러한 예에서, 시스템(3.08)을 관리하는 엔티티는 그들의 가정을 제어하는 능력에 적당한 가격을 제공하고 토지 점유자 또는 고객은 공급자에 의한 그 레벨의 제어가 증가할 수록 그들의 에너지에 대해 덜 지불한다. 이러한 예에서 다른 모든 예와 같이 시스템(3.08)의 이러한 특징들이 분리되지 않고 복수의 조합으로 사용되어 에너지의 발생, 운반 및 소비와 연관된 모든 당사자로 이점을 제공할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 위 예에서, 고객은 최대 절약을 달성하기 원하는데, 습도 레벨들을 관리하기 위해 갖춰진 사이트(1.04) 및 습도 레벨이 관리되어 20% 만큼 감소되고, 시스템(3.08)에 그 안에서 관리하는 많은 허용 범위를 주면서, 시스템(3.08)이 고객 목적들을 달성하기 위해 사용 가능한 실제 온도 변수는 8도에서 14도로 증가할 수 있다면 목적을 달성하는 8도의 편안함을 포기한다.
편안함과 에너지 효율 모두를 향상시키는 시스템(3.08)의 다른 특징은 최적의 팬 확장 실행 시간을 결정하는 능력인데, 팬 확장 실행 시간은 강제 공기 HVAC 시스템에 적용되어 부가적인 냉방 및 난방의 이점을 열 회수 프로세스동안 덕트 시스템으로 흡수되는 잔여 냉방 및 난방이다. 전통적으로, 원하는 설정점에 도달한 난방 및 냉방 시스템은 난방 또는 냉방 발생 유닛을 종료하고 비동작 상태로 들어간다. 난방의 경우, 플레넘 유닛(plenum unit) 내의 센서는 안전 상의 이유로 플레넘 온도가 안전 레벨로 떨어질 때까지 팬이 계속 작동하도록 한다. 이 시점에서 팬과 시스템은 작동을 멈춘다. 냉방 모드에서, 팬을 포함한 전체 시스템(3.08)은 보통 설정점에 도달하자마자 작동을 멈춘다. 두 경우 모두에서, 사이트(1.04)로 손실된 덕트 작업 내에 저장된 잔여 열 이점이 있다. 시스템(3.08)은 센서들을 사용하여, 계속하여 팬을 작동시켜 잔여 열 이점을 덕트 시스템으로부터 추출하여 사이트(1.04)의 조건 공간으로 전달한다. 냉방의 경우, 팬은 덕트 온도가 조건 공간의 감지된 온도와 같아지는 정도로 내려갈때 까지 계속하여 작동한다. 냉방의 경우, 팬은 덕트 온도가 조건 공간의 감지된 온도보다 큰 일부 오프셋과 같아지는 정도로 올라갈 때까지 계속하여 작동한다.
시스템(3.08)을 더욱 정교하게 구현한 경우, 환경 제어 시스템은 부가의 센서들, 제어들 및 고객이 절약을 최대화하고 환경에 대한 영향을 최소화하기 위한 보조 습도 제어 장치들을 이용한다. 이는 시스템(3.08)이 전체적으로 더욱 에너지를 효율적으로 사용하도록 제조됨으로써, 전력 발생기가 전력 발생 시설들의 동작을 감소시켜서 공기 오염과 한정된 천연 자원들의 소비를 줄이게 되어 달성된다.균형 열 이득과 감지된 습도의 조합을 통한 에너지 효율 향상은 여러 방식으로 수행될 수 있다. 설명의 목적으로 논의되겠지만, 이러한 것이 에너지 소비 비율 및 편안함의 향상이 달성되는 방식을 제한하는 것은 아니다.
조건 공기 공간 내의 편안함에 영향을 미치는 두개의 주요 요인은 온도와 습도이다. 상술한 것처럼, 습도는 편안함의 큰 요인이고 습도 레벨을 제어함으로써, 온도는 올라갈 수 있고 전통적인 HVAC 시스템은 덜 작동되어 에너지가 절약된다. 전통적인 HVAC 시스템은, 그 디자인에 따라, 공기 중의 습기를 공기를 냉방 코일을 통과시키는 기능으로 제거한다. 이러한 습기 제거는 더욱 편안함한 환경을 생성하지만, 일반적으로 습기 제거는 순전히 냉방 프로세스의 부산물이고 제어되지 않는다. 시스템(3.08)은 습도 감지 통신 노드들을 부가하여 기존의 HVAC 시스템을 습도 제어 시스템으로 변경할 수 있다. 이러한 노드들은 조건 공간 내에서 습도 레벨을 감지하고 시스템(3.08)에 입력을 제공하여 사이트(1.04) 내에서 온도뿐만 아니라 습도 레벨을 관리할 수 있다. 그러나 센서는 단독으로 습도 제어 프로세스를 수행할 수 없다. 게다가, 시스템(3.08)은 복수의 통신 제어 스위칭, 감시 및 측정 센서를 지원하여 프로세스를 완성시킨다. 습도 제어의 다음 예는 새로운 HVAC 시스템에 통합되거나 기존 HVAC 시스템의 변경일 수 있고, 시스템(3.08)이 어떻게 HVAC 유닛들의 작동 효율과 관련 작동 비용을 어떻게 많이 향상시킬 수 있는지 보여주도록 디자인된다. 향상된 작동 효율을 통해 시스템은 소비하는 전체 에너지를 감소시켜서, 경제를 향상시키고, 방출을 감소시키며 천연 에너지 자원을 보존한다.
전통적인 HVAC 강제 공기 시스템은 난방 유닛, 냉방 유닛, 팬 및 공기 정화시스템으로 이루어진다. 공기는 조건 공간으로부터 귀환 공기 덕트 시스템(return air duct system)을 통해 얻어지고 필터링된 후 팬 챔버를 통해 전달되는데, 팬 챔버에서 냉방 챔버가 뒤따르는 난방 챔버를 통하게 된다. 난방 펌프의 경우에, 난방 및 냉방은 공통 코일을 사용하여 동일 챔버에 의해 수행되고 클라이밋(climate) 내의 저항 난방 스트립 챔버에 의해 보충되는데, 클라이밋에서 난방 펌프 동작은 혹한기 동안 여유가 있을 수 있다. 공기는 그후 공급 덕트 시스템으로 전달되는데, 여기서 공기는 일련의 덕트와 레지스터를 통해 조건 공간으로 다시 운반된다. 냉방 시나리오에서, 난방 챔버는 동작하지 않고 냉방 프로세스만이 활성화된다. 공기가 냉방 코일을 통해 지나감에 따라, 냉방 코일은 주변 공기 온도를 열을 흡수함으로써 감소시킨다. 동시에, 공기의 수분은 냉방 코일 상에서 응축되고 중력에 의해 코일을 따라 아래로 흘러서 챔버 아래의 드립 팬(drip pan)으로 모이게 되고, 거기서부터 수분이 적절한 폐기 지점으로 파이프를 따라 이동한다. 상술한 바와 같이, 디폴트로써, 이 프로세스는 공기로부터 습기를 제거한다. 또 다른 중요한 점은 전통적인 HVAC 유닛들이 멀티 속도 팬(multi speed fan)을 가진다는 점이다. 이 팬은 디자인에 따라 몇개의 속도에서 작동하도록 디자인되고 난방 프로세스가 활성화될 때 저속 설정에서 작동하며, 냉방 프로세스가 활성화될 때 고속으로 작동한다. 이는 가열된 공기가 더 가볍고 덕트 시스템을 따라 쉽게 이동하여 충분한 공기를 조건 공간으로 이동시켜 온도를 지정 설정점으로 회복시키는데 힘이 덜 들기 때문이다. 냉각된 공기는 밀도가 높기 때문에 덕트 시스템을 통해 이동시키는데 더 많은 힘이 필요하고, 따라서 시스템(3.08)을 따라 동등한 양의 공기를 이동시키는데 더 높은 팬 속도를 필요로 한다. 그 결과, 전통적인 HVAC 시스템은 내장된 멀티 속도 팬들을 가지지만, 단독으로 사용되어 공기 밀도를 보상한다. 시스템(3.08)은 이 능력으로 더 저속의 팬 설정을 이용하여 가정 내의 습도 레벨을 감소시킨다. 팬 속도 설정들을 변경할 수 있는 양방향 통신 제어 노드를 사용하여 주변 공기 온도의 회복이 충족될 때 보통의 높은 설정에서 동작하고 낮은 속도 설정에서 가정 내의 습도 레벨을 감소시키도록 이러한 과정이 수행된다. 가정(2.18)의 습도를 제거하기 위해, 시스템(3.08)은 공기 조건 압축기를 동작시켜 냉방 코일이 온도를 감소시키게 하고 저속에서 팬을 작동시켜서 냉방 코일을 통해 더 저속으로 공기가 지나감면서 더 많은 수분이 제거됨에 따라 더 많은 습기가 공기로부터 제거되도록 한다. 냉각된 공기는 공급 덕트 시스템을 통해 보통의 경로를 따라 가고, 더 건조하고 더 차가운 공기를 조건 공간으로 전달한다. 인지 공간(learning space)을 통해, 시스템(3.08)은 관련 HVAC 유닛이 운반할 수 있는 습기 제거 비율을 결정하고 메모리에 기록한다. 멀티 속도 압축기를 장착한 HVAC 유닛들은 이 시나리오에서 표준 단일 속도 압축기 유닛들보다 더욱 효율적으로 작동한다. 가정 내에서 멀티 속도 압축기를 가지고 습기를 제거하기 위해서, 저속 압축기 설정이 사용되어 시스템(3.08)이 사용하는 에너지의 양을 감소시킨다. 습기 제거 제어 프로세스를 완성하기 위해, 두개의 부가 양방향 통신 센서 중 하나 또는 둘의 조합이 필요할 수 있다. 냉방 코일은 공기로부터 습기를 제거함에 따라 압축으로 과부하가 걸리고 동결될 수 있기 때문에, 공기 흐름이나 압축기 코일의 동결을 감지하는 센서가 필요할 수 있다. 시스템(3.08)은 이들 센서로부터의 입력을 이용하여 팬속도를 증가시켜 코일이 녹게 하거나 팬을 저속이나 고속에서 작동시키는 동안 압축기를 회전시켜 따뜻한 공기를 통과시켜 코일을 녹이게 한다. 난방 계절에, 외부 온도가 떨어지고, 그에 따라 습도 레벨이 비교적 낮은 레벨로 떨어진다. 여름의 습기 제거는 공기를 더 차갑게 느끼게 하고, 겨울의 습기 제거도 동일한 효과가 있다. 큰 차이는, 겨울에는, 결과적으로 차가운 느낌이 실내 공기를 바람직하지 않은 편안함 레벨로 생성하고, 고객들은 습도 레벨을 떨어뜨려 더욱 편안함한 환경을 유지하도록 온도를 올린다는 것이다. 이 조건은 사람의 림프강(sinus)뿐만 아니라 나무 문과 마루를 건조시켜서 결과적으로 나무 제품을 수축시키고 코피가 나게 한다. 습도 레벨을 사이트(1.04)에서 증가시킴으로써, 동일한 상대 레벨의 편안함을 보유하면서 온도는 더 낮은 레벨로 유지된다. 게다가, 습도 레벨을 증가시킴으로써, 나무 제품들은 많이 수축되지 않는 경향이 있고, 림프강 조건들은 고객들을 괴롭히지 않는다. 뜨거운 계절동안 습도 제어를 달성하기 위해, 공급 공기 덕트 시스템(3.08) 내에 가습기를 부가하는 것은 조건 공기 공간의 습도 레벨을 높여서 더 낮은 온도 설정이 유지되어 만족스러운 편안함 레벨을 유지하는데 요구되는 에너지 양을 감소시킨다. 시스템(3.08)은 습도 레벨을 냉방 섹션에서 상술한 습도 감지 노드를 사용하여 관리할 수 있지만, 부가의 냉각 및 서리 제거 센서들을 필요로 하는 것은 아니다. 불행히도, 전통적인 가습 시스템들은 가열 프로세스가 활성화될 때에만 작동하도록 디자인된다. 이는 일련의 메쉬 격자들(mesh grids) 또는 물에 적신 막(membrane)을 통해 지나가는 가열 챔버에 존재하는 가열된 공기에 의존적이기 때문이다. 히터 공기가 이 격자들 또는 막들을 통해 지나가면서, 이들은 기화프로세스를 통해 수분을 얻고 공급 덕트 시스템을 통해 조건 공기 공간으로 운반한다. 이 프로세스 상에서 향상되기 위해, 시스템(3.08)은 변경된 덕트 가습 프로세스를 통합하는데, 이 프로세스는 상기 격자 또는 막을 가열하여 가열되지 않은 공기를 통과시켜서 수분을 조건 공간으로 운반하지만, 주 가열 프로세스가 활성화되어 그 과정을 수행하는 것은 아니다. 게다가, 시스템(3.08)은 오늘날 많은 소매점에서 판매되는 유닛들과 같은 원격의 분산 가습 유닛들을 사이트(1.04)에 걸쳐 제어할 수 있는데, 이 유닛들은 통합된 양방향 통신 노드 제어기를 장착하고 있다. 시스템(3.08)이 지원하는 이렇게 완전히 통합된 해결책은 통합된 양방향 통신 제어 노드, 중계 접촉기(relay contactor) 및 선택적 습도 센서와 함께 벽 플러그 어댑터(wall plug adapter)에 덜 정교하게 적용된다. 이러한 유닛은 전통적인 가습 유닛들 또는 기화기들에 적용되도록 사용될 수 있고, 이들을 가습 제어 시스템의 통합부로서 형성한다. 부가적인 센서 장치는 표면들 상의 수분 내용을 측정하는데 사용되는데, 상기 표면들은 유리창과 같이 밖으로 직접 노출된다. 습도 레벨이 사이트(1.04)에서 상승함에 따라, 초과 수분이 이러한 차가운 표면들 상에 모여 응축되어 누적될 수 있다. 이러한 조건을 관리하기 위해, 수분 축적을 감지하는 최적의 통신 센서들이 시스템(3.08)에 포함된다.
시스템(3.08)이 지원하고 냉방 계절동안 사이트(1.04) 내에서 습도 레벨을 제어하는 다른 방법은 냉방 챔버 코일을 변경시켜 열 파이프 기술을 결합함으로써 유닛들의 습기 제거 능력을 평균 2배 이상 증가시키는 것이다. 저속 팬 작동이 사용된다면 상술한 바와 같은 통신 센서들이 여전히 필요하지만, 열 파이프 냉방 코일 갱신 장치들을 가지고, 종종 습도 레벨들이 부가적인 습기 제거를 행할 필요없이 유지된다. 습기 제거량과 프로세스를 효과적으로 수행하는 시스템(3.08) 능력 모두가 균형 잡혀서 절약과 편안함을 달성해야 한다. 냉방 코일 열 파이프 갱신 장치들은 많은 회사에서부터 플로리다의 개인스빌(Gainsville)의 히트 파이프 테크놀로지(Heat Pipe Technology Inc.)에 걸쳐 구할 수 있다. 히트 파이프 테크놀로지와 같은 회사들은 또한 단독으로 기존의 주거 HVAC 시스템에 직접적으로 연결되는 갱신 습기 제거 유닛들일 수 있으며, 습기 제거 프로세스가 가정 내의 기존의 덕트 작업을 사용하여 습기가 제거된 공기를 기존의 공기 조건 압축기를 작동시킬 필요없이 분산시키도록 한다. 이러한 프로세스는, 갱신 부가 습기 제거 유닛에 사용되는 압축기가 전체의 집 압축기보다 훨씬 적은 에너지를 사용하지만 일부 고객들에게는 덜 매력적일 수 있는 선불의(front end) 자원 투자를 필요로 하기 때문에, 더욱 에너지 효율적이다. 시스템(3.08)은 또한, 건조 시스템 및 다른 형태의 습기 흡수 기술과 같은 다른 형태의 습기 제거를 지원한다.
시스템(3.08)을 보다 정교하게 실행하는 경우 건조 제어는 에너지 공급 체인의 요구 감소를 요청하거나 필요로 하는 이벤트를 예상하고 사이트(1.04)를 프리컨디셔닝하는데 사용될 수 있다. 실시예는 피크 기간동안 시스템 요구의 감소를 일으키는데 하루의 시간 비율이 사용되는 단순한 에너지 공급 프로그램일 수 있다. 이러한 이벤트를 예상하고, 시스템(3.08)은 여름에 습도 레벨을 줄이거나 겨울에 습도 레벨을 증가시켜 가정을 프리컨디셔닝할 수 있어서, 공기 온도가 올라가는 동안에도 편안함한 레벨이 유지되도록 하여 요구와 총소비를 줄인다. 프로그램의 "요구중(on demand)" 또는 "요청중(on request)" 형태로 시스템(3.08)에 의해 지원되고 여기에 기술되는 이 프리컨디셔닝 프로세스는 시스템 디폴트로 사용될 수 있으며, 시스템(3.08) 요구의 지속적인 감소와 에너지 사용의 총절감을 발생시킨다. 사이트(1.04)에서 습도 레벨을 관리하는 주된 투자는, 연간 에너지 청구서의 20% 정도를 나타내지만 습도 관리에 의해 쉽게 회복될 수 있으며, 장소의 클라이밋 조건은 14% 이상의 연간 에너지의 사용을 감소시킬 것이다. 이 계획의 이면에는, 다수의 다른 에너지 공급 체인과 천연 자원에 영향을 미치는 난방 부담 절감이 있다. 여기서 다시, 난방 계절 동안 습도 레벨을 증가시키기 위해 사이트(1.04)를 습하게 하는 장비는, 상대적인 습도 레벨의 기능으로서 낮은 난방 설정 포인트를 수행하기 위해 시스템(3.08)에 의해 관리된다고 가정한다면 18 내지 24달 내에 회복될 수 있다.
부가적인 양방향 통신 센서는 또한 부가적인 입력 데이터를 공급함으로써 시스템(3.08)의 작동 능력을 향상시킬 것이다. 실시예와 같은 점유 센서는, 사이트(1.04)에 사람이 존재한다면 그 정보를 시스템(3.08)에 제공할 것이다. 시스템(3.08)은 램핑(ramping)같은 아이템을 수행하기 위해 임의의 인증된 존재로부터 인증을 수신할 수 있으며, 점유자의 존부에 따라 다양하게 건조나 변경의 포인트를 설정한다. 만일 점유되지 않았다면, 시스템(3.08)은 활동과 관련한 더 많은 절약을 취하고 편안함한 제어 선택을 연기하도록 지시될 수 있다. 이 능력은 편안함한 점유자의 레벨에 어떤 영향도 주지 않고, 공급 체인에 대한 요구를 감소시키고 절약하는 능력을 증가시킨다.
부가적인 양방향 통신 센서들은 시스템(3.08)에 의해 지원되어 실내 공기의 품질도 지원한다. 이러한 센서들의 예들은 CO2, NOX, 라돈, 가스, 포름알데히드 및 CO 탐지기들이다. 이러한 센서들은 시스템(3.08)으로의 입력을 지원하고, 장착된다면, 공기 교환 시스템의 작동을 트리거링하여 사이트(1.04) 내의 그 가스의 레벨을 감소시키거나 트리거링하여 조건을 알린다. 연기나 불을 탐지하는 다른 통신 센서들이 또한 지원되어 시스템(3.08)이 공기 핸들러를 긴급 종료시킬 수 있도록 하고 다른 장비는 이러한 조건이 삭제되도록 한다. 이러한 안전 및 보안 특징들을 가지고, 통신 능력의 직접적인 결과로서, 시스템(3.08)은 인터페이싱하고 경보 조건들을 복수의 엔드 포인트들에 보고할 수 있는 능력을 가지게 된다. 이러한 포인트들의 예들은 점포 내의 PC, TV 스크린, XM 라디오와 시리우스(Sirius) 라디오와 같은 디지털 디스플레이 스크린을 가진 휴대용 라디오뿐만 아니라 디지털 디스플레이 장치 휴대폰, 호출기, 모니터링 센터, 로컬 및 원격 경적(alarm horn), 벨 및 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 시스템(3.08)은 또한 전통적인 더욱 복잡한 정전 정화 시스템과 UVG 박테리아 및 바이러스 공기 세정 시스템뿐만 아니라 공기 정화 필터 모니터링을 지원한다. 모든 경우에 시스템(3.08)은 양방향 통신 센서 노드 기술을 사용하여 이러한 유닛들의 수행을 제어하고 모니터링한다.
본 발명의 일 태양에서, 다양한 데이터 요소들이 시스템(1.02) 안에 저장된다. 일 실시예에서, 데이터는 게이트웨이 노드(1.10D) 안에 저장될 수 있다. 그러나, 시스템(1.02) 내의 각 노드(1.10)는 노드 프로세서(2.02)와 메모리(2.04)를 포함한다. 따라서, 시스템 내의 임의의 노드(1.10)는 하나 이상의 장치들에 대한프로세싱 및/또는 제어 및/또는 시스템 데이터(1.02)의 저장을 게이트웨이 노드(1.10D)가 디스에이블될 경우에 수행한다. 일 실시예에서, 다음 데이터가 시스템(1.02)에 의해 유지되거나 저장될 수 있다.
1. 에너지 유닛의 현재의 공급자, 운반을 포함하는 에너지 유닛당 현재의 비용.
2 사용되고 있는 에너지 유닛의 시세 및 비용에 기초한 현재의 시간당 운용 비용.
3. 만약 다수의 유형이 이용 가능하다면 공급자 및 에너지 유형에 따른 오늘날, 금주, 및 이번 청구 기간 및 지난 14회의 청구 기간의 사용된 총 에너지 유닛 및 그 비용.
4. 지난 14회의 청구 기간 동안 일, 주 및 청구 기간 동안의 유형별로 사용된 총 에너지 유닛 및 그에 관련된 비용.
5. 에너지 유닛 공급자마다의 이용 가능한 신용 및 이미 지불된 에너지에 대하여 데빗 시스템 3.08이 사용되고 있는지 여부를 나타내는 에너지 유닛 구입의 이용 가능한 시간 및 날짜의 평가의 균형.
6. 공급자에 의한 에너지 유닛당 연산된 평균 비용 및 운반 비용을 포함하는 공급자로부터 구입된 총 에너지 유닛 필요량의 퍼센티지.
7. 소비된 에너지 유닛의 고장, 및 다수의 전기 기구 제어 및 계측이 활성화된 경우에 개개의 전기 기구에 의한 그 비용 및 공급자.
8. 각 에너지 유형 및 소스에 대한 계획된 총 청구 기간 비용.
9. 에너지 유닛의 유형 및 소스에 의한 총 합계.
10. 일 중의 온도 설정점의 이력.
11. 주 및 청구 기간 동안의 온도 설정점의 평균.
12. 이번 달, 지난 14개월 및 전년 동월에 대한 에너지 유닛 사용 및 비용의 누적 총계.
13. 사용자가 설정하거나 고정된 현재의 온도 설정점.
14. 사용자가 설정하거나 고정된 현재의 데드밴드(dead-band) 높고 낮은 온도의 확산.
15. 일, 주 및 청구 기간 동안 유지되는 평균 온도.
16. 일중 시간별로 매 30, 60 및 90일간 동안의 사이트 1.04의 시간 단위당 평균 온도 이득 또는 손실.
17. 일중 시간별로 매 30, 60 및 90일간 동안 가열 및 냉각 시스템이 동작할 때 온도당 평균 열회복 시간.
18. 모니터링되고 있는 각 전기 기구에 대한 작동의 계획된 연간 비용.
19. 과거의 소비 패턴 및 현재의 운용 통계에 기초하여 모니터링되고 있는 각 전기 기구의 운용 효율 인자.
20. 최소 및 최대의 데드밴드 온도 및 비용 설정에 대한 현재 및 과거의 설정.
21. 모니터링된 전기 기구 소비 패턴에 있어서의 운용 비규칙성의 경고 지시기.
22. 미리 지불된 에너지 유닛 계좌가 현존하는 경우 데빗 계좌의 낮은 균형에 대한 경고 지시기.
23. 매 30, 60 및 90일 평균 및 전년도의 동일 기간에서의 전체 사이트 1.04 및 개별 전기 기구들의 운용의 평균 1일 비용.
24. 에너지 유닛 공급자 및 정보 소스로부터의 데이터, 텍스트 및 청구 메시지.
25. 일별, 주별, 청구 기간별로 최소의 외부 온도의 높낮이, 습도, 급속한 풍속 및 풍향의 변화, 태양 노출 시간 및 각도 및 UV 지수를 포함하는 날씨 정보 및 이력 데이터.
26. 소비 및 사용 데이터를 정규화하는데 필요한 총 가열 및 냉각 온도 일수 및 다른 통계 데이터.
27. 외부 온도, 풍속, 풍향, UV 인덱스, 습도 및 냉각 또는 가열 온도 일별 인자를 보상하기 위해 조절된 가열 및 냉각을 위한 연산된 열회복 시간. 이 연산된 인자는 사이트 1.04에 대한 평균적인 정규화된 열 이득 또는 손실과 결합될 때 열 이득 또는 손실을 위한 회복 시간을 보다 정확하게 연산하는데 사용된다. 이 인자는 또한 효율을 최대화하고 운용 비용을 감소시키기 위해 회복 시간의 적절한 인수를 허용하기에 충분하게끔 빈번하게 집중적으로 연산되어 전송될 수 있다. 집중적으로 컴퓨터 인자들을 전송하는 것은 각 위치에서의 외부 센서에 대한 필요를 제거하므로 설치 및 사용 중의 유지 보수 비용을 감소시킬 것이다.
28. 이용 가능한 에너지 공급자들의 테이블 및 공급자에 의한 사용자 정의된 선호도 지시기 및 가격점 및 판매 기간이 주어진 기간 동안 동일한 경우 공급자를 선택할 때에 사용되도록 제공되는 에너지 유닛의 유형.
29. 최소로 이용 가능한 공급자들을 포함하는 위의 옵션 28이 입력되지 않은 경우 공급자 패리티를 연산하기 위하여 사용되는 테이블, 이용 가능한 에너지 유닛의 유형, 및 이 청구 기간의 에너지 유닛 구매의 회수와 비용.
30. 선택적인 사용자가 바람직한 에너지 유닛 유형 지시기를 공급하였음.
31. 시간당 디폴트 1도로 사용자가 선택하는 온도 램핑(ramping) 옵션 지시기 및 선택적인 사용자 정의된 램핑 시간 프레임 및 온도 설정.
32. 가열 및 냉각 시스템 오류를 방지하기 위한 낮고 높은 온도 알람 설정. 이 알람 유발점은 사용자 정의되고, 만약 입력되지 않으면, 사용자에 의해 입력된 최대의 데드밴드 위로(comfort) 범위 전후로 디폴트 + 5 내지 -5도임. 이런 특징은 시스템(3.08)이 off 위치에 있는 경우 취소되지만, 시스템(3.08)의 온도 알람 모드 성능을 활성화시키기 위해 사용자가 선택하는 경우에 오버라이딩된다.
33. 만약 점유자, 소유자 또는 시스템 공급자에 의해 이용 가능하고 동의된다면, 사용자가 선택하여 모니터링 서비스의 자동 알람 및 통지를 허용하는 알람 활성화 지시기. 알람 포인트 및 설정들은 사용자 정의되거나 사용자, 소유자 또는 운용자 선호도에 기초하여 시스템(3.08)이 정의한 디폴트 포인트로 초기화되도록 할 수 있다.
34. 배치된 망 또는 이용 가능한 망 상의 통신 활동을 수행하는데 필요한 유형 및 라우팅 정보를 포함하는 통신 채널 인터페이스 파라미터 및 데이터. 이러한 파라미터들은 소유자, 운용자 또는 통신 시스템 제공자가 필요로 하거나 필요하다고 간주하는 암호 검증 및 암호화를 수행하기 위해 요구되는 모든 정보를 포함한다. 이러한 파라미터들은 또한 알람 유발 보고점에 대한 필요한 라우팅 및 인식 데이터 및 사용되거나 동의되거나 사이트(1.04)에 이용 가능한 서비스를 또한 포함한다.
35. 소비를 계측하는 직접적인 형태가 이용 가능하지 않은 시스템(3.08)의 제어 하의 사이트(1.04)에서의 주요 전기 기구들에 대한 소비율, 소비 서명(signature) 및 날씨 연관된 정규화 인자들. 소비를 계측하는 직접적인 형태가 이용 가능하지 않은 시스템(3.08)의 제어 하의 사이트(1.04)에서의 주요 전기 기구들에 대한 측정된 소비율.
36. 집중된 로드 집합체 및 연산 서비스 제공자 인터페이스 정보.
37. 과거의 소비 및 외부 인자에 기초한 사이트(1.04)에 대한 연산된 정규화 인자.
38. 운용 효율의 비교를 위한 DOE-2.1 모델링 시스템과 같은 모델을 사용하여 사이트(1.04)를 모델링하는 것으로부터 유도되는 에너지 효율 인자.
39. 비어 있거나 점유되어 있지 않은 경우에 사이트(1.04)에서 사용될 최소의 필요 데드밴드 범위 정의.
40. "내 지시를 따르라(follow my lead)"라는 인공 지능 학습 및 실행 루틴과 함께 사용될 특정 일, 시간 및 일 유형 설정 변화를 반영하는 설정점 패턴 변화 추적 테이블.
41. "내 지시를 따르라(follow my lead)"라는 인공 지능 학습 및 실행 루틴과 함께 사용되기 위한 점유자에 의해 초기화되는 설정점 변화와의 관계에 있어서 특정 외부 날씨 조건을 반영하는 설정점 패턴 변화 추적 테이블.
4. 고객 제어 노드 관리 시스템 및 방법들
도 4a 내지 도 4r을 참조하여, 사용자 인터페이스(1.14)는 웹 페이지 또는 GUI(Graphical User Interface; 4.02)로서 구현될 수 있다. 상술한 바와 같이, GUI(4.02)는 원격지로부터 액세스 가능하다. 일 실시예에서, 고객은 웹 브라우저 또는 텔레비전과 같은 다른 디스플레이 장치를 통해 GUI(4.02)에 액세스할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 고객은 이동 전화 및/또는 PDA와 같은 무선 장치를 통해 GUI(4.02)에 액세스할 수 있다. 사용자 ID 및 패스워드를 입력함으로써, 고객은 자신의 계정에 액세스할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 고객이 시스템(3.08)에 로그 온 한 후에, 시스템 홈 페이지(4.04)가 디스플레이될 수 있다. 시스템 홈 페이지(4.04)는 정보 섹션(4.05), 복수의 네비게이션 버튼들(4.06), 네비게이션 메뉴(4.08) 및 제어 패널(4.10)을 포함한다.
예시적인 고객에 대한 정보 섹션(4.05)의 도시된 실시예에서, Earl Minem이 나타나 있다. 정보 섹션(4.05)은 여러 링크들 뿐만 아니라, 인사말, 시간 및 날짜를 포함한다. 링크들의 동작은 예컨대, 고객을 홈 페이지, 도움말 스크린, 이메일 접속 섹션, FAQ로 이동하게 하거나, 웹 사이트에서 고객을 로그 오프시킬 수 있다.
복수의 네비게이션 버튼들(4.06)은 장치 관리 버튼(4.06A), 경보 구성 버튼(configure alerts button; 4.06B), 시스템 데이터 버튼(4.06C), 절감 취소 버튼(cancel curtailment button; 4.06D) 및 장치 상태 버튼(4.06E)을 포함한다. 네비게이션 메뉴(4.08)는 이하에서 기술하는 바와 같이 GUI(4.02)의 여러 영역에 대한 링크들을 포함한다.
초기화된 경우에, GUI(4.02)는 제어 패널에 가정 소유자 제어 센터(homeowner control center; 4.12)를 디스플레이 한다. 도시된 실시예에서, 가정 소유자 제어 센터(4.12)는 복수의 하이퍼링크 아이콘들(4.14)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 하이퍼링크 아이콘들(4.14)은 직접 액세스 아이콘(4.14A), 스케쥴링 아이콘(4.14B), 나의 리포트 아이콘(4.14C), 경보 아이콘(4.14D), 구성 데이터 아이콘(4.14E) 및 사용자 도움말 아이콘(4.14F)를 포함한다. 정보 섹션(4.05) 내에서 홈 링크를 선택하면, GUI(4.02)는 가정 소유자 제어 센터(4.12)로 리턴될 것이다.
도 4b를 참조하면, 고객이 직접 액세스 아이콘(4.14A)을 선택한 경우, 복수의 직접 액세스 아이콘(4.16)이 제어 패널(4.10)에 디스플레이 될 것이다. 도시된 실시예에서, 고객은 HVAC 시스템 및 전 가정 계측기에 대한 직접 액세스를 갖는다. 대응하여, 난방/AC 아이콘(4.16A) 및 전 가정 계측기가 제어 패널(4.10)에 디스플레이 된다. 다른 실시예서는, 고객이 액세스를 가질 수 있는 모든 장치들(1.08), 예컨대, 온도조절장치 또는 온수기가 이 곳에서 액세스 가능하다. 도 4c를 참조하면, 난방/AC 아이콘(4.16A)을 선택함으로써, 제어 패널(4.10) 내에 가상의 온도조절장치(4.18)가 디스플레이 된다. 가상 온도조절장치(4.18)는 정보 섹션 또는 디스플레이(4.20) 및 복수의 온도조절장치 버튼(4.22)을 포함한다. 디스플레이 섹션(4.20)은 사이트(1.04)에서의 실시간 조건과 관련된 정보를 포함한다. 도시된 실시예에서 나타난 바와 같이, 고객 사이트(1.04) 내의 현재 온도는 67°F이다. 난방 및 냉방 설정 온도는 각각 58° 및 85°로 설정되어 있다. 시스템(3.08)은 자동 모드에 있고, 난방 및 냉방 시스템은 오프 상태에 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 점유 모드는 "외출"로 설정되어 있다. 이하에서 논의되는 바와 같이, 시스템(3.08)은, 가상 온도조절장치(4.18)를 사용하고, 난방 및 냉방 설정 온도를 사용하는 점유 모드에 따라서 HVAC 시스템들을 고객이 프로그램할 수 있도록 허용한다. 온도조절장치 버튼(4.22)을 사용하여, 고객은 온도조절장치의 현재 동작 파라미터들을 변경시킬 수 있다. 예컨대, 시스템 모든 변경이라는 온도조절장치 버튼(4.22A)을 선택함으로써, 고객은 자동 및 수동 모드 중의 하나를 선택할 수 있다. 팬 모든 변경 버튼(4.22B)을 선택함으로써 고객은 팬 모드를 "온"에서 "자동"으로 변경할 수 있다. 또한, 온도 우선 적용 버튼(override temperature button; 4.22C) 또는 점유 우선 적용 버튼(override occupancy button; 4.22D)을 선택함으로써 고객은 이하에서 정의되는 바와 같이, 현재 온도 및 점유 스케쥴들을 우선 적용할 수 있다. 우선 적용 취소 버튼(cancel override button; 4.22E)을 선택함으로써, 고객은 온도 우선 적용 버튼(4.22C) 또는 점유 우선 적용 버튼(4.22D)을 사용하여 입력된 온도 또는 점유 변경을 취소할 수 있다. 절감 취소 버튼(4.22F)은 고객이 임의의 절감 프로그램을 (허용가능한 경우) 취소할 수 있도록 한다.
도 4b를 다시 참조하면, 전 가정 계측기 아이콘(4.16B)을 선택함으로써 제어패널(4.10) 내에 고객 사이트(1.04)에 의해 이용되거나 전달되는 현재 전력과 관련된 정보가 디스플레이된다. 또한, 소정의 기간에 대한 누적 전력 사용(accumulated power draw)과 관련된 정보가 디스플레이될 수 있다. 이러한 정보는 그래프를 이용하여 및/또는 수치적으로 디스플레이될 수 있다.
도 4a를 다시 참조하면, 네비게이션 메뉴(4.08) 내의 메뉴 아이템들 중의 일부를 선택하는 것은 가정 소유자 제어 센터(4.12) 내의 아이콘들(4.14)과 중복된다. 예컨대, 직접 액세스 버튼(4.08A)를 선택함으로써 제어 패널(4.10) 내에 직접 액세스 아이콘들(4.16)이 디스플레이된다.
스케쥴링 아이콘(4.14B) 또는 스케쥴링 메뉴 아이템(4.08B)을 선택함으로써, 고객 사이트(1.04) 내의 각각의 온도조절장치에 대한 아이콘들 또는 점유 모드 아이콘(도시되지 않음)이 디스플레이 된다. 도 4d, 도 4e 및 도 4f를 참조하면, 온도조절장치 스케쥴링 아이콘 또는 스케쥴링 메뉴 아이템(4.08B) 밑의 온도조절장치 메뉴 아이템을 선택함으로써, 제어 패널(4.10) 내에 점유 모드 스크린(4.24)이 디스플레이된다. 일 실시예에서, 시스템(3.08)은 고객이 하나 이상의 점유 모드(위를 참조)를 정의하도록 허용한다. 각각의 점유 모드 내에서, 고객은, 점유 모드가 활성인 동안 HVAC 시스템(들)과 같은 하나 이상의 장치(1.08)를 제어하는 하나 이상의 파라미터를 설정할 수 있다.
예컨대, 일 실시예에서, 고객은 냉방 설정점, 난방 설정점을 설정할 수 있고, 또한 경제 프로파일을 설정할 수도 있다.
도시된 실시예에서, 고객은 8가지의 점유 모드를 갖는다. 예컨대, 시스템(3.08)은 네 가지의 사용자 정의 점유 모드뿐만 아니라, 가정 점유 모두, 외출 점유 모드, 취침 점유 모드 및 비움 점유 모드를 포함할 수 있다. 이러한 모드들의 각각은 점유 모드 스크린(4.24)의 상단을 따라 개별 탭(2.26)으로 표시된다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 탭(2.26)을 선택함으로써 고객은 각각의 모드의 파라미터들을 설정할 수 있다.
예컨대, 가정 점유 모드에서 도시된 실시예에서, 내방 설정점은 80°F로 설정되고, 난방 설정점은 68°F로 설정되며, 경제 프로파일은 경제적인 편안한 값으로 설정된다. 경제 프로파일은 공급 체인, 예컨대 비용 또는 전력의 이용가능성의 특성에 기초하여 HVAC 시스템 및/또는 다른 장치들(1.08)을 제어하기 위하여 사용된다. 일 실시예에서, 각각의 프로파일은 연관된 설정점 오프셋, 예컨대 +/- 5°를 갖는다. 각각의 모드에 대한 파라미터들은 디폴트 버튼을 선택함으로써 디폴트 파라미터들의 설정으로 설정될 수 있다. 점유 모드 스크린 내의 임의의 변화들은 적용 버튼(4.30)의 선택을 통해 각각의 모드에 적용될 수 있다. 다른 예시에서, 외출 모드인 도 4e를 참조하면, 냉방 설정점은 85°로 설정되고, 난방 설정점은 58°F로 설정된다.
도시된 실시예에서, 경제 프로파일은 경제 프로파일 드롭 다운 리스트(drop down list; 4.32)를 통해 설정된다. 도 4f를 참조하면, 도시된 실시예에서, 경제 프로파일은 최대 편안함(maximum comfort), 평형 편안함(balance comfort) 및 경제적인 편안함(economical comfort)의 세 가지 프로파일들 중의 하나로 설정될 수 있다.
도 4g를 참조하면, 스케쥴링 메뉴(4.08B) 아래의 온도조절장치 스케쥴링 아이콘 또는 온도조절장치 메뉴 아이템을 선택함으로써, 제어 패널(4.10) 내에 온도조절장치 스케쥴링 달력(4.34)이 디스플레이된다. 도시된 실시예에서, 온도조절장치 스케쥴링 달력(4.34)은 현재 날짜에 대응하는 월을 디스플레이한다. 그러나, 온도조절장치 스케쥴링 달력(4.34)은 네비게이션 바(4.36)를 사용하여 네비게이트될 수 있다. 달력(4.34)의 각 날은 그 날의 유형으로 정의될 수 있는데, 예컨대, 임의의 날은 주중, 주말 또는 휴일로 정의될 수 있다. 도시된 실시예에서, 모든 토요일 및 일요일은 주말로 정의되었고, 모든 월요일, 화요일, 수요일, 목요일 및 금요일들은 주중으로 정의되었다. 하지만, 임의의 날은 임의의 유형의 날로 정의될 수 있음에 주의해야 한다. 달력(4.34) 내의 각각의 날은 하이퍼링크(hyperlink)이다. 달력(4.34) 상의 임의의 특정한 날에 대한 하이퍼링크를 선택함으로써 도 4h에 도시된 바와 같이 온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)이 디스플레이된다. 온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)은 온도조절장치 드롭 다운 리스트(4.38) 및 날짜 선택 드롭 다운 리스트(4.40)를 포함한다. 온도조절장치 드롭 다운 리스트(4.38)는 고객이, 고객 사이트(1.04) 내에 존재할 수 있는 하나 이상의 온도조절장치 중에서 선택할 수 있도록 허용한다. 날짜 유형 선택 드롭 다운 리스트(4.40)는 고객이 새로운 날짜 유형을 정의할 뿐만 아니라, 다양한 사전에 정의된 날짜 유형 중에서 선택할 수 있도록 허용한다.
온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)은 고객이 하루 중의 다양한 기간동안 사용될 점유 모드를 선택하는 것을 허용한다.
예컨대, 도시된 실시예에서, 선택된 날의 자정에, 온도조절장치는 취침 점유 모드에 있을 것이다. 오전 4시 30분에 시작하여, 온도조절장치는 도시된 바와 같이 사용자 1 점유 모드 등에 있게 될 것이다. 또한, 온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)은 적용 버튼(4.42), 현재 날짜에 적용 버튼(4.42), 모두에 적용 버튼(4.44) 및 달력으로 전환 버튼(4.46)을 포함한다. 현재 날짜에 적용 버튼(4.42)을 선택함으로써, 시작 시간 및 온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)에서 정의된 점유 모드들이 온도조절장치 스케쥴링 달력(4.34)에서 선택된 날에 적용될 것이다. 모두에 적용 버튼(4.44)을 선택함으로써, 예정된 시작 시간 및 온도조절장치 스케쥴링 패널(4.36)에서 정의된 점유 모드들이, 날짜 유형 선택 드롭 다운 리스트(4.40)에서 선택된 모든 날짜 유형에 적용될 것이다. 도 4i에 도시된 바와 같이, 선택된 날짜 유형 드롭 다운 리스트(4.40)는 사용자 지정 날짜 유형뿐만 아니라, 주중, 주말 또는 휴일과 같은 다수의 사전 지정된 날짜 유형을 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4j를 참조하면, 경보 메뉴 아이템(4.08D)를 선택함으로써, 제어 패널(4.10) 내에 경보 구성 스크린(4.48)이 디스플레이된다. 시스템(3.08)은 다수의 사전 정의된 경보들, 예컨대, 제어 범위를 벗어난 온도조절장치 온도, 응답하지 않는 게이트웨이 노드, 예산 한계 알람, 장치 오작동, 통신 실패, 램핑 회복 실패 또는 중복 IP 주소를 포함한다. 각각의 경보에 대하여, 고객은 목적지, 즉 누가 각각의 경보에 대하여 통지를 받고, 어떻게 통지를 할 것인가를 선택 또는 지정할 수 있다. 도시된 실시예에서, 경보 구성 스크린(4.48)은 각각의 경보에 대하여 목적지 드롭 다운 리스트(4.50)를 포함한다. 목적지 드롭 다운 리스트(4.50)는 고객이 경보가 발생한 경우에 통지를 받을 사람을 선택하도록 허용한다. 예컨대, 도시된 실시예에서, 드롭 다운 리스트는 가정 점유자, 서비스 제공자 또는 전력 공급자를 포함할 수 있다. 또한, 경보 구성 스크린(4.48)은 경보의 통신이 발생하는 방법 예컨대, 이메일을 통해 발생할 것인지, 또는 고객 혹은 유틸리티 인터페이스(1.14 및 1.16)를 통할 것인지를 나타내는 하나 이상의 체크 박스(4.52)를 포함한다. 또한, 경보 구성 스크린(4.48)은 경보가 구성 가능한지를 나타내기 위하여 각각의 경보에 대해 체크 박스(4.54)를 포함할 수 있다. 또한, 경보 구성 스크린(4.48)은 경보가 어떠한 우선순위를 갖는가를 고객이 나타내는 것을 허용하는, 각각의 경보에 대한 엔트리 박스(4.56)을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 우선순위는 예컨대, 우선순위에 기초한 상이한 전달 시스템을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 이는 주로 정보를 위한 것이다. 또한, 경보 구성 스크린(4.48)은 단일 경보가 송신되어야 하는지 또는 경보 조건이 발생할 때마다 매번 경보가 송신되어야 하는지를 고객이 표시하도록 허용하는 경보 유형 드롭 다운 리스트(4.58)을 포함할 수 있다. 예컨대, 사전 결정된 양의 시간 예컨대, 한 시간이 지나고, 온도조절장치가 범위를 벗어났다면, 시스템(3.08)은 단일 경보를 전달하거나, 온도가 한계를 벗어나는 때마다 경보를 송신하도록 설정될 수 있다.
또한, 경보 구성 스크린(4.48)은, 임의의 입력 변경으로 시스템(3.08)을 갱신하고, 경보들을 디폴트 값들로 리셋하기 위하여 제출 버튼(4.60) 및 리셋 버튼(4.62)을 포함한다.
또한, 경보 구성 스크린(4.48)은 개인 데이터 업데이트 링크(4.64)를 포함할 수 있다. 개인 데이터 업데이트 링크(4.64)를 활성화 시킴으로써, 제어 패널(4.10) 내에 개인 데이터 스크린(도시되지 않음)이 디스플레이 되는데, 이는 고객이, 사용자 이름 및 패스워드뿐만 아니라, 주소, 전화 및 이메일 정보와 같은 개인 정보를 업데이트하도록 허용한다. 또한, 개인 데이터 스크린은 고객이 예산 한계, 예컨대, 월별 예산 한계를 입력하거나 갱신하도록 허용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 시스템(3.08)은, 월별 예산 한계에 도달하거나 및/또는 현재 사용량에 기초하여 한계에 도달할 가능성이 존재하는 경우에 경보를 송신하도록 설정될 수 있다.
도 4a 및 4k 내지 4m에서, 나의 보고 아이콘(4.14C) 또는 보고 메뉴 아이콘(4.08C)의 선택은 제어 패널(4.10)에 보고 화면(4.66)을 표시할 것이다. 보고 화면(4.66)은 복수의 보고 아이콘(4.68)을 포함한다. 보고 아이콘(4.68)의 선택은 제어 패널(4.10) 내에 팝업 화면을 표시할 것이다. 예를 들어, 일간 온도 아이콘(daily temperature icons; 4.68A)의 선택은 도 4l에 도시된 바와 같이 일간 온도 보고 팝업 화면(4.70)을 표시할 것이다. 마찬가지로, 월간 온도 아이콘(monthly temperature icons; 4.68B)의 선택은 (도시되지 않은) 월간 온도 보고 팝업 화면을 표시할 것이다. 일간 온도 보고 팝업 화면(4.70)은, 고객이 온도 조절 장치 드롭 다운 목록(4.72)을 이용하여 다수의 온도 조절 장치 중에서 선택하는 것을 허용할 수 있다. 일간 온도 보고 팝업 화면(4.70)은, 고객이 보고 화면(4.70)에 표시되는 정보의 날짜를 변경하는 것을 허용하는 복수의 드롭 다운 목록 및/또는 버튼(4.74)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 고객은 특정 날짜를 지정하거나 일 또는 월마다달력을 통하여 네비게이팅할 수 있다.
보고 화면(4.66)은 일간 전기 사용 아이콘(4.68C)을 포함할 수도 있다. 도 4m에서, 일간 전기 사용 아이콘(4.68C)의 선택은 일간 전기 보고 팝업 화면(4.72)을 표시할 것이다. 온도 보고 팝업 화면(4.70)에서와 같이, 일간 전기 보고 팝업 화면(4.76)은, 고객이 데이터가 표시되는 장치(1.08)를 선택하는 것을 허용하는 서비스 장치 드롭 다운 목록(4.78)을 포함한다. 또한, 일간 전기 보고 팝업 화면(4.76)은, 고객이 월 또는 년별로 전기 사용 정보를 표시하는 것뿐만 아니라 달력을 통하여 네비게이팅하는 것을 허용하는 복수의 네비게이션 버튼(4.80)을 포함한다. 리프레시 버튼(4.82)은 서비스 장치 드롭 다운 목록(4.78) 또는 네비게이션 버튼(4.80) 내에서 행해지는 임의의 변화에 기초하여 전기 보고 팝업 화면(4.76)을 갱신한다. 닫기 버튼(4.84)의 선택은 일간 전기 보고 팝업 보고(4.76)를 닫는다.
도 4n에서, 구성 데이터 메뉴 아이템(configuration data menu item; 4.08E)의 선택은 제어 패널(4.10) 내에 구성 데이터 화면(4.86)을 표시한다. 구성 데이터 화면(4.86)은 수많은 구성 데이터 아이콘(4.88)을 포함한다. 개인 데이터 아이콘(4.88A)의 선택은 상술된 개인 데이터 화면을 표시한다. 온도 조절 장치 데이터 아이콘(4.88C)의 선택은 고객 사이트(1.04) 내에 온도 조절 장치의 목록을 표시한다. 각 온도 조절 장치가 선택될 수 있고 온도 조절 장치 데이터 화면(4.90)이 도 4o에 도시된 바와 같이 제어 패널(4.10) 내에 표시될 것이다. 온도 조절 장치 데이터 화면은, 대응하는 HVAC 시스템의 난방 섹션을 정의하기 위한 제1 섹션과 HVAC 시스템의 대응하는 냉각 섹션을 정의하기 위한 냉각 섹션을 포함한다. 난방 섹션은, 고객이 도 4p에 도시된 바와 같이 현재 온도 조절 장치에 대응하는 난방 유형을 선택하는 것을 허용하는 난방 드롭 다운 목록(4.92)을 포함한다. 냉각 드롭 다운 목록(4.94)은, 고객이 도 4q에 도시된 바와 같이 현재 온도 조절 장치에 대응하는 냉각 유형을 설정하는 것을 허용한다. 도 4p에 도시된 바와 같이, 온도 조절 장치 데이터 화면(4.90)은, 고객이 복수의 상한 및 하한을 설정하는 것을 허용한다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 고객은 안전, 경보, 난방 및 냉각 한도를 설정할 수 있다. 이러한 한도는 경보 메시지를 설정 또는 전달하는 것뿐만 아니라 대응하는 HVAC 시스템을 제어하는 데에 사용될 수 있다.
구성 데이터 화면(4.86)상의 가정 데이터 아이콘(4.88C)의 선택은 제어 패널(4.10) 내에 (도시되지 않은) 가정 데이터 화면을 표시한다. 가정 데이터 화면은, 고객이 온수기 및 고객 사이트에서 발견될 수 있는 다른 장치, 예를 들어 수영장, 월풀 욕조, 온수 욕조, 온수 연못, 사우나, 우물, 장식등 시스템, 보조 난방 시스템, 및/또는 관개 시스템을 정의하는 것뿐만 아니라 건설(construction)에 대한 상세를 포함하는 그들의 가정 또는 고객 사이트(1.04)와 관련된 다양한 파라미터를 정의하는 것을 허용한다.
구성 데이터 화면(4.86)상의 에너지 스위치 아이콘(4.88D)의 선택은 고객 사이트(1.04)에서의 임의의 에너지 관리 스위치와 관련된 정보를 표시하고 고객이 그와 관련된 파라미터를 변경하는 것을 허용한다.
도 4n 및 4r에서, 구성 데이터 화면(4.86)상의 프로그램 아이콘(4.88E)의 선택은 제어 패널(4.10) 내에 프로그램 참가 화면(program participation screen;4.96)을 표시한다. 프로그램 참가 화면(4.96)은 모든 사용 가능 전원 프로그램(power supply programs) 또는 PROGRAMS의 목록(4.98)을 제공한다. 프로그램 참가 화면(4.96)은 또한, 고객이 참가하기를 원하는 PROGRAMS를 지정하는 것을 허용하는 복수의 대응하는 체크 박스(4.100)를 포함한다. 프로그램 참가 화면(4.96)은, 전원 유형, 유효 날짜, 및 유효 시간을 포함하는 나열된 PROGRAMS에 관한 다른 정보를 포함할 수도 있다. 프로그램 참가 화면(4.96) 상에 나열된 각 PROGRAM은, 선택될 때 선택된 PROGRAM과 관련된 추가적인 정보를 표시하는 하이퍼링크일 수 있다.
상술된 바와 같이, 고객 GUI(4.02)는 고객이 시스템(3.08)의 다양한 파라미터를 보고, 구성하고, 변경하는 것을 허용한다. 일반적으로, 보고 변경할 수 있는 파라미터의 유형 및 성질은 유틸리티(1.06)에 의하여 정의된다. 앞서 보여진 바와 같이, 이러한 파라미터 중 일부는 다양한 드롭 다운 박스, 체크 박스 및/또는 기입 박스(entry boxes)를 사용하여 구성 및/또는 변경될 수 있다. 그러나, 이러한 기입 박스, 드롭 다운 목록 및/또는 체크 박스는 소정의 파라미터를 표시하는 데에 사용될 수 있음을 주의해야 한다. 그러나, 유틸리티는 고객이 이러한 파라미터를 변경할 수 없음을 지정할 수도 있다.
5. 유틸리티 제어 노드 관리 시스템 및 방법
도 5a 내지 5i에서, 상술된 바와 같이, 유틸리티 인터페이스(1.16)는 웹 브라우저를 통하여 액세스 가능할 수 있다. 특히 5a에서, 유틸리티(1.06)에서의 허가된 사용자가 시스템(1.06)에 로그온한 후, 유틸리티 그래픽 사용자 인터페이스(5.02)가 표시된다. 유틸리티 GUI(5.02)는 유틸리티 표시 패널(5.06)상에 복수의네비게이션 링크(5.04)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 네비게이션 링크(5.04)는 즉시 공급 링크(immediate supply link), 예정 공급 링크(scheduled supply link), 프로그램 정의 링크, 활성 공급 링크, 공급 이력 링크(supply history link), 및 보고 링크를 포함한다. 또한, 네비게이션 링크는 유틸리티 GUI(5.02) 홈페이지로의 링크 및 시스템을 로그오프하기 위한 링크를 포함한다. 유틸리티 표시 패널(5.08)은 복수의 유틸리티 아이콘(5.08)을 포함한다.
도시된 실시예에서, 유틸리티 아이콘은 즉시 공급 아이콘(5.08A), 예정 공급 아이콘(5.08B), 프로그램 정의 아이콘(5.08C), 활성 공급 아이콘(5.08D), 공급 이력 아이콘(5.08E) 및 보고 아이콘(5.08F)을 포함한다. 상술된 바와 같이, 유틸리티 인터페이스(1.16)는 PROGRAMS를 정의 또는 변경하는 데에, 전기 배분망에 걸친 현재의 활성 전기 공급에 관한 정보를 표시하는 데에, 하나 이상의 PROGRAMS의 구현을 통하여 가능한 전기 용량에 관한 정보를 제공하는 데에, 전기 배분에 관한 이력 데이터를 공급하는 데에, 그리고 하나 이상의 보고를 생성하는 데에 사용될 수 있다.
도 5B에서, 즉시 공급 아이콘(5.08A)이 선택되면, 즉시 공급 화면(5.10)이 유틸리티 표시 패널(5.06) 내에 표시된다. 즉시 공급 화면(5.10)은 전력 배분망 섹션(5.12) 및 정보 섹션(5.14)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 전력 배분망 섹션(5.12)은, 전력 배분망에 대한 즉시 용량을 (실시간으로) 와트로 표시하는 지시자를 제공하는 계측기(5.16)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 전력 배분망은 단일 전송 서브 스테이션, 지정 tss1, 및 단일 배분 서브 스테이션, 지정 dss1을 포함한다. 배분 서브 스테이션 하에서, 도시된 바와 같이, 감축되지 않은 피닉스, 리치몬드, 필라델피아 및 필리(Philly)와 같은 노드들이 사용 가능하다. 활성화될 때 하나 이상의 고객 사이트(1.04)에 걸쳐 하나 이상의 장치(1.08)를 감축할 수 있는 하나 이상의 PROGRAMS가 시스템(1.02) 내에서 정의된다(위 참조). 계측기(5.16)는 전력 배분망에서 정의된 PROGRAMS로부터 사용 가능한 즉시 전력 공급의 도시적인 지시자를 제공한다.
계측기(5.16) 하에서, 접힘 가능(collapsible)/확장 가능한 트리(5.18)가 표시된다. 트리(5.18)의 각 레벨은 선택 가능하다. 트리(5.18) 내의 특정 레벨이 선택되면, 그 레벨 및 그 위의 전력 배분망에 관한 정보가 정보 섹션(5.14) 내에 표시된다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 배분 서브 스테이션 dss1이 선택되면, 스테이션 tss1 및 배분 서브 스테이션 dss1에 관한 정보가 표시된다.
배분망의 각 레벨에 대한 정보 섹션(5.14)에서, 즉시 용량 및 총 용량이 표시된다. 즉시 용량은, 정의된 PROGRAMS 및 이러한 PROGRAMS 내의 모든 장치의 현재 상태에 기초하고 주어진 레벨에 대하여 사용 가능한 실시간 순간 용량이다. 예를 들어, 현재 정의된 PROGRAM 내의 모든 장치에 대한 서브 스테이션 dss1에 대하여, 이러한 장치들은 1,040 와트를 끌어쓴다. 총 용량은 소정 기간, 예를 들어 지난 7주에 걸친 현재 시각에 대한 평균이다.
또한, 정보 섹션(5.14)은, 활성화될 때 정보 섹션(5.14) 내의 정보를 리프레시 또는 갱신하는 리프레시 버튼(5.20)을 포함한다. 또한, 각 노드, 예를 들어 감축되지 않은 피닉스, 리치몬드, 필라델피아 또는 필리와 관련된 정보는 전력 배분망 섹션(5.12) 내의 대응 레벨의 선택에 의하여 정보 섹션에 표시될 수 있다. 또한, 정보 섹션(5.14)은 정보 섹션(5.14)에 나열된 각 컴포넌트에 대한 검토(review)/요구(request) 공급 링크(5.22)를 포함할 수 있다.
도 5c에서, 주어진 노드 또는 스테이션에 대한 검토 요구 링크(5.22)의 선택은 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)을 표시한다. 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)은 현재 시간에서 주어진 노드에 대하여 사용 가능한 모든 정의된 PROGRAMS를 나열한다. 각 PROGRAM은 유틸리티가 주어진 PROGRAM을 활성화하는 것을 가능하게 하는 대응하는 체크 박스(5.26)를 포함한다. 나열된 각 PROGRAM에 대하여, 순간적인 실시간 사용 가능 전력이 각 PROGRAM에 대한 박스(5.28)에 나열된다. 또한, 주어진 PROGRAM 내의 모든 정의된 장치(1.08)가 현재 전력을 끌어쓰고 있으면, 총 용량(5.30)이 각 PROGRAM에 대하여 나열된다. 사용 가능 전력은, 개별적인 또는 대응하는 PROGRAM이 활성화되면 사용 가능한 순간 전력을 가리킨다. 또한, 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)은 지속 시간 드롭 다운 목록(duration drop-down list; 5.32)을 포함한다. 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)은, 선택된 지속 시간 동안 용량을 해방시키기 위하여 하나 이상의 PROGRAMS를 즉시 활성화하는 데에 이용된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 긴급 HVAC 감축 프로그램 및 긴급 셧오프 프로그램이 활성화되면, 순간 사용 가능 전력은 1200와트일 것이다. 또한, 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)은 제출 버튼(5.34), 닫기 버튼(5.36), 및 리프레시 버튼(5.38)을 포함한다. 하나 이상의 체크 박스(5.26)가 활성화되고제출 버튼(5.34)이 선택되면, 유틸리티 제어 시스템(1.12)은 영향받는 장치(1.08)를 셧다운하기 위하여 게이트웨이 노드(1.10D)로 감축 신호를 방송하거나, 그렇지 않으면 이러한 장치(1.08)를 감축할 것이다. 닫기 버튼(5.36)의 활성화는 사용 가능 프로그램 용량 팝업(5.24)을 닫는다. 리프레시 버튼(5.38)의 활성화는 각 PROGRAM에 대하여 사용 가능한 사용 가능 전력을 갱신한다.
도 5D에서, 예정 공급 버튼(5.08B)의 선택은 유틸리티 표시 패널(5.06)에 예정 공급 화면(5.40)을 표시한다. 예정 공급 화면(5.40)은 전력 배분망 트리(5.42) 및 정보 섹션(5.44)을 포함한다. 즉시 공급 화면(5.10)에서와 같이, 트리(5.42)는 전력 배분망 내의 스테이션, 서브 스테이션 및 노드를 표시한다. 각 스테이션, 서브 스테이션 및/또는 노드는 트리(5.42) 내에서 선택 가능할 수 있다. 트리(5.42) 내의 선택된 레벨에서 사용 가능한 용량과 관련되는 정보는 정보 섹션(5.44) 내에 표시된다. 도시된 실시예에서, 현재일의 소정의 기간 동안 주어진 레벨에서 사용 가능한 전력이 도시된다. 이러한 정보는 예정 PROGRAMS로부터 사용 가능한 용량 또는 전력을 반영한다. 예를 들어, 활성화된 프로그램에 기초하여, 군 시간(military time) 0000 및 0600 사이에, 필라델피아에서 예정 프로그램은 832와트의 용량을 갖는다. 망 내의 각 스테이션, 서브 스테이션 또는 노드에 대하여, 유틸리티(1.06)는 예정 프로그램을 검토하거나 프로그램에 대한 새로운 예정(schedule)을 생성할 수 있다. 또한, 예정 공급 화면(5.40)은, 활성화될 때 정보 섹션(5.44) 내의 정보를 갱신하는 리프레시 버튼(5.46)을 포함한다.
GUI(5.02)의 생성 예정 내에서, 도 5e에 도시된 바와 같은 적합 프로그램 찾기 팝업 대화(find eligible programs pop up dialog; 5.48)가 사용 가능하다. 이러한 대화(5.48)는, 유틸리티에서의 사용자가 소망의 프로그램에 관한 일부 또는 모든 정보나 프로그램에 대한 기준을 입력하고 입력 기준에 맞는 임의의 사용 가능 프로그램을 검색하는 것을 허용한다.
도 5f에서, 프로그램 정의 버튼(5.08C)의 활성화는 유틸리티 표시 패널(5.10)에 프로그램 요약 표(5.50)를 표시한다. 프로그램 요약 표(5.50)는 모든 사용 가능 PROGRAMS를 나열 및 설명한다. 도시된 실시예에서, 나열된 각 프로그램은 추가적인 특정 PROGRAM 상세로의 링크(5.52)를 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 요약 표(5.50)는 새로운 버튼(5.54)을 포함한다.
도 5g에서, 새로운 버튼(5.54)의 선택은 유틸리티 제어 패널(5.10)에 프로그램 정의 화면(5.56)을 표시한다. 프로그램 정의 화면(5.56)은 새로운 PROGRAM을 생성한다(아래 참조). 일 실시예에서, 새로운 PROGRAM은 각 고객 사이트(1.04)에서의 게이트웨이 노드(1.10D)로 방송될 수 있다. 고객은 다른 사용 가능 PROGRAM과 함께 새로운 PROGRAM을 보고 새로운 PROGRAM 또는 임의의 다른 사용 가능 PROGRAM에 가입할 수 있다(아래 참조).
도시된 실시예에서, 프로그램 정의 화면(5.56)은 프로그램 이름 기입 박스(5.58) 및 설명 기입 박스(5.60)를 포함하여, 이들 모두는 사용자가 적절한 텍스트 정보를 입력하는 것을 허용한다.
프로그램 정의 화면(5.56)은, 사용자가 PROGRAM과 연관된 유형을 정의하는 것을 허용하는 상호 배타 공급 유형 버튼(5.62)의 세트를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 유형은 "온 디맨드(on demand)" 또는 "예정된(scheduled)" 중 하나일 수 있다. 온 디맨드 PROGRAM은 유틸리티에 의하여 임의의 시간에 요구되는 대로 구현될 수 있다. 그러나, 온 디맨드 PROGRAM은 특정 기간으로 제한될 수 있다. 예정된 PROGRAM은 일반적으로 특정 기간 동안 특정일에 대하여 예정된다.
또한, 프로그램 정의 화면(5.56)은 PROGRAM 사용 가능 날짜 및 시간을 설정하는 데에 사용될 수 있는 드롭 다운 목록(5.64)의 세트를 포함한다.
또한, PROGRAM은 하나 이상의 체크 박스(5.66)를 이용하여 "선택적" 또는 "번복 가능(overrideable)"으로서 식별될 수 있다. 선택적 PROGRAM은 사용자에 의하여 선택 또는 가입될 수 있다. 번복 가능 PROGRAM은, 일단 가입하면, 실행 중에 사용자가 PROGRAM을 번복할 수 있음을 의미한다.
또한, 프로그램 정의 화면(5.56)은, PROGRAM에 포함될 수 있는 장치(1.08)의 유형을 식별하는 데에 사용되는 복수의 체크 박스(5.68)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 시스템(3.08)은 HVAC 시스템, 온수기, 풀 펌프 및 온수 욕조/스파를 포함한다. PROGRAM은 모든 장치(1.08) 또는 하나 이상의 유형의 장치(1.08)를 포함하도록 정의될 수 있다. 프로그램 정의 화면(5.56)은 백 버튼(5.70), 저장 버튼(5.72), 및 리셋 버튼(5.74)을 포함한다. 백 버튼(5.70)의 활성화는 PROGRAM을 저장하지 않고 GUI(5.02)를 이전 화면으로 돌려보낸다. 저장 버튼(5.72)의 활성화는 현재 PROGRAM을 저장하고 GUI(5.02)를 이전 화면으로 돌려보낸다. 리셋 버튼(5.74)의 활성화는 프로그램 정의 화면(5.56)의 값을 디폴트 값으로 설정한다.
활성 공급 버튼(5.08D)의 선택은 유틸리티 표시 패널(5.06) 내에 임의의 활성 PROGRAMS에 관한 상세를 제공하는 화면을 표시한다. 이러한 화면은 전력 배분망을 상세히 기술하는 상술된 트리와 유사한 트리를 포함할 수 있다. 또한, 이 화면은 전력 배분망 내의 임의의 선택된 스테이션, 서브 스테이션 또는 노드에 대한 모든 활성 PROGRAM에 관한 정보를 제공할 것이다. 예를 들어, 노드(1.10)로부터 수신된 실시간 데이터에 기초하여, 얼마나 많은 고객이 주어진 프로그램에 대하여 서명하였는지, 얼마나 많은 고객이 주어진 PROGRAM에 활발히 기여하고 있는지, 얼마나 많은 고객이 프로그램으로부터 탈퇴하였는지와 같은 정보가 주어진 활성 PROGRAM에 대하여 제공될 수 있다. 또한, 프로그램에 의하여 영향받는 각 장치를 볼 수도 있다.
공급 이력 버튼(5.08E)의 선택은 유틸리티 표시 패널 내에 임의의 활성 프로그램에 관한 이력 데이터를 제공하는 화면을 표시한다. 활성 PROGRAMS에 대하여 사용 가능한 동일한 유형의 정보(아래 참조)가 임의의 과거 시간 또는 기간에 대하여 사용 가능할 수 있다.
도 5h 및 5i에서, 보고 버튼(5.08F)의 선택은 유틸리티 표시 패널(5.06) 내에 주어진 장치 또는 장치의 세트에 대한 주어진 기간에 대한 에너지의 소비의 그래프를 제공하는 보고 화면(5.76)을 표시한다. 도시된 보고 화면(5.76)에서, 2003년 3월 18일에 대한 (전기 계측기에 의하여 측정될 수 있는) 총 시간당 에너지 소비가 도시된다. 보고 화면(5.76)은, 사용자가 전기 계측기, 온도 조절 장치, 온수기, 풀 펌프 또는 온수 욕조/스파와 같은 장치나, 일간, 시간(hourly), 월간과 같은 기간을 선택하는 것을 허용하는 입력 섹션(5.78)을 포함한다. 또한, 입력 섹션(5.78)은, 사용자가 데이터가 보여지는 시간 및/또는 날짜를 변경하는 것을 허용한다. 또한, 보고 화면(5.76)은 갱신되는 실시간 데이터를 나타내기 위하여 그래프를 갱신하고 입력 섹션(5.78)에서 행해지는 임의의 변화를 반영하는 데에 사용될 수 있는 차트 리프레시 버튼(5.80)을 포함한다.
명백히, 본 발명의 많은 변경 및 변형이 상술된 관점에서 가능하다. 본 발명은, 첨부된 청구범위 내에서, 특정하게 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다.

Claims (10)

  1. 배분망(distribution network)으로부터 하나 이상의 사이트(sites) - 각각의 사이트는 상기 배분망에 연결된 적어도 하나의 장치를 갖고, 상기 적어도 하나의 장치는 에너지를 제어적으로 소비함 - 로의 에너지의 전달을 관리하는 시스템에 있어서,
    상기 장치로 전달되는 에너지를 감지 및 제어하기 위하여 상기 적어도 하나의 장치에 연결된 노드(node); 및
    상기 배분망의 적어도 하나의 특성(characteristic)을 상기 노드로 전달하기 위하여 상기 노드 및 배분망에 연결된 제어 시스템 - 상기 노드는 상기 적어도 하나의 특성의 함수로서 상기 장치로의 에너지 공급을 제어함 -
    을 포함하는 시스템.
  2. 배분망으로부터 하나 이상의 사이트 - 각각의 사이트는 상기 배분망에 연결된 적어도 하나의 장치를 갖고, 상기 적어도 하나의 장치는 에너지를 제어적으로 소비하며, 노드는 상기 장치에 전달되는 에너지를 감지 및 제어하기 위하여 각각의 장치에 결합됨 - 로의 에너지의 전달을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 배분망의 적어도 하나의 특성을 상기 노드로 전달하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 특성의 함수로서 상기 장치로의 에너지 공급을 상기 노드에 의하여 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  3. 제1 시간 주기(first period of time)으로부터 에너지 요구사항들(energy requirements)을 쉬프트시키는(shifting) 방법에 있어서,
    고객에 의하여 동작되는 피제어 장치(controlled device)의 에너지 사용을 측정하는 단계 - 상기 피제어 장치는 알려진 전력 레이팅(power rating)을 가짐 - ;
    상기 제1 시간 주기 동안 상기 피제어 장치로의 에너지를 차단하는 단계; 및
    상기 알려진 전력 요구사항들, 상기 측정된 에너지 사용, 및 상기 제1 시간 주기의 함수로서 실제의 에너지 절약(actual energy savings)에 기초하여 상기 고객에게 리베이트(rebate)를 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 사용자와의 상호작용을 통하여 가열 및/또는 냉각 시스템 - 상기 가열 및/또는 냉각 시스템은 전력 배분망을 통하여 에너지가 공급됨 - 을 제어하는 온도 조절 장치(thermostat device)에 있어서,
    상기 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 제어 패널(control panel);
    상기 사용자에게 정보를 시각적으로 제시하는, 상기 제어 패널에 연결된 디스플레이 - 상기 온도 조절 장치는 상기 디스플레이 상에 상기 특성을 디스플레이 하기 위하여 그리고 공급되고 있는 상기 에너지의 특성을 수신하도록 조정됨 -
    을 포함하는 온도 조절 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 특성은 상기 에너지의 이용 가능성(availability)에 관련된 온도 조절 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 특성은 상기 에너지의 비용(cost)에 관련된 온도 조절 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 에너지는 전기 전력(electrical power)인 온도 조절 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 에너지는 연료의 형태인 온도 조절 장치.
  9. 제4항에 있어서, 습도(humidity)를 감지하기 위한 습도 센서를 더 포함하고, 상기 제어 패널은 상기 사용자가 온도 설정점(temperature setpoint)을 설정하는 것을 허용하도록 조정되며, 상기 온도 조절 장치는 상기 온도 설정점 및 상기 센서로부터 습도를 수신하고 효과적인 설정점을 응답적으로 결정하는 온도 조절 장치.
  10. 배분망으로부터 하나 이상의 사이트 - 각각의 사이트는 상기 배분망에 연결된 적어도 하나의 장치를 갖고, 상기 적어도 하나의 장치는 에너지를 제어적으로소비하며, 노드는 상기 장치에 전달되는 에너지를 감지 및 제어하기 위하여 각각의 장치에 결합됨 - 로의 에너지의 전달을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 배분망의 적어도 하나의 특성을 상기 노드로 전달하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 특성의 함수로서 상기 장치로의 에너지 공급을 상기 노드에 의하여 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
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