基于云的建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】基于云的建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2012年5月15日申請(qǐng)的、標(biāo)題為CLOUD BASED BUILDING AUTOMAT1NSYSTEMS的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/647，350的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)通過引用方式全部被并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及用于基于建筑物內(nèi)的監(jiān)測(cè)的環(huán)境狀況來操作供熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(“HVAC”)的控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明針對(duì)一種用于HVAC系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)，該中央控制系統(tǒng)具有用于操作HVAC系統(tǒng)的存儲(chǔ)的控制算法并且可連接至用于接收更新的控制算法的云。
【背景技術(shù)】
[0004]自動(dòng)化的HVAC系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況并相應(yīng)地調(diào)節(jié)HVAC系統(tǒng)的操作來保持建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況。通常，在中央控制器處收集由被定位在建筑物各處的傳感器或恒溫器(thermostat)所測(cè)量的環(huán)境狀況，該中央控制器基于存儲(chǔ)的控制算法來計(jì)算針對(duì)HVAC系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)牟僮髦噶?。因?yàn)镠VAC系統(tǒng)常常是高耗能操作的，所以控制算法通常被設(shè)計(jì)成操作HVAC系統(tǒng)以最低限度地實(shí)現(xiàn)期望的環(huán)境狀況，以便使消耗的能量最小化。
[0005]設(shè)計(jì)用于HVAC系統(tǒng)的控制算法的固有挑戰(zhàn)是每個(gè)建筑物獨(dú)特地需要針對(duì)HVAC系統(tǒng)的不同的操作參數(shù)。不變因素(諸如建筑物尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu))能夠改變針對(duì)HVAC系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)。類似地，變化因素(諸如每日天氣、變化的季節(jié)狀況和通過建筑物的人的變化通過量(throughout))能夠改變適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)。因此，能夠最佳地操作第一建筑物的HVAC系統(tǒng)的控制算法可能較低效率地操作第二建筑物的HVAC系統(tǒng)。當(dāng)建筑物狀況隨著時(shí)間改變時(shí)，針對(duì)建筑物優(yōu)化的優(yōu)化控制算法會(huì)變得不適當(dāng)。
[0006]盡管能夠修改控制算法以提高控制系統(tǒng)的效率，但是用于更新控制算法的實(shí)現(xiàn)過程通常是繁瑣且費(fèi)時(shí)的。為了正確地修改控制算法，必須現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行并連續(xù)監(jiān)測(cè)修改，直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)以確定修改是否有效為止。影響HVAC系統(tǒng)的操作的大量因素通常要求在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)修改，以確保這些修改解決或緩解了盡可能多的因素。現(xiàn)場(chǎng)修改和延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)是效率低的，并且可能花費(fèi)大量時(shí)間以正確地執(zhí)行。此外，在建筑物中或在建筑物周圍的變化狀況能夠致使修改無實(shí)際意義。
[0007]隨著能源成本上升，存在對(duì)于確保中央控制器正以最大可能的效率操作HVAC系統(tǒng)的需要。就其本身而言，存在對(duì)于減少繁瑣的修改過程以保持以最大化效率操作HVAC系統(tǒng)的手段(means)的實(shí)質(zhì)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)一種用于操作建筑物內(nèi)的HVAC系統(tǒng)以控制建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的控制系統(tǒng)和有關(guān)的操作方法。該控制系統(tǒng)包括在待控制的每個(gè)建筑物處安裝的至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件和聯(lián)網(wǎng)至每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件的非現(xiàn)場(chǎng)部件?，F(xiàn)場(chǎng)部件監(jiān)測(cè)建筑物內(nèi)的狀況并直接操作HVAC系統(tǒng)，而非現(xiàn)場(chǎng)部件能夠由系統(tǒng)提供者用來向現(xiàn)場(chǎng)部件傳送更新并遠(yuǎn)程地監(jiān)測(cè)用于操作HVAC系統(tǒng)的控制算法的有效性。因此，系統(tǒng)提供者能夠向現(xiàn)場(chǎng)部件遠(yuǎn)程地推送控制算法修改并且遠(yuǎn)程地監(jiān)測(cè)色彩算法修改的有效性。非現(xiàn)場(chǎng)部件包括至少一個(gè)非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，該至少一個(gè)非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器可由系統(tǒng)提供者獲得用于遠(yuǎn)程地更新控制算法并監(jiān)測(cè)建筑物內(nèi)的狀況。類似地，非現(xiàn)場(chǎng)部件的位置允許服務(wù)提供者提供訂閱服務(wù)(諸如現(xiàn)場(chǎng)部件的定期更新或監(jiān)測(cè))，以監(jiān)測(cè)控制算法的有效性。
[0009]每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件都包括中央控制器和無線地連接至該中央控制器的多個(gè)輔助(secondary)單元。輔助單元能夠包括至少一個(gè)傳感器單元，該至少一個(gè)傳感器單元包括用于收集和發(fā)送關(guān)于建筑物內(nèi)的當(dāng)前狀況的信息的傳感器或恒溫器。輔助單元還能夠包括至少一個(gè)輔助控制器，該至少一個(gè)輔助控制器連接至HVAC單元，以用于從中央控制器接收命令指令并發(fā)送關(guān)于HVAC單元的當(dāng)前操作狀況的信息。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，非現(xiàn)場(chǎng)部件包括用于接收和存儲(chǔ)控制算法的服務(wù)器。非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器能夠被定位在服務(wù)提供者處，從而使得服務(wù)提供者能夠容易地上傳新的控制算法并修改在存儲(chǔ)器部件上存儲(chǔ)的現(xiàn)有算法。在該構(gòu)造中，建筑物信息和操作狀況能夠由輔助單元收集并且被發(fā)送至中央控制器。中央控制器聚集數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)重新發(fā)送至非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。能夠在非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器處處理所發(fā)送的數(shù)據(jù)，以生成用于在建筑物處的HVAC系統(tǒng)的、被發(fā)回至中央控制器的一組操作指令，所述中央控制器將這些操作指令分發(fā)給適當(dāng)?shù)妮o助單元。
[0011]將控制算法存儲(chǔ)在服務(wù)提供者處允許服務(wù)提供者容易獲取控制算法，以對(duì)所述算法進(jìn)行修改而不必在建筑物處現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行改變。非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器能夠連接至在多個(gè)建筑物處的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件。在特定方面，能夠在非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器處迅速進(jìn)行對(duì)在中央服務(wù)器處存儲(chǔ)的控制算法的全局修改，而不是要求出行至每個(gè)建筑物以在每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件處應(yīng)用修改。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施方式中，控制算法被存儲(chǔ)在每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件處而不是在非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器處的地點(diǎn)(site)上。在該構(gòu)造中，非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器能夠由服務(wù)提供者訪問以向每個(gè)受控建筑物的現(xiàn)場(chǎng)部件遠(yuǎn)程地發(fā)送修改。類似地，現(xiàn)場(chǎng)部件能夠被構(gòu)造成將建筑物信息定期地上傳至非現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，以便由服務(wù)提供者監(jiān)測(cè)以確定控制算法的有效性并確定對(duì)算法的任何修改是否有必要。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，一種用于保持建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的方法包括提供聯(lián)網(wǎng)至現(xiàn)場(chǎng)部件的非現(xiàn)場(chǎng)部件，其中，現(xiàn)場(chǎng)部件包括無線地連接至少一個(gè)傳感器單元的中央控制器和連接至HVAC系統(tǒng)的至少一個(gè)輔助控制器。所述方法還包括將至少一個(gè)控制算法存儲(chǔ)在中央控制器上。所述方法還包括收集建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的至少一個(gè)測(cè)量并將測(cè)量發(fā)送至中央控制器。所述方法還包括通過中央控制器處理測(cè)量以生成用于操作HVAC系統(tǒng)的至少一個(gè)控制指令。所述方法還包括從中央控制器向輔助控制器發(fā)送指令，以根據(jù)控制指令來操作HVAC系統(tǒng)。最后，所述方法包括從非現(xiàn)場(chǎng)部件向中央控制器發(fā)送至少一個(gè)編程修改并根據(jù)編程修改來修改控制算法。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，一種用于保持建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的方法包括提供聯(lián)網(wǎng)至現(xiàn)場(chǎng)部件的非現(xiàn)場(chǎng)部件，其中，現(xiàn)場(chǎng)部件包括無線地連接至少一個(gè)傳感器單元的中央控制器和連接至HVAC系統(tǒng)的至少一個(gè)輔助控制器。所述方法還包括將至少一個(gè)控制算法存儲(chǔ)在非現(xiàn)場(chǎng)部件上。所述方法還包括收集建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的至少一個(gè)測(cè)量并將測(cè)量發(fā)送至中央控制器。所述方法還包括從中央控制器向非現(xiàn)場(chǎng)部件發(fā)送測(cè)量，并且在非現(xiàn)場(chǎng)部件處處理測(cè)量以生成用于操作HVAC系統(tǒng)的至少一個(gè)控制指令。所述方法還包括從非現(xiàn)場(chǎng)部件向中央控制器發(fā)送指令，其中，中央控制器將控制指令分發(fā)給輔助控制器以根據(jù)所述控制指令來操作HVAC系統(tǒng)。最后，所述方法包括在非現(xiàn)場(chǎng)部件處修改控制算法以在現(xiàn)場(chǎng)部件處更改HVAC系統(tǒng)的操作。
[0015]還公開了一種用于提供用于建筑物能量管理系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化方案的方法。代替銷售硬件和安裝到建筑物中，訂閱服務(wù)被提出以提供硬件和軟件優(yōu)化系統(tǒng)。通過利用人工智能和模糊邏輯，所提出的方法將不斷地學(xué)習(xí)以基于每個(gè)建筑物的獨(dú)特且變化的特性來使總的能量使用最小化。通過將軟件平臺(tái)放置在云上，現(xiàn)場(chǎng)要求降低了。能夠用特別設(shè)計(jì)的無線控制器來改造(retrofitted)現(xiàn)有位置。能夠通過利用無線能力并將在結(jié)構(gòu)外部的控制放置在云上以較少的成本完成新的系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)將在失去通信的情況下僅需要最小級(jí)別(level)的內(nèi)部控制。能夠提供多個(gè)級(jí)別的服務(wù)，包括:調(diào)度器；報(bào)警處理器；動(dòng)態(tài)圖形；事件的通知；趨勢(shì)；用戶賬戶信息；報(bào)告生成器；能量?jī)?yōu)化算法、診斷能力和服務(wù)工具。所述方法包括允許用戶從將根據(jù)訂閱計(jì)劃提供的選項(xiàng)的菜單中選擇。
[0016]本發(fā)明的各個(gè)典型實(shí)施方式的上述概要不意在描述本發(fā)明的每個(gè)例示的實(shí)施方式或每個(gè)實(shí)現(xiàn)。相反地，這些實(shí)施方式被選擇并描述為使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠領(lǐng)會(huì)和理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐。接著的詳細(xì)描述的圖更具體地舉例說明這些實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0017]能夠結(jié)合附圖考慮到本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述來完全理解本發(fā)明，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的示意圖。
[0019]雖然本發(fā)明可適合于各種修改和另選形式，但是其細(xì)節(jié)已經(jīng)通過示例的方式被示出在附圖中并將詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解的是，目的不是將本發(fā)明限制于所描述的特定實(shí)施方式。相反，目的在于涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物以及另選方案，如同由所附的權(quán)利要求限定的一樣。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于控制至少一個(gè)建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的控制系統(tǒng)10包括非現(xiàn)場(chǎng)部件12和至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件14。非現(xiàn)場(chǎng)部件12可以包括通常被稱為云計(jì)算的事物。非現(xiàn)場(chǎng)部件12操作為用于直接訪問現(xiàn)場(chǎng)部件14的遠(yuǎn)程終端。非現(xiàn)場(chǎng)部件12包括用于存儲(chǔ)和處理信息的至少一個(gè)服務(wù)器16。非現(xiàn)場(chǎng)部件12被定位在離待控制的每個(gè)建筑物遙遠(yuǎn)的地點(diǎn)處，并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接18連接至每個(gè)建筑物處的現(xiàn)場(chǎng)部件14。網(wǎng)絡(luò)連接18能夠包括但不限于硬線(hard line)和無線電信裝置。網(wǎng)絡(luò)連接18能夠被用來遠(yuǎn)程地監(jiān)測(cè)建筑物狀況并向非現(xiàn)場(chǎng)部件12傳送系統(tǒng)更新。在特定方面，單個(gè)非現(xiàn)場(chǎng)部件12能夠被聯(lián)網(wǎng)至多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件14。另選地，多個(gè)非現(xiàn)場(chǎng)部件12能夠各自連接至單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件14，其中，非現(xiàn)場(chǎng)部件12被定位在相同的位置處，以便方便接入至每個(gè)單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)部件14ο
[0021]現(xiàn)場(chǎng)部件14包括中央控制器20和多個(gè)輔助單元22。多個(gè)輔助單元22能夠進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器單元24和至少一個(gè)輔助控制器26。每個(gè)傳感器單元24可操作地連接至環(huán)境傳感器28，該環(huán)境傳感器28包括但不限于溫度計(jì)、濕度傳感器和氣壓計(jì)。環(huán)境傳感器28收集關(guān)于建筑物內(nèi)的當(dāng)前環(huán)境狀況的測(cè)量。類似地，每個(gè)輔助控制器26可操作地連接至HVAC系統(tǒng)30并適合于根據(jù)至少一個(gè)控制指令來控