本技術(shù)總體上涉及對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制。

背景技術(shù)：

天氣是影響房屋能量需求的最大變量。許多房屋配備有標(biāo)準(zhǔn)恒溫器以便對(duì)加熱和冷卻進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，或者居住者手動(dòng)地調(diào)整溫度以便將天氣狀況考慮在內(nèi)，或者恒溫器基于預(yù)定時(shí)間表來(lái)自動(dòng)地調(diào)整溫度。對(duì)溫度的自動(dòng)調(diào)整可由向房屋提供電力的公共設(shè)施進(jìn)行，但是這種調(diào)整通?；卺槍?duì)房屋的精確位置的不完整或不準(zhǔn)確天氣信息并且不將居住者的個(gè)人偏好考慮在內(nèi)。另外，這些系統(tǒng)通常不能夠?qū)惭b恒溫器的特定建筑物的熱特性考慮在內(nèi)。

因此，這種系統(tǒng)對(duì)房屋的當(dāng)前天氣狀況和溫度需要作出反應(yīng)，而不是基于房屋的預(yù)報(bào)天氣狀況和能量特性來(lái)執(zhí)行預(yù)加熱和/或預(yù)冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文中所描述的技術(shù)涉及通過(guò)以下方式來(lái)優(yōu)化建筑物(例如，房屋)的能量使用：動(dòng)態(tài)地控制建筑物的舒適性設(shè)備(比如，恒溫器、風(fēng)扇、遮光簾、門(mén)、窗戶、加濕器、電器、其他加熱/冷卻系統(tǒng))以便響應(yīng)于局部天氣預(yù)報(bào)狀況以及在預(yù)料到需求響應(yīng)事件時(shí)改變建筑物的舒適性特性(比如，預(yù)加熱、預(yù)冷卻等)。另外，所述技術(shù)提供了在鼓勵(lì)有效能量使用和監(jiān)測(cè)的同時(shí)為建筑物的居住者維持期望舒適性水平的優(yōu)點(diǎn)。

在一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的方法。第一計(jì)算設(shè)備從多個(gè)傳感器接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果，所述多個(gè)傳感器中的至少一些傳感器被定位在所述建筑物之內(nèi)，其中，所述測(cè)量結(jié)果包括溫度讀數(shù)和舒適性特性。所述第一計(jì)算設(shè)備基于所述建筑物的能量特性、來(lái)自所述傳感器的所述測(cè)量結(jié)果以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣數(shù)據(jù)來(lái)生成所述建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合。所述第一計(jì)算設(shè)備基于所述熱響應(yīng)系數(shù)集合以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)報(bào)天氣來(lái)預(yù)測(cè)所述建筑物的能量響應(yīng)。所述第一計(jì)算設(shè)備基于與所述建筑物相關(guān)聯(lián)的能耗成本來(lái)選擇所述建筑物的最低能量需求并且基于所述能量響應(yīng)和所述最低能量需求來(lái)確定所述建筑物的一個(gè)或多個(gè)能量控制點(diǎn)。所述第一計(jì)算設(shè)備向所述建筑物中的一個(gè)或多個(gè)舒適性設(shè)備傳輸所述能量控制點(diǎn)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一計(jì)算設(shè)備，所述第一計(jì)算設(shè)備被配置成用于從多個(gè)傳感器接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果，所述多個(gè)傳感器中的至少一些傳感器被定位在所述建筑物之內(nèi)，其中，所述測(cè)量結(jié)果包括溫度讀數(shù)和舒適性特性。所述第一計(jì)算設(shè)備被配置成用于基于所述建筑物的能量特性、來(lái)自所述傳感器的所述測(cè)量結(jié)果以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣數(shù)據(jù)來(lái)生成所述建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合。所述第一計(jì)算設(shè)備被配置成用于基于所述熱響應(yīng)系數(shù)集合以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)報(bào)天氣來(lái)預(yù)測(cè)所述建筑物的能量響應(yīng)。所述第一計(jì)算設(shè)備被配置成用于基于與所述建筑物相關(guān)聯(lián)的能耗成本來(lái)選擇所述建筑物的最低能量需求并且基于所述能量響應(yīng)和所述最低能量需求來(lái)確定所述建筑物的一個(gè)或多個(gè)能量控制點(diǎn)。所述第一計(jì)算設(shè)備被配置成用于向所述建筑物中的一個(gè)或多個(gè)舒適性設(shè)備傳輸所述能量控制點(diǎn)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被有形地實(shí)施于非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可操作用于使第一計(jì)算設(shè)備進(jìn)行以下操作的指令：從多個(gè)傳感器接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果，所述多個(gè)傳感器中的至少一些傳感器被定位在所述建筑物之內(nèi)，其中，所述測(cè)量結(jié)果包括溫度讀數(shù)和舒適性特性。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可操作用于使所述第一計(jì)算設(shè)備進(jìn)行以下操作的指令：基于所述建筑物的能量特性、來(lái)自所述傳感器的所述測(cè)量結(jié)果以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣數(shù)據(jù)來(lái)生成所述建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可操作用于使所述第一計(jì)算設(shè)備進(jìn)行以下操作的指令：基于所述熱響應(yīng)系數(shù)集合以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)報(bào)天氣來(lái)預(yù)測(cè)所述建筑物的能量響應(yīng)。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可操作用于使所述第一計(jì)算設(shè)備進(jìn)行以下操作的指令：基于與所述建筑物相關(guān)聯(lián)的能耗成本來(lái)選擇所述建筑物的最低能量需求并且基于所述能量響應(yīng)和所述最低能量需求來(lái)確定所述建筑物的一個(gè)或多個(gè)能量控制點(diǎn)。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可操作用于使所述第一計(jì)算設(shè)備進(jìn)行以下操作的指令：向所述建筑物中的一個(gè)或多個(gè)舒適性設(shè)備傳輸所述能量控制點(diǎn)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于從多個(gè)傳感器接收一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果的裝置，所述多個(gè)傳感器中的至少一些傳感器被定位在所述建筑物之內(nèi)，其中，所述測(cè)量結(jié)果包括溫度讀數(shù)和舒適性特性。所述系統(tǒng)包括用于基于所述建筑物的能量特性、來(lái)自所述傳感器的所述測(cè)量結(jié)果以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣數(shù)據(jù)來(lái)生成所述建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合的裝置。所述系統(tǒng)包括用于基于所述熱響應(yīng)系數(shù)集合以及與所述建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)報(bào)天氣來(lái)預(yù)測(cè)所述建筑物的能量響應(yīng)的裝置。所述系統(tǒng)包括用于基于與所述建筑物相關(guān)聯(lián)的能耗成本來(lái)選擇所述建筑物的最低能量需求并且基于所述能量響應(yīng)和所述最低能量需求來(lái)確定所述建筑物的一個(gè)或多個(gè)能量控制點(diǎn)的裝置。所述系統(tǒng)包括用于向所述建筑物中的一個(gè)或多個(gè)舒適性設(shè)備傳輸所述能量控制點(diǎn)的裝置。

以上方面中的任何方面可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)特征。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備將來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器的所述溫度讀數(shù)與由所述建筑物之內(nèi)的恒溫器提供的溫度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較并且基于所述比較來(lái)調(diào)整所述能量控制點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述能量控制點(diǎn)包括恒溫器設(shè)定點(diǎn)、所述舒適性設(shè)備的控制設(shè)置以及遮光簾的控制設(shè)置。在一些實(shí)施例中，所述舒適性特性包括建筑物區(qū)域的占用狀態(tài)、濕度、來(lái)自墻壁的輻射熱、所述舒適性設(shè)備的操作狀態(tài)、建筑物居住者的位置、所述建筑物居住者與所述建筑物的距離以及所述居住者到達(dá)所述建筑物的行進(jìn)時(shí)間。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備基于所述行進(jìn)時(shí)間和/或所述距離來(lái)調(diào)整所述能量控制點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，所述能量特性包括來(lái)自所述傳感器的一個(gè)或多個(gè)溫度讀數(shù)、來(lái)自所述建筑物的恒溫器的溫度讀數(shù)、所述建筑物中的hvac系統(tǒng)的狀態(tài)、對(duì)所述建筑物進(jìn)行供應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)能量源的狀態(tài)以及所述建筑物的門(mén)和/或窗戶的狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，所述hvac系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)分級(jí)加熱或冷卻單元。在一些實(shí)施例中，對(duì)所述建筑物進(jìn)行供應(yīng)的所述能量源包括電氣設(shè)備、氣體設(shè)備、太陽(yáng)能設(shè)備、風(fēng)設(shè)備、熱泵設(shè)備以及能量控制設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，生成所述熱響應(yīng)系數(shù)集合進(jìn)一步基于所述建筑物的物理數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，所述物理數(shù)據(jù)包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：熱質(zhì)量、滲風(fēng)、窗戶的相對(duì)面積、隔熱量、建筑材料、所述建筑物的滲風(fēng)以及相關(guān)聯(lián)hvac系統(tǒng)的效率。在一些實(shí)施例中，預(yù)測(cè)能量響應(yīng)進(jìn)一步基于與所述建筑物相關(guān)聯(lián)的所述能耗成本。在一些實(shí)施例中，所述能耗成本表示針對(duì)各種外部溫度而改變所述建筑物的舒適性水平所需的電力的量。

在一些實(shí)施例中，所述最低能量需求包括所述建筑物中的hvac系統(tǒng)的電力消耗量以及所述hvac系統(tǒng)的占空比。在一些實(shí)施例中，確定能量控制點(diǎn)進(jìn)一步基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、由所述建筑物的居住者提供的舒適性偏好或兩者。

在一些實(shí)施例中，向所述恒溫器傳輸?shù)乃瞿芰靠刂泣c(diǎn)包括在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)所述恒溫器進(jìn)行控制的時(shí)間表。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備從遠(yuǎn)程傳感器網(wǎng)絡(luò)接收所述天氣數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備從連接至所述建筑物之內(nèi)的hvac系統(tǒng)的設(shè)備接收恒溫器數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備使用糾錯(cuò)來(lái)調(diào)整所述生成的熱響應(yīng)系數(shù)集合。在一些實(shí)施例中，所述糾錯(cuò)包括從所述生成的熱響應(yīng)系數(shù)集合中過(guò)濾異常。

在一些實(shí)施例中，所述天氣數(shù)據(jù)包括所述建筑物的位置處的當(dāng)前天氣狀況、所述建筑物的位置的預(yù)報(bào)天氣狀況、所述建筑物的位置處的太陽(yáng)能負(fù)荷或其任何組合。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備將所述建筑物的所述預(yù)測(cè)能量響應(yīng)與一個(gè)或多個(gè)其他建筑物的預(yù)測(cè)能量響應(yīng)進(jìn)行比較并且基于對(duì)所述預(yù)測(cè)能量響應(yīng)的所述比較來(lái)對(duì)所述建筑物的所述預(yù)測(cè)能量響應(yīng)進(jìn)行排序。在一些實(shí)施例中，生成所述建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合進(jìn)一步基于智能儀表數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)傳感器包括組合門(mén)狀態(tài)和溫度傳感器、組合窗戶狀態(tài)和溫度傳感器、組合電器狀態(tài)和溫度傳感器、組合運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和溫度傳感器、紅外熱傳感器、獨(dú)立的溫度傳感器以及濕度傳感器。在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備從組合門(mén)狀態(tài)和溫度傳感器接收信號(hào)；基于所述信號(hào)來(lái)判定與所述組合門(mén)狀態(tài)和溫度傳感器相關(guān)聯(lián)的門(mén)是打開(kāi)的還是關(guān)閉的；并且如果所述門(mén)是關(guān)閉的并且來(lái)自所述組合門(mén)狀態(tài)和溫度傳感器的溫度讀數(shù)偏離所述建筑物中的恒溫器的溫度測(cè)量結(jié)果，則標(biāo)識(shí)所述門(mén)的能量損耗問(wèn)題。在一些實(shí)施例中，如果標(biāo)識(shí)了能量損耗問(wèn)題，則所述第一計(jì)算設(shè)備向與所述建筑物的居住者相關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備傳輸警告。在一些實(shí)施例中，所述警告包括所述建筑物的能量效率記分卡并標(biāo)識(shí)所述能量損耗問(wèn)題。

在一些實(shí)施例中，所述第一計(jì)算設(shè)備從一個(gè)或多個(gè)傳感器接收運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)和溫度信號(hào)；基于所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)來(lái)確定由所述一個(gè)或多個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)的區(qū)域的占用狀態(tài)；并且基于所述占用狀態(tài)和所述溫度信號(hào)來(lái)調(diào)整所述能量控制點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述比較步驟包括：判定所述傳感器溫度測(cè)量結(jié)果隨著時(shí)間的變化是否與所述建筑物中的恒溫器的溫度測(cè)量結(jié)果隨著時(shí)間的變化相對(duì)應(yīng)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)所述傳感器溫度測(cè)量結(jié)果的所述隨著時(shí)間的變化偏離所述恒溫器溫度測(cè)量結(jié)果的所述隨著時(shí)間的變化時(shí)，所述第一計(jì)算設(shè)備確定與其中定位有所述傳感器的所述建筑物的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的能量損耗問(wèn)題。在一些實(shí)施例中，所述調(diào)整步驟包括：改變所述能量控制點(diǎn)以便將所述傳感器溫度測(cè)量結(jié)果與所述恒溫器溫度測(cè)量結(jié)果之間的差異考慮在內(nèi)。

通過(guò)結(jié)合僅通過(guò)示例的方式來(lái)展示本發(fā)明的原理的附圖進(jìn)行的以下具體實(shí)施方式，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)連同進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。附圖不一定按比例，而是總體上著重于展示本發(fā)明的原理。

圖1是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的系統(tǒng)的框圖。

圖2是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備的詳細(xì)框圖。

圖3是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的方法的流程圖。

圖4是圖示，示出了與實(shí)際電力使用情況和溫度讀數(shù)相比的如通過(guò)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)確定的電力使用情況和溫度讀數(shù)。

圖5a和圖5b是圖示，示出了如與在相同時(shí)間段內(nèi)建筑物的恒溫器的以及室外環(huán)境的溫度讀數(shù)相比的被定位在門(mén)附近的溫度傳感器的溫度讀數(shù)。

圖6是圖示，示出了如與在相同時(shí)間段內(nèi)建筑物的恒溫器的以及室外環(huán)境的溫度讀數(shù)相比的被定位在建筑物的四個(gè)不同房間中的溫度傳感器的溫度讀數(shù)。

圖7是示例性記分卡，示出了建筑物的能量效率和能量使用情況。

具體實(shí)施方式

圖1是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102、通信網(wǎng)絡(luò)104、多個(gè)舒適性設(shè)備106(例如，控制建筑物的加熱和/或冷卻裝置的恒溫器設(shè)備106a；其他舒適性設(shè)備，比如，風(fēng)扇106b和遮光簾106c)、多個(gè)傳感器設(shè)備107a至107z(統(tǒng)稱為107)以及客戶端計(jì)算設(shè)備108。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102從外部來(lái)源接收數(shù)據(jù)(例如，天氣數(shù)據(jù)、來(lái)自恒溫器106a的恒溫器數(shù)據(jù)、來(lái)自傳感器107的傳感器數(shù)據(jù))并確定特定建筑物的能量響應(yīng)特性和能量需求。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102確定建筑物的能量控制點(diǎn)并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)104向建筑物中的舒適性設(shè)備106(例如，恒溫器106a、風(fēng)扇106b、遮光簾106c)傳輸能量控制點(diǎn)，從而使得舒適性設(shè)備106可以調(diào)整其設(shè)置以便適當(dāng)?shù)赜绊懡ㄖ锏氖孢m性狀況(例如，加熱/冷卻、濕度、氣流等)。能量控制點(diǎn)可以是影響舒適性設(shè)備的操作的設(shè)置，比如，恒溫器106a的溫度設(shè)定點(diǎn)和調(diào)度、風(fēng)扇106b和遮光簾106c的設(shè)置等。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102還經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)104與客戶端計(jì)算設(shè)備108接口連接以便提供門(mén)戶(例如，web瀏覽器界面)，用戶可以通過(guò)所述門(mén)戶觀看建筑物(例如，用戶的住宅)的能量響應(yīng)特性和能量需求。用戶還可以例如手動(dòng)地調(diào)整恒溫器106a以及如風(fēng)扇106b和遮光簾106c等其他舒適性設(shè)備的能量控制點(diǎn)，觀看傳感器107的溫度曲線和相關(guān)環(huán)境狀況并且設(shè)置具有用戶偏好的舒適性曲線以便服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以基于舒適性曲線來(lái)自動(dòng)地調(diào)整舒適性設(shè)備106。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管圖1描繪了舒適性設(shè)備106a至106c的某些示例，但是其他類型的舒適性設(shè)備可以包括在系統(tǒng)100中，而不背離本發(fā)明的范圍。

圖2是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102的詳細(xì)框圖。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102包括數(shù)據(jù)接收模塊202、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204、系數(shù)建模器206、預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208、優(yōu)化和調(diào)度模塊210、數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212、發(fā)送模塊214以及web接口模塊216。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管圖2將所述部件(例如，202、204、206、208、210、212、214和216)示出為在單個(gè)服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102內(nèi)，但是在一些實(shí)施例中，所述部件分布在不同物理設(shè)備上，而不背離本發(fā)明的精神或范圍。而且，在所述部件分布在不同物理設(shè)備上的實(shí)施例中，那些設(shè)備可以駐留在相同物理位置處或者可以分散到不同物理位置。

數(shù)據(jù)接收模塊202在外部數(shù)據(jù)源(例如，天氣數(shù)據(jù)庫(kù)、能量提供商、舒適性設(shè)備106以及傳感器107)與服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204之間提供接口。數(shù)據(jù)接收模塊202從各種外部數(shù)據(jù)收集和/或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(例如，nws、noaa、地球網(wǎng)絡(luò)天氣網(wǎng)絡(luò)(earthnetworksweathernetwork))接收與大氣狀況和天氣相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。其他信息源包括但不限于政府機(jī)關(guān)和第三方私人公司。大氣狀況和天氣數(shù)據(jù)可以包括但不限于現(xiàn)狀信息、預(yù)報(bào)信息和天氣警告信息。大氣狀況和天氣數(shù)據(jù)可以按位置(例如，郵政編碼或gps坐標(biāo))分類。數(shù)據(jù)接收模塊202經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)和方法與各種外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)和來(lái)源通信。

數(shù)據(jù)接收模塊202還從被定位在建筑物內(nèi)并且其操作影響建筑物的舒適性特性的舒適性設(shè)備106接收信息。如可以理解的，建筑物的hvac系統(tǒng)的首要目標(biāo)是控制室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性?？傮w上，可以將熱舒適性定義為表達(dá)對(duì)熱環(huán)境的滿意度的精神狀況。許多因素可能影響熱舒適性，比如，代謝速率、衣服隔熱、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣速度、相對(duì)濕度以及主體的個(gè)人偏好。因此，在對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制時(shí)，從舒適性設(shè)備(比如，操作hvac系統(tǒng)的恒溫器、風(fēng)扇、門(mén)、窗戶、加熱器、通風(fēng)孔、遮光簾等)接收信息以及控制舒適性設(shè)備的能力很重要。

例如，恒溫器106a向服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102傳輸關(guān)于其當(dāng)前操作狀態(tài)(例如，當(dāng)前溫度設(shè)置、加熱模式、冷卻模式、電源設(shè)置、效率狀況)的特性。在另一個(gè)示例中，舒適性設(shè)備(比如，風(fēng)扇106b和遮光簾106c)向服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102傳輸操作設(shè)置(例如，接通/斷開(kāi)、打開(kāi)/關(guān)閉、速度)。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)接收模塊202還從被定位在建筑物處的智能儀表(例如，電表、氣表或水表)收集信息。智能儀表被配置成用于以預(yù)定間隔(例如，一小時(shí))記錄對(duì)能量的消耗并且將所記錄的信息傳達(dá)給向建筑物提供服務(wù)的公共設(shè)施。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)接收模塊202還從建筑物處的對(duì)供應(yīng)給建筑物的能量的可替代來(lái)源(比如，太陽(yáng)能板、風(fēng)電、發(fā)電機(jī)等)進(jìn)行控制的設(shè)備收集信息。數(shù)據(jù)接收模塊202可以接收所記錄的消耗信息并且將能量使用情況與其他類型的數(shù)據(jù)(例如，恒溫器數(shù)據(jù)、外部天氣數(shù)據(jù))關(guān)聯(lián)以便確定外部天氣狀況和對(duì)舒適性設(shè)備106的設(shè)置的調(diào)整如何影響能耗。根據(jù)前述內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解的是，建筑物可能具有多個(gè)恒溫器和/或多個(gè)加熱和冷卻區(qū)域，并且本文中所描述的系統(tǒng)200可以進(jìn)行針對(duì)同一建筑物內(nèi)的多個(gè)舒適性設(shè)備進(jìn)行本文中所描述的能量?jī)?yōu)化和控制過(guò)程。

數(shù)據(jù)接收模塊202還從可以被定位在建筑物內(nèi)的各個(gè)位置處的附加設(shè)備(例如，傳感器107)接收信息。例如，建筑物中的每個(gè)房間可以配備有傳感器以便提供特定房間(其可以或可以不包含恒溫器)中的溫度的測(cè)量結(jié)果?？梢詫⒂蓚鞲衅魈峁┑臏囟茸x數(shù)與從恒溫器獲得的(多個(gè))讀數(shù)進(jìn)行比較以便判定建筑物內(nèi)的特定位置(例如，房間)中的溫度是否偏離恒溫器并且可能不響應(yīng)于由恒溫器采取的用于改變建筑物的溫度的動(dòng)作。例如，如果恒溫器發(fā)起動(dòng)作以便對(duì)建筑物進(jìn)行加熱并且記錄恒溫器的位置中的溫度的相應(yīng)增大，但另一個(gè)房間中的傳感器不記錄溫度的增大，則另一個(gè)房間可能由于房間中的加熱/冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺陷(例如，漏泄的門(mén)/窗戶)或問(wèn)題而沒(méi)有適當(dāng)加熱。

另外，傳感器可以包括組合傳感器，也就是說(shuō)，與可以在建筑物中見(jiàn)到的其他類型的傳感器或設(shè)備組合的溫度傳感器，比如，門(mén)狀態(tài)傳感器、窗戶狀態(tài)傳感器、遮光簾狀態(tài)傳感器、電器狀態(tài)傳感器或運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器。數(shù)據(jù)接收模塊202可以從可用于確定和優(yōu)化建筑物的溫度、舒適性和能量使用情況的組合傳感器接收多種類型的信息。例如，組合溫度和運(yùn)動(dòng)傳感器可以提供與建筑物內(nèi)的特定房間中的溫度和運(yùn)動(dòng)或活動(dòng)相關(guān)的信息。如果溫度和運(yùn)動(dòng)傳感器在8:00am與5:30pm小時(shí)之間未檢測(cè)到房間中的任何活動(dòng)(例如，沒(méi)人使用房間)，但房間中的溫度基于由建筑物恒溫器在這些時(shí)間期間發(fā)起的加熱或冷卻動(dòng)作而顯示出變化，則對(duì)房間進(jìn)行加熱或冷卻是浪費(fèi)能量，因?yàn)榉块g未被占用。因此，系統(tǒng)可以確定對(duì)恒溫器處的加熱或冷卻曲線進(jìn)行調(diào)整以便在所述時(shí)間段期間節(jié)約能量。

在另一個(gè)示例中，組合門(mén)打開(kāi)/關(guān)閉和溫度傳感器可以提供與門(mén)處的溫度以及門(mén)的狀態(tài)(例如，打開(kāi)、關(guān)閉)相關(guān)的信息。在此示例中，如果傳感器指示門(mén)關(guān)閉但在門(mén)處的溫度讀數(shù)明顯不同于在房間或建筑物的另一個(gè)部分中的溫度，則這可能暗示門(mén)漏泄、損壞或不適當(dāng)隔熱。因此，系統(tǒng)可以生成門(mén)的溫度曲線，將此變量包括在整體能量?jī)?yōu)化過(guò)程中并且提供突顯溫度差異的報(bào)告或警告?？商娲?，如果傳感器指示門(mén)打開(kāi)并且在門(mén)處的溫度讀數(shù)顯著不同，則系統(tǒng)可以在進(jìn)行本文中所描述的能量?jī)?yōu)化過(guò)程時(shí)將門(mén)的狀態(tài)考慮在內(nèi)。

在另一個(gè)示例中，組合電器和溫度傳感器可以提供與電器附近的溫度以及電器的操作特性或狀況相關(guān)的信息。在此示例中，傳感器可以指示火爐周?chē)臏囟缺确块g和/或建筑物的其他區(qū)域中更高，并且還指示爐子在那些時(shí)間期間是開(kāi)著的。因此，系統(tǒng)可以將溫度變化考慮在內(nèi)并根據(jù)需要對(duì)能量?jī)?yōu)化曲線和恒溫器控制過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。應(yīng)當(dāng)理解的是，傳感器107可以測(cè)量除了溫度以外或代替溫度的其他類型的信息，比如，濕度、輻射熱、太陽(yáng)光、氣流/速度等。

數(shù)據(jù)接收模塊202將所接收的信息整合并聚集為有益于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204中并由模塊206、208、210、212、214和216進(jìn)行處理的格式。例如，數(shù)據(jù)接收模塊202所連接的每個(gè)數(shù)據(jù)源可以使用不同的語(yǔ)法和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收模塊202根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)源的理解來(lái)解析傳入數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)重新格式化，從而使得其符合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204和模塊206、208、210、212、214和216可接受的語(yǔ)法或結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，外部數(shù)據(jù)源以標(biāo)準(zhǔn)格式(例如，xml)來(lái)傳輸信息以便減少數(shù)據(jù)接收模塊202所需的處理。

數(shù)據(jù)接收模塊202與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204通信以便保存和檢索從外部來(lái)源接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備向模塊206、208、210、212、214和216傳輸數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)接收模塊202向系數(shù)建模器206傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204中并且準(zhǔn)備好由系數(shù)建模器206進(jìn)行處理的通知。通知包括數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204內(nèi)的存儲(chǔ)位置的參考指示符(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)地址)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204是數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)由數(shù)據(jù)接收模塊202接收的信息的其他類似數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括硬件(例如，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)、軟件(例如，數(shù)據(jù)庫(kù)管理編程)或兩者。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204還向模塊206、208、210、212、214和216提供數(shù)據(jù)并且從模塊206、208、210、212、214和216接收更新數(shù)據(jù)和分析。

系數(shù)建模器206是從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備208接收信息并生成與建筑物的能量特性相關(guān)聯(lián)的熱響應(yīng)系數(shù)集合的模塊。建模器206確定建筑物的位置(例如，通過(guò)檢索建筑物的郵政編碼或gps坐標(biāo))。在一些實(shí)施例中，建模器206檢索與建筑物相關(guān)聯(lián)的附加數(shù)據(jù)，比如，建筑物的物理結(jié)構(gòu)(例如，建筑材料)、太陽(yáng)方位和負(fù)荷、熱質(zhì)量以及滲風(fēng)。在一些實(shí)施例中，建模器206基于建筑物的位置來(lái)推斷建筑物的物理結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)方位和負(fù)荷、熱質(zhì)量和/或滲風(fēng)。在一些實(shí)施例中，建模器206檢索與建筑物相關(guān)聯(lián)的已經(jīng)由服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102從安裝在建筑物處的智能儀表收集的智能儀表數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，建模器206以逗號(hào)分隔值(.csv)文件的形式從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204中提取數(shù)據(jù)。

基于這種信息，建模器206確定建筑物的熱曲線。結(jié)合建筑物的位置的天氣信息、建筑物的當(dāng)前恒溫器設(shè)置以及與建筑物相關(guān)聯(lián)的其他數(shù)據(jù)(例如，智能儀表數(shù)據(jù)、來(lái)自傳感器107的傳感器數(shù)據(jù))使用熱曲線，建模器206基于影響建筑物的舒適性的各種特性(例如，溫度、濕度、熱質(zhì)量、太陽(yáng)能負(fù)荷以及滲風(fēng))以及由建筑物處的加熱/冷卻裝置和其他舒適性設(shè)備消耗的能量的量來(lái)生成熱響應(yīng)系數(shù)集合。根據(jù)對(duì)某個(gè)時(shí)間段(例如，一小時(shí)、一天)內(nèi)在所述位置處的天氣狀況的預(yù)測(cè)，每個(gè)熱響應(yīng)系數(shù)集合可能不同。建模器206基于對(duì)能量使用情況、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性、居住者偏好等的考慮來(lái)對(duì)熱響應(yīng)系數(shù)集合進(jìn)行排序。建模器206向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204傳輸經(jīng)排序的熱響應(yīng)系數(shù)以供由系統(tǒng)100的其他模塊208、210、212、214、216使用。

優(yōu)化和調(diào)度模塊210從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204中檢索經(jīng)排序的熱響應(yīng)系數(shù)連同附加信息，比如，與建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣預(yù)報(bào)以及與建筑物相關(guān)聯(lián)的居住者偏好曲線。在一些實(shí)施例中，優(yōu)化和調(diào)度模塊210還檢索當(dāng)前的和估計(jì)的能量?jī)r(jià)格(例如，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204或從如公共設(shè)施公司等外部數(shù)據(jù)源)。優(yōu)化和調(diào)度模塊210向預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208傳輸信息。

預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208基于所述位置的當(dāng)前和預(yù)報(bào)天氣狀況以及每個(gè)熱響應(yīng)系數(shù)集合來(lái)生成建筑物中的舒適性設(shè)備106的能量控制點(diǎn)系列。預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208還基于能量控制點(diǎn)系列來(lái)生成安裝在建筑物中的加熱/冷卻裝置的電力使用情況估計(jì)、占空比以及室內(nèi)溫度預(yù)報(bào)。在一些實(shí)施例中，預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208還可以通過(guò)將當(dāng)前能量?jī)r(jià)格結(jié)合到所述確定中來(lái)生成與能量控制點(diǎn)系列相關(guān)聯(lián)的估計(jì)能量成本。

優(yōu)化和調(diào)度模塊210從預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208接收能量控制點(diǎn)系列并且基于附加因素(比如，預(yù)料的需求響應(yīng)事件和/或居住者偏好)來(lái)優(yōu)化結(jié)果。例如，如果天氣預(yù)報(bào)指示外部溫度將從8:30am的70°f升高到11:00am的90°f，則優(yōu)化和調(diào)度模塊210確定將存在增大的能量需求以便在那個(gè)時(shí)候?qū)照{(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供電。優(yōu)化和調(diào)度模塊210還確定能量的價(jià)格將在那個(gè)時(shí)候上升。因此，優(yōu)化和調(diào)度模塊210調(diào)整能量控制點(diǎn)系列以便在早晨的早些部分(例如，8:30am)向房屋提供附加冷卻(即，預(yù)冷卻)，從而使得房屋中的空調(diào)不需要在外部溫度更熱的11:00am運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間。例如，優(yōu)化和調(diào)度模塊210可以向風(fēng)扇106b傳輸能量控制點(diǎn)，所述能量控制點(diǎn)指示風(fēng)扇在預(yù)冷卻階段切換至更高速度，然后在當(dāng)天的其他部分期間切換至更低速度或關(guān)閉。

而且，因?yàn)閮?yōu)化和調(diào)度模塊210理解8:30am的能量?jī)r(jià)格比11:00am的預(yù)測(cè)成本更低，所以相比在稍后時(shí)間11:00am消耗更多能量，在清晨的增大能耗實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。在一些情況下，如之前所描述的，優(yōu)化和調(diào)度模塊210可以基于從建筑物之內(nèi)的傳感器107接收的溫度讀數(shù)和舒適性特性來(lái)調(diào)整能量控制點(diǎn)。

一旦優(yōu)化和調(diào)度模塊210已經(jīng)調(diào)整了能量控制點(diǎn)系列，模塊210就向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204傳輸能量控制點(diǎn)系列。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備204向發(fā)送模塊214傳輸能量控制點(diǎn)系列，所述發(fā)送模塊向建筑物中的舒適性設(shè)備106傳達(dá)能量控制點(diǎn)。在一個(gè)示例中，能量控制點(diǎn)包括溫度設(shè)定點(diǎn)，所述溫度設(shè)定點(diǎn)提供恒溫器106a在給定時(shí)間段(例如，一天)內(nèi)的目標(biāo)溫度的時(shí)間表。恒溫器106a可以根據(jù)溫度設(shè)定點(diǎn)的時(shí)間表來(lái)執(zhí)行加熱和/或冷卻以便實(shí)現(xiàn)增大的能量效率以及對(duì)需求響應(yīng)事件的預(yù)料。

服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102還包括數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212。數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212從提前的時(shí)間段檢索建筑物的能量使用情況數(shù)據(jù)并且將使用情況數(shù)據(jù)與由系統(tǒng)100針對(duì)同一時(shí)間段而預(yù)測(cè)的使用情況數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。例如，數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212檢索顧客房屋在某一天的能量使用情況數(shù)據(jù)(例如，如由智能儀表、太陽(yáng)能板模塊提供的，或者來(lái)自公共設(shè)施)。數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212還基于由建模器206、預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208以及優(yōu)化和調(diào)度模塊210執(zhí)行的確定來(lái)檢索同一天的預(yù)測(cè)能量使用情況。數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212將兩個(gè)能量使用情況值(實(shí)際與預(yù)測(cè))進(jìn)行比較以便判定是否發(fā)生了任何偏差?；谒霰容^，數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212可以提供可以呈現(xiàn)給顧客(例如，經(jīng)由web接口模塊216)的能量使用情況節(jié)約數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212使用附加方法來(lái)確定能量節(jié)約。例如，數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212可以將(i)優(yōu)化和調(diào)度模塊210未調(diào)整建筑物的恒溫器的溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)間表的一天與(ii)優(yōu)化和調(diào)度模塊210確實(shí)調(diào)整了溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)間表的一天之間的建筑物能量使用情況進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212可以產(chǎn)生顯示在優(yōu)化和調(diào)度模塊210運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)的能量節(jié)約的圖表和其他報(bào)告。另外，由數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212生成的比較信息用于改善由建模器206創(chuàng)建的系數(shù)模型以便實(shí)現(xiàn)更大的準(zhǔn)確度和更好的效率。

服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102還包括web接口模塊216。web接口模塊216被配置成用于從客戶端設(shè)備(例如，圖1中的客戶端設(shè)備108)接收連接請(qǐng)求并且向客戶端設(shè)備提供門(mén)戶以便訪問(wèn)和更新與建筑物相關(guān)聯(lián)的熱曲線信息。例如，房主可以經(jīng)由客戶端設(shè)備108上的web瀏覽器來(lái)向系統(tǒng)100進(jìn)行登記并連接至web接口模塊216。在登錄時(shí)，向房主呈現(xiàn)門(mén)戶，所述門(mén)戶包含與他的房屋的當(dāng)前能量特性相關(guān)的各種信息以及允許房主建立或改變對(duì)他的房屋的內(nèi)部溫度的舒適性偏好的交互特征。在一些實(shí)施例中，門(mén)戶包括房屋能量審計(jì)功能，所述房屋能量審計(jì)功能利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)100中的數(shù)據(jù)(例如，熱曲線、能量使用情況、天氣狀況、來(lái)自整個(gè)房屋的傳感器107的數(shù)據(jù))并將房主的住所與共享類似熱舒適性和/或能耗特性的其他建筑物進(jìn)行比較。房主可以確定他的房屋與在他的區(qū)域中的其他房屋或建筑物的相對(duì)能量使用情況?；诜课菽芰繉徲?jì)，門(mén)戶還可以提供用于改善建筑物的能量效率的定制和優(yōu)先建議列表。

圖3是用于對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行優(yōu)化和控制的方法300的流程圖。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用數(shù)據(jù)接收模塊來(lái)從多個(gè)傳感器接收(302)一個(gè)或多個(gè)測(cè)量結(jié)果，所述多個(gè)傳感器中的至少一些傳感器被定位在所述建筑物之內(nèi)，其中，所述測(cè)量結(jié)果包括如以上所描述的溫度讀數(shù)和舒適性特性。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用系數(shù)建模器206基于建筑物的能量特性、從傳感器107獲得的測(cè)量結(jié)果以及與建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的天氣數(shù)據(jù)來(lái)生成(304)建筑物的熱響應(yīng)系數(shù)集合。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用優(yōu)化和調(diào)度模塊210以及預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208基于熱響應(yīng)系數(shù)集合以及與建筑物的位置相關(guān)聯(lián)的預(yù)報(bào)天氣狀況來(lái)預(yù)測(cè)(306)建筑物的能量響應(yīng)。

服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用優(yōu)化和調(diào)度模塊210以及預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208基于與建筑物相關(guān)聯(lián)的能耗成本來(lái)選擇(308)建筑物的最低能量需求。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用優(yōu)化和調(diào)度模塊210以及預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208基于能量響應(yīng)和最低能量需求來(lái)確定(310)建筑物的一個(gè)或多個(gè)能量控制點(diǎn)。

服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊212來(lái)將建筑物的前一天的能量使用情況與由建模器206和預(yù)測(cè)結(jié)果模塊208提供的預(yù)測(cè)能量使用情況進(jìn)行比較以便確定能量使用情況偏差和潛在能量節(jié)約。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102使用發(fā)送模塊214來(lái)向建筑物的舒適性設(shè)備106傳輸(312)經(jīng)調(diào)整的能量控制點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，本文中所描述的技術(shù)用于結(jié)合局部或區(qū)域公共設(shè)施和服務(wù)提供商執(zhí)行需求響應(yīng)事件。可以利用系統(tǒng)100的預(yù)測(cè)建模和舒適性設(shè)備控制特征來(lái)為公共設(shè)施所標(biāo)識(shí)的潛在需求響應(yīng)事件做準(zhǔn)備并且將連接至系統(tǒng)的建筑物進(jìn)行的能耗從峰值需求時(shí)間轉(zhuǎn)移至更低需求時(shí)間——由此減小公共設(shè)施上的能量需求負(fù)荷并且潛在地以更低成本向建筑物提供能量。

例如，基于預(yù)測(cè)建模、能量控制點(diǎn)生成以及相關(guān)聯(lián)分析，服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102確定在接下來(lái)的一天內(nèi)，連接至系統(tǒng)100的建筑物將消耗某個(gè)量的能量。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102還基于天氣預(yù)報(bào)信息來(lái)確定在接下來(lái)的一天的兩小時(shí)窗口期間可能存在針對(duì)能量的峰值需求事件(例如，由于預(yù)報(bào)的低/高外部溫度或預(yù)報(bào)的外部溫度變化)。因?yàn)榉?wù)器計(jì)算設(shè)備102已經(jīng)標(biāo)識(shí)了將在所述兩小時(shí)窗口期間可能使用的能量的量，所以服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以主動(dòng)地調(diào)整舒適性設(shè)備106(例如，恒溫器106a、風(fēng)扇106b、遮光簾106c)中的一些或所有舒適性設(shè)備的能量控制點(diǎn)以便減少或消除能耗并且以便在峰值需求時(shí)間期間優(yōu)化建筑物的舒適性特性。

通常，公共設(shè)施不具有對(duì)潛在需求響應(yīng)事件的事前警告。例如，公共設(shè)施可以在事件開(kāi)始前的一小時(shí)前預(yù)料需求響應(yīng)事件。在公共設(shè)施意識(shí)到需求響應(yīng)事件的點(diǎn)，公共設(shè)施可以將即將來(lái)臨的事件通知給服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102?；谄渲胺治?，服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以向公共設(shè)施承諾系統(tǒng)100的建筑物在需求響應(yīng)事件期間將不會(huì)消耗的特定量的能量。如果公共設(shè)施通知系統(tǒng)100，公共設(shè)施需要承諾量的能量，則服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102自動(dòng)地向連接的舒適性設(shè)備106傳輸將能耗減少向公共設(shè)施承諾的量的能量的經(jīng)調(diào)整的能量控制點(diǎn)時(shí)間表。

服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102還可以調(diào)整舒適性設(shè)備106的能量控制點(diǎn)時(shí)間表以便將減小的能耗考慮在內(nèi)，同時(shí)大致維持居住者期望的和/或在時(shí)間表中指定的舒適性特性(例如，溫度、濕度等)。例如，如果服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102理解將對(duì)舒適性設(shè)備106進(jìn)行調(diào)整以便在需求響應(yīng)事件期間(例如，夏日下午三點(diǎn)左右)不消耗任何能量，則服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以調(diào)整舒適性設(shè)備106的能量控制點(diǎn)時(shí)間表(例如，恒溫器106a的溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)間表)以便在需求響應(yīng)事件之前對(duì)建筑物進(jìn)行預(yù)冷卻，從而使得在事件期間，建筑物的溫度為最初預(yù)定的值或接近最初預(yù)定的值。在需求響應(yīng)事件期間并不發(fā)生通過(guò)預(yù)冷卻消耗的附加能量——由此導(dǎo)致公共設(shè)施上的減小負(fù)荷以及對(duì)居住者的潛在成本節(jié)約。而且，建筑物在事件期間大致維持期望/預(yù)定的舒適性特性。

可以使用多種數(shù)學(xué)算法來(lái)開(kāi)展對(duì)由連接至系統(tǒng)100的建筑物消耗的能量的可能預(yù)測(cè)以及預(yù)測(cè)專用于hvac的操作的特定量的能量。

建筑物能量模型預(yù)測(cè)

在一個(gè)實(shí)施例中，建筑物被表示為使用穿過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的能量流來(lái)平衡整個(gè)室內(nèi)環(huán)境的可感覺(jué)能量的灰箱系統(tǒng)(grey-boxsystem)。這種類型的建模將穿過(guò)墻壁的熱擴(kuò)散、內(nèi)墻壁和外墻壁上的對(duì)流、太陽(yáng)輻照、滲透、熱質(zhì)量以及hvac系統(tǒng)性能考慮在內(nèi)。從互聯(lián)網(wǎng)連接的恒溫器獲得hvac狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且從智能儀表獲得電力數(shù)據(jù)。

通過(guò)使用顯式三對(duì)角矩陣算法來(lái)對(duì)均勻性質(zhì)的墻壁內(nèi)的節(jié)點(diǎn)處的溫度進(jìn)行求解從而將墻壁內(nèi)的瞬時(shí)溫度考慮在內(nèi)。模型的輸入包括來(lái)自本地氣象站的室外溫度、太陽(yáng)日射和風(fēng)速數(shù)據(jù)；以及來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)連接的恒溫器的室內(nèi)空氣溫度和hvac狀態(tài)數(shù)據(jù)；以及來(lái)自智能儀表的電力數(shù)據(jù)。代替需要建筑物特性的詳細(xì)測(cè)量結(jié)果(比如，隔熱r值和開(kāi)窗比)，根據(jù)所述數(shù)據(jù)而計(jì)算有效參數(shù)值。

示例性解決方案技術(shù)由使用遺傳算法(geneticalgorithm)來(lái)獲得將建模的室內(nèi)空氣溫度與測(cè)量溫度擬合的最小二乘曲線。周期性地更新參數(shù)以便將天氣和建筑物狀態(tài)變化考慮在內(nèi)。通過(guò)使用天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、用戶恒溫器設(shè)定點(diǎn)以及(在需求響應(yīng)事件的情況下)用于反應(yīng)提出部署的特定策略的更新設(shè)定點(diǎn)來(lái)運(yùn)行所述模型以便作出能量預(yù)報(bào)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用除了遺傳算法之外的技術(shù)。

hvac電力解集

運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)所需的電力通常取決于室外空氣溫度?？照{(diào)利用蒸氣壓縮循環(huán)并且通過(guò)在蒸發(fā)器中從室內(nèi)環(huán)境吸收熱并在冷凝器中將其排出到外部來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻。為了在冷凝器中得到這種熱傳遞，制冷劑需要比室外空氣更熱。然后，現(xiàn)代系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力差來(lái)補(bǔ)償可變的室外空氣溫度。當(dāng)室外空氣溫度升高時(shí)，這種壓力差(即，壓力比)需要增大，由此壓縮機(jī)需要更多電力。同樣在熱泵中觀察到隨著室外溫度的相同電力可變性。

這種溫度依賴性對(duì)于預(yù)測(cè)空調(diào)負(fù)荷很重要并且可以使用恒溫器和智能儀表電力數(shù)據(jù)來(lái)加以測(cè)量。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了將智能儀表數(shù)據(jù)與hvac接通/斷開(kāi)時(shí)間段進(jìn)行匹配以便確定大致的hvac接通電力尖峰的示例性方法。這些電力尖峰通過(guò)其室外空氣溫度而合并。然后，使用對(duì)合并數(shù)據(jù)的線性回歸來(lái)創(chuàng)建hvac功率曲線。這種功率曲線可以用于在給定室外溫度數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)的情況下在hvac接通的任何時(shí)候近似估計(jì)負(fù)荷。

圖4是圖示，示出了與示例建筑物在示例時(shí)間段內(nèi)的實(shí)際電力使用情況和溫度讀數(shù)相比的如通過(guò)系統(tǒng)100的預(yù)測(cè)確定的電力使用情況和溫度讀數(shù)。在圖4的曲線圖中，線402表示平均實(shí)際電力使用情況；線404表示如由系統(tǒng)100確定的平均電力使用情況預(yù)測(cè)；線406表示平均實(shí)際室內(nèi)溫度；并且線408表示如由系統(tǒng)100確定的平均室內(nèi)溫度預(yù)測(cè)。在圖4中描繪的數(shù)據(jù)是在需求響應(yīng)事件期間捕獲的。如在圖4中所示出的，本文中所描述的技術(shù)提供了對(duì)需求響應(yīng)能力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)以及需求響應(yīng)對(duì)室內(nèi)舒適性特性(比如，溫度)的影響。電力(例如，402、404)和室內(nèi)溫度(例如，406、408)兩者的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間的偏差很小并且展現(xiàn)了系統(tǒng)100提供準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的有效性。

來(lái)自傳感器的詳細(xì)測(cè)量結(jié)果以及相關(guān)分析

如之前所描述的，圖1的系統(tǒng)100的傳感器107可以提供使得系統(tǒng)100能夠提供詳細(xì)的能量效率、舒適性分析以及對(duì)建筑物中的特定房間和/或特定門(mén)或窗戶的溫度分析的信息。圖5a是圖示，示出了如與在相同時(shí)間段內(nèi)建筑物的恒溫器的以及室外環(huán)境的溫度讀數(shù)相比的被定位在門(mén)附近的傳感器的溫度讀數(shù)。如在圖5a中所示出的，門(mén)傳感器對(duì)與在相同時(shí)間段期間在建筑物504之外的溫度增大相對(duì)應(yīng)的溫度502增大(例如，從12:00am的75°到12:00pm的88°)進(jìn)行記錄。然而，建筑物中的恒溫器并不記錄在所述時(shí)間段中的可感知的溫度變化506。這可能指示門(mén)正經(jīng)歷引起建筑物中的整體能量損耗的滲透問(wèn)題。系統(tǒng)100可以生成報(bào)告(比如，包括圖5a中的圖示的記分卡)并向用戶(例如，房主)傳輸所述報(bào)告連同對(duì)要采取什么動(dòng)作來(lái)節(jié)約能量的指示(即，將門(mén)密封)。例如，圖7是記分卡，示出了建筑物的能量效率和能量使用情況，其中，所述記分卡是由圖1的系統(tǒng)使用本文中所描述的分析來(lái)生成的。

相比而言，圖5b是圖示，示出了如與在相同時(shí)間段內(nèi)建筑物的恒溫器的以及室外環(huán)境的溫度讀數(shù)相比的被定位在門(mén)附近的傳感器的溫度讀數(shù)，其中，門(mén)傳感器的溫度讀數(shù)并未顯示與室外環(huán)境512中的溫度變化相對(duì)應(yīng)的溫度增大514。相反，門(mén)溫度全天保持不變，很像恒溫器溫度516。這指示門(mén)未經(jīng)歷滲透問(wèn)題。

圖6是圖示，示出了如與在相同時(shí)間段內(nèi)建筑物的恒溫器的以及室外環(huán)境的溫度讀數(shù)相比的被定位在建筑物的四個(gè)不同房間中的溫度傳感器的溫度讀數(shù)，其中，一個(gè)房間604的溫度讀數(shù)隨著室外溫度602增大而顯示出溫度增大——而剩余房間604、608、612的溫度與恒溫器606的溫度讀數(shù)相對(duì)應(yīng)。這指示一個(gè)房間(604)沒(méi)有接收與建筑物中的其他房間相同量的冷卻，這可能暗示所述房間中的冷卻設(shè)備有問(wèn)題。

在另一個(gè)示例中，系統(tǒng)100可以基于居住者的位置和/或距離來(lái)調(diào)整建筑物的能量控制點(diǎn)。例如，具有移動(dòng)設(shè)備的房主可以指示服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102在房主每天下班時(shí)開(kāi)始調(diào)整他的房屋的舒適性特性。服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以確定房主通常具有一小時(shí)通勤(基于由于交通而產(chǎn)生的距離和預(yù)計(jì)行進(jìn)時(shí)間等)，并且服務(wù)器計(jì)算設(shè)備102可以生成房屋中要進(jìn)行操作的舒適性設(shè)備106的能量控制點(diǎn)，從而使得在房主到達(dá)房屋的大約同一時(shí)間，房屋達(dá)到期望舒適性水平。

其他類型的能量生成設(shè)備

除了連接至如電力網(wǎng)等公共設(shè)施之外，建筑物可以具有所安裝的其他類型的能量生成設(shè)備，建筑物可以從所述能量生成設(shè)備中獲取能量以便向建筑物的冷卻/加熱系統(tǒng)以及其他舒適性設(shè)備供應(yīng)。這種能量生成設(shè)備包括太陽(yáng)能板、發(fā)電機(jī)和能量存儲(chǔ)設(shè)備。本文中所描述的系統(tǒng)100可以利用可從這種設(shè)備或來(lái)源獲得的能量來(lái)優(yōu)化如之前所描述的建筑物的能耗。例如，在配備有太陽(yáng)能板的建筑物中，系統(tǒng)100可以確定在天氣報(bào)告已經(jīng)預(yù)測(cè)太陽(yáng)將要出來(lái)的時(shí)間段內(nèi)應(yīng)當(dāng)將建筑物冷卻附加的幾度(使用來(lái)自建筑物的太陽(yáng)能板的能量)——因?yàn)橄到y(tǒng)100還已經(jīng)確定了白天將是多云的并且稍后將更暖和并且能量?jī)r(jià)格也將在白天期間上升。由系統(tǒng)100實(shí)例化的提前冷卻使用更便宜的能量源(太陽(yáng)能板)并且利用本文中所描述的能量?jī)?yōu)化和預(yù)測(cè)過(guò)程。

以上所描述的技術(shù)可以在數(shù)字和/或模擬電子電路系統(tǒng)中，或在計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件中，或在其組合中實(shí)施。所述實(shí)施方式可以是一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，即，在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備中有形地實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序，用于由數(shù)據(jù)處理裝置(例如，可編程處理器、計(jì)算機(jī)和/或多個(gè)計(jì)算機(jī))執(zhí)行或控制所述數(shù)據(jù)處理裝置的操作。計(jì)算機(jī)程序可以以任何形式的計(jì)算機(jī)或編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，包括源代碼、編譯代碼、翻譯代碼和/或機(jī)器代碼，并且計(jì)算機(jī)程序可以以任何形式部署，包括獨(dú)立程序或子例程、元件或適合用于計(jì)算環(huán)境的其他單元。計(jì)算機(jī)程序可以被部署成在一個(gè)計(jì)算機(jī)上或在多個(gè)計(jì)算機(jī)上在一個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)執(zhí)行。

方法步驟可由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以便通過(guò)操作輸入數(shù)據(jù)和/或生成輸出數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行本發(fā)明的功能。方法步驟還可由專用邏輯電路系統(tǒng)執(zhí)行并且裝置可以被實(shí)施為專用邏輯電路系統(tǒng)，比如，fpga(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)、fpaa(現(xiàn)場(chǎng)可編程模擬陣列)、cpld(復(fù)雜可編程邏輯器件)、psoc(可編程片上系統(tǒng))、asip(專用指令集處理器)或asic(專用集成電路)等。子例程可以指實(shí)施一項(xiàng)或多項(xiàng)功能的存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序和/或處理器和/或?qū)Ｓ秒娐废到y(tǒng)的部分。

通過(guò)示例的方式，適合于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器包括通用微處理器和專用微處理器兩者、以及任何種類的數(shù)字或模擬計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)處理器。通常，處理器從只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或兩者接收指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的基本元件是用于執(zhí)行指令的處理器以及用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備。如高速緩存等存儲(chǔ)器設(shè)備可以用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)設(shè)備還可以用于進(jìn)行長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通常，計(jì)算機(jī)還包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)設(shè)備(例如，磁盤(pán)、磁光盤(pán)或光盤(pán))，或者被可操作地耦合以便從大容量存儲(chǔ)設(shè)備中接收數(shù)據(jù)或向大容量存儲(chǔ)設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)，或者兩者。還可以將計(jì)算機(jī)可操作地耦合至通信網(wǎng)絡(luò)以便從網(wǎng)絡(luò)接收指令和/或數(shù)據(jù)和/或以便向網(wǎng)絡(luò)傳遞指令和/或數(shù)據(jù)。適合于實(shí)施計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括所有形式的易失性和非易失性存儲(chǔ)器，通過(guò)示例的方式，包括：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備(例如，dram、sram、eprom、eeprom以及閃存設(shè)備)；磁盤(pán)(例如，內(nèi)部硬盤(pán)或可移動(dòng)盤(pán))；磁光盤(pán)；以及光盤(pán)(例如，cd、dvd、hd-dvd以及藍(lán)光光盤(pán))。處理器和存儲(chǔ)器可由專用邏輯電路系統(tǒng)補(bǔ)充或者合并在其中。

為了提供與用戶的交互，以上所描述的技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)施，所述計(jì)算機(jī)具有：用于向用戶顯示信息的顯示設(shè)備(例如，crt(陰極射線管)、等離子體或lcd(液晶顯示器)監(jiān)視器)；以及用戶通過(guò)其可以向計(jì)算機(jī)提供輸入(例如，與用于界面元素交互)的鍵盤(pán)和指點(diǎn)設(shè)備(例如，鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸板或運(yùn)動(dòng)傳感器)。還可以使用其他種類的設(shè)備來(lái)提供與用戶的交互；例如，提供給用戶的反饋可以是任何形式的感官反饋，例如，視覺(jué)反饋、聽(tīng)覺(jué)反饋或觸覺(jué)反饋；并且可以以任何形式來(lái)接收來(lái)自用戶的輸入，包括聲學(xué)、話音和/或觸覺(jué)輸入。

以上所描述的技術(shù)可以在包括后端部件的分布式計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)施。后端部件可以例如是數(shù)據(jù)服務(wù)器、中間件部件和/或應(yīng)用服務(wù)器。以上所描述的技術(shù)可以在包括前端部件的分布式計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)施。前端部件可以例如是客戶端計(jì)算機(jī)，所述客戶端計(jì)算機(jī)具有圖形用戶界面、web瀏覽器(用戶可以通過(guò)web瀏覽器與示例實(shí)施方式交互)和/或傳輸設(shè)備的其他圖形用戶界面。以上所描述的技術(shù)可以在包括這種后端部件、中間件部件或前端部件的任何組合的分布式計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)施。

計(jì)算系統(tǒng)的部件可以通過(guò)傳輸介質(zhì)互連，所述傳輸介質(zhì)可以包括任何數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)通信形式或介質(zhì)(例如，通信網(wǎng)絡(luò))。傳輸介質(zhì)可以包括采用任何配置的一個(gè)或多個(gè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)和/或一個(gè)或多個(gè)基于電路的網(wǎng)絡(luò)。基于分組的網(wǎng)絡(luò)可以包括例如互聯(lián)網(wǎng)、載體互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(ip)網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)、校園網(wǎng)(can)、城域網(wǎng)(man)、家域網(wǎng)(han)、私有ip網(wǎng)、ip私有分支交換(ipbx)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(例如，無(wú)線接入網(wǎng)(ran)、藍(lán)牙、wi-fi、wimax、通用分組無(wú)線服務(wù)(gprs)網(wǎng)絡(luò)、hiperlan)和/或其他基于分組的網(wǎng)絡(luò)?；陔娐返木W(wǎng)絡(luò)可以包括例如公共交換電話網(wǎng)(pstn)、傳統(tǒng)私有分支交換(pbx)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(例如，ran、碼分多址(cdma)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)分多址(tdma)網(wǎng)絡(luò)、全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(gsm)網(wǎng)絡(luò))和/或其他基于電路的網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)傳輸介質(zhì)的信息傳遞可以基于一個(gè)或多個(gè)通信協(xié)議。通信協(xié)議可以包括例如以太網(wǎng)協(xié)議、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(ip)、ip語(yǔ)音(voip)、對(duì)等(p2p)協(xié)議、超文本傳輸協(xié)議(http)、會(huì)話發(fā)起協(xié)議(sip)、h.323、媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(mgcp)、7號(hào)信令系統(tǒng)(ss7)、全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(gsm)協(xié)議、一鍵通(ptt)協(xié)議、無(wú)線ptt(poc)協(xié)議和/或其他通信協(xié)議。

計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)備可以包括例如計(jì)算機(jī)、具有瀏覽器設(shè)備的計(jì)算機(jī)、電話、ip電話、移動(dòng)設(shè)備(例如，蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(pda)設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、電子郵件設(shè)備)和/或其他通信設(shè)備。瀏覽器設(shè)備包括例如具有萬(wàn)維網(wǎng)瀏覽器(例如，可從微軟公司獲得的internet可從摩斯拉公司獲得的火狐)的計(jì)算機(jī)(例如，臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī))。移動(dòng)計(jì)算設(shè)備包括例如ip電話包括例如可從思科系統(tǒng)公司獲得的統(tǒng)一ip電話7985g和/或可從思科系統(tǒng)公司獲得的統(tǒng)一無(wú)線電話7920。

包括(comprise)、包括(include)和/或每個(gè)的多種形式是開(kāi)放式的并且包括所列部分，并且可以包括未列出的附加部分。和/或是開(kāi)放式的并且包括所列部分中的一個(gè)或多個(gè)所列部分以及所列部分的組合。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以其他具體形式來(lái)實(shí)施，而不脫離其精神或基本特性。因此，前述實(shí)施例將在所有方面被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限制本文中所描述的本發(fā)明。