基于云的建筑物自動化系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】基于云的建筑物自動化系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2012年5月15日申請的、標(biāo)題為CLOUD BASED BUILDING AUTOMAT1NSYSTEMS的美國臨時申請N0.61/647,350的優(yōu)先權(quán),該美國臨時申請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]自動化的HVAC系統(tǒng)通過監(jiān)測建筑物內(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)所測量的環(huán)境狀況,該中央控制器基于存儲的控制算法來計算針對HVAC系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)牟僮髦噶睢R驗镠VAC系統(tǒng)常常是高耗能操作的,所以控制算法通常被設(shè)計成操作HVAC系統(tǒng)以最低限度地實現(xiàn)期望的環(huán)境狀況,以便使消耗的能量最小化。
[0005]設(shè)計用于HVAC系統(tǒng)的控制算法的固有挑戰(zhàn)是每個建筑物獨特地需要針對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)建筑物狀況隨著時間改變時,針對建筑物優(yōu)化的優(yōu)化控制算法會變得不適當(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現(xiàn)過程通常是繁瑣且費時的。為了正確地修改控制算法,必須現(xiàn)場執(zhí)行并連續(xù)監(jiān)測修改,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的時間段內(nèi)監(jiān)測修改,以確保這些修改解決或緩解了盡可能多的因素?,F(xiàn)場修改和延長監(jiān)測是效率低的,并且可能花費大量時間以正確地執(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際意義。
[0007]隨著能源成本上升,存在對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)的實質(zhì)需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明針對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建筑物處安裝的至少一個現(xiàn)場部件和聯(lián)網(wǎng)至每個現(xiàn)場部件的非現(xiàn)場部件。現(xiàn)場部件監(jiān)測建筑物內(nèi)的狀況并直接操作HVAC系統(tǒng),而非現(xiàn)場部件能夠由系統(tǒng)提供者用來向現(xiàn)場部件傳送更新并遠(yuǎn)程地監(jiān)測用于操作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)場部件遠(yuǎn)程地推送控制算法修改并且遠(yuǎn)程地監(jiān)測色彩算法修改的有效性。非現(xiàn)場部件包括至少一個非現(xiàn)場服務(wù)器,該至少一個非現(xiàn)場服務(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)測建筑物內(nèi)的狀況。類似地,非現(xiàn)場部件的位置允許服務(wù)提供者提供訂閱服務(wù)(諸如現(xiàn)場部件的定期更新或監(jiān)測),以監(jiān)測控制算法的有效性。
[0009]每個現(xiàn)場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輔助(secondary)單元。輔助單元能夠包括至少一個傳感器單元,該至少一個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輔助控制器,該至少一個輔助控制器連接至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)明的一個實施方式中,非現(xiàn)場部件包括用于接收和存儲控制算法的服務(wù)器。非現(xiàn)場服務(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器部件上存儲的現(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)場服務(wù)器。能夠在非現(xiàn)場服務(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,以對所述算法進(jìn)行修改而不必在建筑物處現(xiàn)場進(jìn)行改變。非現(xiàn)場服務(wù)器能夠連接至在多個建筑物處的多個現(xiàn)場部件。在特定方面,能夠在非現(xiàn)場服務(wù)器處迅速進(jìn)行對在中央服務(wù)器處存儲的控制算法的全局修改,而不是要求出行至每個建筑物以在每個現(xiàn)場部件處應(yīng)用修改。
[0012]在另一個實施方式中,控制算法被存儲在每個現(xiàn)場部件處而不是在非現(xiàn)場服務(wù)器處的地點(site)上。在該構(gòu)造中,非現(xiàn)場服務(wù)器能夠由服務(wù)提供者訪問以向每個受控建筑物的現(xiàn)場部件遠(yuǎn)程地發(fā)送修改。類似地,現(xiàn)場部件能夠被構(gòu)造成將建筑物信息定期地上傳至非現(xiàn)場服務(wù)器,以便由服務(wù)提供者監(jiān)測以確定控制算法的有效性并確定對算法的任何修改是否有必要。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施方式,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)場部件的非現(xiàn)場部件,其中,現(xiàn)場部件包括無線地連接至少一個傳感器單元的中央控制器和連接至HVAC系統(tǒng)的至少一個輔助控制器。所述方法還包括將至少一個控制算法存儲在中央控制器上。所述方法還包括收集建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的至少一個測量并將測量發(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量以生成用于操作HVAC系統(tǒng)的至少一個控制指令。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)場部件向中央控制器發(fā)送至少一個編程修改并根據(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)場部件的非現(xiàn)場部件,其中,現(xiàn)場部件包括無線地連接至少一個傳感器單元的中央控制器和連接至HVAC系統(tǒng)的至少一個輔助控制器。所述方法還包括將至少一個控制算法存儲在非現(xiàn)場部件上。所述方法還包括收集建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的至少一個測量并將測量發(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)場部件發(fā)送測量,并且在非現(xiàn)場部件處處理測量以生成用于操作HVAC系統(tǒng)的至少一個控制指令。所述方法還包括從非現(xiàn)場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)場部件處修改控制算法以在現(xiàn)場部件處更改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)的能量優(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)以基于每個建筑物的獨特且變化的特性來使總的能量使用最小化。通過將軟件平臺放置在云上,現(xiàn)場要求降低了。能夠用特別設(shè)計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別(level)的內(nèi)部控制。能夠提供多個級別的服務(wù),包括:調(diào)度器;報警處理器;動態(tài)圖形;事件的通知;趨勢;用戶賬戶信息;報告生成器;能量優(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)訂閱計劃提供的選項的菜單中選擇。
[0016]本發(fā)明的各個典型實施方式的上述概要不意在描述本發(fā)明的每個例示的實施方式或每個實現(xiàn)。相反地,這些實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)會和理解本發(fā)明的原理和實踐。接著的詳細(xì)描述的圖更具體地舉例說明這些實施方式。
【附圖說明】
[0017]能夠結(jié)合附圖考慮到本發(fā)明的各個實施方式的以下詳細(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。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明的實施方式,用于控制至少一個建筑物內(nèi)的環(huán)境狀況的控制系統(tǒng)10包括非現(xiàn)場部件12和至少一個現(xiàn)場部件14。非現(xiàn)場部件12可以包括通常被稱為云計算的事物。非現(xiàn)場部件12操作為用于直接訪問現(xiàn)場部件14的遠(yuǎn)程終端。非現(xiàn)場部件12包括用于存儲和處理信息的至少一個服務(wù)器16。非現(xiàn)場部件12被定位在離待控制的每個建筑物遙遠(yuǎn)的地點處,并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接18連接至每個建筑物處的現(xiàn)場部件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)測建筑物狀況并向非現(xiàn)場部件12傳送系統(tǒng)更新。在特定方面,單個非現(xiàn)場部件12能夠被聯(lián)網(wǎng)至多個現(xiàn)場部件14。另選地,多個非現(xiàn)場部件12能夠各自連接至單個現(xiàn)場部件14,其中,非現(xiàn)場部件12被定位在相同的位置處,以便方便接入至每個單個現(xiàn)場部件14ο
[0021]現(xiàn)場部件14包括中央控制器20和多個輔助單元22。多個輔助單元22能夠進(jìn)一步包括至少一個傳感器單元24和至少一個輔助控制器26。每個傳感器單元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、濕度傳感器和氣壓計。環(huán)境傳感器28收集關(guān)于建筑物內(nèi)的當(dāng)前環(huán)境狀況的測量。類似地,每個輔助控制器26可操作地連接至HVAC系統(tǒng)30并適合于根據(jù)至少一個控制指令來控