用于能量收集系統(tǒng)的接口裝置制造方法
【專利摘要】所描述的實施方式整體涉及能量收集系統(tǒng)和用于這種系統(tǒng)的接口裝置。特別地，這種能量收集系統(tǒng)可被配置為從環(huán)境中收集諸如風能、水能、波能或地熱能的動能，或者收集如太陽能輻射的電磁能。實施方式還涉及促進包括接口裝置的系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和/或控制的系統(tǒng)和方法。
【專利說明】用于能量收集系統(tǒng)的接口裝置
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2011年10月14日提交的美國臨時申請序列號61/547, 463和于 2012年2月29日提交的美國臨時申請序列號61/604, 928的優(yōu)先權，將兩者的全部內容通 過引用結合于此。

【技術領域】
[0003] 所描述的實施方式整體涉及能量收集系統(tǒng)和用于這種系統(tǒng)的接口裝置。特別地， 這種能量收集系統(tǒng)可被配置為從環(huán)境中收集諸如風能、水能，波能或地熱能的動能或者收 集如太陽能輻射的電磁能。實施方式還涉及促進包括接口裝置的系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和/或控 制的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0004] 所謂的可再生能源系統(tǒng)，諸如太陽能電池陣列、太陽能熱水系統(tǒng)、風，水和波輪機 系統(tǒng)正變得越來越普遍。這種技術通常被認為是無污染技術，因為它們避免或減少了化石 燃料的消耗。對于許多這樣的技術，可以產生其中可代替通常通過化石燃料的消耗提供的 能量而使用來自這種系統(tǒng)的能量的碳信用額度（carbon credit)。這樣的碳信用額度被認 為具有價值且越來越被作為商品而被交易。
[0005] 然而，許多可再生能源系統(tǒng)不能實際測量由能量收集系統(tǒng)所產生的能量、不能測 量實際使用的所產生的再生能源的量和/或不能利用任何這種測量數(shù)據(jù)來跟蹤碳信用額 度。
[0006] 期望解決或改善與先前系統(tǒng)相關聯(lián)的一個或多個缺點或者劣勢，或者至少提供一 種有用的對其的替代方案。


【發(fā)明內容】

[0007] 某些實施方式涉及一種與能量收集系統(tǒng)連接的接口裝置，該接口裝置包括：
[0008] 至少一個處理裝置；
[0009] 存儲器，存儲可由至少一個處理裝置執(zhí)行的程序代碼以控制接口裝置的測量、通 信和定位功能；
[0010] 測量部件，測量由能量收集系統(tǒng)產生的電能；
[0011] 定位部件，確定接口裝置和能量收集系統(tǒng)的位置；以及
[0012] 通信部件，向和從外部網絡無線通信。
[0013] 某些實施方式涉及一種與能量收集系統(tǒng)連接的接口裝置，該接口裝置包括：
[0014] 至少一個處理裝置；
[0015] 存儲器，存儲可由至少一個處理裝置執(zhí)行的程序代碼以控制接口裝置的測量、通 信和可選擇的定位功能；
[0016] 測量部件，測量由能量收集系統(tǒng)產生的電能并確定由本地功率消耗器（power sink，功率接收器）消耗的所產生的電能的量；以及
[0017] 可選的定位部件，確定接口裝置和能量收集系統(tǒng)的位置；以及
[0018] 通信部件，向和從外部網絡無線通信。
[0019] 某些實施方式可涉及溫度傳感器的使用，該溫度傳感器被布置為感測與能量收集 系統(tǒng)相關聯(lián)的儲水裝置的水溫。接口裝置可被配置為從溫度傳感器接收輸出以確定所感測 的水溫。在這種實施方式中，接口裝置可被配置為監(jiān)控水溫。在某些實施方式中，接口裝置 還可被配置為向能量收集系統(tǒng)和備用加熱系統(tǒng)中的至少一個發(fā)送控制信號以控制在熱水 裝置中的水的加熱，從而使水保持在或高于設定溫度達設定的最小時間段。
[0020] 某些實施方式涉及一種用于能量收集系統(tǒng)的遠程監(jiān)控的系統(tǒng)，包括：
[0021] 接口裝置，安裝在能量收集系統(tǒng)的站點處并被配置為連續(xù)監(jiān)控由能量收集系統(tǒng)汲 取和/或生成的能量并計算能量收集系統(tǒng)的功率（power，電力）貢獻，接口裝置包括無線通 信部件并被配置為將表示所計算的功率貢獻的數(shù)據(jù)定期地通過網絡發(fā)送至某一地址；以及
[0022] 服務器，遠離所述接口裝置并從接口裝置接收表示所傳輸?shù)墓β守暙I的數(shù)據(jù)，月艮 務器被配置為存儲數(shù)據(jù)并允許實時地對數(shù)據(jù)的授權訪問。
[0023] 服務器可進一步被配置為基于所接收的表示功率貢獻的數(shù)據(jù)來計算與能量收集 系統(tǒng)相關聯(lián)的碳信用額度。接口裝置可被進一步配置為計算在能量收集系統(tǒng)的站點處的助 力（booster，助推）系統(tǒng)的功耗并將表示功耗的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器。
[0024] 能量收集系統(tǒng)可包括協(xié)作地向站點供應將加熱的水的太陽能熱水系統(tǒng)和電熱水 系統(tǒng)。系統(tǒng)可進一步包括感測在太陽能加熱系統(tǒng)中的水溫的第一溫度傳感器和感測在電熱 水系統(tǒng)中的水溫的第二溫度傳感器。接口裝置可被布置為從第一和第二溫度傳感器接收指 示所感測的溫度的輸出信號。接口裝置可被配置為控制對電熱水系統(tǒng)的電力的供應。接口 裝置可被配置為響應于從服務器接收的特定命令切斷至電熱水系統(tǒng)的電力。
[0025] 服務器可被配置為允許經由客戶端計算裝置從授權用戶接收輸入以切斷對電熱 水系統(tǒng)的電力，并且響應于所接收的輸入來產生特定命令并將其發(fā)送到接口裝置以使接口 裝置切斷至電熱水系統(tǒng)的電力。
[0026] 系統(tǒng)可進一步包括在太陽能熱水系統(tǒng)與電熱水系統(tǒng)之間循環(huán)水的循環(huán)泵，其中循 環(huán)泵的操作由接口裝置來控制。
[0027] 接口裝置和服務器都可被配置為使用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來將具有消息報頭和消息數(shù) 據(jù)的消息發(fā)送給彼此，消息報頭具有僅單個字節(jié)或單個字的報頭大小。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的每 個消息可包括以下的其中一個：尾隨校驗和字節(jié)；以及無尾隨字節(jié)。
[0028] 某些實施例涉及一種用于功耗管理的系統(tǒng)，包括：
[0029] 多個地理分別的電熱水系統(tǒng)，分別安裝在某一站點處以向該站點供應熱水；
[0030] 多個接口裝置，分別安裝在相應的站點處，其中，每個接口裝置具有無線通信部件 以從服務器接收控制命令，并且每個接口被配置為響應于控制命令控制對相應電熱水系統(tǒng) 的電力的供應；以及
[0031 ] 服務器，允許接收控制輸入以使服務器將控制命令發(fā)送至接口裝置。
[0032] 每個接口裝置可被進一步配置為確定在相應站點處的電熱水系統(tǒng)的電力使用并 定期地將指示所確定的電力使用的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務器。
[0033] 系統(tǒng)可進一步包括每個站點處的溫度傳感器，該溫度傳感器被布置為感測電熱水 系統(tǒng)的水溫并將指示所感測的水溫的信號提供至相應的接口裝置。在每個站點處的接口裝 置可被配置為將指示所感測的溫度的數(shù)據(jù)定期地發(fā)送至服務器。
[0034] 服務器可被配置為將相應熱水系統(tǒng)的所感測的水溫與溫度閾值相比較并基于比 較的結果將控制消息發(fā)送至與相應熱水系統(tǒng)相關聯(lián)的接口裝置。服務器可被配置為將控制 消息發(fā)送至相應的接口裝置以使相應的接口裝置在特定的每日的時間段期間（諸如高峰 用電期間）切斷至相應電熱水系統(tǒng)的電力。
[0035] 某些實施方式涉及一種功耗管理的方法，包括：
[0036] 在服務器處從具有相應電熱水系統(tǒng)和被布置為控制至相應電熱水系統(tǒng)的電力的 相應接口裝置的多個遠程站點接收感測的水溫數(shù)據(jù)，其中，每個接口裝置被配置為將所感 測的水溫數(shù)據(jù)發(fā)送至服務器；
[0037] 從所感測的水溫數(shù)據(jù)確定相應電熱水系統(tǒng)的所感測的水溫是否處于或高于閾值 溫度；以及
[0038] 在特定的每日的時間段期間，向在其中所感測的水溫處于或高于閾值溫度的站點 處的那些接口裝置發(fā)送控制命令，控制命令使相應的接口裝置切斷至相應站點處的電熱水 系統(tǒng)的電力。
[0039] 某些實施方式涉及一種熱水系統(tǒng)，包括：
[0040] 太陽能熱水系統(tǒng)；
[0041] 電熱水系統(tǒng)，耦接到太陽能熱水系統(tǒng)以在太陽能熱水系統(tǒng)與電熱水系統(tǒng)之間循環(huán) 水；
[0042] 溫度感測器件，感測在太陽能熱水系統(tǒng)和電熱水系統(tǒng)中的水溫；
[0043] 接口裝置，被耦接以從溫度感測期間接收輸出信號并從輸出信號來確定在太陽能 熱水系統(tǒng)中的水溫的變化速率，其中，對于每日的預定時間段，接口裝置被配置為使至電熱 水系統(tǒng)的電力在電熱水系統(tǒng)是關閉的并且所確定的變化速率指示太陽能熱水系統(tǒng)中的水 溫通過預定時間將不會到達目標溫度時接通。
[0044] 某些實施方式涉及包括上述接口裝置的能量收集系統(tǒng)。某些實施方式涉及一種如 本文中所述的接口裝置的使用方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 下面通過實例的方式并參照附圖來進一步詳細描述實施方式，其中：
[0046] 圖1是用于能量收集和跟蹤的系統(tǒng)的框圖；
[0047] 圖2是在圖1的系統(tǒng)中使用的接口裝置的框圖；
[0048] 圖3是圖2的接口裝置的使用方法的流程圖；
[0049] 圖4是根據(jù)其它實施方式的接口裝置的框圖；
[0050] 圖5是具有DC測量單元的接口裝置的某些部件的示意性電路圖；
[0051] 圖6A是圖5的接口裝置的DC測量單元的示意性電路圖；
[0052] 圖6B是圖5的接口裝置的替代AC測量單元的示意性電路圖；
[0053] 圖7是在使用GSM模塊過程中的電流和電池電壓的示意性圖示；
[0054] 圖8是接口裝置的SRAM存儲器的實例數(shù)據(jù)結構的示意性圖示；
[0055] 圖9是在由接口裝置執(zhí)行的串行通信中的字符成幀的實例的示意性圖示；
[0056] 圖10是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的操作方法的流程圖；
[0057] 圖11是GSM功率開啟序列的流程圖；
[0058] 圖12是GSM功率關閉序列的流程圖；
[0059] 圖13是從接口裝置向遠程服務器發(fā)送數(shù)據(jù)的方法的流程圖；
[0060] 圖14是從接口裝置向遠程裝置或網絡節(jié)點發(fā)送文本消息的方法的流程圖；
[0061] 圖15是采用根據(jù)某些實施方式的結合接口裝置的太陽能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0062] 圖16是示出結合圖15的系統(tǒng)的計算機控制和監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；
[0063] 圖17是示出如由能量分配器（energy distributor)所看到的圖16的系統(tǒng)的控制 功能的不意圖；
[0064] 圖18是進一步詳細示出服務器系統(tǒng)的各方面的框圖；
[0065] 圖19是示出圖16的系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能的實例用戶接口顯示器；
[0066] 圖20是示出圖16的系統(tǒng)的遠程控制功能的實例用戶接口顯示器；
[0067] 圖21是示出圖16的系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)下載功能的實例用戶接口顯示器；
[0068] 圖22是示出在其中助力加熱器由某些實施方式的接口裝置來控制的第一場景下 的太陽能熱水系統(tǒng)的溫度隨時間變化的曲線圖；
[0069] 圖23是示出在其中助力加熱器由某些實施方式的接口裝置控制的第二場景下的 太陽能熱水系統(tǒng)的溫度隨時間變化的曲線圖；
[0070] 圖24是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的微控制器的示意性電路圖；
[0071] 圖25是根據(jù)某些實施例的接口裝置的通信模塊的示意性電路圖；
[0072] 圖26是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的功率和電池管理電路的示意性電路圖；
[0073] 圖27是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的穩(wěn)壓電源電路的示意性電路圖；
[0074] 圖28是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的溫度傳感器接口電路的示意性電路圖；
[0075] 圖29是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的電流傳感器接口電路的示意性電路圖；
[0076] 圖30是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的精密電壓基準電路的示意性電路圖；
[0077] 圖31是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的控制和傳感器接口電路的示意性電路 圖；
[0078] 圖32是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的流量傳感器接口電路的示意性電路圖；
[0079] 圖33是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的串行監(jiān)控端口的示意性電路圖；以及
[0080] 圖34是根據(jù)某些實施方式的接口裝置的尖峰（spike)保護電路的示意性電路圖。

【具體實施方式】
[0081] 所描述的實施方式整體涉及能量收集系統(tǒng)和用于這種系統(tǒng)的接口裝置。特別地， 這種能量收集系統(tǒng)可被配置為從環(huán)境中收集諸如風能、水能，波能或地熱能的動能或者收 集如太陽能輻射的電磁能。在該背景下，能量收集可涉及能量從一種形式到另一種的轉換。 例如，太陽的EM輻射可在物質（諸如水）中以增加的熱量的形式轉化為動能。在另一實例 中，太陽EM輻射或動力風能可被轉換為電能。
[0082] 與用于能量收集系統(tǒng)的接口裝置相關的所描述的實施方式關心在這種接口裝置 內的硬件和軟件部件，以實現(xiàn)所產生的功率的測量、位置確定（例如使用GPS)、到遠程系統(tǒng) 的無線通信并且還可選擇地執(zhí)行與能量收集系統(tǒng)（接口裝置與其共置和/或集成）有關的 控制功能。所描述的實施方式的接口裝置可提供應用程序接口（API)功能（其具有開放性 規(guī)范以允許利用多個不同的外部功能部件來設計和使用接口裝置）。
[0083] 如圖1所示，用于能量收集跟蹤的系統(tǒng)100包括能量收集系統(tǒng)110,作為實例，該能 力收集系統(tǒng)110可以是太陽能電池陣列組件、太陽能熱水系統(tǒng)、風力渦輪機、波能量收集機 (wave energy harvester)、次表面水潤輪機、熱能量提取系統(tǒng)或其它非化石燃料系統(tǒng)。能量 收集系統(tǒng)110可被表征為可再生能源系統(tǒng)、設備或裝置并且通常旨在例如將本地環(huán)境中的 以移動體或移動粒子的動能（包括熱能）或電磁輻射的形式的能量轉化為用于存儲或傳輸 的電能或物質（諸如水）中的動能。
[0084] 能量收集系統(tǒng)110包括能量轉換系統(tǒng)120和接口裝置130,接口裝置130可與能量 轉換系統(tǒng)120物理地集成或與能量轉換系統(tǒng)120靠近地定位，或者可替代地物理地獨立但 地理上共置。能量轉換系統(tǒng)120是能量收集系統(tǒng)110的將環(huán)境中的電磁或動能轉化為動能 或電能輸出125的部分。該動能或電能輸出125由接口裝置130來監(jiān)控和測量。通過電路 的功率量由所測量的電流和電壓的乘積來計算。使用傳感器電路（具有嵌入其中的作為測 量器械的變壓器）來測量電流和電壓。下面進一步詳細地描述從太陽能熱水系統(tǒng)獲得的熱 能的監(jiān)控和測量。
[0085] 接口裝置130可具有其自身的電源（諸如電池）和/或可從能量輸出125獲得功 率。接口裝置130可被配置為輸出控制信號135以對能量轉換系統(tǒng)120的功能的一個或多 個方面施加控制。例如，接口裝置130可切換能量轉換系統(tǒng)120的操作模式或者可將控制 信號傳輸至與能量轉換系統(tǒng)120相關聯(lián)的電機以改變其位置。例如，如果能量轉換系統(tǒng)120 是太陽能電池陣列，則接口裝置130可輸出控制信號135以使伺服電機來改變太陽能電池 陣列的方位以最大化一天的特定時間的在其上的日光照射量。在另一實例中（其中能量轉 換系統(tǒng)120包括太陽能熱水器），控制信號135可被施加來控制由電動或氣體燃料熱水器加 熱的水的補充。
[0086] 接口裝置130配備有通信子系統(tǒng)260 (圖2)，通信子系統(tǒng)260具有一個或多個有線 或無線接口 265 (諸如無線局域（Wi-Fi)無線部件267)和/或使用用戶識別模塊（SIM) 269 以通過無線分組網絡來通信的移動電話部件?？商娲兀ㄐ抛酉到y(tǒng)260可以有線方式與 已經在附近建立的通信系統(tǒng)（諸如國內互聯(lián)網連接）通信。
[0087] 接口裝置130使用通信子系統(tǒng)260以通過公共網絡160與遠程服務器170通信。 公共網絡160包括常規(guī)的公共數(shù)據(jù)網絡并且還可能包括本地無線數(shù)據(jù)網絡。因此接口裝置 130實現(xiàn)與遠程服務器170的雙向通信，以便發(fā)送測量、定位、配置和狀態(tài)信息并可選地從 其接收狀態(tài)查詢和控制命令。服務器170使用從接口裝置130接收的信息來確定由能量轉 換系統(tǒng)120產生的電能量（其在本地被消耗并且因此不從電網150中汲取），并計算在給定 時間段內由能量轉換系統(tǒng)120產生的碳信用額度的數(shù)量，或者至少確定由于能量轉換系統(tǒng) 120產生的碳補償（offset)的量。
[0088] 遠程服務器170與位于潛在地橫跨大地理區(qū)域的能量收集系統(tǒng)110內的多個接口 裝置130通信并在服務器170可訪問的數(shù)據(jù)庫180中為每個這種接口裝置130保持唯一的 賬戶和跟蹤記錄。
[0089] 在能量轉換系統(tǒng)120被配置為能夠將電能返回到本地電網的情況下，能量輸出 125可被耦接到變換器140,變換器140隨后將該電能返回到電網150并允許測定所返回的 能量。該測定允許補償被提供給已經產生能量的能量收集系統(tǒng)110的所有者。此外，或可 替代地，來自能量轉換系統(tǒng)120的某些或全部電能輸出125可被提供至本地存儲裝置145 或可被提供至本地電器以被消耗。
[0090] 還參照圖2，接口裝置130是具有至少一個處理器205和用于存儲由處理器205執(zhí) 行的程序代碼的適當?shù)拇鎯ζ鳎ㄎ词境觯┑挠布b置，以提供所描述的功能并支持所描述 的部件。接口裝置130具有測量部件，其與單獨的或集成的傳感器裝置（例如，使用變壓器） 通信并被歸入負責在能源輸出125測量電能的量的測量服務功能210中。接口裝置130進 一步包括計算接口 220、控制接口 230和被配置為使用全球定位系統(tǒng)來確定接口裝置130的 位置245的定位部件240。接口裝置130還包括控制服務250、功率裝置270 (其可包括電 池和/或從能量輸出125獲得的功率）和如前面所提到的通信子系統(tǒng)260。
[0091] 計算接口 220執(zhí)行計算以計算所測量的功率的RMS (均方根）值。在接口裝置130 接收水流速信息的某些實施方式中（參見圖15至圖34)，計算接口 220還可基于來自流量 計的信號和所感測的水溫等來計算水流速和量。在接口裝置130的某些實施方式中，計算 接口 20還可執(zhí)行溫度和電壓測量的線性計算。
[0092] 控制接口 230和控制服務250響應于從遠程服務器170接收（并由處理器205處 理）的命令來對能量轉換系統(tǒng)120的一個或多個點施加控制。
[0093] 接口裝置130因此提供了芯片組和網絡服務方法的組合，以使其硬件和軟件部件 能夠感測、監(jiān)控、發(fā)生數(shù)據(jù)、控制和管理在不同地點的能源轉換系統(tǒng)。由能量轉換系統(tǒng)120 產生的電能的直接測量與驗證地理位置（使用GPS定位部件240)并通過網絡160實時地 發(fā)送該數(shù)據(jù)的能力的組合允許從位于橫跨地理區(qū)域的能量收集系統(tǒng)110獲得更大的控制、 認知和數(shù)值提取。
[0094] 還參考圖3,描述接口裝置130的使用方法。方法300在310涉及測量能量轉換 系統(tǒng)120的電能輸出125?？蛇x地，接口裝置130使用計算接口 220執(zhí)行對測量數(shù)據(jù)的計 算。接口裝置130隨后在步驟330使用定位部件240來檢查第一裝置130的GPS位置。隨 后接口裝置130在340將所測量和/或計算的數(shù)據(jù)與所確認的GPS位置以及任何其它相關 數(shù)據(jù)一起發(fā)送至遠程服務器170。一旦接口裝置130在步驟350確定已經過去了預設的測 量時間段，則重復步驟310至340。該預設時間例如可以是幾分之一秒或數(shù)秒（諸如一秒、 二秒、三秒、四秒、五秒、六秒、七秒、八秒、九秒、十秒、十五秒、二十秒、三十秒、四十秒、五十 秒或六十秒）。
[0095] GPS部件240使用現(xiàn)有的GPS網絡準確地確定接口裝置130的位置以提供裝置130 所位于的精確緯度和經度以及所有坐標。服務器170使用該信息以確定能量轉換系統(tǒng)120 所位于的位置的其它環(huán)境信息，諸如太陽在天空中的通道（access，通路）和路徑以及直接 日照小時量。GPS部件240也可使用其它接口 245來測量XYZ坐標以利用其自身的GPS單 元準確地測量能量裝置關于其子系統(tǒng)的另一放置或另一部件（諸如另一太陽能面板或風 力發(fā)電場）的傾斜度（pitch)或偏移。
[0096] 通信子系統(tǒng)260能夠通過各種通信接口 256發(fā)送關于能量轉換系統(tǒng)120的性能的 數(shù)據(jù)。這種接口 256包括用于利用移動電話網絡的SM(用戶識別模塊）卡269。接口 265 還可包括使用本地無線通信網絡或本地小網絡的Wi-Fi接口 267。如果需要，也可集成衛(wèi)星 接口。
[0097] 控制器230提供控制接口以與多通道通信子系統(tǒng)260交互，以使可再生能源裝置 的工程師和制造商能夠遠程地控制、配置、切換并維持它們的接口裝置130。切換接口硬件 芯片組控制服務250和控制器230可發(fā)送命令并接收數(shù)據(jù)以控制和切換耦接到接口裝置 130的一個或多個本地服務。
[0098] 測量接口 210可測量、存儲和監(jiān)控由能量轉換系統(tǒng)120產生的太陽能量或其它可 再生能源的量。在能量轉換系統(tǒng)120被使用的同時，測量接口 210可與多個不同系統(tǒng)集成 以測量和發(fā)送所獲取的能源的量（即在145本地消耗的，而不是從電源電網150汲取或返 回到電網150的）。
[0099] 綠色能源（即來自可再生資源的能源）（諸如太陽能和風能）變得更實惠并且目 前被消費者認為是更加主流的。隨著新技術在該領域的出現(xiàn)，它們的效率和效果不同，因為 它們在很大程度上受與其位置相關聯(lián)的主要環(huán)境因素的影響。
[0100] 這些替代能源應以其最大效率來執(zhí)行以便最大化其輸出轉換率和消費者的對前 期投資的回報。為此，監(jiān)控和追蹤這些安裝的可再生能源裝置的效率對于不斷從傳統(tǒng)煤炭 產生的能源獲得市場份額的綠色能源的成功至關重要。所描述的接口裝置實施方式可被用 來監(jiān)控和跟蹤可再生能源裝置和類似的綠色能量生成設施的效率。某些接口裝置實施方式 還允許通過能量轉換系統(tǒng)來控制以優(yōu)化其操作或效果。
[0101] 由于綠色能源設施的性質和控制它們的環(huán)境因素，多個設計考慮適用于所描述的 接口裝置實施方式：
[0102] 1.工作溫度范圍：_25至+80攝氏度。
[0103] 2.通信：從很少或沒有對網絡基礎設施的訪問權的遠程站點的通信的能力。
[0104] 3.具有內置傳輸驗證檢查的通信容錯協(xié)議棧。
[0105] 4.內部數(shù)據(jù)存儲，在不丟失數(shù)據(jù)的前提下，承受一段時間的到遠程服務器的通信 鏈路的丟失/失敗。
[0106] 5.操作電源：具有電池備份的寄生供電（即通過能量收集系統(tǒng)供電）。用于外部 電力的選擇。
[0107] 6.低或最低維護。
[0108] 7.遠程調試和糾錯。
[0109] 8.遠程校準。
[0110] 9.可選的遠程編程。
[0111] 碳信用額度是用于任何可交易憑證的通用術語或者允許表示排放一噸二氧化碳 或具有二氧化碳當量（tC02e)的其它溫室氣體的量的權利。一個碳信用額度等于一公噸二 氧化碳。由于使用可再生能源而引起的碳補償量取決于產生傳統(tǒng)煤碳或其它能源的方法。 這取決于植物產生這種能量的效率和其它因素。
[0112] 所描述的接口裝置實施方式的功能之一是跟蹤所使用的可再生能源的量。這些數(shù) 據(jù)可被用于計算由能量收集系統(tǒng)100產生的碳信用額度的量。碳信用額度的計算是由服務 器170基于由接口裝置130提供的關于由本地源（諸如能量轉換系統(tǒng)120)而不是由電源 電網150產生的或從本地源汲取的功率量的信息來執(zhí)行的服務器端功能。
[0113] 圖4是根據(jù)某些實施方式的接口裝置130的功能和邏輯部件的示意性框圖。圖4 中所示的接口裝置130具有作為處理器的一個示例形式的微控制器205。微控制器205從 DC調節(jié)器（其可從耦接到AC電源（諸如IEC電源插座）的AC/DC變壓器接收其電力供應） 接收功率。電池和充電模塊可從主電源或寄生地由能量轉換系統(tǒng)120來充電。當DC調節(jié)器 不從變壓器接收電力時，電池可供應電力。接口裝置130還可具有監(jiān)控電源的AC電壓（如 果電源是AC)并將輸出提供到微控制器205的AC電壓監(jiān)控器。接口裝置130還具有為模 擬數(shù)字轉換器（ADC)和微控制器205提供至少一個電壓參考的模擬參考部件。
[0114] 接口裝置130進一步包括用作與服務器170通信的外部通信接口的GSM/GPRS模 塊（具有上述部件260、265和269的功能）。GSM/GPRS模塊包括適當?shù)挠布蛙浖涌?265 并且可選地包括短距離無線（Wi-Fi)通信模塊267或與其協(xié)作。可選地，接口裝置130可 具有用于確認接口裝置130的位置的GPS子系統(tǒng)240?？商娲?，可省略GPS子系統(tǒng)240以 有利于確定接口裝置130的物理位置的替代器件（諸如在其安裝之后不屬于接口裝置130 的單獨GPS定位器）。
[0115] 接口裝置130進一步包括與其它本地裝置連接的模擬接口連接器和數(shù)字端口連 接器，在某些情況下經由端口連接器向這樣的裝置提供控制信號并且在某些情況下從這樣 的裝置接收輸出信號，在下面進一步詳細地描述其實例。此外，至少一個電流變壓器和可選 的三個電流變壓器由接口裝置130使用以測量本地能量轉換或消耗裝置的DC或AC電流。 接口裝置130的某些實施方式也可使用一根配線總線連接器以管理多個溫度傳感器。
[0116] 以下參考具體的實施實例來描述接口裝置130的進一步的實施方式。
[0117] 太陽能熱水器-實例
[0118] 太陽能熱水系統(tǒng)使用太陽的自然能量來加熱水。主要有三種類型的熱水器，其分 別使用不同的技術：
[0119] 熱虹吸系統(tǒng)；分體式系統(tǒng)；以及熱泵。
[0120] 能量收集系統(tǒng)110的這些太陽能熱水形式可具有電氣后備單元155,該電氣后備 單元155也稱為助力單元，在有些國家稱為"熱水器（geyser) "。助力單元155負責在太陽能 熱水系統(tǒng)不能提供所需要的加熱時將水加熱至所需溫度。太陽能加熱單元和助力單元155 的主要功能是將水帶到所需溫度。太陽能加熱單元發(fā)揮主要加熱作用并且助力單元155僅 在需要時使用。助力單元155是使用來自主電源（電網150)的能量來發(fā)揮功能的電氣單 J Li 〇
[0121] 系統(tǒng)的效率主要取決于太陽能加熱單元。理想地，太陽能加熱單元應能夠提供將 水加熱到所需溫度必需的能量，并且不使用助力單元155。鑒于此，系統(tǒng)的效率主要取決于 兩個因素：
[0122] 1.在給定一天中的太陽的持續(xù)時間和強度。
[0123] 2.太陽能單元將最大量的太陽能轉換為增加的水的熱量的能力。
[0124] 如果上述因素中的任一個變化到最小加熱需求都未得到滿足的程度，則助力單元 155將被激活。由于助力單元155利用來自電網150的能量，通過測量由該單元所消耗的能 量，我們可以得出準確的碳排量。整個系統(tǒng)的效率可通過測量水溫和助力器能量消耗來確 定。當水溫處于所需的水平并且助力單元未使用能量時，則熱水系統(tǒng)被認為是非常有效的。
[0125] 如果由光伏（PV)面板或太陽能農場（即大型PV板陣列）產生的電能未被使用、 存儲或返回到電網150,則其會丟失。測量所產生的能源的量可能不是實際碳補償?shù)臏蚀_測 量。相反，碳補償?shù)臏蚀_測量將是對所使用或所消耗的由可再生能源產生的而不是從正常 電源電網150汲取的能源的量的測量。
[0126] 上述太陽能熱水系統(tǒng)可以圖1中所示的方式結合接口裝置130,其中這種太陽能 熱水系統(tǒng)表示一種能量收集系統(tǒng)110并且被加熱的水由本地存儲或消耗145表示。此外， 系統(tǒng)100可包括被布置為感測所存儲的加熱的水的溫度并將指示所感測的溫度的信號提 供至接口裝置130 (并且可選地還提供至助力單元155)溫度傳感器158或一個以上的這種 傳感器。所測量的助力單元能量消耗與所感測的水溫數(shù)據(jù)（和使碳補償進行計算的任何其 它相關比較的溫度信息）以及限定采取測量的時間段的數(shù)據(jù)可一起經由網絡160發(fā)送至服 務器170。該數(shù)據(jù)也可由接口裝置130從耦接到熱水供應單元的出口的流量計收集的流速 數(shù)據(jù)來補充?？商娲?，取代將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務器來執(zhí)行碳信用額度計算，可通過接口裝置 130的處理器205執(zhí)行適當?shù)某绦虼a來執(zhí)行計算。
[0127] 在諸如上述的包括熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)100的實施方式中，溫度傳感器（作為傳感器 158的一個實例）可被布置為感測與能量收集系統(tǒng)110相關聯(lián)的儲水裝置的水溫。在這 樣的實施方式中，儲水裝置是由圖1所示的本地存儲或消耗145包括的一種類型能量耗散 (sink)的實例。接口裝置130可被配置為從溫度傳感器接收輸出信號以確定所感測的水 溫。在這樣的實施方式中，接口裝置130可被配置為監(jiān)控水溫并在處理器205可訪問的的 本地存儲器中報告和存儲所收集的溫度信息。
[0128] 在某些實施方式中，接口裝置130也可被配置為將控制信號發(fā)送至能量收集系統(tǒng) 110和備用加熱系統(tǒng)（即助力單元155)中的至少一個以控制熱水裝置中的水的加熱，從而 使水保持處于或高于設定溫度達設定的最小時間段。接口裝置的這種監(jiān)控和控制功能可由 執(zhí)行從接口裝置130的本地存儲器205讀取的所存儲程序代碼的處理器來進行。
[0129] 該加熱控制對于為水箱中的面臨細菌或其他微生物生長的區(qū)域確保熱水系統(tǒng)的 水溫不低于特定溫度閾值可以是是有用的。例如，某些區(qū)域可能容易爆發(fā)軍團菌病。軍團 菌病污染水箱的風險可通過使水箱中的水溫保持在或高于預設溫度以殺死有害細菌來盡 量最小化。
[0130] 所描述的接口裝置130的實施方式可在采用不同種類的能量收集系統(tǒng)110的的不 同種類的系統(tǒng)100內使用。接口裝置130的這種實施方式在每種情況下都被配置位監(jiān)控能 量收集系統(tǒng)110的性能（包括效率和能源使用）并將以這種方式接收的數(shù)據(jù)存儲、處理和 轉發(fā)到服務器170,以使服務器170能夠計算由能量收集系統(tǒng)110產生的碳補償，并且從而 計算由該系統(tǒng)產生的碳信用額度的量。因此由服務器170接收的數(shù)據(jù)也可被用來允許能量 收集系統(tǒng)的所有者（或贊助者）經由由通過網絡160與服務器170通信的客戶端計算裝置 165托管的用戶接口遠程地監(jiān)控電加熱水箱的電力使用和水箱溫度。
[0131] 現(xiàn)在參考圖5至圖14,接著進行接口裝置130的實施方式的特征和功能的更詳細 的描述。圖5是根據(jù)某些實施方式的接口裝置130的示意性電路圖。
[0132] 微控制器單元（MCU)
[0133] 微控制器單元505或MCU是如上所述的并在圖2和圖4中示出的處理器205的實 例。MCU 505是接口裝置130和系統(tǒng)100的可再生能源產生部分的中央處理和控制單元。MCU 505負責附接到其的所有其它模塊的通信和控制。MCU 505安裝在承載本文描述的電路和電 子部件的印刷電路板（PCB)(未示出）上。MCU 505和PCB被容置在具有大致為10X10 X 3cm 量級的尺寸的模制塑料殼體（未示出）內。
[0134] 圖5是包括MCU 505和DC檢測單元530的相關聯(lián)電路的集成電路的示意性電路 圖，其也在圖6A中示出。圖6B是可與MCU 505或類似的處理器一起使用的AC測量單元630 的不意電路圖。
[0135] MCU 505是包括處理器核心、存儲器和可編程的輸入/輸出外圍設備的單個集成電 路上的小型計算裝置。在某些實施方式中，如圖5所示，接口裝置130的設計接收來自Amtel 公司的Atmega32u4微控制器。Atmega32u4是8位AVR基于RISC的微控制器，其具有32KB 自編程閃存程序存儲器、2. 5KB SRAM、1KB EEPR0M、USB2. 0全速/低速裝置、12通道10位A/ D轉換器和用于片上調試的JTAG接口。Atmega32u4在16ΜΗζ、2· 7-5. 5伏操作下實現(xiàn)高達 16MIPS的吞吐量。
[0136] 其它微控制器可被用于實現(xiàn)本文所描述的功能。優(yōu)選地，這樣的微控制器將能夠 實現(xiàn)16MHz或以上的工作頻率、提供USB2.0(或技術相當）支持、提供具有10位分辨率 的至少八個ADC通道，并提供至少八個I/O外圍設備。特別地，可在某些實施方式中使用 ATmega328P-AC 或 ATmega644PA-AU(見圖 24 至圖 34)微控制器。ATmega644PA-AU 微控制 器示于圖24中并在下面進一步詳細描述。
[0137] 以下功能由MCU 505進行：
[0138] 1.監(jiān)聽命令信號（遠程）。
[0139] 2.模塊之間的通信。
[0140] 3.保持時鐘信號。
[0141] 4.跟蹤測量轉換。
[0142] 5.跟蹤維護周期。
[0143] 6.用于GPRS的實施應用棧。
[0144] 7.監(jiān)控附接到其的I/O裝置。
[0145] 8.數(shù)據(jù)存儲和檢索。
[0146] 9.錯誤恢復。
[0147] 10.遠程編程。
[0148] 通值
[0149] 服務器170與接口裝置130之間的通信經由通信子系統(tǒng)260,其例如可通過圖5中 的GSM/GPRS處理芯片507來體現(xiàn)。從接口裝置130到服務器170的數(shù)據(jù)通信例如可通過 全球移動通信系統(tǒng)（GSM)經由通用無線業(yè)務（GPRS)來實現(xiàn)。可替代地，可使用合適的后代 無線通信協(xié)議。通信子系統(tǒng)260還支持用于若干其他功能的基于SMS的命令集，例如以允 許接口裝置和/或耦接到其的裝置的遠程控制。在該文檔中，進一步詳述通信子系統(tǒng)260 的細節(jié)。除了應用棧之外的GSM和TCP/IP棧的所有層由通信子系統(tǒng)260來操縱。
[0150] 高功率測量樽塊
[0151] MCU 505在5V DC下運行?？赏ㄟ^MCU使用模擬數(shù)字轉換器（ADC)來測量的最大 值被限制到5V DC。為了測量更高電壓，使用可處理高達64V和高達180A的專用的DC測量 單元530。DC測量模塊530的輸出被直接饋送到MCU 505以用于將該輸出轉換為有意義的 測量結果。MCU數(shù)字化處理DC測量模塊530的模擬輸出并且隨后尺度化（scale)數(shù)字化量 以恢復到正確的比例量（例如高達64V)。
[0152] 輸入/輸出（I/O)接口
[0153] 多個輸入/輸出接口被制成經由與MCU 505通信的I/O模塊（未示出）可用。1/ 〇模塊可與外部傳感器（諸如溫度傳感器）連接，并將結果傳遞至MCU 505。I/O接口由MCU 505管理和控制。
[0154] 電池控制單元
[0155] 在某些實施方式中，接口裝置130被設計為以寄生模式操作，這意味著接口裝置 可從其正在測量和控制的相同裝置（諸如光伏面板（PV面板或太陽能板））來對其本身供 電。由于這些源系統(tǒng)的不同性質，接口裝置130可能不能夠汲取足夠的能量來對其本身供 電。為此，使用電池（諸如連接到電池端子517的鋰聚合物電池）來提供備用電源。
[0156] 鋰聚合物電池的充電和管理應小心地控制，以便最大化電池的壽命并且還防止由 于電池的過度排放或過度充電造成的任何損害。專用電池控制單元515的任務是管理和控 制電池充電/放電周期的功能；電池控制單元515經由中央總線與MCU 505通信。
[0157] 時鐘源
[0158] 外部16MHz晶振用作MCU 505的時鐘源545。SMD16MHZ晶振可連接到MCU505的 XTAL1和XTAL2引腳。使用CKSEL [3:0] 0000的閃速（Flash)熔絲位來設置裝置時鐘選項。對 于所有的熔絲，"1"意味著未被編程，而"〇"意味著被編程。對于兩個晶振，電容C1和C2應始 終相等。電容的最佳值取決于晶振、雜散電容的量和環(huán)境的電磁噪聲。對于8. OMHz-16. 0MHz 頻率的晶振，應使用10pF - 22pF電容。
[0159] 編稈
[0160] MCU 505中預配置的引導加載程序（boot loader)支持提供了真正的同時讀-寫 自編程機制，以通過MCU 505本身來下載和上載程序代碼。該特征允許由MCU 505使用機 器內存（Flash-resident)的引導加載程序來控制的靈活的應用軟件更新。引導加載程序 可使用任何可用的數(shù)據(jù)接口和相關聯(lián)的協(xié)議來讀取代碼并將該代碼寫入（編程）閃存（未 示出）中，或從程序存儲器讀取代碼。引導加載程序部分中的程序代碼具有寫入整個閃存 (flash)(包括引導加載程序存儲器）的能力。引導加載程序可因此甚至修改其本身，并且 如果不再需要該特征則也可從代碼中清除其本身。
[0161] MCU 505程序代碼可例如經由通用串行總線（USB)端口 540使用加載應用來上載 到閃存。來自Amtel公司的8位超級AVR微控制器系列可包括USB接口裝置，其是利用位 于控制器的片上閃存（flash)引導部分中的USB引導加載程序配置的工廠（factory)。該 USB引導加載程序允許從USB主機控制器執(zhí)行系統(tǒng)內編程，而無需從系統(tǒng)中移除部件或無 需預編程的應用，并且不需要任何外部編程接口。
[0162] USB連接器540安裝在電路板上以用于編程和現(xiàn)場調試的目的。USB連接器540的 弓丨腳2和3分別連接MCU 505的端口-D和+D。此外，MCU505也可使用串行外圍接口（SPI) 總線（未示出）來編程。
[0163] 電源
[0164] 裝置的主電源可由3. 7V鋰聚合物電池（未示出）來供應。MCU 505能夠在2. 7V 和5. 5V之間操作。GSM模塊507要求能在3. 4V-4. 5V之間和高達2A的尖峰電流來供應的 電源。
[0165] 電源設計對于GSM模塊507是非常重要的。應遵循設計準則以確保模塊的合適 性能。VBAT(VCC)電壓應在任何時候都是：3.4V〈VBAT〈4. 5V。在突發(fā)傳輸期間，電流消耗最 高。在此期間，VBAT電壓降低到其最低水平。這在圖7中示意性地示出。如果電壓降到低 于3. 4V，GSM模塊將復位。在選擇電源時，應考慮這些參數(shù)。3. 7V鋰聚合物電池能夠提供 在這些條件下操作的恒定電源。
[0166] 接口裝置130被設計為能夠工作在寄生功率模式下。它可從所測量的（輸入）源 中汲取所需要的功率。例如，在測量光伏（PV)面板（作為能量轉換系統(tǒng)120的一個實例的 功耗）時，接口裝置130可從PV面板汲取功率來為本身供電。因為接口裝置130在正常操 作下僅汲取幾毫安的電流，所以功耗很小并且在寄生供電模式下工作時為了測量的目的可 被忽略。當在這種模式下操作時，接口裝置130不直接從所測量的輸入源中來供電，因為所 測量的輸入源可能不能對接口裝置130提供合適的穩(wěn)定電源。相反，所測量的功率源可用 于給電池充電并且接口裝置130總是由電池來供電。
[0167] LM7805電壓調節(jié)器520可被用于將來自所測量的輸入源的電壓步降至5V DC。由 于LM7805是線性調節(jié)器，所以在加熱時損失了一些功率。LM7805應與散熱器（heatsink) 一起安裝在接口裝置130的主體上。LM7805能夠將電壓從7V-35V步降至5V DC。加熱會隨 著輸入與輸出電壓之間的差異而增加。理想地，輸入電壓盡可能的接近12V。LM7805的輸 出被用于向包括電池控制單元515和電池端子517的電池充電電路提供DC輸入。
[0168] 電池充電電路可被更新以包括5V電源，其可直接連接到充電電路（515/517)。在 這種情況下，電池將操作為備用電源。
[0169] 充電
[0170] 充電和放電電池是一種化學反應。鋰聚合物（Li-Poly)電池對于過充電和過放電 是非常敏感的。這可能會對電池造成永久的損壞。在某些情況下，如果在高電壓下充電， Li-Poly電池可能會爆炸。在給Li聚合物電池充電時，應特別注意。
[0171] Li離子充電器是類似于鉛酸系統(tǒng)的電壓限制裝置。不同之處在于每個單元 (cell)更高的電壓、更嚴格的電壓容差和在完全充電時沒有滴流（trickle)或浮充（float charge)。而鉛酸電池在電壓截止（cut-off)方面提供了某些靈活性，Li離子電池的制造對 于正確的設置是非常嚴格的，因為Li離子不能接受過度充電。大多數(shù)電池充電4. 20V/單 元，其中耐受性是+/_50mV/單元。更高電壓可增加容量，但由此產生的電池氧化會減少使 用壽命。如果充電超出4. 20V/單元，更重要的是安全問題。
[0172] 專用電池充電電路用于管理電池充電的不同階段。接口裝置130的實施方式可 使用市售的來自馬克西姆半導體的MAX1555芯片作為電池控制單元515。MAX1555單元提 供用于以安全方式給單個Li聚合物單元充電的完整的電氣接口且除了幾個電容之外無需 外部部件。電池控制單元515可支持兩種充電模式，包括USB和DC。DC充電可高達280mA 并支持高達7V的電壓。MAX1555還提供指示充電電流何時達到50mA以上的低電平有效開 漏（open-drain)CHG引腳。當電池控制單元515檢測到過熱時，它將會逐漸減小充電電流， 直到達到安全水平。如果電池處于極端放電狀態(tài)（VBATIX3V)，則電池控制單元515將提供 40mA的預充電電流以便不損壞它。
[0173] MAX1555無需任何代碼來進行接口。其CHG引腳可掛接到微控制器來通知何時電 池充電完成。MAX1555是電池控制單元515的一個實例且可被替換為其它充電器集成電路， 諸如微芯片的MCP73831。
[0174] 測量
[0175] 接口裝置130的主要功能之一是測量連接到測量模塊530的輸入源端子的源的功 率。功率是產生或消耗能量的速率。千瓦時（kWh)是相當于一小時（lh)的時間花費一千 瓦（lkW)功率的能量的單位。
[0176] 以瓦特形式的功率由下式導出：
[0177] P= I.V，其中P是功率（瓦特），I是電流消耗且V是電壓。
[0178] 圖6B是實例AC測量單元630的電路圖。對于電流測量，輸入源電路中的電流對 于直接利用微控制器接口來測量會太高。在這種情況下，使用電流變壓器（CT)。電流變壓 器產生與輸入源電路中的電流精確地成比例的降低的電流（其可被測量）。負載電阻并聯(lián) 連接到變壓器線圈。當電流流經該電阻時，其在電阻之間產生電壓降。使用MCU 505的ADC 通道來測量該電壓降，使用歐姆定律，電路中的電流可被如下計算。
[0179]

【權利要求】
1. 一種與能量收集系統(tǒng)連接的接口裝置，所述接口裝置包括： 至少一個處理裝置； 存儲器，存儲由所述至少一個處理裝置可執(zhí)行的程序代碼以控制所述接口裝置的測 量、通信和定位功能； 測量部件，測量由所述能量收集系統(tǒng)產生的電能； 定位部件，確定所述接口裝置和所述能量收集系統(tǒng)的位置；以及 通信部件，向和從外部網絡無線通信。
2. -種與能量收集系統(tǒng)連接的接口裝置，所述接口裝置包括： 至少一個處理裝置； 存儲器，存儲由所述至少一個處理裝置可執(zhí)行的程序代碼以控制所述接口裝置的測量 和通信功能； 測量部件，測量由所述能量收集系統(tǒng)產生的電能并確定由本地功率消耗器消耗的所產 生的電能的量；以及 通信部件，向和從外部網絡無線通信。
3. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述接口裝置進一步包括確定所述接口裝置和 所述能量收集系統(tǒng)的位置的定位部件，并且所述程序代碼被進一步執(zhí)行以控制所述接口裝 置的定位功能。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其中，所述通信部件將關于所測量的電能 的信息傳遞至所述外部網絡。
5. -種能量收集系統(tǒng)，包括根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的接口裝置。
6. 根據(jù)權利要求5所述的能量收集系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括被配置為確定被本地使 用的所測量的電能的量和/或提供到供電網絡的所測量的電能的量的器件。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的能量收集系統(tǒng)，進一步包括溫度傳感器，被布置為感測與 所述能量收集系統(tǒng)相關聯(lián)的儲水裝置的水溫。
8. 根據(jù)權利要求7所述的能量收集系統(tǒng)，其中，所述接口裝置被配置為從所述溫度傳 感器接收輸出以確定所感測的水溫。
9. 根據(jù)權利要求8所述的能量收集系統(tǒng)，其中，所述接口裝置被進一步配置為將控制 信號發(fā)送到所述能量收集系統(tǒng)和備用加熱系統(tǒng)中的至少一個以控制在熱水裝置中的水的 加熱，從而使水保持在或高于設定溫度達到設定的最小時間段。
10. -種用于對能量收集系統(tǒng)的遠程監(jiān)控的系統(tǒng)，包括： 接口裝置，安裝在所述能量收集系統(tǒng)的站點處并被配置為連續(xù)監(jiān)控由所述能量收集系 統(tǒng)汲取和/或產生的能量并且計算所述能量收集系統(tǒng)的功率貢獻，所述接口裝置包括無線 通信部件并被配置為將表示所計算的功率貢獻的數(shù)據(jù)通過網絡定期地發(fā)送到一地址；以及 服務器，遠離所述接口裝置并從所述接口裝置接收表示所傳輸?shù)墓β守暙I的數(shù)據(jù)，所 述服務器被配置為存儲所述數(shù)據(jù)并允許實時對所述數(shù)據(jù)的授權訪問。
11. 根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述服務器被進一步配置為基于所接收的表 示功率貢獻的數(shù)據(jù)計算與所述能量收集系統(tǒng)相關聯(lián)的碳信用額度。
12. 根據(jù)權利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中，所述接口裝置被進一步配置為計算在所 述能量收集系統(tǒng)的所述站點處的助力系統(tǒng)的功耗并將表示所述功耗的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述服 務器。
13. 根據(jù)權利要求10至12中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述能量收集系統(tǒng)包括協(xié)作地 向所述站點供應加熱的水的太陽能熱水系統(tǒng)和電熱水系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，進一步包括感測所述太陽能加熱系統(tǒng)中的水溫的第 一溫度傳感器和感測所述電熱水系統(tǒng)中的水溫的第二溫度傳感器，其中，所述接口裝置被 布置為從所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器接收指示所感測的溫度的輸出信號。
15. 根據(jù)權利要求13或14所述的系統(tǒng)，其中，所述接口裝置被配置為控制對所述電熱 水系統(tǒng)的電力的供應。
16. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述接口裝置被配置為響應于從所述服務器 接收的特定命令切斷到所述電熱水系統(tǒng)的電力。
17. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述服務器被配置為允許經由客戶端計算裝 置從授權用戶接收切斷到所述電熱水系統(tǒng)的電力的輸入，并且響應于所接收的輸入，產生 特定命令并將所述特定命令發(fā)送到所述接口裝置以使所述接口裝置切斷到所述電熱水系 統(tǒng)的電力。
18. 根據(jù)權利要求13至17中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括在所述太陽能熱水系統(tǒng)與 所述電熱水系統(tǒng)之間循環(huán)水的循環(huán)泵，其中，所述循環(huán)泵的操作由所述接口裝置來控制。
19. 根據(jù)權利要求10至18中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述接口裝置和所述服務器都 被配置為使用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來向彼此發(fā)送具有消息報頭和消息數(shù)據(jù)的消息，所述消息報頭 具有僅單個字節(jié)或單個字的報頭大小。
20. 根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的每個消息包括以下的其 中一個：尾部校驗和字節(jié)；以及無尾部字節(jié)。
21. -種用于功耗管理的系統(tǒng)，包括： 多個地理分布的電熱水系統(tǒng)，分別安裝在一站點處以向所述站點供應熱水； 多個接口裝置，分別安裝在相應的站點處，其中，每個接口裝置具有無線通信部件以從 服務器接收控制命令，并且每個接口被配置為響應于所述控制命令來控制對相應電熱水系 統(tǒng)的電力供應；以及 服務器，所述服務器允許接收控制輸入以使所述服務器將所述控制命令發(fā)送至所述接 口裝置。
22. 根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，每個接口裝置被進一步配置為確定在所述相 應站點處的所述電熱水系統(tǒng)的電力使用并定期地將指示所確定的電力使用的數(shù)據(jù)發(fā)送到 所述服務器。
23. 根據(jù)權利要求22所述的系統(tǒng)，進一步包括在每個站點處的溫度傳感器，所述溫度 傳感器被布置為感測所述電熱水系統(tǒng)的水溫并將指示所感測的水溫的信號提供至相應的 接口裝置；其中，在每個站點處的所述接口裝置被配置為將指示所感測的水溫的數(shù)據(jù)定期 地發(fā)送至所述服務器。
24. 根據(jù)權利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述服務器被配置為將相應熱水系統(tǒng)的所感 測的水溫與溫度閾值相比較并基于所述比較的結果將所述控制消息發(fā)送至與相應的熱水 系統(tǒng)相關聯(lián)的所述接口裝置。
25. 根據(jù)權利要求21至24中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述服務器被配置為將所述控 制消息發(fā)送至所述相應的接口裝置以使所述相應的接口裝置在特定的每日的時間段期間 切斷到所述相應的電熱水系統(tǒng)的電力。
26. -種功耗管理的方法，包括： 在服務器處從具有相應電熱水系統(tǒng)和被布置為控制到所述相應電熱水系統(tǒng)的電力的 相應接口裝置的多個遠程站點接收感測的水溫數(shù)據(jù)，其中，每個接口裝置被配置為將所感 測的水溫數(shù)據(jù)傳遞至所述服務器； 從所感測的水溫數(shù)據(jù)確定相應電熱水系統(tǒng)的所感測的水溫是否處于或高于閾值溫度； 以及 在特定的每日的時間段期間，向在所感測的水溫處于或高于所述閾值溫度的站點處的 那些接口裝置發(fā)送控制命令，所述控制命令使所述相應的接口裝置切斷到在所述相應站點 處的所述電熱水系統(tǒng)的電力。
27. -種熱水系統(tǒng)，包括： 太陽能熱水系統(tǒng)； 電熱水系統(tǒng)，耦接到所述太陽能熱水系統(tǒng)以在所述太陽能熱水系統(tǒng)與所述電熱水系統(tǒng) 之間循環(huán)水； 溫度感測器件，感測在所述太陽能熱水系統(tǒng)和所述電熱水系統(tǒng)中的水溫； 接口裝置，被耦接以從所述溫度感測器件接收輸出信號并從所述輸出信號確定在所述 太陽能熱水系統(tǒng)中的水溫的變化速率，其中，對于每日的預定時間段，所述接口裝置被配置 為使到所述電熱水系統(tǒng)的電力在所述電熱水系統(tǒng)是關閉的并且所確定的變化速率指示所 述太陽能熱水系統(tǒng)中的水溫通過預定時間將不會到達目標溫度時接通。
28. -種基本上如上文參照附圖所描述的接口裝置的使用方法。
29. -種基本上如上文參照附圖所描述的接口裝置。
30. 本文中單獨或者以其任意組合或子組合的形式所描述或描繪的步驟、特征、元件、 動作、組成、電路、模塊、部件、實例、布置和結構。
【文檔編號】F24H1/00GK104053957SQ201280061965
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權日:2011年10月14日
【發(fā)明者】斯皮里宗·里瓦達拉斯, 伊萬·尼爾·哈立德格, 沙瓦耶·卡爾拉姆科特 申請人:碳軌私人有限公司