特別是在商用和多建築物系統中的自動能量管理和能耗降低的製作方法

2023-05-01 03:08:31

專利名稱：特別是在商用和多建築物系統中的自動能量管理和能耗降低的製作方法
技術領域：
本發明涉及管理能量使用的系統和方法，特別是在複雜的多建築物環境中管理能量使用的系統和方法。
背景技術：
近年來，多種因素聯合在美國許多地區造成電能危機。這些因素包缺少發電能力；缺乏對新傳輸能量的投資；燃料短缺；和增大的需求。結果是電力短缺和能量基礎設施中的困難。
當今世界各地存在著大量多建築物系統，例如，30、60或更多的建築物的公用系統。這種建築物系統的例子包括，例如，大學系統。多建築物系統可以是地理上分散的。在這樣廣泛分布的建築物系統中控制能量消耗和能量消耗成本是具有挑戰性的。例如，見2001年批准給Woolard等的美國專利6,178,362(轉讓給Silicon Energy Corp.)，討論了對於操作大的物理工廠的商業用戶的能量管理和能量成本管理的一些問題。
通常，如果希望在多建築物系統中降低特定量的能量消耗(例如，在接下來的兩個小時中降低40KW)，一般是使用基於程序的系統(例如，常用的建築物管理系統，當前生成能量管理系統軟體，或SCADA類型的系統)，那麼需要建築物管理人員手動控制達到目標所需的所有步驟和任務。因此，如何完成指定能量消耗降低的問題在很大程度上取決於人。
另一個問題是如何知道正好要達到的特定能量消耗降低。這個問題也是在很大程度上取決於人的。例如，在美國專利6,178,362中，通過在多建築物系統中包括各種計量表和數據獲取設備，但是，獲得的能量數據仍然必須由人類操作者評審。慣用系統中必須包括人類操作者是一個很大的缺陷。人類操作者可能會不能識別出一個或更多的有關能量的事件(例如，一個新的最大峰值的徵兆)。人類操作者的專心程度、精確性、速度、和遠見必然是有限的，從而有可能不能認識到這些有關能量的事件。人類操作者可能具有其它的職責，從而他們可能不能在關鍵的時間評審有關能量的數據。人類操作者可能觀察到數據但是不能認識到其重要性。人類操作者可能評審數據、認識到它的重要性，並且作出在成本或便利性或舒適性上可能不是最佳的行動路線的決定。
在任何能量管理系統中，達到新的最大用電峰值是昂貴的，並且公認為是必須認識到的，並且必須避免的情況。在基於人類的能量管理系統中，人類操作者可能正在，或可能不在，察看數據湧向新的峰值的時刻輸出的能量數據。人類操作者的勤奮、注意力、和能力水平是變化的。負責識別新峰值波動的人類操作者會有其它的任務，因此，他們不能提供足夠程度的注意力和監視來識別每個朝向新峰值的浪湧。
識別朝向新峰值的浪湧之類的有關能量的事件僅僅是能量管理的一個方面。在認識到一個不希望的有關能量的事件正在到來之後，其餘的問題就是採取何種應對措施。人類操作者在給定的時間中能夠考慮的只有那麼多信息和變化。要求人類操作者迅速地作出決定和採取行動來避免系統湧向新的峰值。當人類操作者認識到新的能量峰值正在到來時，他或她要迅速地行動以避免達到新的峰值，並且決定減少對系統中一個或更多的電力用戶提供的電力。人類操作者實際上不能在有限的時間內詢問或研究許多不同的能量用戶(例如，空調器之類的用電設備或裝置)，以確定每個的狀態。實際上，至少是由於沒有更多的時間的原因，人類操作者最多不過是執行一個或更多的能量降低命令。
降低建築物中能量消耗的軟體系統已經存在多年。這些系統通過將各種不同能量消耗裝備連接到計算機工作，這使得建築物管理者能夠監視消耗，並且在需要時，降低消耗。更為高級的系統允許第三方「服務辦公室」向建築物擁有者提供這些功能，但是，它們仍然依賴大量的人類幹涉來實施。迄今為止，能量消耗的分析和管理一直都是人工過程。計算機和軟體系統已經能夠收集有關特定設施或獨立裝備的能量消耗的數據多年。但是人類必須分析信息，和決定採取什麼措施來降低能量消耗。由於在任何給定時刻有許多因素影響能量消耗，外部氣候，內部人數，等等，因此，不能準確和精確地實時調節能量消耗。例如，Woolard等人的系統尋求使用三維設施導航工具，能量消耗分析處理，TPC/IP通信，和基於全球資訊網(WWW)的接口，但是它基於每個都「執行允許該實體的僱員控制和管理包括能量消耗在內的設施的操作(Id.，第二卷，第26-29行)」的子系統(增加了強調)。
2001年加州的電力危機提供了一個生動的示例。儘管該州的許多建築物和工廠具有能量管理系統，但是，電力提供者和商業用戶試圖防止大規模電網崩潰的唯一可用選擇是在「局部停電」和輪流或燈火管制中關閉電燈。本地能量管理系統和每日監視它們的人不能分析降低能量消耗的所有可能選擇，和迅速地這樣作。唯一的選擇是關閉整個系統和業務。停電，即使是有計劃的停電，也會有破壞性的後果，例如，破壞電話和計算機網絡裝備，不能存取數據，等等。
負責保證能量供給的各種政府或準政府實體將繼續要求用戶減少他們的電力用量，以便避免實際的或可能的停電造成的破壞性影響。由於具有許多好處，所以尋求避免給用電大戶停電。企業需要有可靠的能源。政府面對著長期的能源短缺的社會和政治後果。電力提供者不建造大的發電儲備設施，因這不是一種最好的解決方案，就不能滿足他們地區的電力要求。因此，應當知道在能量消耗、能量短缺、和以下要討論的能量管理方面存在著巨大的挑戰。

發明內容
在本發明中，將一種包括人工智慧的系統連接到能量使用設備(例如，一件裝備)。可以有利地實時監視和/或操縱能量消耗。可以使用人工智慧(智能代理)評價、預測、和/或控制能量消耗模式。從包括人工智慧的系統，可以發送控制信號以在建築物和/或設備(能量用戶)層部署協調一致的節能策略。能量管理可以是自主的、基於人工智慧的、實時的、通過網際網路的。
本發明的明顯優點是提供了最大能量減小，而對建築物系統中建築物的佔有者最小的影響。可以在不超對建築物系統中建築物佔有者定義的特定影響水平的情況下取得最大的能量減少。
在第一優選實施例的發明中，提供了一種能量管理系統，包括對建築物系統中不利能量事件的基於計算機的監視；建築物系統中不利能量事件的基於計算機的識別；對建築物系統內能量用戶的能量減少可能性的立即自動詢問；來自被詢問用戶的有關能量減少可能性的回答的自動接收；將能量減少可能性處理成循環減少輪迴的自動處理。優選通過計算機，利用一組評價如何制定每個提供了減少可能性的對應能量用戶的每個對應減少可能性的指令，自動地處理來自被詢問了能量減少可能性能量用戶的回答。
在另一個優選實施例中，本發明提供了一種減小和/消除對人類操作者在建築物系統的能量管理中的注意力的需要的方法，包括獲得的能量數據的非人類的計算機化處理，其中獲得的能量數據是建築物系統中至少一個能量用戶的，所述處理包括(A)自動確定是否存在至少一個能量有關的事件，或(B)連續地優化至少一個能量用戶的設置。當自動確定了存在一個能量有關的事件時，本發明提供了立即啟動對於能量有關的事件的自動回答。另一個優選但是可任選的例子是，其中至少一個智能代理從獲得的能量數據實際地預測峰值；其中能量有關的事件是新最大峰值的威脅，和立即啟動的自動回答包括能量減少幹涉以避免新的最大峰值。
在又一個優選實施例中，本發明提供了一種基於計算機的能量管理系統，包括獲得的能量數據的非人類的計算機化處理，其中獲得的能量數據是一個建築物系統中至少一個能量用戶的，所述處理包括自動確定是否存在至少一個能量有關的事件；和在識別出自動確定了存在至少一個能量有關的事件時，根據人工智慧推理對其作出非人類的計算機化的回答。
此外，在又一個優選實施例中，本發明提供了一種用於能量用戶的基於計算機的循環輪迴系統，其中能量用戶在基於計算機的控制下並且處於一個建築物系統中，循環輪迴系統包括對於建築物系統中多個能量用戶中的每一個的一系列的基於計算機的能量減少命令，其中(1)一系列能量減少命令中的每一個基於計算機的能量減少命令；(a)專用於減少命令指向的能量用戶；(b)從能量用戶提供的能量減少貢獻得到的；和/或(c)基於連續地學習和觀察能量用戶的特性；和/或(2)根據有關某個參數或多個參數的類似性，將多個能量用戶中的一個能量用戶與其它能量用戶組成組。
在又一個優選實施例中，本發明提供了一種避免新的能量峰值的基於計算機的方法，包括給基於計算機的系統提供有關已經到達建築物系統的能量峰值的數據；實時獲得建築物系統中當前能量用量的計算機可讀數據，從這個計算機可讀數據自動地預測新能量峰值是否逼近；和實時自動處理獲得的計算機可讀數據，以預測新的能量峰值是否逼近。如果獲得的計算機可讀數據的實時自動處理提供了新的能量峰值正在逼近的預測，那麼啟動自動回答。
在又一個優選實施例中，本發明提供了一種能量減少系統，包括多個能量減少幹涉的自動管理的循環輪迴。可以從來自要減少能量的能量用戶的能量減少貢獻，得到多個能量減少幹涉內每個對應能量減少幹涉。多個要減少能量的能量用戶可以包括在一個單獨的建築物中或多建築物系統中。
此外，在又一個優選實施例中的本發明提供了一種能量有關的數據的編譯，包括多個能量用戶內至少一個獨立能量用戶的能量有關的數據的流(例如，在至少一個獨立能量用戶在一個多建築物系統內，並且為多建築物系統內的其它獨立能量用戶提供獨立的數據流的情況)。
本發明也提供了一種數據分析方法，包括經營多個能量用戶中至少一個獨立能量用戶的能量有關的數據流，其中經營包括與設備的歷史數據比較。經營可以包括對於迅速背離歷史模型的基於計算機的搜索。
本發明的又一個實施例提供了一種確定是否要修理或更換一個獨立能量用戶的方法，包括評審獨立能量用戶的能量有關的數據流，其中獨立的能量用戶包含在多個能量用戶內。
本發明的再一個實施例提供了一種在多建築物系統中自動完成能量減少的能量管理系統，包括立即自動詢問建築物系統內能量用戶的能量減少可能性；自動接收來自被詢問能量減少可能性的能量用戶的回答；將能量減少可能性自動處理成循環減少輪迴。
以下說明本發明的系統、方法等的一些完善細節，而不是要把本發明限制到這些細節。
每個能量用戶優選與一個提供了向前和向後推理和預測能力的專用神經網絡結合，例如，連續地學習結合專用神經網絡的所述能量用戶的操作特性的專用神經網絡。
不利能量事件或能量有關的事件的例子可以是，一個新峰值需求或其徵兆；人類給予的減少特定能量消耗量的指示；和/或反常市場中能量價格的過度增加。不利能量有關事件可以是向新的峰值需求的浪湧或穩定增加；經過進行監視的計算機系統的人工智慧學習的至少一個可識別數據模型；等等。對於每個識別的不利能量事件的數據模型，進行不利能量事件識別的計算機，根據推論作出自動回答(例如，一個要執行的詢問回答)。
在說明監視的情況下，監視可以發生在從一切正常的環境選擇的一種環境中；24x7永久負載減少環境；和緊急環境。能量使用可以恆定地監視和/或調節，所述恆定監視和/或調節是非人類的，其中提供了一切正常的恆定調節，24x7負載減少。非人類恆定監視和/或調節優選是通過人工智慧；和，優選監視和/或調節至少一個影響能量消耗的因素(例如，在和/或逼近一個能量用戶的當前氣候條件；能量用戶服務的設施的佔用率；能量的市場價格；氣候預測；市場價格預測；空氣品質；空氣品質預測；照明質量；照明質量預測；插塞載荷模型；插塞載荷模型預測；等等)。
本發明可以包括和/或提供以下一種或更多至少一個建模代理和/或至少一個預測代理；24x7永久負載減少；使現行正常能量消耗中能量消耗最少；建築物之間的負載平衡；可歸功於能量管理系統的任何自動幹涉的能量節省的自動文獻編制；從獲得的數據的基於機器的學習和/或從獲得的數據基於機器構造模型；可歸功於任何所述自動幹涉的能量節省的自動文獻編制；基於機器推論以在至少兩個衝突的目標之間選擇(例如，基於機器推論是要在市場價格目標與舒適維護目標之間選擇)；能量數據和/或設備的計算機顯示；在人類要求時，計算預測，建議的控制行為的效果的計算機模擬，和/或有關不同集合層的模擬的計算機報告；根據(A)有關建築物系統中一個建築物或多個建築物的知識，(B)有關能量使用設備的知識，(C)有關建築物系統的知識，和(D)建築物系統外的數據中的一個或多個的人工智慧推論；能量用戶的自動詢問；接收來自被詢問能量用戶的回答，和自動處理接收的回答；最佳能量節省命令決策和/或策略的自動公式表示；執行最佳能量節省命令決策或策略；產生一個或更多的執行人工智慧推論的人工智慧代理的歷史行為的日誌；機器檢測化學或生物戰劑的存在，對其確定一個機器回答(例如，釋放對抗劑和/或調節一個或多個能量用戶)；建築物管理者感興趣的至少一個參數的至少一個基於機器的確定，所述參數是可測量的和可控制的；計算機化的回答的自動監視；通過網際網路通信；通過人工智慧學習，從而可以通過循環輪迴保持系統服務的每個地區中的一個希望的目標參數(例如，室溫)；以計算機可讀形式編譯一個完整的歷史數據陣列，從其確定一個或多個模式，和與當前實時數據比較以預測是否一個新的峰值將要到來；基於神經網絡的預測；一個作為收入級計量表的集合的收入級虛擬計量表；根據在能量用戶的和/或逼近能量用戶的所有當前氣候條件監視和調節能量用戶服務的設施的佔用率；能量市場價格；氣候預測；市場價格預測；空氣品質；空氣品質預測；照明質量；照明質量預測；插塞載荷模式；和插塞載荷模式預測；用於獲得數據和公式表示可用規則的初步功能測試，和插在有關能量使用設備的建模代理的神經網絡中的連續學習過程。
在提到建築物系統時，建築物系統可以是一個單一的建築物或至少兩個建築物。例如，一個建築物或多個建築物可以是至少一個大學建築物；至少一個旅館建築物；至少一個醫院建築物；至少一個汽車經銷建築物；至少一個大型購物中心；至少一個政府建築物；至少一個化學處理工廠；至少一個製造設施；和任何上述建築物的組合。
當提供了至少兩個建築物時，管理下的至少兩個建築物可以是地理分散的(例如，一個不同的州)；和/或公有或非公有的。例如，所有權可以是商業實體、大學、或政府、等等。
在提到峰值時，峰值的例子包括kW需求峰值，照明峰值，二氧化碳峰值，汙染峰值，等等。
在提到自動回答時，自動回答優選是不確定的。
已經提到了是否存在至少一個能量有關的事件的自動確定，並且這種自動確定優選包括人工智慧的使用。
當提到人工智慧時，人工智慧優選是神經網絡的人工智慧；基於規則的專家系統；和/或基於目的的計劃系統。人工智慧推論可以包括至少一個人工智慧代理，並且，最好可以在任何給定時間，可以監視正人工智慧代理正在做什麼(例如，通過人類觀察什麼人工智慧正在工作的監視)。
可以提供和/或包括以下一個或多個優點在給定時間周期中可以處理比人類處理的更多的獲得能量數據；在任何時間中處理比人類能夠完成的更多的信息之後，可以用公式表示非人類的計算機回答；可以減少建築物系統的每月能量消耗，和/或降低建築物系統的峰值負載用戶電費。在提到的計算報告中，計算機報告的集合層可以是在一個單個的設備，在一個建築物中的每個事物，在一組建築物，或公有的每個事物。最佳能量節省命令決策可以包括對系統中能量用戶影響最小的能量減少輪迴。
在提到計算機回答時，計算機回答可以包括至少一個基於以下一個或更多方面的確定(A)空氣品質，溼度，汙染物，空氣流動速度，溫度，和空氣物理性質的其它表述；(B)光方向，光的顏色，周圍環境溫度，英尺燭光，光發生設備的kw消耗，光的氣味，和光的物理性質的其它描述；(C)插頭負載；運動傳感器感測的運動；二氧化碳水平；亮度；聲音電平；感測人類存在的自動設備；運動檢測器；光感測裝置；居住環境傳感器；(D)化學或生物戰劑感測設備(例如，芥子氣傳感器，炭疽傳感器，一氧化碳傳感器，氯氣傳感器，神經毒氣傳感器，等等)。
在提到循環輪迴系統時，例子可以是響應人類對能量減少的請求用公式表示的循環系統；正常環境下實現的循環系統，等等。通過例子，計算機可以自動地處理來自被詢問用戶的回答，來自能量用戶的對應減少可能性的總量，確定對應減少可能性的總量是否足夠大，和(A)如果足夠大，那麼前進到按照標準確定循環減少輪迴的時間；和(B)如果不夠大，那麼通知人類用戶。可以執行循環減少輪迴，和取得能量消耗減少。在能源危機期間，可能發生能量消耗減少(例如，本地獨立系統操作者、權力當局、公用事業部門、或政府部門，等等)。為了將能量賣回到電網，可以調用循環減少輪迴。
在提到計算機可讀數據時，計算機可讀數據可以包括來自建築物系統中的能量用戶的數據；來自從傳感設備、用於記帳的電錶中選擇的一種源的數據，和來自各個設備的信息；等等。
可以根據溫度預測、經過人工智慧和連續更新下的歷史觀察和學習的模式、提供了單個設備場所的佔用率，預測每個單個設備的需求。
在提到立即自動詢問時，可以直接和間接啟動這種詢問，例如，根據本地獨立系統操作者、電力當局、或公用事業部門的請求的詢問。
本發明提供了可選的文獻編制，這種自動文獻編制自動地產生以避免新的能量峰值，所述自動文獻(a)存儲在一個可存取計算機文件中，和/或(b)以人類操作者友好格式列印和/或存儲。
如果希望的話，本發明使得能夠不需要人類操作者。如果希望，人類操作者可以具有可選的超越權。人類操作者也可以選擇輸入一個詢問(例如，詢問一個指定建築物中的一個或多個設備的當前狀態，請求有關能量帳單和/或舒適等的建議的控制措施在能量帳單和/或舒適性方面的效果的據測的詢問)。本發明包括一個實施例，在這個實施例中，預測是否一個新的能量峰值正在逼近的自動處理，和對於新的能量峰值正在逼近的據測的立即、實時、自動回答中都不涉及人類操作者幹涉。通過應用本發明，可以避免新的能量峰值，而無需人類幹涉。即使沒有人控制時，也能取得這裡所述的有利結果(例如，能量消耗減少)。


圖1是基於機器的並且可以無人操作的示例發明能量管理系統的流程圖；圖2是根據本發明的示例基於機器的能量數據接收和處理的流程圖，包括對不利能量事件的自動識別和回答；圖3是根據本發明的對於不利能量事件的示例基於機器的能量減少回答的流程圖；圖4A和4B是根據本發明的用戶設置的要通過較高層代理完成的目的與較高層代理的關係的示意圖的例子；圖5是根據本發明的三個建築物的示例基於網際網路的能量管理系統的示意圖；圖6是根據本發明的用於負載輪迴的示例循環算法的流程圖；圖7是根據本發明的一個示例輪迴進程表/矩陣例子的流程圖，示出了一個負載輪迴「循環」方法；和圖8是峰值負載的曲線圖根據本發明的示例虛擬計量表與真實計量表。
具體實施例方式
如參考圖1所見，在一個優選實施例中，本發明是一個基於機器的能量管理系統，這個系統是可以無人操作的。儘管不需要人類操作者，但是，不必在能量管理系統中阻止人類操作者行動。在圖1的能量管理系統中，為了從多個能量用戶電子地接收數據，電子地監視不利能量事件(100)。如果電子監視100沒有檢測到不利能量事件，那麼隨著電子接收更多的要監視的數據，繼續對於不利能量事件的電子監視(100A)。如果電子監視100電子地檢測到不利能量事件110，那麼通過調節多個能量用戶中的至少一些，電子地對已經電子檢測到的不利能量事件採取措施。(在這裡，參考不同的電子進行的步驟，基於機器的行為，計算機功能，電子行為，自動行為，等等，在每種情況下，要清楚地知道步驟是以無人方式執行的，而不是要將參考限制到一個特定的機器或設備。)所述不利能量事件可以是任何能夠電子監視其接收的要監視的數據的能量使用和/或能量成本有關的事件。可以監視其接收的能量數據的不利能量事件的優選例子是，朝向新能量峰值的浪湧。應當知道計算機之類的機器可以比人類操作者更快地計算和比較數字信息。給予了相同電子能量數據之後，基於機器的系統可以更迅速和精確地達到有關整個系統中能量使用的方向的快速結論。能量用戶的數量越大，系統中建築物數量越大，和不同建築物中能量用戶的分散度越大，對於一個人類操作者或數個人類操作者來說，作出使能量使用和能量使用的成本最小而又不會不利地影響操作和佔用者的決策就越困難。
發明可以使用在任何包括多個能量用戶的系統中，優選是多個能量用戶分散在多個商業建築物中的系統。由於用其它方式在這種多商業建築物系統中進行能量管理和能量成本控制造成的困難，本發明在多商業建築物系統中提供了特殊的優點。例如，商業建築物的例子可以是大學建築物，工廠，醫院，辦公建築，等等。應當知道，不必要求一個建築物中的所有能量用戶加入到本發明的能量管理系統中。
本發明中「能量用戶」的例子可以是需要能量進行操作的任何設備，包括但是不限於，例如，空調器，制冷機，加熱和通風，風扇，自來水泵，電梯，其它設備，照明，等等。
從能量用戶電子接收的要監視的能量數據的例子是，任何可以用數據接收設備在實時(即，嵌入的)通信中從能量用戶接收的數據。這種數據移送的例子可以是網絡(例如，網際網路(即，全球資訊網(WWW)，內部網，等等)之類的實時數據移送的電子裝置，最好是網際網路。接收到的並且受到機器監視的機器可讀數據源的例子可以是任何測量能量用戶的能量使用(包括實際使用和計劃未來使用)的計量設備，測量設備，等等。
參考圖1，對於檢測到的不利能量事件的電子動作120可以是降低能量成本和/或能量使用的任何響應或調節，最好是最小影響到佔用者舒適性和正常操作的能量成本降低和能量使用減少措施。對於檢測到的不利能量事件的示例電子回答120可以看圖2，在圖2中，能量管理系統提供了來自多個能量用戶的數據的電子接收(200)。將接收的數據進行電子處理(210)以確定是否存在不利能量事件(例如，新峰值的逼近)，當檢測到不利能量事件時，系統電子地從多個能量用戶中的一些或全部請求能量減少可能性(220)。電子地接收來自能量用戶的能量減少可能性，並且自動地處理接收的能量減少可能性(240)。
在電子請求能量減少可能性(220)中，不需要向所有能量用戶詢問能量減少可能性。例如，可以認為能夠將某些能量用戶從電子詢問能量減少可能性的部分中排除。將能量減少可能性請求發送到那些有能力考慮它們的能量減少可能性和用公式表示能量減少回答(例如，要放棄的千瓦小時)的能量用戶。因此，為被詢問的能量用戶具有這種人工智慧，神經網絡技術，或其它基於計算機或機器的技術，並且編程使得它們能夠根據諸如有關當前氣候條件、舒適性的規則之類的、可用於對應能量用戶的某些預定規則，實時地計算它們可以貢獻怎樣的能量減少。因此，應當知道，對應的能量用戶具有適合於能量用戶在其中操作的環境的編程。例如，給空調能量用戶和多電梯能量用戶編程，以考慮評價它們每個是否能夠使用較少能量的不同因數。給空調能量用戶編程以考慮每天的外部溫度和時間和其它因數，而給電梯能量用戶編程以考慮日時，而不編程考慮外部溫度。多電梯能量用戶可以比空調能量用戶更著重考慮日時。例如，由於在每日的某些尖峰時間停止電梯可以節省能量，但是從建築物管理觀點看是不可取的，因此，電梯能量用戶的能量減少可能性回答的公式表示可以著重依賴日時。
因此，給每個被詢問的能量用戶提供一種裝置，以便能夠用對於建築物佔用者和被詢問能量用戶服務的那些人造成最小侵害或麻煩的適當回答，實時地智能回答。
參考圖2，特別地指出來自能量用戶的能量減少可能性是電子接收的(230)，和自動處理的(240)。也就是說，不需要依靠人類操作者。
應當知道，在一個優選實施例中，本發明提供了圖3的能量管理系統，其中系統提供了對能量減少可能性的數據的實時機器評價(340)，從評價建立了自動循環能量減少輪迴(350)。自動地向每個受影響的能量用戶提出在循環能量減少輪迴中受影響的能量用戶要作為它的部分執行的能量減少的建議(360)。應當知道，一個人類操作者或多個人類操作者(特別是在多建築物系統中)不能在基於機器的系統能夠做到的短時間中用公式表示一個最佳循環能量減少輪迴。此外，即使建立了基於機器的能量減少循環輪迴，也應當知道，與涉及人類的控制要減少的能量用戶相比，更好是用基於機器的系統電子地實現建立的輪迴。儘管並不禁止在發明的能量管理系統中包括人類(例如，人類操作者超控或命令不執行建立的輪迴的某個特徵的能力)，但優選是限制或沒有人類操作者介入。
參考圖4A和4B，在使用本發明的兩個例子中，可以看到較高層代理實現的觸發代理1(例如，用戶設置的目的或峰值負載)、要實現這些用戶設置的目的較高層代理、和設備2，2A，2B的關係。當觸發代理1包括較高層代理要實現的用戶設置的目的時，觸發代理1的例子可以是用基於計算機術語表達的對佔用者的影響；用基於計算機的術語表達的價格敏感性，等等。
示出了能量使用設備2，2A，2B，但是可以將更多的設備組結合到系統中。在三組設備2，2A，2B的情況下，顯示三組設備是為了說明管理能力，而不是指示本發明在這方面的任何限制。同樣的注釋應用到這裡所示的其它特徵，例如，建築物10，10A，10B。
設備2帶有一個預測代理3、一個建模代理4、和一個控制代理5。設備2A帶有一個預測代理3A、一個建模代理4A、和一個控制代理4B，設備2B帶有一個預測代理3B、一個建模代理4B、和一個控制代理5B。每個設備(能量用戶)優選具有一個連續地學習能量用戶的操作特徵，和允許向前和向後推論，從而進行預測的專用神經網絡。例如，神經網絡可以學習如果將一個空調單元的溫度設置提高2度，那麼導致kW的特定降低。神經網絡可以學習，如果kW消耗降低了3kW，那麼觀察到特定的溫度效果。神經網絡可以學習到，如果發生一個特定事件或設備設置調節，那麼在到達OSHA水平之前，過去的時間是一個特定的量。這些僅是神經網絡推論的幾個例子。
可以使用任何可以構造成能夠學習(優選是連續地學習)有關能量用戶(設備)的情況的神經網絡的系統作為建模代理4。建模代理可以學習的有關一個相關的設備的情況的例子包括例如，能量消耗(kW)，溫度，降低時間，風扇速度，葉片位置，等等。建模代理優選連續地學習相關的設備的操作特性，從而理解，例如，空調器的能量消耗與室溫之間的聯繫。預測代理在各種不同條件下預測相關的設備的能量消耗，以便能夠進行模擬和減少決策。設備控制代理執行設備的控制。
可以使用任何在接收到詢問時，將詢問返回到建模代理4並且運行詢問的系統作為預測代理3。預測代理3優選既不過高歸納也不過低歸納。為了減少通過預測代理3過高和過低歸納，建模代理4最好持續地學習儘可能長的時間周期，持續學習的時間越長越好。例如，持續學習一天時間周期的建模代理僅具有限數量的數據點，如果對預測代理提出詢問並且預測代理不能在建模代理中發現完全匹配的數據點，那麼預測代理需要歸納(即，外推)並且很可能過高或過低歸納。如果建模代理持續學習了5年時間周期，如果對預測代理提出相同的詢問，那麼預測代理更有可能在建模代理中發現匹配的，或至少更接近匹配的數據點，因此，預測代理較少可能過高或過低歸納。
較高層的控制代理運行在建築物組合層或建築物層，(經過它們的控制代理)控制許多設備。根據用戶設置的目的和環境輸入(例如，能量價格，溫度，佔用率，等等)，較高層代理提出達到用戶設置的目的的策略，並且通過控制設備代理實現用戶設置的目的。較高層代理經過人工智慧推論，以發現兩個或更多目標之間，例如，節省與舒適之間的適當的平衡。
圖4A和4B中示出了一個較高層的控制代理(用於負載輪迴的)6。在圖4B中，也提供了一個第二較高層控制代理(用於負載輪迴)6』，顯示了負載輪迴可能具有兩個不同建築物組合的情況。圖4B代表的環境的例子可以是不同策略所在的環境。策略的例子包括，例如，永久24x7負載輪迴；減少負載輪迴。策略是通過一個或更多的人工智慧代理具體體現的。
人工智慧代理可以與諸如價格敏感性、空氣供給、溫度之類的策略相關。可以使用智能代理比自動化建築物管理系統和/或人類專家更好地降低能量成本。在這裡，給出了示例以顯示使用連續學習和推理的智能代理如何能夠比慣用建築物管理系統更好地管理能量。對大建築物的能量成本和承租人的舒適性都加以考慮。示例的劇本突出了基於知識的能量管理與慣用的進程表驅動的能量管理之間的主要差別。從這裡所示的示例和對比例，可以看到連續學習比一次性設置更準確；準確的預測使得能夠進行靈活的計劃；提供對減少請求的靈活回答；更大範圍的信息輸入意味著更好的建築物智能；剛性進程安排不能達到基於知識的推理的結果；對於今天的精細能量管理概念，反饋循環過於簡單；試湊法成本過高。
參考圖4A和4B，提供了一個價格敏感的較高層的控制代理7。控制代理6，6』(在圖4B中)和7是智能代理。
為了連接到設備2，2A，2B所在的建築物，使用了適當的硬體和軟體(例如，由Engage Networks and Silicon Energy提供的平臺硬體和軟體)。裝備有建築物管理系統(BMS)的建築物提供對於包括智能代理(即，較高層控制代理)的系統，以及對單個能量消耗設備2，2A，2B的最容易的連接。當使用BMS時，平臺可以是任何允許與BMS和它監視的設備快速和無縫通信的通信協議。最優選的示例可以是具有開放通信協議的BMS平臺，例如，BacNet via UDP，它允許包括帶有BMS的智能代理的系統與其監視的設備之間的快速和無縫通信。如果BMS不是開放的(即，沒有遵循開放式通信標準，例如，BacNet或OPC)，那麼可以獲得適當的驅動程序並且用於通信。例如，可以聯絡BMS製造商以購買或用其它方式獲得驅動程序，或至少驅動程序的說明，以通過它們經過網際網路與BMS通話。這種BMS驅動程序的示例包括，例如，Johnson，Invensys，Honeywell等的控制驅動程序。可以在本發明中使用的軟體可以是任何允許與BMS通信從而可以取得遙控的軟體。
有利的是，本發明可以與某種現有裝備和軟體結合安裝。例如，可以安裝能夠翻譯協議和執行簡單的數據緩存或傳輸任務的硬體設備。可以經營現有監視系統(例如，由Engage Networks and Silicon Energy提供的監視系統)，用來連接建築物的組合。這種允許終端用戶人工控制BMS的現有監視系統缺少任何人工智慧能力，因此通過本發明提供人工智慧能力。通過連接現有監視系統操作，本發明可以通過最少的本地安裝，快速地連接到已經安裝的原地客戶。
參考圖5，可以看到一個根據本發明的三個建築物10，10A，10B的示例的基於網際網路的能量管理系統。應當知道，本發明可以用於三個以上或以下建築物。每個對應建築物10，10A，10B位於現場對應能量使用設備11，11A，11B。討論一個優選的實施例，其中諸如建築物10這樣的建築物具有多個能量使用設備11。
每個對應建築物10，10A，10B已經與對應計量表12，12A，12B連接。討論一個優選的實施例，其中一個諸如建築物10之類的建築物具有多個計量表12，但是建築物可以僅具有一個計量表。計量表可以是任何測量諸如空氣溫度、控制質量、溼度之類的能量有關的信息的計量設備。計量表12，12A，12B和設備11，11A，11B通過一個建築物管理系統或能量管理系統(例如，現有建築物管理系統)和網絡15(例如，網際網路)連接到至少一個智能代理，最好是連接到包括智能代理的系統。每個對應建築物10，10A，10B已經與對應的建築物管理系統或能量管理系統13，13A，13B(例如，慣用的建築物管理系統或慣用能量管理系統，等等)連接。在圖5中，示出了一個三層結構(用戶接口，商業邏輯，和數據層)。
每個對應建築物10，10A，10B已經與一個對應協議驅動程序14，14A，14B連接。每個對應協議驅動程序14，14A，14B與網絡15(例如，網際網路)通信。除了從協議驅動程序14，14A，14B接收數據之外，網絡15也接收其它能量有關的數據16(例如，價格輸入($/MWh)，和/或NOAA氣候輸入，等等)。
在這個示例中，網絡15(例如，網際網路)進一步與一個通信層(例如，一個包括AEM/DCOM(或由主動伺服器頁面技術通過防火牆生成HTML頁面驅動的其它Engage Data伺服器)的通信層)17，FTP(文件傳輸協議)18，BacNet/UDP 19，和可擴充協議時隙20)。BacNet/UDP是一個BacNet協會提出的開放標準，一個由BacNet提出的開放式建築物通信協議的例子。BacNet via UDP採用該協議，並且通過網際網路在數據報(UDP)中傳送它。UDP是包封；BacNet消息是內容。本發明中可以使用不是包括AEM/DCOM 17、FTP 18、BacNet/UDP 19、和可擴充協議時隙20的通信層的通信層。應當知道，AEM/DCOM、FTP、BacNet/UDP、和可擴充協議時隙是作為示例示出的，並且不需要使用它們作為可以在本發明中使用的通信工具。
AEM/DCOM 17、FTP 18、BacNet/UDP 19、和可擴充協議時隙20可以包括在數據處理系統或計算機系統25中。因此，數據處理或計算機系統25可以提供一個實時資料庫26。實時資料庫26最好包括專用於建築物10，10A，10B的實時能量有關的信息，以及「來自世界」的實時能量有關的信息，即，能量有關的信息16(例如，以$/MWH為單位的價格輸入，和NOAA氣候輸入)。
數據處理或計算機系統25進一步包括智能代理21，可選但是特別優選的財務引擎22，可選但是特別優選的通告工作流系統23，和可選但是特別優選的能量監視系統24，它們經過網際網路15接收、處理、和/或按照經過網絡15(例如，網際網路)接收的信息行動。智能代理21是附圖5的能量系統的智能應用的核心。智能代理21優選在監視每件裝備的神經網絡中發揮作用，形成它的行為的非參數模型，允許特定能量控制行為對建築物環境造成的影響的精確預測。也可以根據環境改變(溫度，空氣品質，等等)來完成能量節省預測。較高層代理使用這些「設備代理」，以貫徹多種策略，例如，「最小擾動負載輪迴」或「供給空氣重置」。這些智能代理髮揮高度專業化的24x7職員的功能，並且可以開或關，或達到給定的不同目的。智能代理21監視和控制設備，以最大地節省能量，同時使得對環境質量的影響最小。
因此，數據處理或計算機系統25根據規則和/或參數監視和處理實時資料庫26，並且用公式表示實時詢問(例如，來自建築物10內的能量使用設備11的能量減少可能性的詢問)和/或命令(例如，施加到設備11，11A，11B上的能量減少循環輪迴)。通過數據處理或計算機系統25用公式表示的實時詢問和/或命令經過網絡15(例如，網際網路)實時通信到對應協議驅動程序14，14A，14B，導致設備11，11A，11B以總體能量使用減少但是對建築物10，10A，10B的佔用者或用戶造成的不舒適和不方便最小的方式控制。在數據處理或計算機系統25中考慮和包括了對於建築物10，10A，10B的佔用者或用戶的不舒適或不方便，從而不會以造成不舒適或負面影響的方式減少多個設備11，11A，11B中一個特定能量使用設備的能量使用。因此，有差別和智能地對待某些能量使用設備(例如，計算設備，醫院設備，等等)，以便不會以其它能量使用設備相同的方式受到能量減少，同時其它相同的但是在不同建築物中的能量使用設備可以根據時日和在對應建築物中的佔用率受到不同的能量減少。因此，如果建築物10和建築物10A在不同的時區，但是具有相同的一組對應設備11，11A，那麼可以用最大的能量智能方式適當地控制它們。
應當知道，數據處理或計算機系統25依賴於按照可以操作和評價的變量和/或輸入表達的規則和/或表達式和/或邏輯式。例如，可以使用適合於合計整個建築物系統10，10A，10B的能量使用和監視是否發生朝向新的能量峰值運動的規則、變量和/或輸入。
因此，應當知道，在操作中，帶有實時資料庫26、網絡15(例如，網際網路)、和建築物10，10A，10B的計算機或數據處理系統25實際上是自己運行的，而不需要人類操作者。應當知道，計算機或數據處理系統25在計算操作上遠比人類操作者有效，並且也能夠在相同的時間中，利用規則，比人類操作者更快或更準確地處理可用數據和實時信息。因此，本發明在依賴於慣用的人類作出回答的地區有利地提供了基於機器的操作，慣用的人類回答現在被認為是較慢的、不適當的、或非最佳的。
使用了人工智慧和神經網絡，使得協議驅動程序14之類的能量使用設備的控制器可以具有了回答能量減少可能性的詢問的基礎。將一組規則輸入到協議驅動程序14和任何與之關聯的能量使用設備11的位置。這組規則可以是任何適合於能量使用設備、能量使用設備所在的建築物、和建築物佔用者或建築物服務的那些對象的規則組。例如，可以考慮這樣的規則組外部溫度、內部溫度、等等，並且根據它們之間的差異，通過賦予特定舒適水平表徵的差異範圍，表徵舒適水平。儘管規則組在操作中是固定的，但是，規則組可以受到檢查和改變，例如，如果決定，現在認為可以接受比過去更冷或更熱的溫度範圍。儘管在一個優選實施例中，變量和規則操作以便使對人類操作者幹涉的需要和希望最小，但是，可以提供手工人類操作者越權，在手工人類操作者越權中，允許人類操作者越權一個或更多的能量使用設備的計算機控制。
參考圖5，應當知道，上面討論的本發明有利地允許建築物10，10A，10B的系統「自己運行」，而無需人類操作者的幹涉(在建築物10，10A，10B的原位，或在監視設施之類的地方)。不需要人類操作者進行能量減少和能量使用決策和實時優化能量使用。
為了圖5的能量系統的智能使用，通過網絡15(例如，網際網路)連接建築物10，10A，10B和用戶(例如，建築物管理者，能量管理者，財務管理者，等等)。能量系統的智能使用可以包括專用於滿足具有不同職責和關注的用戶的需要的模塊，例如，財務引擎模塊，通告工作流模塊，能量監視模塊，等等。
此外，提供了有價值的信息，從而使得建築物管理者、財務管理者、和/或能量管理者能夠經過基於瀏覽器的用戶界面27觀察基於計算機的系統的運行情況。例如，在一個優選實施例中，用戶通過一個網頁瀏覽器接入能量智能使用系統，網頁瀏覽器連接到能量智能使用軟體的ASP宿主站點，ASP宿主站點又通過網際網路直接或間接地連接到系統管理的建築物10，10A，10B。為了容納多種建築物管理系統和商業應用的相關協議，可以使用一個通信模塊，優選是一個可以容易地作為軟插件容納新的通信協議的可擴充通信總線體系結構的模塊；通信模塊也可以優選是一個能夠與現有投標管理系統、「監視」系統、和當前市場上可用的相關協議通信，以及能夠與正在開發或將來要開發的新系統通信的模塊。一個特別優選使用的通信模塊是本申請人開發的IUE-Comm。
建築物管理者、財務管理者、能量管理者、和/或其它管理者經過基於瀏覽器的用戶界面27可以看到他們感興趣的信息。例如，建築物管理者可以利用圖5的系統監視建築物10，10A，10B中的設備11，11A，11B的當前狀態。建築物管理者可以看到空調器的溫度設置、冷凍器的消耗、風扇的速度、等等。建築物管理者也可以選擇利用智能代理模擬一種或多種「假設分析」方案，預測按照能量帳單的控制行動的效果和建築物中舒適性。建築物管理者也可以選擇操縱智能代理的參數，例如，通過限制「供給空氣重置」代理使用的溫度帶。建築物管理者不再需要控制單個的設備(如同他通常所作的那樣)，因為，圖5的能量智能使用系統是「基於目的的(goalbased)」。管理者給予系統一個目的(例如，在下面兩個小時中節省40KW)，並且圖5的能量智能使用系統確定如果最好地達到該目的。建築物管理者可以依賴和使用諸如高度專用的24x7職員之類的智能代理，接通或切斷它們，或給予它們不同的目標去完成。
能量管理者指的是一個負責跨越所有設施的，例如，跨越建築物10，10A，10B的，能量的最佳使用的人。例如，發布減少請求是能量管理者的主要任務之一。利用圖5的系統，發布減少請求可以選擇手工完成，或通過預先指令智能代理自動完成。
財務管理者是一個人。在本發明的在一個優選實施例中，財務管理者一般對顯示已經通過利用根據圖5的能量智能使用系統產生的節省感興趣。系統中財務模塊從一個根據系統的實時資料庫建立的數據倉庫中提取，並且在分析能量消耗、識別峰值需求、查明無效裝備或操作、和展示代理節省能量成本的總體效果中支持財務管理者。儘管上述有關財務的行為可以不是必要的，但是，它們在商業環境中使用本發明是特別優選的。
實時資料庫26是一個連續地改變以反映當前數據的資料庫。實時資料庫26中的數據優選存儲在一個數據倉庫中(圖5中沒有示出)，並且可以從數據倉庫中取出使用，例如，能量分析和財務報告。
可以根據本發明自動建議和執行的能量減少編組的一個特別優選的例子是循環負載輪迴。圖6的流程示出了負載輪迴的優選循環算法。為了清楚，圖6中沒有示出所有可以選擇執行的選項(例如，設備狀態，手動越權，等等)。在圖6中，循環算法以特定量「X」KW(例如，30KW)的減少呼叫600開始。響應減少呼叫600，將輪迴計數設置602到群減少持續時間，系統從此遞增群選擇計數603。此外，根據設置602的輪迴計數，系統停止群裝備604。在群裝備停止604之後，系統開啟以前的裝備群606。然後，系統詢問608是否滿足了減少要求，如果沒有滿足，那麼停止下一個(群+1)裝備609，並且循環到再詢問608是否滿足減少要求。循環繼續到是否滿足減少要求的詢問608得到肯定的回答，然後，系統詢問610輪迴持續時間是否完成；如果沒有完成，那麼循環回到繼續是否滿足了減少要求的詢問608。當可以肯定地回答輪迴持續時間是否完成的詢問時，系統詢問612是否所有的群已經通過輪迴。如果所有群尚未輪迴通過，那麼提供返回以遞增群選擇計數603。
當是否所有群已經通過輪迴的詢問612得到肯定回答時，系統接下來重置群選擇計數614，並且詢問616減少呼叫是否完成。如果減少呼叫沒有完成，即，如果不能達到足夠的能量減少，那麼算法在圖6上終止(END)。
本發明具有許多實際和工業用途。例如，本發明將人工智慧能力與網際網路結合，使得能量使用客戶(例如，建築物系統)能夠實時地大大減少建築物能量成本。客戶能夠通過減少他們每月消耗的能量、降低他們的「峰值負載」用戶費用、和將多個電計量表集合成一個「虛擬計量表」來做到這點。此外，由於系統恆定地監視和調節能量使用，本發明中使用的神經網絡和人工智慧使得能夠將許多影響消耗的因素(例如，當前氣候條件，佔用率水平，和能量的市場價格)考慮進去。
當連接了所有主要能量消耗設備並且將對設備設置的充分控制給予根據本發明的軟體系統時，計算出使用本發明的特定裝置預期可以降低大於15％的能量成本。
在另一個實施例中，本發明也提供了經濟和能量節省的量化，和收入的產生。特別是，可以將能夠從使用本發明產生的「可減少」容量和能量出售給地區控制當局和/或能量服務提供商。
通過應用人工智慧的能力，和通過大大減少或完全取消人類成分(除了在建築物管理者選擇越權系統的時候)，本發明將能量管理提高到一個新的水平。使用神經網絡代理技術實時監視、分析、和調節能量消耗。可以將包括能量價格、當前和預測氣候條件、當前和計劃佔用水平、空間空氣溫度、和空間空氣品質等等在內的許多因素考慮進來。將這些因素用於選擇在任何給定時刻減少能量消耗的策略。本發明的能量管理系統在實時基礎上比人類操作者更加「智慧」，人類操作者不能分析所有影響能量消耗的不斷改變的因素和快速地進行調節。之外，系統給建築物擁有者和管理者提供了大量新的數據，從而他們可以根據獲得的信息作出進一步減少能量的決策，和未來裝備購買決策。
因此，可以使用本發明提供以下一個或更多的優點永久負載降低；峰值負載避免；將多個計量表集合在一個單一「虛擬計量表」下；對獨立系統操作者(ISO)/供應者請求的自動減少回答；廣泛的基線分析、報告和財務控制；計量表和設備的實時讀取；計量裝備趨向；報警；報告；能量資金的智能使用。以下討論本發明的這些優點和用途。
對於永久負載降低，應當知道本發明允許客戶(例如，工業、商業、大學、醫院、和其它客戶)在前進的基礎上，通過一小時接一小時每天24小時地對連接到系統的每件裝備進行成千次的微小調節而降低能量消耗。當系統覆蓋諸如空調器、冷凍器、和照明系統之類的數百個能量消耗設備時，對每個設備的微小調節可能對整個能量消耗造成顯著影響。例如，系統可以通過將空房間中的溫度從70度提高到75度來滿足能量減少的目的。或者，響應異常涼爽的夏天，系統可以決定在職工到達工作之前開啟空調器是不必要或不經濟的。經過一個月或一年的時間，這些微小調節積累成能量消耗或成本的顯著減少，而不會對操作者或人造成任何顯著影響。
本發明也提供了避免峰值負載的優點。商業客戶的能量帳單包括兩個部分，即，一個月的總能量消耗的成本，和該月消耗的「峰值」能量的費用。這個「峰值負載」費用可以達到電費的50％之多。本發明通過應用人工智慧完成客戶預設的現行峰值負載減少方針，提供了能量的智能使用。在典型的情況下，客戶會要求保證峰值負載不超過以前設置的最大值，或，更積極地，決定減小每月峰值負載(例如，減少10％)。在該月的任何點，當峰值負載逼近預設閾值時，本發明中的智能代理可以從各種可用策略中選擇，以防止超越界限，例如，調高整個建築物的自動溫度調節器；或減弱燈光；等等。但是，如果執行一個特定策略將妨礙另一個參數或客戶設置的其它參數(例如，溫度不能超過一個特定的閾值，或燈光不能減弱到定義的亮度以下，等等)，那麼本發明的智能代理將使用另一種策略減少峰值負載需求，或通知客戶目的不能達到。所有這種分析、行動和/或通知在數分鐘內發生，並且使得客戶(包括多建築物系統中的商業客戶)能夠真正地控制他們的峰值負載費用。
能夠產生一個虛擬計量表或多個虛擬計量表是本發明的另一優點。許多商業能量客戶接收他們建築物中或建築物組合中的每個計量表的帳單。一個單一建築物具有多個電錶並非是不尋常的，並且一個給定區域中的大型辦公綜合建築或建築物組合可以具有許多計量表。除了每月接收和償付許多用電帳單所固有的低效率之外，電力客戶也要為多個分離的峰值負載交納費用。在一個給定月中的一個特定點，這些峰值負載的總費用可能大大超過一個單一客戶達到的實際峰值。根據本發明的能量智能使用可以通過將所有的客戶計量表集合成一個「虛擬計量表」解決這個問題。這個虛擬計量表可以包括一個單一電力(能量)聯營集團(Electricity(Energy)Pool)內的數十個建築物中的數百個計量表。(美國被劃分成十個具有非常不同的價格體系和規定的聯營集團。結果，在美國當前的框架下，一個虛擬計量表不能集合不同聯營集團中的計量表。)客戶可以接收一個帳單，而不是數百個帳單，並且對照組合的計量表計算峰值負載費用，而不是對照每個單獨計量表計算費用。這可以導致很大的節省。
本發明的另一個優點是提供了自動減少。解決美國(和其它地方)的長期能源問題需要多方面的措施。僅僅建造新的能源工廠和輸送設備不能解決問題，特別是在短期內，加州和其它地區面臨加州規模的危機的可能性。本發明可以在減輕能源短缺中起到重要作用，並且在長期，實質降低額外能源基礎設施的需要和成本。在許多商業合同的情況下，能量提供商可以要求客戶減少每年達成協議次數的消耗。在2001年秋天加州電力危機期間，這些規定被調用了多次。為了鼓勵商業客戶減少消耗，從而避免類似加州的危機，許多能量提供商鼓勵用戶在峰值負載事件期間，例如，非常熱的夏天，自願減少電力。這些鼓勵可以包括給同意減少消耗的客戶的優厚預定費用，價格折扣，甚至在要求這樣作時，給「賣回」沒有使用的電力或容量的公司付款。在許多情況下，建築物管理者響應減少消耗的請求，使用慣用能量管理系統人工或不分析地關掉裝備。在許多情況下，這導致業務停止數小時或數天，如在加州發生的。通過響應能量提供商的請求自動減少設備，本發明可以防止這種不希望的業務停止情況，並且能夠以最小破壞的方式進行。例如，本發明的智能代理可以通過輕微調節設備，或通過有選擇地首先關停非關鍵的設備，完成減少。或者，可以把本發明中的系統設置到僅關停非關鍵的建築物。本發明提供了在操作行動之前考慮許多因素的能力，並且能夠在請求減少消耗的數分鐘內做到，這超出了任何人類操作者或業務管理者或慣用能量管理的能力。
本發明也提供了分析、報告、和財務控制的優點。當客戶最初決定繼續進行開啟根據本發明的發明的基於計算機的能量管理系統時，可以將客戶的數據輸入到基於計算機的系統中，並且提供用於客戶能量消耗的未來分析的基線。因此，可以看到基於計算機的系統對於客戶的能量消耗的影響。一旦根據本發明的基於計算機的能量管理系統是可以充分操作的時候，客戶能夠實時地監視和分析它的能量消耗。客戶可以選擇定製一個能量管理系統，使得它能夠以適合於客戶需要的方式和格式提供信息。客戶可以在一個給定時刻，或任何規定的時間周期中，監視和分析客戶的能量消耗。
本發明的另一個用途和優點有關計量表和設備的實時讀出。如果希望的話，可以監視和評價連接到系統的每個計量表和設備的能量消耗。可以修理或更換沒有在最高效率運行的裝備，進一步降低總能量成本。因此，本發明提供了有關能量使用設備的獨立效率的數據流。
本發明也可以用於計量裝備傾向分析，包括允許能量使用客戶在一個計量表接一個計量表的基礎上，實時進行傾向性分析。建築物管理者可以在任何時間接入顯示一個給定計量表上的當前使用傾向的屏幕，並且如果傾向不改變，提供未來消耗的預測。
本發明進一步提供了報警，包括在發生超出規定的參數的任何情況時適當地通知。例如，如果快要超過峰值負載閾值，系統立即提供通知，從而可以採取補救措施。但是，該系統也提供較小關鍵問題的通知，例如，一個特定裝備的故障，或能量消耗模式的突然改變。
在本發明中，可以提供報告。可以提供一整套可以在任何時間或在規定時間存取的報告。這些報告可以包括開單率和差值開單，負載成型和整形，和委託人可能規定的任何其它報告。
在本發明中，也可以提供有關財務的優點。通常，一般商業客戶從它的能量提供商接收的帳單是非常複雜的，並且經常是錯誤的。通過使用本發明，客戶可以將收集的實際實時數據與詳細的基線數據比較，與應用於客戶的能量消耗的價格和價格結構比較。這種比較為客戶顯示出達到的節省和收入水平，並且幫助客戶確認能量提供商提供的帳單是否正確。
因此，本發明提供了上述優點，評價和執行的迅速性、正確性、和精確性超過了人類操作者或人類操作者隊伍所能達到的水平。此外，本發明的能量管理系統是智能的和「能夠學習的」，即，系統從以前的經驗學習以便隨著時間過去改進結果。
示例1根據本發明的能量負載減少的初步部署是通過以串聯形成逐步展開的裝備的固定輪迴進程表完成的。諸如可允許減少持續時間和電需求之類的系統屬性是通過功能測試確定的，並且預編程在一個固定矩陣中。然後，展開一個輪迴腳本，以在一個固定持續時間，系統地循環每件裝備(或裝備群)的停止和開啟。這種「循環」輪迴措施提供了一個較少充分優化的輪迴循環，但是從這種方法獲得的系統回答被用於訓練可編程智能代理(PIA)，以獲得最佳負載輪迴。
最終，一個可編程智能代理利用操作如下的設備層、組合層、和聯營集團層的智能代理的組合，優化可減少負載的負載輪迴1)設備層可編程智能代理，利用前向人工神經網絡(FANN)預測裝備(設備層IA)的負載輪迴周期。
2)組合層可編程智能代理，根據設備層PIA中得到預測負載輪迴周期優化資源分層。組合最初定義為建築物收入計量表。
3)聯營集團層智能代理，根據根據市場訂單的時間，利用預調理策略優化負載輪迴。
一旦訓練了PIA算法，「循環」算法撤銷，智能代理接過進程表負載輪迴。
應用本示例的系統如下使用。用於負載輪迴的裝備包括電空間加熱器，空調壓縮機，風扇電機，封裝單元HVAC裝備，和處理電機。
智能代理界面要求包括1)網際網路啟動的on/off控制。將可減少負載分組成等價電需求的「庫」。可以部署多個具有可選需求尺寸的矩陣。
2)可選網際網路啟動的(資源分層IA所需的)處理界限的監視。在使用群on/of控制的情況下，要提供平均處理測量值，例如，平均空間溫度或共同返回空氣溫度。如果沒有部署處理界限監視，那麼通過處理漂移的功能測試確定輪迴的可接受周期。
3)(預調理策略IA所需的)處理設置點的可選網際網路啟動的控制。如果沒有部署處理設置點，那麼不能實現預調理策略。
4)通過任何以下方法的能量消耗的網際網路啟動監視a)位於裝備層或在電熱器的電設施中的Kw計量表。
b)基於欄位驗證的額定Kw和裝備on/off狀態的虛擬Kw計量表。計算可以在客戶建築物控制系統內，或在應用伺服器駐留的虛擬Kw。
圖7中示出了逼近負載輪迴的循環的輪迴進程表/矩陣示例。圖6中的輪迴矩陣提供了用於30KW減少輪迴進程表的示例分組。可減少需求是通過使用網際網路啟動kW計量表連續測量確定的。
每個數據項的簡要說明如下。粗斜體字的數據欄位是當部署了用於負載持續時間和資源分層優化的PIA時更新的臨時值。
輪迴群——為了優先化和計數目的數字群賦值。在初始部署期間輪迴組是固定的。負載輪迴IA將各組優化到相等負載/相等持續時間。
裝備ID——字母數字裝備描述符。
受控設備ID——能量設備的字母數字說明。
手動/自動標誌地址——手動/自動狀態的地址。(術語「地址」用於指示通過生效平臺(例如，Silicon Energy「PtID」，Engagenet，等等)分配的寫入或讀取位置。讀這點給出一個「數字狀態」(0或1)指示，指出裝備已經被置於本地越權，從而不能為了減少而接入。如果裝備狀態不可用，那麼應用程式「記住」從遙控事件產生的結果。例如，如果在以前的遙控事件期間，裝備沒有改變kW，那麼將數字狀態設置到off(「0」)。
設備狀態地址——(可選)指示一件裝備的操作狀態的只讀點。操作狀態包括正常，報警，報警代碼。
可減少需求設置點——可減少電需求(kW)。可重置設備的設置點是通過直接測量和經過客戶贊成而獲得的。對於on/off設備，可減少需求是零。
可減少需求——可減少需求最初是固定的，是通過直接測量和正常kW處理範圍的評審得到的。當允許了負載輪IA回時，可減少電需求如下計算電計量表(以前的時間間隔)-可減少需求設置點。在負載輪迴IA內使用計算的可減少需求，以將群優化到相等負載/相等間隔。
On/Off控制地址——減少on/off命令寫入的一次控制地址。命令如on/off控制命令項中詳細說明的。
On/Off控制命令——要寫到一次控制地址以將裝備置於減少模式的命令信號。在大多數情況下，這是一個數字狀態命令(0或1)。狀態命令的補碼用於禁止減少。在那些需要兩種情況的情況下，這一般是「網際網路控制越權」信號。
重置控制地址——減少命令寫入的(可選)二次地址。
重置控制命令——將一件裝備置於減少模式所需的(可選)二次命令。在大多數情況下，這是一個模擬重置變量(％，mA，V)，例如，一個輸入到可變速度驅動器的減小的速度。這個輸入不需要重置以禁止減少模式，並且當控制命令1指示禁止時，被忽略。
最小裝備停止時間——可以將一件裝備送入減少模式的最小持續時間。需要用於防止裝備的短循環。
最大減少持續時間——可以將一件裝備送入減少模式的最大持續時間。這個周期最初是通過檢測確定的，並且一般是裝備服務的處理界限(控制溫度，CO2，等等)超出範圍之前的最壞情況時間間隔。當訓練了設備層IA時，最大持續時間將被饋入到負載輪迴IA中，以分類成負載群。
穩定持續時間——在前一個群被帶出減少模式之前，需要兩個裝備群在減少模式重疊(兩個群都在減少模式)的時間延遲。當把前一個群的裝備帶回到非減少模式時，這用於容納過衝需求。穩定持續時間最初是固定的。當訓練了FANN IA時，穩定持續時間將被饋入到負載輪迴IA中，以確定群重疊。
收入計量表地址——服務要被置於減少模式的裝備的需給電錶的地址。在計量表必須看到希望的淨kW減少，或必須將附加群輪迴到減少模式。減少不夠的原因可以包括裝備停止或在本地越權模式，或在以前的群輪迴期間其它裝備被帶入在線。建立一個用於附加減少需要的範圍。
處理變量1地址——用於抑制減少的幅度和持續時間的第一處理變量的地址。例如，可以通過空間溫度抑制AHU負載輪迴。這一般是用於AHU型減少的分區溫度。對於最簡單形式的循環逼近，可以不需要這種信息。多達三個處理變量可用；儘管不需要，但是，優選使用至少一個(無處理變量的示例自來水泵)。
處理變量1最小範圍——這是一次處理變量的下限。應當注意，減少範圍一般比正常可允許操作條件更極端。
處理變量1最大範圍——這是一次處理變量的上限。應當注意，減少範圍一般比正常可允許操作條件更極端。
處理變量2地址——用於抑制減少的幅度和持續時間的第二處理變量的地址。對於最簡單形式的循環逼近，可以不需要這個信息。有兩個處理變量可用；儘管不需要，但是優選指示至少一個(無處理變量的例子自來水泵)。
處理變量2最小範圍——這是二次處理變量的下限。應當注意，減少範圍一般比正常可允許操作條件更極端。
處理變量2最大範圍——這是二次處理變量的上限。應當注意，減少範圍一般比正常可允許操作條件更極端。
「與」包括——這個項列出了必須與列出的裝備項同時置於減少模式的裝備。用於這的環境包括匹配的供給空自/返回空氣風扇設置。
「或」排除——這個項列出了不能與列出的裝備項同時置於減少模式的裝備。用於這的環境包括同時停止所有電梯。
在這個示例中，數據源和分組規則如下。減少持續時間和影響是通過功能測試確定的。裝備被禁止，並且監視各單元服務的空間，以確定空間條件超出可接受範圍之前的最大減少持續時間。在以下規則下分組裝備·裝備必須是可控的和可減少的；·需要具有固定和一致操作進程表(在可能的減少周期中)的裝備。
·減少持續時間是在功能測試過程中通過監視空間條件確定的。至少監視空間溫度；也可以觀察諸IAQ(CO2水平)或相對溼度水平之類的其它條件以確定減少持續時間。
·分組裝備使得每群的可減少需求近似相等。
·每群的功能減少持續時間是群內任何單獨一件裝備的最小持續時間。
·最小佔用者影響是群優先次序的基礎。例如自來水第一，接下來是往復電梯，之後是AHU。
·跨越建築物組合同時分布多個群減少；不允許減少群集中到一個建築物內。
·群可能需要獨佔性。例如所有電梯不可以在同一群中。
·組可以需要包容性。例如同一空間的返回和供給風扇操作可以互連。
對於30kW減少呼叫，圖6的流程可以應用到上述輪迴進程表示例。執行附加設備狀態複選項、人工越權複選項，等等，這些都沒有在圖6中示出。
示例2峰值負載的一個示例圖8中示出了根據本發明的虛擬計量表與真實計量表。在這個假定的示例中，四個計量表A，B，C和D記錄的組合總能量使用是95kW。但是，在這個月的第三天，計量表A在4:00p.m.達到它的峰值。計量表B的峰值發生在第十二天的10:00p.m.，計量表C在第十六天的中午記錄到它的最高用量，計量表D在第二十九天的6:00p.m.記錄到它的峰值。儘管這些峰值沒有發生在同一時間，或甚至同一天，但是客戶要為組合小時總數付費。
但是，利用一個虛擬計量表，只有一個記錄到的峰值，該月中，客戶總集合用量是最高的時間的單一點。在這個示例中，該峰值僅是80kW，並且可能發生在記帳周期的任何時間。這種功能可以給客戶提供與它的能量供應商協商不同的價格和稅則的能力，從而顯著降低「峰值負載」帳單。(應當注意，商業客戶與能量提供商之間的關係變化很大，這取決於一個給定市場是否仍然是有規律的，或無規律的。客戶通過協商贏得較低的價格的能力極大地取決於市場的性質和涉及的局中人。)示例3在這個示例中，提供了一個根據本發明的能量管理系統，在系統中使用了五個集成產品或特徵1)永久負載減少—連續地進行和實現複雜的多輸入、設備設置決策、和永久減少客戶消耗的能量的軟體智能代理。
2)峰值負載避免—使用神經網絡預測、識別和最小化峰值負載時間，降低了客戶能量帳單中有關每月峰值能量使用部分。這些峰值負載事件可以佔到一年能量成本的50％，因此，它們的降低是十分有利的。
3)虛擬計量表數據集合—將多個建築物和電錶集成到一個虛擬計量表，這可以消除多方記帳，合併了可記帳峰值負載，並且給予了客戶在管理它的能量消耗上的更大的靈活性。這又能夠為集合的組合建立新的降低的峰值負載，集合的組合將允許協商從客戶的能量提供商獲得更好的價格，從而顯著降低用戶費用。
4)容量節省和緊急減少—系統有能力在響應能量供給短期減少的請求時迅速降低客戶的直接能量使用。能夠響應當局或能量供給商的請求迅速減少能量消耗。這種能力也使得客戶能夠將它能夠減少的數千瓦的容量賣到可用市場，和在緊急情況下它能夠將數千瓦小時的能量送回到市場。在本地ISO、電力當局或公用事業提供商請求時，IUE系統將把建築物置於峰值減少操作。非必要負載將被斷電，並且將HVAC裝備輪迴到和輪迴出服務，以在整個減少周期中保持一致的負載降低。
5)財政—用於將實際能量使用與能量帳單比較的工具，帳單經常誇大商業客戶消耗的能量用量。
在下面的示例和對比例中，多種方案示出了用慣用方式和根據本發明的方式管理能量的不同的主要情況，並且示出了使用智能代理管理能量的優點。
對比例C1自動建築物管理系統或能量管理系統。
對比例C2由專家人類工程師操作的建築物管理系統。
發明示例4提供了根據本發明的智能代理。智能代理連續地學習。將一個「建模神經網絡」連接到每個受控設備。這個網絡有一項工作學習了解有關這個設備的一切。神經網絡跟蹤這個設備的所有參數。由於磨損和擦傷、老化、氣候、新參數構象，等等，在操作特性上造成的微小改變被立即讀取，並且成為這個代理具有設備的「模型」的一部分。
例如，對於空調器，神經網絡知道在特定的建築物佔用率下，在特定的室外溫度，特定的溫度設置下它消耗多少功率。網絡也從其它觀察知道這種聯繫，它知道對於一個給定佔用率和室外溫度，在何種溫度設置下，將消耗多少功率。
這些參數之間的關係即不是線性的，也不能容易地在代數公式或微分方程式中表示(這是設計模型系統的標準方式)。神經網絡像人類大腦一樣工作，根據觀察—這裡稱為″學習″，建立兩個概念之間的聯繫，加強或減弱這種聯繫，如同兒童學習語言或打球一樣。
連續學習通過知道有關操作特性的每個細節，智能代理能夠以裝備在該時刻操作的最佳方式運行設備。這種方式的特性與慣用的自動建築物管理系統(BMS)工作的方式形成鮮明對比。BMS通常甚至沒有設備的模型。BMS可以向設備發出固定的指令，而不管能量的當前效率或價格，或溫度和佔用率之間的相互影響。BMS已經將設備放置在進程表上，例如，在7am達到71F，並且這就是它要做的，直到給它新的進程表。BMS最多具有重置，重置是根據一個以上的變量進行的，例如，根據室外溫度或空間控制溫度。BMS也依舊不進行未來能量使用的預測，這種預測將為它的能量管理決策提供信息。BMS一般設置到最壞情況範圍，以避免故障呼叫—顯然，這不是運行建築物的最巧妙或最高能量效率的方式。可以容易地看到對比例1這樣的僵硬的操作是如何浪費能量的，不考慮裝備層的變化和特性的影響。人類專家控制的建築物管理系統的情況(對比例2)也並不太好。由於每個設備有數十個點要監視，因而人類不能監視數百個設備。設想一個在監視控制臺前的建築物工程師，他必須跟蹤230個空調器、這些設備的能量消耗、它們的溫度設置、每個設備改變1華氏度花費的時間、在不同的室外溫度下進行、不同佔用率負載中的因數、並且一天24小時地做這些工作。顯然，人類操作者不能承受如此多的信息。
預測準確性對比例1和2這樣的建築物管理系統不用於預測能量使用。這些系統最多能夠查看今天的能量使用，並且將它報告給人類用戶。它們不能將這種信息運用到它們自己的控制行動中。最好，對比例1和2需要一個人來作這件事。人類建築物管理者將他們的行為放在「經驗」基礎上，意味著他們要注意天氣預報，並且寧可選擇安全的做法，在夏天給建築物過度製冷，或在冬天過度給它供暖。建築物管理者努力討好僱主，而不是財務管理者。甚至一個注重成本的建築物管理者也缺乏一個設備接一個設備、一層接一層、一個建築物接一個建築物、和一個校園接一個校園地，為他們的建築物建立準確的預測的輸入和建模能力。
另一方面，發明示例4的智能代理藉助在神經網絡中隨著時間過去而發生的學習的能力，並且以這種方式利用它精確地預測能量用量。逐設備、逐建築物、逐組合地進行短期或長期預測。這使得代理能夠預冷到恰當的量。在減少過程中，使得代理能夠預測室溫的降低，並且逐漸地輪迴停止或降低的裝備。因此，保持了對建築物舒適性的影響，同時又使能量成本最低。
對減少請求回答的靈活性對比例1和2這樣的實現減少回答的慣用方式是設計多個削減階段(例如，正常階段，黃色警報階段，和紅色警報階段)。在能源更為緊張時，產生降低到最低水平的可能性，並且進入更高的削減階段。每個削減階段嚴格規定了如何保存能源。制定了要求某些空調設置到較高溫度或完全關閉的詳細計劃。關閉某些排燈或泵或其它諸如此類的措施的指令可以是削減計劃的一部分。可以容易地看出，這些諸如對比例1和2之類的計劃是十分僵硬的。明顯的短缺沒有到來。回答仍然模仿這種方式。這樣的原因很明顯為了應付能量消耗設備的複雜性，必須進行某種簡化以便迅速反應。諸如分塊建築物管理系統和僅能執行有限數量的操作直到滿足減少水平的人類操作者之類的粗糙工具天生具有這種局限性。
發明示例4中使用的智能代理提供了更大的靈活性。代理可以監視能量價格和電網中電能的缺乏。這可能發生在極其細小的規模，不夠綠-黃-紅等級。由於代理能夠推理，它們可以最恰當地作出反應，即使在能源危機的早期階段。隨著危機日益嚴重，代理也可以採取它們的削減措施。這些削減措施不是關閉裝備塊採用的粗糙措施，而是試圖將對建築物中舒適性和質量的影響降低到最小。代理可以通過利用它們有關設備的操作特性的知識，和通過預測能量需要和消耗，而做到這點。然後，代理可以採取溫和的行動。儘管與完全關閉所有裝備的強制方法相比，每個控制行動僅能節省少量的能量，但是，這許多微小節省的和等於現今不太精緻的控制系統和工作過度的建築物管理者採取的粗野行為所節省的能量。
更寬的信息輸入範圍對比例中那樣的建築物管理系統(BMS)使用簡單的反饋迴路控制溫度或其它變量。這些迴路的反饋/控制變量大多是一個單一的系統內部參數。這種措施太近視而不能智能地管理系統。控制器沒有考慮足夠寬的範圍的變量。存在著來自BMS本身的附加內部變量(例如，二氧化碳或其它空氣品質測量值)。與這聯繫的是佔用日期，影響著諸如空氣流動或風扇速度或冬天加熱之類的變量。人類幾乎不監視來自建築物外部的、影響可能對成本造成極大衝擊的重大決策的全局變量。建築物管理者通常沒有能量的當前價格的顯示器。在無規則的市場中能量價格飆升到超過$200/kWh記錄的那些極端日子中，進程表上的BMS和人類建築物管理者都沒有對這一實事作出反應。儘管無規則市場中的能源價格對於ESCO關係重大而對終端消費者無關緊要，但是，對每個參與者來說，沒有準備靈活的定價也不是謹慎的能量管理。
另一方面，發明示例4這樣的智能代理考慮了許多全局變量。因此，代理具有在能量極端昂貴時強制保存能量的能力。因此，當需要付出大的代價時，代理犧牲了很小的建築物舒適性，而當能夠便宜地做到時，還是保持了建築物的舒適性。了解有關能量世界的事件，而不僅僅是本地建築物的能量事件，因此，能夠給予建築物擁有者以回報。
剛性進程計劃與基於知識的推理以前，將發明示例4這樣的基於知識的動態推理和決策說成是優於根據對比例1和2的固定進程表或簡單迴路。所有慣用建築物管理系統仍然嚴格地使用這些基本概念。進程表是慣用系統中控制設備的優選方式。儘管這種進程表可以是非常深思熟慮的(例如，能夠從周末中區分出周日，識別假日，建立報告，很像Microsoft Outlook中的日曆功能)，但是，慣用進程表還是不能確定當前制訂的行動路線在當前環境條件下是否有意義。慣用BMS執行指令它做的事情，實際它已經遠離了規定的路線。在加州的特別炎熱的夏日，能量價格飆升的情況下，BMS執行安排它做的事情。它將空間冷卻到68F，即使僅僅在一天中就把能量帳單累積到數十萬美元。
另一方面，了解能量價格的發明示例4的代理將開始推理，以尋找成本與舒適性之間的折衷。首先，代理很可能將溫度設置到71F，然後，它們建築物的各個區之間輪迴，均等地分配「不舒適」，並且僅在耗盡之時，才轉到更高的溫度將成本保持在控制之下。
反饋迴路從控制論觀點看，對比例這樣的當前BMS使用簡單的反饋迴路(保持溫度在一個設定水平)，或它們使用來自簡單傳感器的觸發器來控制行動(光傳感器打開停車場的燈)。這種控制論構造不能應付極端相反的對象，例如，如何儘可能多地節省能量，同時又儘可能高地保持建築物舒適性。
發明的示例4具有人工智慧工具來平衡相反的對象，例如，能量節省和建築物舒適性。
塊對比例建築物管理系統建立在它的前輩，即，機電系統的意象上。給終端用戶提供了可以代表繼電器或其它這類物理實體的「塊」。在一個較高層，控制塊代表配電板或設備的塊。儘管建築物管理者最初可以使用這種意象執行從物理世界到微處理器控制的系統的過度，但是，它最終限制了系統能夠做的事情。
發明示例4不受這種最終限制。
試湊法一些BMS，甚至一些家用溫度調節器，宣稱它們能夠「學習」。這些設備的大多數實際所有做的是一種隨機逼近法，也就是說，它們在猜測。猜測一個值可能是十分費時的，用掉許多「嘗試」，直到發現某個滿意的值。猜測也不允許從一個學習轉移到下一個學習。對比例遭受了試湊法的代價。
在發明示例1中，發生真實的學習(觀察和知識基礎的建立)，例如，通過神經網絡和基於規則的專家系統。由於這種真實的學習，發明示例1中的系統可以更快、更準確地、並且在比對比例更寬的學習境遇範圍中，提出正確的回答。
對比例1和2與發明示例4之間的差別總結如下。使用智能代理的發明示例1在用較低的成本提供更好的建築物舒適性方面，超過自動建築物系統(對比例1)和人類專家(對比例2)。下面的表總結了這些發現。



比較的基礎是場景中消耗的能量成本和為房客達到的舒適性二者。
場景顯示了由於以下原因代理可以更有效地運行一個建築物連續的學習智能代理通過經過神經網絡自動地學習設備的操作特性，更有效地操作裝備。這比利用不代表實際設備的當前條件的、靜態的、製造商提供的設備參數或說明編程建築物管理系統，更快、更準確、和更能代表設備的當前狀態。
準確的預測智能代理通過使用它們的設備知識進行導致節省的有見識的能量預測，而不是不管溫度預測或改變的能量價格在固定的進程表上操作，從而節省了錢。
對減少請求的靈活回答由於智能代理不依賴於預定的「關閉」群或序列，所以它們能夠在減少事件期間，為房客取得較高的舒適性水平，「關閉」群或序列是建築物管理系統或人類能夠應付這些削減能量使用的複雜請求的惟一方式。
更寬的信息環境由於代理具有進入作為它們決策的基礎的更寬的環境的通路，所以它們能夠比建築物管理系統節省更多的錢。建築物管理系統被限制於來自建築物本身的數據，而代理能夠向NOAA((美國)國家海洋和大氣局)訂閱，訂閱從ISO供給的各種價格。
推理優於進程安排代理可以在逐日的基礎上更有效地運行裝備。由於它們具有對建築物本身的事件(溫度，CO2，佔用率，等等)和全球變化(氣候數據，能量價格)的原因推理並且作出靈活的反應的能力，所以代理能夠這樣做。建築物管理系統通常根據進程表，根據進程表它們採取控制動作，而不管佔用率或能量價格。這使得建築物管理系統效率低下。
推理比反饋迴路更有力從控制論觀點看，當前BMS使用簡單反饋(將溫度保持在一個設定水平)或它們使用來自簡單傳感器的觸發器控制行動(光傳感器打開停車場的燈)。這種控制論構造不能處理極端相反的對象，即，儘可能多地節省能量，同時儘可能高地保持建築物舒適性。在一個系統中要使用領域知識、學習、和決策制訂智能來完成它。
慣用塊控制是笨拙的大多數建築物管理系統是根據它們的前輩，即，機電系統的意象建立的。給終端用戶提供了可以代表繼電器和其它類似物理實體的「塊」。在較高層上，控制塊代表配電板或設備的塊。儘管這種意象有助於建築物管理者進行從物理世界到微處理器控制的系統的過渡，但是它最終限制了系統能夠做到的事情。
智能學習比試湊法更有效儘管一些慣用BMS、甚至一些家用溫度調節器宣稱它們能夠「學習」，但是，這些設備的大多數做的是隨機逼近法，也就是說它們在猜測。猜測一個值可能是非常浪費的，要進行許多「嘗試」，直到發現某個滿意的值。猜測也不允許從一個學習事件轉移到下一個。另一方面，真實的學習需要觀察和知識基礎的建立。神經網絡和基於規則的專家系統可以這樣作，從而更快、更準確、和在更寬的學習情景範圍中，提出正確的回答。
代理控制一個以上的建築物儘管傳統BMS在一個單一建築物中執行進程和監視行動，我們的代理控制整個建築物組合上的設備，例如，HVAC或照明。這防止了代理僅發現本地最大值，而允許它們全局優化。這也給代理提供了在平衡整個建築上的能量節省需要與房客舒適性中的更大的自由度。
儘管顯示和說明了本發明的各種實施例，但是，應當知道熟悉本利於的人可以進行其它修改、替代、和選擇，而不脫離附屬權利要求確定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種能量管理系統，包括對於建築物系統中不利能量事件的基於計算機的監視；建築物系統中不利能量事件的基於計算機的識別；建築物系統中能量用戶的能量減少可能性的立即自動詢問；來自被詢問的能量用戶的有關能量減少可能性的回答的自動接收；將能量減少可能性自動處理成循環減少輪迴。
2.根據權利要求1所述的系統，其中不利能量事件是從新峰值需求、人類給予減少特定量的能量消耗的指示、和無規則市場中能量價格的過度增加組成的組中選擇的。
3.根據權利要求1所述的系統，其中監視發生在從正常環境、24×7永久負載減少環境、和緊急環境組成的組中選擇的一種環境。
4.根據權利要求1所述的系統，包括24×7永久負載減少。
5.根據權利要求1所述的系統，包括使現行正常能量消耗中的能量消耗最少。
6.根據權利要求1所述的系統，其中建築物系統是從單一建築物和至少兩個建築物組成的組中選擇的。
7.根據權利要求1所述的系統，其中不利能量事件是朝向新峰值需求的浪湧或穩定增加。
8.根據權利要求1所述的系統，其中系統包括至少兩個建築物。
9.根據權利要求1所述的系統，其中系統包括建築物之間的負載平衡。
10.根據權利要求1所述的系統，其中系統服務的是從至少一個大學建築物、至少一個旅館建築物、至少一個醫院建築物、至少一個汽車經銷建築物、至少一個大型購物中心、至少一個政府建築物、至少一個化學處理工廠、至少一個製造設施、和上述建築物的任何組合組成的組中選擇的一個建築物或多個建築物。
11.根據權利要求1所述的系統，其中至少兩個建築物在管理下並且是地理分散的。
12.根據權利要求1所述的系統，其中不需要人類操作者。
13.根據權利要求1所述的系統，其中人類操作者具有可選越權權。
14.根據權利要求1所述的系統，包括至少兩個建築物，所述建築物是公有的或非公有的。
15.根據權利要求1所述的系統，包括可歸於能量管理系統的任何自動幹涉的能量節省的自動文獻編制。
16.一種使得建築物系統的能量管理中人類操作者關注的需要最小和/或消除這種需要的方法，包括獲得能量數據的非人類的計算機化的處理，其中獲得的能量數據是建築物系統中至少一個能量用戶的，所述處理包括(A)是否存在至少一個能量有關的事件的自動確定或(B)至少一個能量用戶的設置的持續優化。
17.根據權利要求16所述的方法，其中能量有關的事件是新的最大峰值的威脅。
18.根據權利要求17所述的方法，其中峰值是從kW需求峰值、照明峰值、二氧化碳峰值、和汙染物峰值組成的組中選擇的。
19.根據權利要求16所述的方法，包括，當自動確定存在能量有關事件時，立即啟動對能量有關事件的自動回答。
20.根據權利要求19所述的方法，其中自動回答是非確定的。
21.根據權利要求17所述的方法，其中至少一個智能代理從獲得的能量數據實際預測峰值。
22.根據權利要求19所述的方法，其中能量有關事件是新的最大峰值的威脅，並且立即啟動的自動回答包括能量減少幹涉以避免新的最大峰值。
23.根據權利要求16所述的方法，其中是否存在至少一個能量有關事件的自動確定包括人工智慧的應用。
24.根據權利要求23所述的方法，其中人工智慧是從神經網絡、基於規則的專家系統、和基於目的的計劃系統組成的組中選擇的。
25.根據權利要求16所述的方法，其中在給定時間周期中處理了比人類所能處理的更多的獲得能量數據。
26.根據權利要求16所述的方法，其中建築物系統包括至少兩個建築物。
27.根據權利要求16所述的方法，包括從獲得的數據基於機器的學習和/或從獲得的數據基於機器構造一個模型。
28.根據權利要求16所述的方法，其中建築物系統包括從至少一個大學建築物、至少一個旅館建築物、至少一個醫院建築物、至少一個汽車經銷建築物、至少一個大型購物中心、至少一個政府建築物、至少一個化學處理工廠、至少一個製造設施、和上述建築物的任何組合組成的組中選擇的一個建築物或多個建築物。
29.根據權利要求16所述的方法，其中至少兩個建築物在管理下，並且是地理分散的。
30.根據權利要求16所述的方法，其中不需要人類操作者。
31.根據權利要求16所述的方法，其中建築物系統包括至少兩個建築物，並且至少兩個建築物是公有的或非公有的。
32.根據權利要求16所述的方法，其中可歸於任何所述自動幹涉的能量節省的自動文獻編制。
33.根據權利要求16所述的方法，包括基於機器的推論以在至少兩個衝突的目的之間選擇。
34.根據權利要求33所述的方法，其中基於機器的推論是在市場價格目的和舒適性保持目的之間選擇。
35.根據權利要求16所述的方法，包括能量數據和/或設備的計算機化顯示。
36.根據權利要求16所述的方法，包括，根據人類要求，計算機化的預測；建議的控制行動的效果的計算機化模擬；和/或有關不同集合層上的模擬的計算機化報告。
37.根據權利要求36所述的方法，其中計算機化報告的集合層是在一個單獨的設備，在一個建築物中的每件事，或公有的每件事。
38.一種基於計算機的能量管理系統，包括(A)獲得的能量數據的非人類計算機化處理，其中獲得的能量數據是建築物系統中至少一個能量用戶的，所述處理包括是否存在至少一個能量有關事件的自動確定；和(B)當識別出自動確定了至少一個能量有關事件時，根據人工智慧推論對其進行非人類計算機化回答。
39.根據權利要求38所述的系統，其中非人類計算機化回答是在完成了比花費的處理時間中人類所能完成的更多的信息的處理之後，用公式表示的。
40.根據權利要求38所述的系統，包括根據(A)有關建築物系統中一個建築物或多個建築物的知識；(B)有關一個能量使用設備的知識；(C)有關建築物系統的知識；和(D)建築物系統外部的數據，中的一個或更多的知識的人工智慧推論。
41.根據權利要求38所述的系統，包括能量用戶的自動詢問。
42.根據權利要求41所述的系統，包括接收來自被詢問能量用戶的回答，和自動地處理接收的回答。
43.根據權利要求42所述的系統，包括最佳能量節省命令決策和/或策略的自動公式表示。
44.根據權利要求43所述的系統，包括執行最佳能量節省命令決策或策略。
45.根據權利要求44所述的系統，其中最佳能量節省命令決策包括使得對系統中能量用戶的影響最小的能量減少輪迴。
46.根據權利要求38所述的系統，其中計算機化回答包括至少一個根據(A)空氣品質，溼度，汙染物，空氣流動速度，溫度，和空氣物理性質的其它描述符；(B)光方向，光色，周圍溫度，英尺燭光，光產生裝備的kW消耗，光氣味，和光的物理性質的其它描述符；(C)插塞負載，運動傳感器感測運動，二氧化碳水平，亮度，聲音電平，感測人類存在的自動設備，運動檢測器，光傳感裝置，生活環境傳感器；(D)化學或生物戰劑感測設備中的一個或更多的確定。
47.根據權利要求46所述的系統，其中化學或生物戰劑感測設備是從芥子氣傳感器，炭疽熱傳感器，一氧化碳傳感器，二氧化碳傳感器，氯氣傳感器和神經毒氣傳感器組成的組中選擇的。
48.根據權利要求38所述的系統，其中人工智慧推論包括在至少一個人工智慧代理和在任何給定時間，可以監視人工智慧代理所做的事情。
49.根據權利要求47所述的系統，包括通過人類觀察人工智慧代理所做的事情進行監視。
50.根據權利要求47所述的系統，包括執行人工智慧推論的一個或更多人工智慧代理的歷史活動的日誌的產生。
51.根據權利要求38所述的系統，包括化學或生物戰劑的存在的基於機器的檢測，確定對其的基於機器的回答。
52.根據權利要求48所述的系統，其中基於機器的回答包括抵抗劑的釋放和/或一個或更多能量用戶的調節。
53.根據權利要求38所述的系統，包括建築物管理者感興趣的至少一個參數的至少一個基於機器的確定，所述參數是可測量的和可控制的。
54.根據權利要求38所述的系統，包括計算機化回答的自動監視。
55.根據權利要求38所述的系統，包括通過網際網路通信。
56.根據權利要求38所述的系統，其中人類操作者可以輸入詢問。
57.根據權利要求56所述的系統，其中人類操作者的詢問是有關一個指定建築物中一個或更多設備的當前狀態的詢問。
58.根據權利要求56所述的系統，其中人類操作者的詢問是請求預測建議的控制行動對於能量帳單和/或舒適性的影響效果的詢問。
59.一種能量用戶的基於計算機的循環輪迴系統，其中能量用戶在基於計算機的控制之下，並且存在在一個建築物系統中，循環輪迴系統包括對建築物系統中多個能量用戶的一系列的基於計算機的能量減少命令，其中(1)一系列能量減少命令中的每個基於計算機的能量減少命令(a)是專用於減少命令指向的能量用戶；(b)是從能量用戶提供的能量減少貢獻得到的；和/或(c)是根據連續的學習和觀察的能量用戶的特性的；和/或(2)根據有關一個特定參數或多個參數的類似性，將多個能量用戶中的一個能量用戶與其它能量用戶編組。
60.根據權利要求59所述的循環輪迴系統，其中建築物系統包括至少兩個建築物。
61.根據權利要求59所述的循環輪迴系統，其中響應人類對能量減少的請求，用公式表示循環系統。
62.根據權利要求59所述的循環輪迴系統，其中循環輪迴系統在正常環境下執行。
63.根據權利要求62所述的循環輪迴系統，其中系統通過人工智慧學習，從而通過一個循環輪迴可以保持系統服務的每個區域中的一個希望的目標參數。
64.根據權利要求63的循環輪迴系統，其中目標參數是室溫。
65.一種避免新的能量峰值的基於計算機的方法，包括利用有關能量峰值已經到達建築物系統中的數據，初始啟動基於計算機的系統；為了建築物系統中的當前能量使用，實時獲得用於自動預測新的峰值是否正在逼近的計算可讀數據；和實時自動處理獲得的計算機可讀數據，以預測一個新峰值是否正在逼近。
66.根據權利要求65所述的避免新能量峰值的基於計算機的方法，其中建築物系統包括至少兩個建築物。
67.根據權利要求66所述的基於計算機的方法，包括以計算機可讀形式編譯歷史數據的完整陣列，從陣列確定一個或更多模式，並且與當前實時數據比較，以預測新的峰值是否正在逼近。
68.根據權利要求66所述的基於計算機的方法，包括基於神經網絡的預測。
69.根據權利要求65所述的方法，其中，如果獲得的計算機可讀的數據的實時自動處理提供了新能量峰值正在逼近的預測，開始立即實時自動回答。
70.根據權利要求69所述的方法，其中在自動處理以預測是否新的能量峰值正在逼近中，和對新能量峰值正在逼近的預測的立即實時自動回答中，都不包括人類操作者幹涉。
71.根據權利要求69所述的方法，其中用於自動預測新峰值是否正在逼近的計算機可讀數據包括來自建築物系統中能量用戶的數據。
72.根據權利要求69所述的方法，其中計算機可讀數據是來自從傳感設備、用於記帳的電錶、和來自單個設備的信息組成的組中選擇的一個源。
73.根據權利要求69所述的方法，其中每個單獨設備的需求是根據溫度預測、經過人工智慧歷史地觀察和學習並且連續更新下的模式、和提供了單個設備的佔用率預測的。
74.一種能量減少系統包括多個能量減少幹涉的自動管理的循環輪迴。
75.根據權利要求74所述的能量減少系統，其中多個能量減少幹涉內的每個對應能量減少幹涉是從來自要被減少的能量用戶的能量減少貢獻得到的。
76.根據權利要求75所述的能量減少系統，包括多建築物系統中的多個要被減少的能量用戶。
77.根據權利要求76所述的能量減少系統，其中多建築物系統包括地理分散至少一個州的距離的建築物。
78.根據權利要求75所述的能量減少系統，其中不用人類操作者幹涉，而避免新的能量峰值。
79.根據權利要求75所述的能量減少系統，其中自動地產生新能量峰值避免的自動文獻，所述自動文獻被(a)存儲在一個可存取計算機文件中，和/或(b)以人類操作者友好的格式列印和/或存儲。
80.根據權利要求1所述的能量管理系統，其中減少建築物系統的每月能量消耗，和/或降低建築物系統的峰值負載用戶費用。
81.根據權利要求1所述的能量管理系統，包括一個收入級虛擬計量表，收入級虛擬計量表是多個收入級計量表的集合。
82.根據權利要求1所述的能量管理系統，其中恆定地監視和/或調節能量使用，所述恆定監視和/或調節是非人類的，其中提供了正常恆定調節，24×7負載減少。
83.根據權利要求82所述的能量管理系統，其中非人類恆定監視和/或調節是通過人工智慧進行的。
84.根據權利要求82所述的能量管理系統，其中非人類恆定監視和/或調節是要監視和/或調節影響能量消耗的至少一個因數。
85.根據權利要求84所述的能量管理系統，其中影響能量消耗的至少一個因數是從在和/或靠近能量用戶的當前氣候條件、能量用戶服務的設施的佔用層、能量的市場價格、氣候預測、市場價格預測、空氣品質、空氣品質預測、照明質量、照明質量預測、插塞負載模式、和插塞負載模式預測組成的組中選擇的。
86.根據權利要求85所述的能量管理系統，包括根據在和/或靠近能量用戶的當前氣候條件、能量用戶服務的設施的佔用層、能量的市場價格、氣候預測、市場價格預測、空氣品質、空氣品質預測、照明質量、照明質量預測、插塞負載模式、和插塞負載模式預測中所有因數監視和調節。
87.根據權利要求1所述的能量管理系統，其中被監視的不利能量事件是進行監視的計算機系統經過人工智慧學習的至少一個可識別數據模式。
88.根據權利要求87所述的能量管理系統，其中對於作為不利能量事件的每個被識別的數據模式，進行不利能量事件的識別的計算機用基於推論的自動回答作出反應。
89.根據權利要求88所述的系統，其中基於推論的回答是要執行的詢問回答。
90.根據權利要求1所述的能量管理系統，其中一個計算機利用一組指令自動處理來自被詢問了能量減少可能性的能量用戶的回答，以評價如何規定提供了減少可能性的每個對應能量用戶的每個對應減少可能性。
91.根據權利要求90所述的能量管理系統，其中自動處理來自被詢問用戶的回答的計算機合計來自被詢問能量用戶的對應減少可能性的量，確定對應減少可能性的總量是否足夠大，如果足夠大，那麼繼續按照標準制定循環能量減少輪迴的時間表。
92.根據權利要求90所述的能量管理系統，其中自動處理來自被詢問用戶的回答的計算機合計來自被詢問能量用戶的對應減少可能性的量，確定對應減少可能性的總量是否足夠大，如果不夠大，那麼通知人類用戶。
93.根據權利要求1所述的能量管理系統，包括一個功能測試以獲得數據和用公式表示可用規則的預備步驟，和一個插在與一個能量使用設備結合的建模代理的神經網絡中的學習的連續處理過程。
94.能量有關的數據的編譯，包括多個能量用戶內至少一個單個能量用戶的能量有關的數據流。
95.根據權利要求94所述的編譯，其中至少一個單個能量用戶在一個多建築物系統內，其中將分離的數據流提供給該多建築物系統內的其它單個能量用戶。
96.一種數據分析方法，包括為多個能量用戶內的至少一個單個能量用戶經營一個能量有關數據流，其中經營包括與該設備的歷史數據比較。
97.根據權利要求96所述的數據分析方法，其中經營包括基於計算機的搜索從歷史模式迅速的背離。
98.一種確定是修理還是更換一個單獨能量用戶的方法，包括評審單個能量用戶的能量有關的數據流，其中單個能量用戶包含在多個能量用戶內。
99.根據權利要求98所述的方法，其中多個能量用戶包含在一個多建築物系統中。
100.一種在多建築物系統中自動取得能量減少的能量管理系統，包括建築物系統內能量用戶的能量減少可能性的立即自動詢問；來自被詢問了能量減少可能性的能量用戶的回答的自動接收；將能量減少可能性自動處理成一個循化減少輪迴。
101.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中立即自動詢問是根據本地獨立系統操作者、權力當局、或公用事業提供者的請求直接或間接啟動的。
102.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中執行循環減少輪迴，並且取得能量消耗減少。
103.根據權利要求102所述的能量管理系統，其中能量消耗減少發生在能量緊急情況期間。
104.根據權利要求103所述的能量管理系統，其中能量緊急情況是由本地獨立系統操作者、權力當局、公用事業提供者、或政府當局宣布的。
105.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中沒有人類進行控制。
106.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中呼叫循環減少輪迴，以便能夠將能量賣回到電網。
107.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中最大能量減少是以對建築物系統中的建築物佔用者影響最小的方式取得的。
108.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中最大能量減少是以不大於對於建築物系統中建築物佔用者的影響的特定定義的水平的方式取得的。
109.根據權利要求100所述的能量管理系統，其中一個從商業實體、大學、和政府組成的組選擇的擁有者擁有多建築物系統。
110.根據權利要求1所述的系統，其中每個能量用戶結合了一個專用神經網絡，專用神經網絡連續地學習結合專用神經網絡的所述能量用戶的操作特性，其中提供了向前和向後推論以及預測能力。
111.根據權利要求1所述的系統，包括至少一個建模代理和/或至少一個預測代理。
112.根據權利要求1所述的系統，其中系統是自動的，基於人工智慧的，實時的，通過網際網路的。
全文摘要
在最複雜的多建築物系統中提供能量管理。減少和甚至消除了在複雜的多建築物系統中管理能量的人類操作者的需要。不利能量事件(例如，新的能量峰值的逼近)的基於計算機的監視和基於計算機的識別，在能量管理中是特別有用的。提供了對建築物系統內的能量用戶的能量減少可能性的立即自動詢問。能量用戶可以通過提供到或編程到能量用戶的人工智慧和/或神經網絡技術，回答這個立即自動詢問，並且被詢問的能量用戶能夠實時回答。對於能量減少可能性的實時計算機化回答可以通過數據處理設施自動接收，並且實時處理。來自被詢問了能量減少可能性的能量用戶的回答可以自動地處理成一個能夠通過基於計算機的控制系統實現的循環減少輪迴。因此，使得對佔用者的影響最小，可以以智能、實時的方式降低能量使用和能量成本。本發明也提供了即將發生的不利能量事件的容易的識別，對於特別能量情景的最佳回答，能量有關的數據的實時分析，等等。
文檔編號H02J3/14GK1692317SQ03810422
公開日2005年11月2日 申請日期2003年3月7日 優先權日2002年3月8日
發明者彼得·J·布裡克菲爾德, 迪爾克·馬林, 馬克·諾耶斯, 戴維·韋弗 申請人:維博根系統公司