用於電氣開關系統的可配置網狀網絡的製作方法
2023-09-13 22:45:45
相關申請的交叉參考
本申請案是序列號為14/606,881的美國實用新型專利申請的接續部分(cip)，所述申請又主張2014年11月4日申請的序列號為62/074,902的美國臨時專利申請案的權益。所有上述文件的全部揭示內容通過引用併入本文。
本發明涉及用於網狀網絡的系統及方法，其可與建築物中的現有電氣基礎設施結合使用以向利用電氣基礎設施的裝置提供額外的控制及功能性。具體來說，其涉及可取代傳統開關並通過內部無線通信系統遠程操作或可從頭開始創建新網絡的經改造或替換電開關。
背景技術：
現今，不僅作為能量消費者的個人及公司日益強調能量效率，而且能量供應商也日益強調能量效率。對於電能來說尤其如此。能源情報署(eia)估計，2011年美國住宅及商業部門用電量達約4610億千瓦時。用於照明的電力等於這兩個部門消耗的總電力的17％。美國住宅照明消耗約為1860億千瓦時(kwh)，或約為所有住宅耗電量的13％。對於商業部門，照明消耗了約2750億kwh的電力或所有商業部門用電量的21％。
這種用於照明的大量電力消耗已經導致政府採取監管措施以利用更有效率的照明裝置，且白熾燈泡(例如，最初在授予愛迪生(edison)的第223,898號美國專利中所預期的燈泡)的製造已基本上停止。相反，越來越多地通過緊湊型螢光燈(cfl)燈泡及滷素燈泡以及佔比日益增大的發光二極體(led)燈泡來提供照明。
為了節省例如用於照明及其它居住必需品的電力，商業建築物希望將建築物自動化已經有一段時間了，這不僅是為了便於本地操作及遠程操作，而且是為了控制建築物的能量使用或消耗。建築物自動化最佳地例證為分布式控制系統或經設計以監控及控制機械、安全、防火及防洪、照明(尤其是緊急照明)的電子裝置的聯網、建築物中的hvac及溼度控制及通風系統。
建築物自動化系統的核心功能性是將建築物氣候保持在規定的範圍內(特別是當有人時，而且也可以監控例如計算機伺服器機房的重要設施中的溫度)、基於實際佔用的佔用調度或檢測(在沒有明顯切換到相反的情況下)照亮房間、監控所有系統中的性能及裝置故障，並向建築工程/維護人員及承包商提供故障報警。本質上，建築物自動化系統用於以考慮到建築物目前的佔用及使用的方式維護建築物。因此，建築物不能照亮不需要光的房間、不能加熱不需要熱量的房間，或者不能以某人無法直接受益於能量使用的方式利用能量。如果電力沒有來自設施的用戶的輸入，那麼建築物自動化系統也會執行此規定。通過這樣做，與非受控建築物相比，建築物自動化系統可降低建築物能量及維護成本。
自動化建築物操作的另一個優點是對問題的快速檢測及反應。舉例來說，如果關鍵的hvac系統出現故障，那麼自動化系統可通知負責計算機伺服器的故障檢修工。接著，此人可遠程切換到備用冷卻系統，以防止關鍵伺服器的損壞或關閉。替代地，系統可自動檢測問題，並立即切換到備用系統。
家庭自動化是商業建築物自動化的住宅擴展。其是家庭、家務或日常活動的自動化。
家庭自動化可包括集中控制照明、hvac(加熱、通風及空氣調節)、電器、例如閘門及門或警報器的門鎖的安全特徵及其它系統，以提供改進的便利性、舒適性、能量效率及安全性。用於老年人及殘疾人的家庭自動化可為原本需要看護者或機構護理的人提供更高的生活質量。實際上，家庭自動化用於為特徵提供自動化，以消除佔有者手動控制其環境的特定方面的需要。因此，例如，門可在進入時打開，而不需要用戶手動解鎖並打開它們，房間可自動地經配置為舒適的溫度，且僅當在需要看見時才可使用照明。這既節省了能量又提高了便利性。
歸因於自動化及聯網組件的可負擔性大幅提高、通過智慧型電話及平板計算機控制經由家庭網絡提供的簡單性及普及性，家庭自動化的普及性近年來日益大幅增加。因為此類「智能」移動裝置(本質上是支持小型網絡的通用計算機，其經由某種形式的網絡維持相對恆定的通信)現在通常經常由個體擁有，所以它們為聯網裝置提供即時中央控制及強大的、便攜的且個人易用的計算能力。「物聯網」的概念與家庭自動化的普及密切相關，所述概念本質上是將具有專門功能的計算機彼此聯網在一起的概念的熱門詞彙。
通常，家庭自動化系統將房屋中存在的控制裝置與智慧型電話或類似控制裝置集成。家庭自動化中使用的技術包括用於建築物自動化以及例如家庭娛樂系統、室內植物及庭院灌溉、寵物餵養、改變不同事件(例如晚餐或晚會)的周圍「場景」的具體家庭活動的技術，以及使用家用機器人來自動實行某些活動(例如抽真空)。傳統上，裝置通過疊加及現有的家庭網絡(例如，大體上覆蓋家庭區域的無線網絡)連接，以允許通過由房主控制的個人計算機控制自動化裝置。所述系統通常還允許經由網絡瀏覽器、智慧型電話「應用程式(app)」或類似技術從網際網路遠程訪問及控制自動化裝置。通過集成信息技術與家庭環境，家庭中的系統及電器能夠以集成方式進行通信，這實現了方便、節能及安全的益處。
家庭自動化系統目前的一個問題是，可用的自動化裝置傾向於專用於特定的窄操作，這是因為需要對受控裝置進行改造以實現自動化控制以及需要專有控制及集成。舉例來說，很容易購買系統以使得用戶能夠從他們的智慧型手機控制單個燈泡、從他們的計算機控制他們的恆溫器，或從床邊的控制器遠程修剪草坪。然而，底層控制裝置通常是獨立的、沒有集成的單個控制(它們各自使用其自己的網際網路門戶及/或應用程式來提供控制)，且不能彼此監控或交互。舉例來說，恆溫器可檢測到房主不在家，但不能將其傳送到臥室中的燈泡，且使燈泡自己關斷或向真空吸塵器指示現在是用真空吸塵器清掃客廳的好時機。
在許多方面，這些技術不是自動化系統，其僅僅是「遙控」，因為其允許用戶從他們的辦公室遠程關斷及接通其家中的燈或空調，但並不真正地「自動化」照明控制。系統看起來在提供的自動化通常僅僅是「自動關閉」。類似地，這些自動化裝置通常取決於可為需要電力的支配性家庭網絡基礎設施的存在。因此，吸塵機器人可激活房間中的燈，即使其顯然不需要它們，這僅僅是因為系統不能彼此通信。
確實存在更強大的家庭自動化系統，但是在房屋首次建造時通常必須以巨大的費用安裝家庭自動化系統，因為許多系統依賴於向其提供有線互連以有效地一起運行。舉例來說，大多數自動化系統需要用於電力的導線，且還通常向其提供用於組件之間的安全連接及聯網的導線。例如牆壁、電氣、管道及其它基礎設施的結構可以各種方式妨礙通信及連接，且在信號阻擋牆等存在的情況下，建造時不能處理通信的房屋通常不能獲得高度的聯網，使得家庭自動化系統與一個有價值的控制設備相比僅僅是單個房間(甚至單個裝置)更新穎。此外，隨著技術的變化，此類有線系統通常是陳舊或「過時」的，因為其是硬布線到家中的。此方面的很好的實例是利用多碟cd換碟機的內建式全屋立體聲音響系統如何隨著可下載的音樂文件及點播廣播電臺的出現而從最新技術變為過時。
雖然在施工時建設聯網基礎設施在新建房屋中有效，但是對於現有結構而言其價格可能過高(且非常困難)，因而需要利用可在點對點基礎上或從集線器控制網絡進行遠程響應的系統改造僅具有常規的電布線的現有房屋。基本上，為了能夠使家庭自動化系統適應於最新的技術，不內建系統是有益的，因為這允許隨著技術的變化而刪除及更換或更新系統。
家庭網絡系統的另一個問題在於，當其目前正在操作時，其不斷地消耗與骨幹通信系統(家庭網絡)相關聯的電力，因為骨幹通信系統要求與所有所連接裝置及外部網絡(例如網際網路)維持基本上恆定的通信。在沒有此類恆定連接的情況下，遙控能力以及大部分的自動化可能無法正常工作。當安裝許多系統以遙控燈或類似物品以降低電力成本，這存在分歧，因為省電開關(使燈自動接通及關斷)可能需要電力汲取網絡集線器及其自身的板載電力系統來幾乎連續地操作以提供有效的控制。因此，開關可允許燈關斷以節省能量，但是當燈接通及斷開時，開關本身可能消耗額外的能量。因此，與實施常規省電及遙控技術(例如，在燈具上使用定時器或運動感測開關及當離開房間時關燈的實踐)相比，所述系統實際上可節省更少的能量。目前市場上的大多數遙控開關都取決於用於通信的中心集線器。
多路開關在裝置控制中提供了獨特的問題。如本文所預期，多路開關通常是開關可提供不僅是二元(接通/關斷)控制(例如調光器)或多個開關可控制單個對象的情況。多路開關在住宅照明應用中尤其普遍。在第一實例中，住宅結構的樓層平面圖通常比商業結構的樓層平面圖更為開放，且房間通常將具有多種進入方式。為了使多入口房間有效地開啟及關閉照明，通常每個入口都需要具有獨立於控制所述房間中的照明的任何其它開關的設置來控制所述房間的照明的能力。在其最簡單的形式中，這是用戶在開關a處接通燈、穿過房間且接著在開關b處關斷同一個燈的能力。雖然此概念在房屋中幾乎普遍存在，但是與具有單個開關控制相比其實際上需要實施非常複雜的布線機制及額外組件。因此，在安裝時，其非常浪費例如金屬布線等的資源。新結構中的布線成本(與實際固定裝置成本無關)通常有兩個部分，一是導線本身的成本，二是安裝導線的人工成本。在住宅房屋中，主要驅動因素是人工，但材料(佔總成本的20％到30％)並不是無關緊要的。
在這些類型的布置中，開關的雙路、三路及更高路的布置(其中相同的固定裝置可從多個開關控制)需要更多經驗豐富的電工付出更多人工時間、專業組件及更多導線來互連操作。實際上，如果系統簡單地布線在導線直接連接到兩個開關的插座的地方，那麼必須將兩個開關關斷以將插座關斷，而其中任何一個接通將產生電力。這不允許自由切換。舉例來說，通過自由切換(任一開關的任何變化切換燈的當前狀態)來將單個燈泡布線成由兩個開關控制需要用以特定模式布線的三路開關(或等效電路)取代通常用於照明應用的標準雙路開關。對於三個或更多個開關，需要特定模式的三路及四路開關。因此，此複雜性會大大增加部件(歸因於更複雜的開關及額外布線)及人工(確保部件連接正確)兩者方面的額外安裝成本。
此複雜性的原因是開關的物理操作(例如，切換)在物理上與開關的功能性(例如傳送電力)有關。燈開關相對確切地說連接到導線中，並直接用作物理開關以允許電流通過或使電流停止。因為通向插座中的每根導線都是接通或斷開的，所以在不需要增加以不同方式重新連接流動的額外路徑的情況下不可能提供從開關中的任一者自由切換電力的能力。
所有電接線系統中的一個主要問題是，一旦電工在施工期間將系統布線(通常發生在只有結構的骨架存在且很容易構造最終將會在牆壁內的物體時)，改變系統唯一的方式是系統的物理重新布線。這通常需要重新走線，以及改變開關本身。這通常是非常昂貴的，因為其可能需要從牆壁上撕下表面(通常是乾式牆)以接近導線，或其需要複雜的工具來使新導線通過難以進入(且甚至難以看到)的通道。
照明應用還經常需要以模擬方式控制電力的能力。調光開關、風扇控制裝置及類似裝置不能為燈提供簡單的接通/斷開控制，而是允許以連續或分步的方式調節流到裝置的電量以允許進行額外的控制。這些系統從布線的角度來看可能是特別有問題的，因為可能需要知道哪個開關具有主要控制，且許多具有網絡能力的開關根本無法以非二元方式操作。
技術實現要素：
下文是本發明的概述以提供對本發明的一些方面的基本理解。此概述不旨在識別本發明的關鍵或重要要素，也不旨在勾畫本發明的範圍。本章節的唯一目的是以簡化形式提出本發明的一些概念作為稍後呈現的更詳細描述的序言。
由於所屬領域中的這些及其它問題，需要一種可改造到現有的有線電氣系統中取代現有開關(無論是作為獨立的單個開關還是多路開關配置的部分)的智能開關系統，所述現有開關在本地名義上可通過觸摸控制、通過遙控器來遙控或通過計算機遙控以提供本地聯網。另外，用於任何一個應用(例如，特定燈)的此系統需要能夠結合其它開關和遙控裝置操作以允許有效家庭自動化。另外，希望多開關布置可用於對於此類布置而言目前並未布線的固定裝置及裝置。另外，在改造中可用的此類開關的操作需要不要求額外布線(即，超出設施的基礎設施中已經存在的標準電連接)，且優選地，所述系統將實際上能夠以除已經內建於結構中的電連接以外的最少電連接來操作，或除已經內建於結構中的電連接外所述系統不需要額外電連接來操作。
本文中尤其描述了一種用於改造到結構中的電力控制系統，所述系統包括：主開關，其經配置以取代傳統的燈開關，所述主開關包括：第一激活對象；物理開關，其經配置以將插座連接到電源及將所述插座與所述電源斷接；第一計算機，其經配置以控制所述物理開關；及第一網絡通信系統，其經配置以從網絡接收指令且將所述指令提供到所述計算機；其中當從所述第一通信網絡系統接收到指令或激活所述第一激活對象時，所述計算機將調整所述物理開關的配置；遙控開關，所述遙控開關包括：第二激活對象；及第二網絡通信系統，其經配置以將指令提供到所述網絡；其中當激活所述第二激活對象時，所述第二網絡通信系統將提供指令到所述網絡。
在所述電力控制系統的實施例中，物理開關是spdt繼電器。
在實施例中，所述電力控制系統進一步包括模擬控制電路，所述模擬控制電路用於將指令從所述計算機提供到所述物理開關。
在所述電力控制系統的實施例中，所述網絡是低功率藍牙網絡。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第一激活對象是電容式觸摸板。
在所述電力控制系統的實施例中，所述指令包含：網絡的地址；及所述指令被引導到的主開關的識別符。
在所述電力控制系統的實施例中，所述指令還包含安全代碼。
在所述電力控制系統的實施例中，所述安全代碼是rsa代碼。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第二激活對象是電容式觸摸板。
在所述電力控制系統的實施例中，所述網絡是自組織網絡。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第一計算機可用作自組織網絡中的集線器。
在所述電力控制系統的實施例中，所述遙控開關進一步包括第二計算機。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第二計算機可用作自組織網絡中的集線器。
在所述電力控制系統的實施例中，所述自組織網絡連接到遙控集線器，所述遙控集線器連接到網際網路。
在實施例中，所述電力控制系統進一步包括控制器，所述控制器包括：第三計算機，其包含用於接收激活的指示符的軟體指令；及第三網絡通信系統，其經配置以將指令提供到所述網絡；其中當所述第三計算機接收激活的指示符時，所述第三網絡通信系統將提供指令到所述網絡。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第三網絡通信系統經由網際網路及連接到所述網絡的集線器連接到所述網絡。
在所述電力控制系統的實施例中，所述控制器是移動裝置。
在所述電力控制系統的實施例中，所述軟體指令包含用於根據時間表激活所述物理開關的指令。
在所述電力控制系統的實施例中，所述軟體指令包含用於無論激活所述第一對象還是激活所述第二對象均將所述物理開關斷接的指令。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關進一步包括電力測量系統。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關可將由所述電力測量系統測量的電力傳送到用戶。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關進一步包括故障檢測系統。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關可將由所述故障檢測系統檢測到的故障傳送到用戶。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第二激活對象是佔用傳感器。
在所述電力控制系統的實施例中，所述佔用傳感器是運動傳感器。
在所述電力控制系統的實施例中，所述第二激活對象是由於所述第二激活對象檢測到附近的移動裝置而激活。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關取代多路配置中控制單個插座的現有手動開關，而所述多路配置中的第二手動開關保留；且其中所述主開關、所述遙控開關及所述現有手動開關控制所述單個插座。
在所述電力控制系統的實施例中，所述主開關取代多路配置中控制單個插座的現有手動開關，且所述遙控開關取代所述多路配置中的第二手動開關；且其中所述主開關及所述遙控開關控制所述單個插座。
附圖說明
圖1展示主開關的實施例，其展示所述主開關可如何模擬現有燈開關。
圖2展示遙控開關的實施例，其展示所述遙控開關可如何模擬現有燈開關。
圖3展示可在網狀網絡的實施例中使用的主開關的實施例的框圖。
圖4展示可在網狀網絡的實施例中使用的遙控開關的實施例的框圖。
圖5展示可在家庭自動化環境中使用的網狀網絡及系統配置的實施例的框圖。
具體實施方式
本文中所述的系統及方法表明：雖然由開關操作的裝置將幾乎一定需要某種形式的電力來操作，但是所激活的「開關」不需要利用用於控制對所述裝置供電的同一個電源。本發明系統及方法用於通過提供改造開關網絡提供家庭自動化及集中式控制系統，所述改造開關網絡以可從任何配對物體操作與每個開關相關聯的裝置的方式利用包含計算機控制及網絡連接性的單個物理開關。
通常，本發明將提及電源「插座」。一般來說，電源插座是允許可完全在設施的電力基礎設施外部的裝置連接到電力基礎設施的連接點。這些裝置可在房屋基礎設施(例如，但不限於冰箱或落地燈)外部，這將意味著這些裝置通常經由「插頭插座」連接到基礎設施。替代地，所述裝置可為其中物體實際上貼附在不允許任何第三方物體在所述點處連接到基礎設施的「固定裝置」(例如，但不限於吊扇或燈插座)。實際上，所述裝置及插座組合在固定裝置中。另外，固定裝置通常包含允許接通或關斷到它們的電力的壁式開關。然而，這些術語的傳統使用的問題是：燈「固定裝置」(用於固持燈泡)及插頭「插座」(檯燈可插入到其中)基本上相同。各自將允許經由耦合器(例如，燈具或燈泡)連接到其的物體連接到設施的電力基礎設施並被供電。
還眾所周知的是，某些住宅缺少任何固定裝置，且依賴於開關式插頭插座用作固定裝置，且可輕易地將適配器附接到燈固定裝置，從而允許它們提供插頭插座。因此，出於本發明的目的，其中可連接除做在基礎設施內分配電力之外的任何事情的物體的任何連接點稱為「插座」。包含允許對其交替或不交替供電的開關的插座是開關式插座(這對於固定裝置而言是常見的)，而將總是對一直連接到其的任何事物供電的插座是非開關式插座(這對於插頭插座而言是更常見的)。
遍及本發明，術語「計算機」描述通常實施由數字計算技術提供的功能性，特別是與微處理器相關聯的計算功能性的硬體。術語「計算機」不旨在限於任何具體類型的計算裝置，而是旨在包括所有計算裝置，包含但不限於：處理裝置、微處理器、個人計算機、臺式計算機、膝上型計算機、工作站、終端、伺服器、客戶端、可攜式計算機、手持計算機、智慧型手機、平板計算機、移動裝置、伺服器場、硬體器具、小型計算機、大型計算機、視頻遊戲機、手持式視頻遊戲產品及可穿戴計算裝置，包含但不限於眼鏡、腕帶、吊墜及夾式裝置。
如本文中所使用，「計算機」一定是由配備了具有特定作用的計算機的典型硬體及配件的單個計算裝置提供的功能性的抽象概念。舉例來說而非限制，參考膝上型計算機的術語「計算機」將被所屬領域的一般技術人員理解為包含由基於指針的輸入裝置(例如滑鼠或跟蹤板)提供的功能性，而參考企業級伺服器使用的術語「計算機」將被所屬領域的一般技術人員理解為包含由例如raid驅動器及雙電源的冗餘系統提供的功能性。
所屬領域的一般技術人員還將充分認識到，單個計算機的功能性可分布在多個個別機器上。此分配可能是有用的，因為其中具體機器執行具體任務；或是平衡的，因為其中每個機器能夠執行任何其它機器的大部分或所有功能且基於其在某個時間點的可用資源向其指派任務。因此，如本文中所使用的術語「計算機」可指代單個的、獨立式、自含式裝置或一起工作或獨立地工作的多個機器，包含但不限於：網絡伺服器場、「雲」計算系統、軟體即服務或其它分布式或協作式計算機網絡。
所述領域的一般技術人員還明白的是，在某些情況下，常規上不被認為是「計算機」的一些裝置仍然展現出「計算機」的特性。當此裝置執行如本文中所述的「計算機」的功能時，術語「計算機」在這種程度上包含此類裝置。此類型的裝置包含但不限於：網絡硬體、列印伺服器、文件伺服器、nas及san、負載平衡器及就常規「計算機」而言能夠與本文中所述的系統及方法交互的任何其它硬體。
出於本發明的目的，還將重點討論稱為「移動裝置」的特殊類型的計算機。移動裝置可為(但不限於)智慧型電話、平板pc、電子書閱讀器或任何其它類型的移動計算機。一般來說，移動裝置具有網絡能力且通過電信或其它基礎設施網絡與提供服務的伺服器系統通信。移動裝置本質上是移動計算機，但是通常不與任何特定位置相關聯的移動裝置也通常被用戶的身體攜帶且通常與網絡不斷通信。
遍及本發明，術語「軟體」是指代碼對象、程序邏輯、命令結構、數據結構及定義、原始碼、可執行及/或二進位文件、機器代碼、目標代碼、編譯庫、實施方案、算法、庫，或能夠由計算機處理器執行或能夠被轉換成能夠由計算機處理器(所述計算機處理器包含但不限於虛擬處理器)或通過使用運行時間環境、虛擬機及/或解譯器執行的形式的任何指令或指令集合。所述領域的一般技術人員認識到，軟體可以被布線或嵌入到硬體中，包含但不限於嵌入到微晶片上，且仍被認為是本發明的意義內的「軟體」。出於本發明的目的，軟體包含但不限於：存儲或可存儲在ram、rom、快閃記憶體bios、cmos、母板及子板電路、硬體控制器、usb控制器或主機、外圍裝置及控制器，視頻卡、音頻控制器、網卡、及其它無線通信裝置、虛擬存儲器、存儲裝置及相關控制器、固件及裝置驅動器中的指令。此處所述的系統及方法預期使用計算機及通常存儲在計算機或機器可讀存儲媒體或存儲器中的計算機軟體。
遍及本發明，本文中用於描述或參考保持軟體的媒體的術語(包含但不限於例如「媒體」、「存儲媒體」及「存儲器」的術語)可包含或排除例如信號及載波的暫時媒體。
遍及本發明，術語「網絡」通常是指計算機通過其彼此通信的語音、數據或其它電信網絡。術語「伺服器」通常是指通過網絡提供服務的計算機，且「客戶端」通常是指通過網絡存取或使用由伺服器提供的服務的計算機。所屬領域的一般技術人員將明白，取決於背景，術語「伺服器」及「客戶端」可指代硬體、軟體及/或硬體與軟體的組合。所屬領域的一般技術人員將進一步明白，術語「伺服器」及「客戶端」可指代網絡通信或網絡連接的端點，包含但不一定限於網絡套接字連接。所屬領域的一般技術人員將進一步明白，「伺服器」可包括傳遞服務或服務集合的多個軟體及/或硬體伺服器。所屬領域的一般技術人員將進一步明白，術語「主機」可以名詞形式指代網絡通信或網絡的端點(例如，「遠程主機」)，或可以動詞形式指代通過網絡提供服務(「託管網站」)的伺服器或通過網絡提供服務的接入點。
遍及本發明，術語「實時」通常是指操作期限內的軟體性能及/或響應時間，所述操作期限實際上與特定操作背景下普通用戶對時間流逝的感知中的參考事件大體上處於同一時期。所屬領域的一般技術人員應理解的是，「實時」不一定意味著系統立即或瞬間執行或響應。舉例來說，所屬領域的一般技術人員應理解的是，當操作背景是圖形用戶接口時，「實時」通常暗示來自系統的至少某個方式的約一秒鐘的實際響應時間，其中毫秒或微秒是優選的。然而，所屬領域的一般技術人員還應理解的是，在其它操作環境下，「實時」操作的系統可展現出長於一秒鐘的延遲，例如當涉及網絡操作(可包含多個裝置及/或對特定裝置或裝置之間的額外處理或在裝置之間進行數據交換的多次點對點往返)時。所屬領域的一般技術人員將進一步理解計算機系統的「實時」執行與一個人或多個人的「實時」執行之間的差異。實時執行某些方法或功能對於一個人而言可能是不可能的，但是對於計算機而言是可能的。即使一個人或多個人最終可與計算機化系統產生相同或類似的輸出，所需要的時間量將使輸出呈現為毫無價值或不相關，因為所需要的時間長於輸出的消費者將等待輸出的時間，或因為計算次數及/或複雜性、產生輸出的成本將超過輸出的商業價值。
如圖5中大體上所說明，本系統100是一種用於改造住宅或商業電氣系統以提供自動化以及提高靈活性的方法論。系統100在本文中通常稱為「智能」電氣系統100，因為其允許系統100的每個元件與系統100的其它元件通信。雖然系統100通常經設計以改造現有結構，但是所屬領域的一般技術人員將理解，其還可用於作為電氣基礎設施的創建的部分以提供與改造中相同水平的控制及自動化。系統100通常利用三個主要組件，其中的每一者提供系統100中的特定功能性。
組件中的第一者是主開關101。主開關101經設計以布線成取代家庭電氣基礎設施內的現有電開關(例如，燈開關)或取代同一個基礎設施中的電氣接入點(例如，插頭插座)來布線。圖1及3中展示實例。主開關101將包含物理開關111，其將用於使電力從設施的電氣基礎設施50(其與主開關101連接)流動到輸出線60(希望控制到其的電流)，且用於將同一個輸入基礎設施50與同一個輸出線60斷接。在許多方面中，主開關101的關鍵要素是其能夠將房屋中使用電力的裝置70連接到房屋的電網50及將所述裝置70與所述電網50斷接。
裝置70是家庭自動化系統中受家庭自動化系統的某個方面控制的任何事物。在大部分情況中，裝置70將是傳統的家庭固定裝置，其布線到現有的電氣(或其它)基礎設施50及現有的機械開關。因此，在實施例中，裝置70可包括例如(但不限於)吊扇、電氣加熱系統(及因此控制器)及電燈固定裝置的事物。裝置70還可包括能夠對基礎設施供電的某個事物，例如太陽能面板或風車。裝置70還可為以標準且眾所周知的方式插入到電插座中的電氣裝置，例如(但不限於)電器、電視機或玩具。在基本含義中，如本文中所使用的裝置70是駐留在設施的現有電氣基礎設施50上且利用所述現有電氣基礎設施50的任何事物，所述設施例如(但不限於)房屋、穀倉、多單元住宅、連接建築物或其它結構。
與所預期的裝置70的類型無關，裝置70將通常總是具有與設施的電網50的連接點及斷接點。對於內建固定裝置，此將通常包括與固定裝置分離的某種形式的機械開關(例如，燈開關，即使燈開關控制風扇)。在一些情況中，開關可直接在固定裝置處，例如，在拉索固定裝置的情況中，其中開關在連接有燈具的插座中。對於沒有硬布線的電氣裝置，其將通常需要經由插頭插座互連到插座。從上文應當明白的是，插頭插座實際上類似於直接布線連接，其僅允許裝置70的重複連接及斷接。因此，本系統100可包括附接到插頭插座的開關(對於某些時代建造的住宅，情況通常如此)或可為插頭插座憑藉其實際上變為主開關101的外殼的系統100，所述主開關101可或可不實際上包括供用戶操作的物理開關，但是可受遙控開關201控制。
還應當認識到，一些裝置70是「智能裝置」，此可為從房屋的電氣基礎設施50或從自含式電源(例如，但不限於電池)獲得電力但具有與已知類型的網絡通信的內部(或板載)能力的任何類型的裝置70。「智能裝置」的實例可包含例如遙控恆溫器(例如，但不限於nesttm恆溫器)、與智慧型手機或其它計算機網絡介接的照明控制器及其它遙控裝置(例如某些家用機器人)的事物。基本裝置與智能裝置之間僅有的主要區別是，智能裝置包含與內部集線器80(或其它裝置70)通信的內部能力，所述能力並未存在於基本裝置上，且智能裝置因為其可包含開關及電源作為其結構的部分而不一定需要連接到房屋的電氣基礎設施50來操作，但是連接到通信網絡基礎設施180。
實際上，形成房屋的基礎設施的每個被供電物體是呈裝置70的形式。雖然用戶可具有在房屋中完全與房屋斷接的物體(例如，電池供電的鬧鐘或發條廚房計時器)，但是這些是出於本發明的目的而並未被視為房屋的基礎設施的部分的事物。
如圖2及4中所示的系統100的第二主要組件是遙控開關201。遙控開關201在許多方面中僅在名稱上是開關。其實際上是狀態變化的指示器。遙控開關201在其最簡單實施例中是經設計以模擬機械開關的裝置，但並非真正的開關。機械開關通過接收狀態變化的指示(例如，用戶「翻轉開關」)且接著更改開關狀態而工作。遙控開關201經由網絡將狀態變化的經接收指示發射到主開關101，且主開關101的板載計算機121可檢測到所述通信，且適當地更改主開關101上的機械開關111以實行規定的狀態變化。因此，如果用戶在遙控開關201上指示其希望針對特定的燈切換當前電力情況，那麼用於所述燈的主開關101接收所述信息，且通過改變其板載開關111來切換電力。
第三組件是控制器301。控制器301本質上是遙控開關201的非常廣泛的形式，且通常呈通用計算機(例如移動裝置)上的專用軟體的形式。控制器301可為例如移動裝置應用程式(app)，其用於允許用戶與任何主開關101通信且因此控制任何主開關101。實際上，控制器301因此是遙控開關201，其提供與任何或所有主開關101介接的能力而非具體僅針對與有限數目個主開關101介接(遙控開關201的情況通常如此)。
通常，系統100通過提供多個主開關101而工作。每一主開關101通常包括專用計算機121，其經設計以配合在傳統的電氣開關箱內且提供網絡通信能力123以及板載處理及存儲器。主開關101還包含物理開關111，其可用於將導線60與設施的電氣基礎設施50連接或斷接。每一裝置70連接到插座，所述插座連接到導線60，所述插座經設計以作為自動系統的部分而切換。每個此插座將通常與單個主開關101相關聯。因此，在優選環境中，流動到每個插座的電力優選地受一個且確切地一個主開關101控制。這不一定是必需的且在替代性實施例中，主開關101可控制多個互聯插座，或主開關101可與其它主開關101重疊控制。然而，通常優選的是，每個插座具有確切地一個主開關101，因為這提供最大的靈活度。主開關101將接著形成用於提供自動化的網狀網絡401。取決於實施例，網狀網絡401可自組織、自修正及/或自修復。
如圖1及3中最佳地所示的主開關101通常經設計以在現有開關箱中改造。行業中眾所周知的是，燈開關是通過在通常為金屬或塑料的開關箱中硬布線到連接到所述燈開關切換的物體的電氣布線60而安裝在結構中。這允許甚至最終房主也能相對簡單地調換不同類型的開關。舉例來說，傳統的撥動開關可容易地從壁箱中移除、與布線60及50斷接，且可將更換槳式開關定位且布線在所述壁箱中。通常，箱結構及布線被面板141隱藏了，所述面板141是環繞開關裝置的塑料。
在本裝置中，第一類型的主開關101經設計以相同方式配合在傳統開關的位置作為改造或允許通過使用傳統的構造技術容易集成到新構造中。其將硬布線到布線60及50中、放置在箱中，且面板141將用於將其與其附接的設施的表面集成。然而，本裝置的主開關101不僅僅包括由用戶操作的物理開關及控制。而是，如圖1及3中所示的主開關101將包含激活對象151或其它對象的形式，所述其它對象在名義上是由被用戶激活的物理接觸操作。這可為傳統的撥動開關、調光器撥盤或槳式開關，或可為更符合預期的裝置，例如電容式調光器墊161或甚至不需要接觸來激活的佔用傳感器，例如運動傳感器163。
應當認識到，在實施例中，主開關101無需包含任何形式的激活對象151且可從遙控開關201提供全部激活。然而，由於主開關101經設計以定位到現有的開關箱中取代傳統的燈開關，主開關101包含某種激活對象151通常是符合邏輯的。然而，還可使用主開關101來取代插頭插座61。在此情況中，主開關101將通常包含相同的開關功能性，但是將包含用於連接外部電氣裝置的適當插頭連接。主開關101通常也不包含用於由用戶操作的激活對象151，因為所述激活對象151可能相對難以接近。
無論主開關101是否包含激活對象151，物理開關111通常連接到專用計算機121，其通常是主開關101的部分且將固定在安裝箱內部。計算機121將通常用於控制通過連接有主開關的布線50及60的電力流，且可從其連接的布線輸入50汲取電力用於其自身的操作。因此，在最簡單操作中，當激活對象151由用戶激活時，計算機121檢測到激活對象151已經被激活，且接著命令繼電器或形成物理開關111的類似結構在輸入線50與其連接到的輸出線60之間進行連接。計算機121通常還將包含網絡互連性且可使用多種協議連接到一個或多個網絡。通常，至少一個此網絡將是由主開關101及遙控開關201形成的網狀網絡。另一者可為由傳統的網絡集線器80形成的網絡180。
主開關101經設計以布線到現有的電氣系統中取代常規開關或插座，且用於取代用於控制相關聯裝置70的常規開關。現有的輸入布線50提供ac電源到主開關101且主開關101最終用作「主電源」，其對與主開關101相關聯的裝置70供電。在簡單實例中，房屋中所安裝的照明固定裝置70通常具有內建於牆壁中的硬體開關，其用於切斷從電氣基礎設施50到所述照明固定裝置70的電力或將來自電氣基礎設施50的電力供應到所述照明固定裝置70。主開關101用作相同目的，且可以任何形式提供以複製提供到裝置70的電力的形式。通常，主開關101將經設計以佔據與已經以具體的標準化大小及配置存在的標準燈開關相同的空間。
到主開關101的輸入電力(來自結構的電氣基礎設施50)將通常經由ac/dc轉換器131轉換為dc電以驅動用於可由用戶控制的激活對象151的電路。網絡通信123也被供電且可呈ble藍牙通信裝置或使用現在已知或後期發現的任何網絡協議的任何其它無線裝置的形式。計算機處理器以及主開關101上的任何模擬驅動電路及電力測量組件161可被類似地供電。電容式觸摸墊161包括激活對象151的實施例且通過觸摸或接近來激活，且發送命令信號到處理器以適當地激活繼電器111或將其斷電。模擬驅動電路可確保來自處理器的命令適用及保持適當電壓及電流於繼電器線圈111直到改變命令為止。
主開關101的計算機121上的處理器還可從一個或多個相關聯遙控開關201或從控制器301接收無線命令401。為了確保所接收的消息旨在激活具體主開關101，經傳輸消息格式可包含具體網絡及具體主開關101的地址以及命令指令。消息還可含有安全代碼(例如rsa代碼)以避免通信範圍內出現任何模糊性/衝突且禁止入侵開關系統100。
為了供電，物理開關111可為經控制以由模擬控制電路171連接及斷接輸入電力50的spdt繼電器111，所述模擬控制電路171由受計算機121中的微處理器控制，所述微處理器從經附接觸摸墊161直接地接收命令或從遙控開關201或控制器301遠程地123接收命令。替代地，開關111可為任何其它類型的開關，例如(但不限於)固態開關、mosfet、igbt、電晶體，或能夠連接或斷接電連接的任何其它構件或系統。輸入電力50可經由繼電器111引導在兩個引腳中的一者上。(多個)負載70連接到繼電器111的n/o(常斷)引腳。引腳2是常閉的且可在主開關101用於取代已經布線到三路配置中的現有開關時使用。電力50可通過電力測量晶片161路由。所述測量晶片161可從處理器121詢問且數據可經由通信信道123向控制器301或用戶對象報告。應當認識到，在替代性配置中，處理器121及相關聯軟體可由具有完全以硬體表示的相同功能性的電路取代。
如從上文應明白的是，主開關101僅僅用於提供額外功能到與現有裝置70相關聯的現有物理開關。實際上，主開關101用於複製現有開關在對裝置70供電或切斷其電力方面的功能，同時可利用附接到所述開關的基礎設施50的少量電量以提供額外功能性。此額外功能性通常以兩個任選能力的形式出現。主開關101具有接收信息及將信息發射到其它聯網開關的能力以用作用於經附接固定裝置70的控制裝置及系統100中的開關網絡上的集線器。
如從上文還應將得知，導線50到60的電連接實際上是從主開關100上的任何激活對象151的觸發中移除的一個階段，計算機121可在激活物理開關111之前做出額外確定或計算。另外，主開關101可從遙控開關201獲得通信，所述遙控開關201還可用作使計算機121將布線50連接到布線60或將布線50與布線60斷接的指令。計算機121還可提供反饋信息，例如通過開關101消耗的電力的測量，且向例如控制器301的遠程位置報告所述電力消耗。
以上的實現是因為主開關101中的計算機121包含網絡能力123且通常連接到其它主開關101及同一個住宅中及遍及全世界的具有網絡能力的任何其它事物。特定地，主開關101可經由網狀網絡401連接到任何數目個(包含零)遙控開關201、經由家庭網絡(或網際網路)180連接到智能裝置、經由網際網路(或家庭網絡)180連接到控制器301。
通常，主開關101將與任何數目個遙控開關201配對。遙控開關201經設計為簡易通信節點，其用於向主開關101提供變化指示(例如，當某個人在遙控開關201處「翻轉開關」時)。
圖2及4中最佳地展示遙控開關201的實施例。遙控開關201通常允許與主開關101相同的對裝置70的表觀控制(如由用戶觀察)，但是並未直接布線到用於裝置70的布線60中。因為其沒有直接連接到布線60，遙控開關201無需包含用於形成電連接的結構，而且可不使用硬布線電力50。而是，遙控開關201優選地由緊湊型可充電或主板載電源250供電，所述電源250將優選地持續許多年，且易於更換。
板載電源250通常是在遙控開關201內部的dc電源。因為遙控開關201的組件可經設計及選擇以使用極少電力，例如「aa」或紐扣電池的小電池取決於電池容量足以對遙控器供電許多年。替代地，可使用太陽能、動能或其它發電系統。不依賴於電線50允許遙控開關201安裝在任何位置處。遙控開關201可經配對以控制一個或多個主開關101或與其一起工作。當遙控開關201中的激活對象151是通過觸摸或接近激活時，其發送命令信號到計算機121，所述計算機121又將消息格式化且在網狀網絡401上發射命令。消息通常含有所期望的接收方主開關101或某個其它形式的所期望的地址(例如，目標)信息。消息可在主開關101處直接從遙控開關201接收或經由網狀網絡401、例如通過由另一(無目標)主開關101或由另一遙控開關201接收及轉發而中繼到其所期望的主開關101。
在操作中，遙控開關201允許用戶添加第二開關到可針對其安裝主開關101的任何裝置70。為了實現此，遙控開關201將通常以兩種一般形式體現。這些形式中的一者經設計以取代先前以多路安裝布線的燈開關。在此實例中，存在產生先前多路安裝的箱及布線50及60。通常，此類型的遙控開關201將定位在箱上方，所述箱先前以三路配置容置第二開關(其中主開關101定位成取代第一開關)。其可連接到布線50以對其自身供電，而非需要板載電源。然而，遙控開關201將通常從未將布線60互連來激活經附接插座。相反地，其附接的布線50將通常單獨地對遙控開關201供電。
三路及更高多路開關布置展示系統的一定電力。在傳統的三路開關中，應認識到，通常具有連接到電網的第一開關及連接到所述裝置的第二開關，布線是通過所述第二開關連接。僅當兩個開關均連接到互連所述兩個開關的(兩條)導線中的相同者，三路開關才能因為傳送電力而工作。在使用本系統100的情況下，這並非是必需的。在實施例中，主開關101可連接到任一開關位置中，且剩餘開關位置可僅僅經硬布線以取決於位置將特定導線連接到裝置70或電力50。硬接線箱接著僅僅由遙控器201覆蓋，所述遙控器201未連接到任何事物且依賴於其自身的內部電源。在替代性實施例中，遙控開關還可布線到此線50中以獲得電力，但是未布線到線60中來切換。
在具有三路開關及有線遙控開關201的實施例中，如果主開關101是第一者(最靠近電網50)，那麼遙控器201僅僅從作用中的任何線(或遠程電源)獲得其自身的電力，且連接僅僅受具有遙控開關201控制，所述遙控開關201具有連接線及斷接線(具體地，兩個線進入，但僅一個線可連接到外部)。然而，當主開關101被最靠近裝置70的手動開關替換且遙控開關連接到另一手動開關處的電源50時，電力可用性及控制可不同。
為了對主開關101供電，主開關101可配置成從能夠供電的任何線獲取電力。這還允許主開關在其處於鏈中之前通過感測哪條輸入線(例如，紅色或黑色)具有電力且適當地做出反應來知曉前面的遙控開關201的位置。此處關鍵是主開關101已知哪些線被供電且哪些線沒有被供電，且可適當地作用於其從網絡401接收的命令。因此，如果觸發現有的手動開關且手動開關在經連接插座實際上歸因於連接或斷接電力而切換的位置處，那麼主開關101可僅僅更新其內部存儲器以知曉網絡的狀態已改變。因此，當在主開關101處接收到切換的指令時，其已知如何實施所請求觸發(或其它變化)。
連接到同一個混合布置的遙控開關201(其中主開關作為多路系統的部分與現有物理開關互連)僅僅用於通過發送指令到主開關101以改變狀態將開關的狀態從其任何原本狀態切換為不同狀態。從上文還應明白的是，可將主開關101放置在三路(或更多路)配置中同時保留線中的現有(非遙控開關201)手動開關。現有開關可用於通過使主開關101檢測到現有開關的位置已經改變(例如，基於到主開關101的哪個輸入通電)且使得主開關101基於檢測到的變化切換到裝置70的電力或通過允許主開關的切換實際上觸發插座且允許主開關101檢測變化且僅僅更新其對配置的布置的理解來以此配置觸發插座。
在又進一步實施例中，遙控開關201可位於開關之前從未處於的位置處。在此情況中，遙控開關201將通常經設計以仿真燈開關及面板141，但是將可附接到平壁或其它結構，且將不需要將箱內建於牆壁中來容置電子器件。這是圖2中所示的實施例的類型。雖然此類型的布置通常是優選的，但是應立即明白此絕非必需的。遙控開關201可採用任何形式，因為遙控開關201與直接控制裝置70的電氣布線60不相關且僅任選地附接到電網50。
與類型或位置無關，遙控開關201將通常以關於主開關101的主/從類型的關係來工作。特定地，當用戶確定其希望具有額外開關來控制特定特徵時，用戶將使遙控開關201配對到特定主開關101(或多個主開關101)。這可通過多種技術而發生，但是將通常通過例如使主開關101知曉其從具有特定地址的遙控開關201接受消息的布置而發生。所述連接將通常經由主開關101所連接的相同網狀網絡401而進行。
因此，用戶可具有照明固定裝置，其位於第一位置中且在本系統的實施例的安裝之前具有控制其操作的單個開關。用戶接著可用主開關101取代現有機械開關。此主開關101用作用於所述固定裝置的中心控制集線器且將用於控制到所述固定裝置的電流。用戶可接著使任何數目個遙控開關201(其是自含式的且無需與電氣系統60或50互連)與主開關101的操作相關。用戶接著可將這些遙控開關201安裝在其適合出現的任何位置。因此，用戶可利用車庫中的電氣系統50將單個室外燈連接到單個插座，所述電氣系統現在可由車庫中主開關101(取代插座中之前的機械開關)或由可在房屋中任意處的任何數目個遙控開關201操作。在實施例中，此遙控開關201可包含粘合劑背面或所屬領域的一般技術人員已知的用於將其安裝到牆壁或其它便捷位置的其它附接件。
替代地，如果用戶具有走廊燈(其中現有的物理開關在走廊的兩端處)，那麼用戶可連接主開關101取代開關中的一者，且接著用遙控開關201取代另一開關，所述遙控開關201經設計以「覆蓋」不再需要的箱401。這提供相同的功能性。然而，在實施例中，以標準的三路電布置互連兩個先前開關的導線可能不再需要了，且可從電氣基礎設施中移除。更進一步，多路開關設置中的一個開關可被移除且主開關101定位成取代所述開關。主開關101接著可基於鏈中的其它開關的觸發使用電輸入以確定插座是否應從當前位置觸發或僅僅檢測其它開關已改變配置且更新其對傳訊的理解以允許其將來接收到命令時正確觸發。
如應明白的是，遙控開關201的使用特別有利，因為其允許傳統的「燈開關」本質上提供在任意處，前提是主開關101及遙控開關201兩者均通過網絡通信。主開關101可用作來自任何遙控開關201的指令的網絡401的集線器，且還可用作集線器以將指令傳送到任何其它主開關101或從任何其它主開關101傳送指令。這允許創建網狀網絡401，其中與網狀網絡401相關聯的任何開關(主開關101或遙控開關201)可僅僅通過與網狀網絡401中的最近的其它連接物體交互與所述網絡401通信。這可提供電力節省，因為可利用最少電量操作網絡。
另外，通過具有物連網，互連控制器的網絡401不限於開關101或201。具體地，主開關101中的一或多者可連接到進一步網絡基礎設施。舉例來說，主開關101中的一或多者能夠連接到現有的家庭有線或無線網絡180，其接著在外部連接到網際網路。因此，除開關101及201外，可提供控制器301，其實際上是計算機(特別是移動計算機)，所述計算機能夠提供與系統100相關聯的任何主開關101的控制。控制器301還可從可獲得網際網路連接的任何地方操作。因此，最初具有單個機械開關的單個固定裝置現在可從主開關101(其取代所述機械開關)、從位於設施中的任意處與所述主開關通信的任何遙控開關201、從位於網際網路可接入的任意處可經由網絡與遙控開關201或主開關101中的任一者通信的任何控制器301或從能夠發送指令到網絡401或180上的任何其它事物操作，所述指令可被主開關101理解為用於控制所附接裝置70的指令。這可包含遠程智能裝置。另外，因為任何遙控開關201可實際上經設置以控制任何數目個主開關101，系統100具有近似無限制數目個可行配置及控制選項。
系統100的實施例是以圖5中的代表性配置展示。如應明白的是，存在過多的配置機會，因為系統100是利用數個主開關101及遙控開關201構造的。通常，每個開關101或201或裝置70通信地連接(通常經由主開關101，但是智能裝置可利用其板載通信)到系統100中的至少一個其它物體。網絡是自組織，且大體上可配置。圖5中的系統100僅展示4個主開關101、4個遙控開關201及兩個控制器301，但是這僅僅是代表性的。每個主開關101具有與裝置70(負載)相關聯的電連接器60，其經激活而接通或斷開(或在此類情況中，根據調光要求，部分接通或斷開)。l1a70可僅僅由主開關101供電。然而，ms1101本身的物理開關111可在本地從其自身的激活對象151以命令控制，或可從fr1遙控開關201控制或可受任一控制器301控制。可利用單個遙控開關控制一個以上主開關101，且此外可利用符合用戶配置的多個遙控開關201控制一個主開關101。此可配置性說明此實施例的獨特特徵中的一者。
在例如圖5的實施例中，形成於網絡401中的通信系統的主幹網是低功耗藍牙(ble)技術。因為其是低功耗解決方案，所以其具有在地理上較短的傳輸範圍。為了從遠處到達及控制系統，提供經由網際網路180發送消息到集線器80的能力。wi-fi信號經解譯及轉換為集線器80處的對應ble信號。這表明系統100可從遠處控制及詢問同時仍然允許從ble的使用中節省電力。
如先前所指示，圖1是純假想配置，由4個主開關101組成，所述主開關各自控制一個或多個裝置/負載70。全部主開關101可由其自身的激活指示器141控制/操作。為了展示靈活性，在此實施例中，兩個主開關201配對成的開關101被示為受一個遙控開關201控制。不同的主開關101沒有遙控器，且更進一步地，主開關101具有也可控制其操作的兩個遙控開關201。應當注意的是，第二遙控開關(r2b)被說明為無法直接與其主開關ms2通信。其消息通過網絡經由ms3路由到其在ms2處的最終目的地。網絡可由具有低功率藍牙通信能力的任何控制器301尋址/控制。對於更大範圍的控制，任何控制器301可與本地集線器80通信，所述本地集線器80可轉換wifi消息，且將適當的低功耗藍牙消息再次發射到系統100。
在實施例中，系統100能夠測量及傳遞每一次發射傳輸的場強。由於此計算，可對主開關101及遙控開關201及實際上任何其它低功耗藍牙發射發射器的位置進行三角測量。因此可將裝置相對於彼此及某個設定參考點進行定位及映射。此外，因為每一個開關101或201可指示發射傳輸源，所以可區分主機開關101與遠程開關201、控制器301、連接到網絡401的任何其它事物。以類似方式，身體上攜帶任何類型的低功耗藍牙發射器的用戶能夠位於網絡內。在現場且因為位置而再次改變場強的任何人可由網絡定位，從而允許網絡變為建築物或房屋內的佔用傳感器而無需利用具體的運動傳感器。
從上文應明白系統100的靈活性及電力。通過提供實際上控制到基礎設施中的單個終點(插座)的電力的單個主開關101，系統100可允許連接到基礎設施的任何電氣裝置70的自動化及遙控。另外，其可獨立於對任何其它裝置的控制來控制每一個裝置70，從而提供全定製及靈活性。控制器301的包含接著允許利用自動化指令對主開關101進行編程以不僅僅提供遙控，而且還提供自動化。這可允許用戶編程時間計劃表，產生開關位置圖，編程自動通信或物體檢測器功能，以實施「安全模式」(如隨後討論)及相關全局控制，或其它命令級功能。
控制器(例如，但不限於通用計算機、移動裝置或專用計算機)301可用於控制開關101及201中的任一者或全部及/或其間的變化。控制器301實際上僅僅是遙控開關201，其可在收到命令時將其自身尋址到任何主開關101且可使用更強大的通信方法以使得其能夠與來自直接通信範圍外部的位置的系統通信。在實施例中，控制器301可連接到網際網路180，所述控制器又可連接到網狀網絡401。
為了說明自動化而不僅僅是遙控可如何發生，提供單個實例可為最佳的。在此實例中，用戶的鬧鐘響起。鬧鐘實際上是還包含時鐘的功能性的遙控開關201。當用戶點擊時鐘上的關閉按鈕時，這是針對主開關101且最終針對控制器301。控制器301查找並得知是工作日且當鬧鐘關閉時用戶就應該起床了。為此，控制器301指示主開關101對主臥室中的電動百葉窗供電，從而打開百葉窗。控制器301還指示主開關101使廚房的插頭插座接通(咖啡機的插頭插在所述插頭插座中)。當用戶坐在床上時，附近牆壁上的遙控開關201的運動檢測器檢測運動，且開始使用緩慢淡入淡出激活房間中的燈，以允許用戶的眼睛經由位於整個房間的主開關101從其自身調整。當用戶慢吞吞地到廚房去拿他們的咖啡時，客廳中的主開關101中的運動傳感器感測到他們正在靠近且將燈接通。以上表明用戶現在已經完成了將百葉窗打開、將燈接通，且開始煮咖啡，而用戶為此所做的僅僅是關閉鬧鐘及起床。
如以上實例中所期望，用戶可在無需有意識地與他們的電氣裝置70交互，或僅以最簡約方式與電氣裝置70交互的情況下，與電氣裝置70有效地交互。另外，系統100優選地還提供網絡以提供本地警報作為例如負載的故障的關注實例且具有按照定時表自動操作的能力。系統100可具有自動地感測個人的存在或不存在(例如，通過使用主開關101或遙控開關201中的任一者處的運動傳感器或通過用戶攜帶具有ble能力的裝置進入某個區域中且改變場強)，且以預先計劃方式做出反應。為了促進以邏輯方式發生互通信，系統100可自動地產生通信裝置(遙控開關201、主開關101或控制器301或任何其它事物)的圖，建立它們的物理位置，且以基於所述位置的方式對來自它們的輸入做出反應。以此方式，來自例如智慧型電話的控制器301(用戶將通常攜帶以利用它們「將燈接通」)的指令將控制器301目前所處的任何房間中的燈接通。在實施例中，用戶可攜帶呈發射器的形式的定位器。定位器可能在它們的身體上、在他們通常攜帶的某些事物中，或甚至被植入。接著，可基於此發射器的位置經由預編程到網絡401上的計算機中的指令控制系統100做某些事情。
在實施例中，如實例中所說明，系統100不僅促進到裝置70的簡單「接通及斷開」(二元)電力，而且促進改變或修改主電源，使得如白熾燈、cfl及led燈的此類物品可被調暗或例如風扇的裝置可被調慢。取決於所連接的裝置70，其還直接對導線60供應dc電而非ac電。由於主開關101最終控制每個插座的電源50，主開關101可以與任何傳統的開關或控制器相同的方式以任何樣式提供所述電力。系統100的實施例提供經由控制器301通過網際網路在更大遠程距離處控制全部系統功能的能力。以此方式，設施的整個電氣系統(及全部相關聯裝置)可利用單個控制器301進行遙控，前提是控制器301能夠連接到網絡及發射適當指令。為了促進此連接，系統100可利用傳統的聯網基礎設施(有線或無線)，其可存在於結構中以允許至少一個主開關101或可能並置的控制器301與網際網路或任何其它大型網絡及網絡100的網狀網絡互連。
還應明白的是，除提供與以標準方式使用所附接裝置70相關聯的切換能力外，系統還通過允許明確的「斷電」狀態提供獨特能力用於保證安全。傳統地，更換燈泡或者對連接到多個硬體開關的固定裝置展開工作的人在不切斷對整個結構區域的供電(例如，通過斷路器)的情況下無法確認電力實際上是否與固定裝置斷接。在本系統100中，因為僅具有一個物理131開關(其實際控制對任何固定裝置的供電)且所述開關131的接通/斷開狀態並未由連接到其的全部物理開關指定(但是可由任何控制器301或類似裝置控制)，所以系統100可接合安全模式，由此用戶指示需要切斷特定插座的電力(且通常不會再次接合)直到滿足某些情況為止。系統100接著可確定負載70是否有帶電，且如果是，那麼將電源50與負載70斷接直到安全裝置脫離為止。這可允許用戶在確認沒有電力流動到插座的情況下安全地對所述插座展開工作。
類似於上文，父母可完全關閉兒童房間中或結構中的較低點處的插座的電力以減小或消除因兒童玩弄插座引起的觸電事件的可能性，但是可利用受保護控制器301(例如，受操作密碼保護的計算機)或位於兒童無法觸及之處的改造開關(通常為遙控開關201)以在成年人在房間中需要電力的情況下，重新啟用電力。如應明白的是，系統提供改進的安全性，因為任何插座或固定裝置的機械連接通常受單個開關控制，且所述開關的狀態歸因於網絡互連是已知的。因此，用戶實際上可獨立於任何其它插座控制任何插座的電力，且可決定性地關閉任何插座的電力而無需撥動斷路器。
從上文應明白的是，系統100經由相關聯主開關101對流動到任何插座及因此所附接裝置的電力提供單個控制點。另外，主開關201通過遙控開關201及控制器301的互連性，允許其自身以經由網絡401或180連接到其的任何控制器301所需要的幾乎任何配置來控制。
應明白的是，系統100提供幾乎無限制的數目個潛在組件配置。在完全集成的家庭自動化系統中，家中的電氣基礎設施中的每個接入點(插座)將具有與其相關聯的主開關101。另外，每個主開關101可具有與其相關聯的任何數目個遙控開關201。只要擁有這麼多的基礎設施，房主可基本上從放置在他們希望的任何地方的開關來控制房屋中的任何地方的任何裝置70，而不需要安裝除開關本身之外的任何布線或任何網絡基礎設施，所述開關以對應於傳統燈開關或插頭插座的安裝的簡易方式連接到現有的電氣基礎設施，或根據需要簡單放置。用戶可僅僅將開關放置在床頭柜上，所述開關可指示房屋的相對側上的外部燈(或家中的任何其它裝置)。
從上文還應明白，在實施例中，開關系統100可消耗最少電力且以休眠模式靜止操作以允許系統100提供能量節省能力而不必消耗額外電力來這樣做。理想地，主開關101還將能夠測量和報告通過主開關101(及因此，任何附接的裝置70)消耗的電力，並將所述電力消耗報告給遠程位置以允許有效的電使用量監控及最小化。
在實施例中，系統100可提供故障保護。舉例來說，如果系統100檢測激活故障。舉例來說，如果某個主開關101激活，但是沒有從裝置70檢測到負載(這是裝置70在被供電時未能激活的情況)，那麼主開關101可檢測到此已經發生，並經由網絡401或180發出通信以(例如經由控制器301或經由另一個移動裝置)通知用戶發生故障。如果通信經由控制器301進行，那麼在實施例中，系統100接著可經由控制器301向用戶請求關於如何對故障做出反應的輸入。
網絡401或180還可提供關於例如負載操作中的實例的本地警報，並允許系統自動地並且按照時間計劃表自動地操作、自動地感測個人的存在或不存在，且以預先計劃方式做出反應。在許多方面，使開關不僅可以在家庭自動化系統內操作而且還可控制家庭自動化系統，系統可以允許每個開關與其它開關交互的方式基於預期接近度自動地產生網絡中的開關及其物理位置的圖。舉例來說，如果某人正移動通過結構，那麼可希望系統知道沿著所提出的路徑存在哪些開關，且基於此外推其它開關的操作。另外，系統可以優選地知道另一開關與其自身處於相同房間中，且因此開關可能旨在用於共同目的。需要一種系統，其不僅接通和斷開負載，而且還促進改變主電力，使得如白熾燈、cfl及led燈的此類物品可被調暗或風扇可被調慢，並且可允許開關以非二元方式操作。
雖然已經結合某些優選實施例揭示了本發明，但是此不應被視為對所有提供的細節的限制。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可對所描述的實施例進行修改及變化，且應理解其它實施例將被包括在本發明中，如本領域的一般技術人員所將理解的。