CN107223218A - 用于电气开关***的可配置网状网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可无论是作为独立的单个开关还是多路开关配置的部分改造到现有的有线电气***中取代现有开关的***及方法，所述现有开关可在本地名义上通过触摸控制、通过遥控器遥控或通过计算机遥控。所述***及方法规定所述开关建立本地网络，其允许在不需要额外布线的情况下改造或构造具有电气***自动化的结构或设施。

Description

用于电气开关***的可配置网状网络

相关申请的交叉参考

本申请案是序列号为14/606,881的美国实用新型专利申请的接续部分(CIP)，所述申请又主张2014年11月4日申请的序列号为62/074,902的美国临时专利申请案的权益。所有上述文件的全部揭示内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于网状网络的***及方法，其可与建筑物中的现有电气基础设施结合使用以向利用电气基础设施的装置提供额外的控制及功能性。具体来说，其涉及可取代传统开关并通过内部无线通信***远程操作或可从头开始创建新网络的经改造或替换电开关。

背景技术

现今，不仅作为能量消费者的个人及公司日益强调能量效率，而且能量供应商也日益强调能量效率。对于电能来说尤其如此。能源情报署(EIA)估计，2011年美国住宅及商业部门用电量达约4610亿千瓦时。用于照明的电力等于这两个部门消耗的总电力的17％。美国住宅照明消耗约为1860亿千瓦时(kWh)，或约为所有住宅耗电量的13％。对于商业部门，照明消耗了约2750亿kWh的电力或所有商业部门用电量的21％。

这种用于照明的大量电力消耗已经导致政府采取监管措施以利用更有效率的照明装置，且白炽灯泡(例如，最初在授予爱迪生(Edison)的第223,898号美国专利中所预期的灯泡)的制造已基本上停止。相反，越来越多地通过紧凑型荧光灯(CFL)灯泡及卤素灯泡以及占比日益增大的发光二极管(LED)灯泡来提供照明。

为了节省例如用于照明及其它居住必需品的电力，商业建筑物希望将建筑物自动化已经有一段时间了，这不仅是为了便于本地操作及远程操作，而且是为了控制建筑物的能量使用或消耗。建筑物自动化最佳地例证为分布式控制***或经设计以监控及控制机械、安全、防火及防洪、照明(尤其是紧急照明)的电子装置的联网、建筑物中的HVAC及湿度控制及通风***。

建筑物自动化***的核心功能性是将建筑物气候保持在规定的范围内(特别是当有人时，而且也可以监控例如计算机服务器机房的重要设施中的温度)、基于实际占用的占用调度或检测(在没有明显切换到相反的情况下)照亮房间、监控所有***中的性能及装置故障，并向建筑工程/维护人员及承包商提供故障报警。本质上，建筑物自动化***用于以考虑到建筑物目前的占用及使用的方式维护建筑物。因此，建筑物不能照亮不需要光的房间、不能加热不需要热量的房间，或者不能以某人无法直接受益于能量使用的方式利用能量。如果电力没有来自设施的用户的输入，那么建筑物自动化***也会执行此规定。通过这样做，与非受控建筑物相比，建筑物自动化***可降低建筑物能量及维护成本。

自动化建筑物操作的另一个优点是对问题的快速检测及反应。举例来说，如果关键的HVAC***出现故障，那么自动化***可通知负责计算机服务器的故障检修工。接着，此人可远程切换到备用冷却***，以防止关键服务器的损坏或关闭。替代地，***可自动检测问题，并立即切换到备用***。

家庭自动化是商业建筑物自动化的住宅扩展。其是家庭、家务或日常活动的自动化。

家庭自动化可包括集中控制照明、HVAC(加热、通风及空气调节)、电器、例如闸门及门或警报器的门锁的安全特征及其它***，以提供改进的便利性、舒适性、能量效率及安全性。用于老年人及残疾人的家庭自动化可为原本需要看护者或机构护理的人提供更高的生活质量。实际上，家庭自动化用于为特征提供自动化，以消除占有者手动控制其环境的特定方面的需要。因此，例如，门可在进入时打开，而不需要用户手动解锁并打开它们，房间可自动地经配置为舒适的温度，且仅当在需要看见时才可使用照明。这既节省了能量又提高了便利性。

归因于自动化及联网组件的可负担性大幅提高、通过智能电话及平板计算机控制经由家庭网络提供的简单性及普及性，家庭自动化的普及性近年来日益大幅增加。因为此类“智能”移动装置(本质上是支持小型网络的通用计算机，其经由某种形式的网络维持相对恒定的通信)现在通常经常由个体拥有，所以它们为联网装置提供即时中央控制及强大的、便携的且个人易用的计算能力。“物联网”的概念与家庭自动化的普及密切相关，所述概念本质上是将具有专门功能的计算机彼此联网在一起的概念的热门词汇。

通常，家庭自动化***将房屋中存在的控制装置与智能电话或类似控制装置集成。家庭自动化中使用的技术包括用于建筑物自动化以及例如家庭娱乐***、室内植物及庭院灌溉、宠物喂养、改变不同事件(例如晚餐或晚会)的周围“场景”的具体家庭活动的技术，以及使用家用机器人来自动实行某些活动(例如抽真空)。传统上，装置通过叠加及现有的家庭网络(例如，大体上覆盖家庭区域的无线网络)连接，以允许通过由房主控制的个人计算机控制自动化装置。所述***通常还允许经由网络浏览器、智能电话“应用程序(app)”或类似技术从因特网远程访问及控制自动化装置。通过集成信息技术与家庭环境，家庭中的***及电器能够以集成方式进行通信，这实现了方便、节能及安全的益处。

家庭自动化***目前的一个问题是，可用的自动化装置倾向于专用于特定的窄操作，这是因为需要对受控装置进行改造以实现自动化控制以及需要专有控制及集成。举例来说，很容易购买***以使得用户能够从他们的智能手机控制单个灯泡、从他们的计算机控制他们的恒温器，或从床边的控制器远程修剪草坪。然而，底层控制装置通常是独立的、没有集成的单个控制(它们各自使用其自己的因特网门户及/或应用程序来提供控制)，且不能彼此监控或交互。举例来说，恒温器可检测到房主不在家，但不能将其传送到卧室中的灯泡，且使灯泡自己关断或向真空吸尘器指示现在是用真空吸尘器清扫客厅的好时机。

在许多方面，这些技术不是自动化***，其仅仅是“遥控”，因为其允许用户从他们的办公室远程关断及接通其家中的灯或空调，但并不真正地“自动化”照明控制。***看起来在提供的自动化通常仅仅是“自动关闭”。类似地，这些自动化装置通常取决于可为需要电力的支配性家庭网络基础设施的存在。因此，吸尘机器人可激活房间中的灯，即使其显然不需要它们，这仅仅是因为***不能彼此通信。

确实存在更强大的家庭自动化***，但是在房屋首次建造时通常必须以巨大的费用安装家庭自动化***，因为许多***依赖于向其提供有线互连以有效地一起运行。举例来说，大多数自动化***需要用于电力的导线，且还通常向其提供用于组件之间的安全连接及联网的导线。例如墙壁、电气、管道及其它基础设施的结构可以各种方式妨碍通信及连接，且在信号阻挡墙等存在的情况下，建造时不能处理通信的房屋通常不能获得高度的联网，使得家庭自动化***与一个有价值的控制设备相比仅仅是单个房间(甚至单个装置)更新颖。此外，随着技术的变化，此类有线***通常是陈旧或“过时”的，因为其是硬布线到家中的。此方面的很好的实例是利用多碟CD换碟机的内建式全屋立体声音响***如何随着可下载的音乐文件及点播广播电台的出现而从最新技术变为过时。

虽然在施工时建设联网基础设施在新建房屋中有效，但是对于现有结构而言其价格可能过高(且非常困难)，因而需要利用可在点对点基础上或从集线器控制网络进行远程响应的***改造仅具有常规的电布线的现有房屋。基本上，为了能够使家庭自动化***适应于最新的技术，不内建***是有益的，因为这允许随着技术的变化而删除及更换或更新***。

家庭网络***的另一个问题在于，当其目前正在操作时，其不断地消耗与骨干通信***(家庭网络)相关联的电力，因为骨干通信***要求与所有所连接装置及外部网络(例如因特网)维持基本上恒定的通信。在没有此类恒定连接的情况下，遥控能力以及大部分的自动化可能无法正常工作。当安装许多***以遥控灯或类似物品以降低电力成本，这存在分歧，因为省电开关(使灯自动接通及关断)可能需要电力汲取网络集线器及其自身的板载电力***来几乎连续地操作以提供有效的控制。因此，开关可允许灯关断以节省能量，但是当灯接通及断开时，开关本身可能消耗额外的能量。因此，与实施常规省电及遥控技术(例如，在灯具上使用定时器或运动感测开关及当离开房间时关灯的实践)相比，所述***实际上可节省更少的能量。目前市场上的大多数遥控开关都取决于用于通信的中心集线器。

多路开关在装置控制中提供了独特的问题。如本文所预期，多路开关通常是开关可提供不仅是二元(接通/关断)控制(例如调光器)或多个开关可控制单个对象的情况。多路开关在住宅照明应用中尤其普遍。在第一实例中，住宅结构的楼层平面图通常比商业结构的楼层平面图更为开放，且房间通常将具有多种进入方式。为了使多入口房间有效地开启及关闭照明，通常每个入口都需要具有独立于控制所述房间中的照明的任何其它开关的设置来控制所述房间的照明的能力。在其最简单的形式中，这是用户在开关A处接通灯、穿过房间且接着在开关B处关断同一个灯的能力。虽然此概念在房屋中几乎普遍存在，但是与具有单个开关控制相比其实际上需要实施非常复杂的布线机制及额外组件。因此，在安装时，其非常浪费例如金属布线等的资源。新结构中的布线成本(与实际固定装置成本无关)通常有两个部分，一是导线本身的成本，二是安装导线的人工成本。在住宅房屋中，主要驱动因素是人工，但材料(占总成本的20％到30％)并不是无关紧要的。

在这些类型的布置中，开关的双路、三路及更高路的布置(其中相同的固定装置可从多个开关控制)需要更多经验丰富的电工付出更多人工时间、专业组件及更多导线来互连操作。实际上，如果***简单地布线在导线直接连接到两个开关的插座的地方，那么必须将两个开关关断以将插座关断，而其中任何一个接通将产生电力。这不允许自由切换。举例来说，通过自由切换(任一开关的任何变化切换灯的当前状态)来将单个灯泡布线成由两个开关控制需要用以特定模式布线的三路开关(或等效电路)取代通常用于照明应用的标准双路开关。对于三个或更多个开关，需要特定模式的三路及四路开关。因此，此复杂性会大大增加部件(归因于更复杂的开关及额外布线)及人工(确保部件连接正确)两者方面的额外安装成本。

此复杂性的原因是开关的物理操作(例如，切换)在物理上与开关的功能性(例如传送电力)有关。灯开关相对确切地说连接到导线中，并直接用作物理开关以允许电流通过或使电流停止。因为通向插座中的每根导线都是接通或断开的，所以在不需要增加以不同方式重新连接流动的额外路径的情况下不可能提供从开关中的任一者自由切换电力的能力。

所有电接线***中的一个主要问题是，一旦电工在施工期间将***布线(通常发生在只有结构的骨架存在且很容易构造最终将会在墙壁内的物体时)，改变***唯一的方式是***的物理重新布线。这通常需要重新走线，以及改变开关本身。这通常是非常昂贵的，因为其可能需要从墙壁上撕下表面(通常是干式墙)以接近导线，或其需要复杂的工具来使新导线通过难以进入(且甚至难以看到)的通道。

照明应用还经常需要以模拟方式控制电力的能力。调光开关、风扇控制装置及类似装置不能为灯提供简单的接通/断开控制，而是允许以连续或分步的方式调节流到装置的电量以允许进行额外的控制。这些***从布线的角度来看可能是特别有问题的，因为可能需要知道哪个开关具有主要控制，且许多具有网络能力的开关根本无法以非二元方式操作。

发明内容

下文是本发明的概述以提供对本发明的一些方面的基本理解。此概述不旨在识别本发明的关键或重要要素，也不旨在勾画本发明的范围。本章节的唯一目的是以简化形式提出本发明的一些概念作为稍后呈现的更详细描述的序言。

由于所属领域中的这些及其它问题，需要一种可改造到现有的有线电气***中取代现有开关(无论是作为独立的单个开关还是多路开关配置的部分)的智能开关***，所述现有开关在本地名义上可通过触摸控制、通过遥控器来遥控或通过计算机遥控以提供本地联网。另外，用于任何一个应用(例如，特定灯)的此***需要能够结合其它开关和遥控装置操作以允许有效家庭自动化。另外，希望多开关布置可用于对于此类布置而言目前并未布线的固定装置及装置。另外，在改造中可用的此类开关的操作需要不要求额外布线(即，超出设施的基础设施中已经存在的标准电连接)，且优选地，所述***将实际上能够以除已经内建于结构中的电连接以外的最少电连接来操作，或除已经内建于结构中的电连接外所述***不需要额外电连接来操作。

本文中尤其描述了一种用于改造到结构中的电力控制***，所述***包括：主开关，其经配置以取代传统的灯开关，所述主开关包括：第一激活对象；物理开关，其经配置以将插座连接到电源及将所述插座与所述电源断接；第一计算机，其经配置以控制所述物理开关；及第一网络通信***，其经配置以从网络接收指令且将所述指令提供到所述计算机；其中当从所述第一通信网络***接收到指令或激活所述第一激活对象时，所述计算机将调整所述物理开关的配置；遥控开关，所述遥控开关包括：第二激活对象；及第二网络通信***，其经配置以将指令提供到所述网络；其中当激活所述第二激活对象时，所述第二网络通信***将提供指令到所述网络。

在所述电力控制***的实施例中，物理开关是SPDT继电器。

在实施例中，所述电力控制***进一步包括模拟控制电路，所述模拟控制电路用于将指令从所述计算机提供到所述物理开关。

在所述电力控制***的实施例中，所述网络是低功率蓝牙网络。

在所述电力控制***的实施例中，所述第一激活对象是电容式触摸板。

在所述电力控制***的实施例中，所述指令包含：网络的地址；及所述指令被引导到的主开关的识别符。

在所述电力控制***的实施例中，所述指令还包含安全代码。

在所述电力控制***的实施例中，所述安全代码是RSA代码。

在所述电力控制***的实施例中，所述第二激活对象是电容式触摸板。

在所述电力控制***的实施例中，所述网络是自组织网络。

在所述电力控制***的实施例中，所述第一计算机可用作自组织网络中的集线器。

在所述电力控制***的实施例中，所述遥控开关进一步包括第二计算机。

在所述电力控制***的实施例中，所述第二计算机可用作自组织网络中的集线器。

在所述电力控制***的实施例中，所述自组织网络连接到遥控集线器，所述遥控集线器连接到因特网。

在实施例中，所述电力控制***进一步包括控制器，所述控制器包括：第三计算机，其包含用于接收激活的指示符的软件指令；及第三网络通信***，其经配置以将指令提供到所述网络；其中当所述第三计算机接收激活的指示符时，所述第三网络通信***将提供指令到所述网络。

在所述电力控制***的实施例中，所述第三网络通信***经由因特网及连接到所述网络的集线器连接到所述网络。

在所述电力控制***的实施例中，所述控制器是移动装置。

在所述电力控制***的实施例中，所述软件指令包含用于根据时间表激活所述物理开关的指令。

在所述电力控制***的实施例中，所述软件指令包含用于无论激活所述第一对象还是激活所述第二对象均将所述物理开关断接的指令。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关进一步包括电力测量***。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关可将由所述电力测量***测量的电力传送到用户。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关进一步包括故障检测***。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关可将由所述故障检测***检测到的故障传送到用户。

在所述电力控制***的实施例中，所述第二激活对象是占用传感器。

在所述电力控制***的实施例中，所述占用传感器是运动传感器。

在所述电力控制***的实施例中，所述第二激活对象是由于所述第二激活对象检测到附近的移动装置而激活。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关取代多路配置中控制单个插座的现有手动开关，而所述多路配置中的第二手动开关保留；且其中所述主开关、所述遥控开关及所述现有手动开关控制所述单个插座。

在所述电力控制***的实施例中，所述主开关取代多路配置中控制单个插座的现有手动开关，且所述遥控开关取代所述多路配置中的第二手动开关；且其中所述主开关及所述遥控开关控制所述单个插座。

附图说明

图1展示主开关的实施例，其展示所述主开关可如何模拟现有灯开关。

图2展示遥控开关的实施例，其展示所述遥控开关可如何模拟现有灯开关。

图3展示可在网状网络的实施例中使用的主开关的实施例的框图。

图4展示可在网状网络的实施例中使用的遥控开关的实施例的框图。

图5展示可在家庭自动化环境中使用的网状网络及***配置的实施例的框图。

具体实施方式

本文中所述的***及方法表明：虽然由开关操作的装置将几乎一定需要某种形式的电力来操作，但是所激活的“开关”不需要利用用于控制对所述装置供电的同一个电源。本发明***及方法用于通过提供改造开关网络提供家庭自动化及集中式控制***，所述改造开关网络以可从任何配对物体操作与每个开关相关联的装置的方式利用包含计算机控制及网络连接性的单个物理开关。

通常，本发明将提及电源“插座”。一般来说，电源插座是允许可完全在设施的电力基础设施外部的装置连接到电力基础设施的连接点。这些装置可在房屋基础设施(例如，但不限于冰箱或落地灯)外部，这将意味着这些装置通常经由“插头插座”连接到基础设施。替代地，所述装置可为其中物体实际上贴附在不允许任何第三方物体在所述点处连接到基础设施的“固定装置”(例如，但不限于吊扇或灯插座)。实际上，所述装置及插座组合在固定装置中。另外，固定装置通常包含允许接通或关断到它们的电力的壁式开关。然而，这些术语的传统使用的问题是：灯“固定装置”(用于固持灯泡)及插头“插座”(台灯可***到其中)基本上相同。各自将允许经由耦合器(例如，灯具或灯泡)连接到其的物体连接到设施的电力基础设施并被供电。

还众所周知的是，某些住宅缺少任何固定装置，且依赖于开关式插头插座用作固定装置，且可轻易地将适配器附接到灯固定装置，从而允许它们提供插头插座。因此，出于本发明的目的，其中可连接除做在基础设施内分配电力之外的任何事情的物体的任何连接点称为“插座”。包含允许对其交替或不交替供电的开关的插座是开关式插座(这对于固定装置而言是常见的)，而将总是对一直连接到其的任何事物供电的插座是非开关式插座(这对于插头插座而言是更常见的)。

遍及本发明，术语“计算机”描述通常实施由数字计算技术提供的功能性，特别是与微处理器相关联的计算功能性的硬件。术语“计算机”不旨在限于任何具体类型的计算装置，而是旨在包括所有计算装置，包含但不限于：处理装置、微处理器、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、工作站、终端、服务器、客户端、便携式计算机、手持计算机、智能手机、平板计算机、移动装置、服务器场、硬件器具、小型计算机、大型计算机、视频游戏机、手持式视频游戏产品及可穿戴计算装置，包含但不限于眼镜、腕带、吊坠及夹式装置。

如本文中所使用，“计算机”一定是由配备了具有特定作用的计算机的典型硬件及配件的单个计算装置提供的功能性的抽象概念。举例来说而非限制，参考膝上型计算机的术语“计算机”将被所属领域的一般技术人员理解为包含由基于指针的输入装置(例如鼠标或跟踪板)提供的功能性，而参考企业级服务器使用的术语“计算机”将被所属领域的一般技术人员理解为包含由例如RAID驱动器及双电源的冗余***提供的功能性。

所属领域的一般技术人员还将充分认识到，单个计算机的功能性可分布在多个个别机器上。此分配可能是有用的，因为其中具体机器执行具体任务；或是平衡的，因为其中每个机器能够执行任何其它机器的大部分或所有功能且基于其在某个时间点的可用资源向其指派任务。因此，如本文中所使用的术语“计算机”可指代单个的、独立式、自含式装置或一起工作或独立地工作的多个机器，包含但不限于：网络服务器场、“云”计算***、软件即服务或其它分布式或协作式计算机网络。

所述领域的一般技术人员还明白的是，在某些情况下，常规上不被认为是“计算机”的一些装置仍然展现出“计算机”的特性。当此装置执行如本文中所述的“计算机”的功能时，术语“计算机”在这种程度上包含此类装置。此类型的装置包含但不限于：网络硬件、打印服务器、文件服务器、NAS及SAN、负载平衡器及就常规“计算机”而言能够与本文中所述的***及方法交互的任何其它硬件。

出于本发明的目的，还将重点讨论称为“移动装置”的特殊类型的计算机。移动装置可为(但不限于)智能电话、平板PC、电子书阅读器或任何其它类型的移动计算机。一般来说，移动装置具有网络能力且通过电信或其它基础设施网络与提供服务的服务器***通信。移动装置本质上是移动计算机，但是通常不与任何特定位置相关联的移动装置也通常被用户的身体携带且通常与网络不断通信。

遍及本发明，术语“软件”是指代码对象、程序逻辑、命令结构、数据结构及定义、源代码、可执行及/或二进制文件、机器代码、目标代码、编译库、实施方案、算法、库，或能够由计算机处理器执行或能够被转换成能够由计算机处理器(所述计算机处理器包含但不限于虚拟处理器)或通过使用运行时间环境、虚拟机及/或解译器执行的形式的任何指令或指令集合。所述领域的一般技术人员认识到，软件可以被布线或嵌入到硬件中，包含但不限于嵌入到微芯片上，且仍被认为是本发明的意义内的“软件”。出于本发明的目的，软件包含但不限于：存储或可存储在RAM、ROM、快闪存储器BIOS、CMOS、母板及子板电路、硬件控制器、USB控制器或主机、***装置及控制器，视频卡、音频控制器、网卡、及其它无线通信装置、虚拟存储器、存储装置及相关控制器、固件及装置驱动器中的指令。此处所述的***及方法预期使用计算机及通常存储在计算机或机器可读存储媒体或存储器中的计算机软件。

遍及本发明，本文中用于描述或参考保持软件的媒体的术语(包含但不限于例如“媒体”、“存储媒体”及“存储器”的术语)可包含或排除例如信号及载波的暂时媒体。

遍及本发明，术语“网络”通常是指计算机通过其彼此通信的语音、数据或其它电信网络。术语“服务器”通常是指通过网络提供服务的计算机，且“客户端”通常是指通过网络存取或使用由服务器提供的服务的计算机。所属领域的一般技术人员将明白，取决于背景，术语“服务器”及“客户端”可指代硬件、软件及/或硬件与软件的组合。所属领域的一般技术人员将进一步明白，术语“服务器”及“客户端”可指代网络通信或网络连接的端点，包含但不一定限于网络套接字连接。所属领域的一般技术人员将进一步明白，“服务器”可包括传递服务或服务集合的多个软件及/或硬件服务器。所属领域的一般技术人员将进一步明白，术语“主机”可以名词形式指代网络通信或网络的端点(例如，“远程主机”)，或可以动词形式指代通过网络提供服务(“托管网站”)的服务器或通过网络提供服务的接入点。

遍及本发明，术语“实时”通常是指操作期限内的软件性能及/或响应时间，所述操作期限实际上与特定操作背景下普通用户对时间流逝的感知中的参考事件大体上处于同一时期。所属领域的一般技术人员应理解的是，“实时”不一定意味着***立即或瞬间执行或响应。举例来说，所属领域的一般技术人员应理解的是，当操作背景是图形用户接口时，“实时”通常暗示来自***的至少某个方式的约一秒钟的实际响应时间，其中毫秒或微秒是优选的。然而，所属领域的一般技术人员还应理解的是，在其它操作环境下，“实时”操作的***可展现出长于一秒钟的延迟，例如当涉及网络操作(可包含多个装置及/或对特定装置或装置之间的额外处理或在装置之间进行数据交换的多次点对点往返)时。所属领域的一般技术人员将进一步理解计算机***的“实时”执行与一个人或多个人的“实时”执行之间的差异。实时执行某些方法或功能对于一个人而言可能是不可能的，但是对于计算机而言是可能的。即使一个人或多个人最终可与计算机化***产生相同或类似的输出，所需要的时间量将使输出呈现为毫无价值或不相关，因为所需要的时间长于输出的消费者将等待输出的时间，或因为计算次数及/或复杂性、产生输出的成本将超过输出的商业价值。

如图5中大体上所说明，本***100是一种用于改造住宅或商业电气***以提供自动化以及提高灵活性的方法论。***100在本文中通常称为“智能”电气***100，因为其允许***100的每个元件与***100的其它元件通信。虽然***100通常经设计以改造现有结构，但是所属领域的一般技术人员将理解，其还可用于作为电气基础设施的创建的部分以提供与改造中相同水平的控制及自动化。***100通常利用三个主要组件，其中的每一者提供***100中的特定功能性。

组件中的第一者是主开关101。主开关101经设计以布线成取代家庭电气基础设施内的现有电开关(例如，灯开关)或取代同一个基础设施中的电气接入点(例如，插头插座)来布线。图1及3中展示实例。主开关101将包含物理开关111，其将用于使电力从设施的电气基础设施50(其与主开关101连接)流动到输出线60(希望控制到其的电流)，且用于将同一个输入基础设施50与同一个输出线60断接。在许多方面中，主开关101的关键要素是其能够将房屋中使用电力的装置70连接到房屋的电网50及将所述装置70与所述电网50断接。

装置70是家庭自动化***中受家庭自动化***的某个方面控制的任何事物。在大部分情况中，装置70将是传统的家庭固定装置，其布线到现有的电气(或其它)基础设施50及现有的机械开关。因此，在实施例中，装置70可包括例如(但不限于)吊扇、电气加热***(及因此控制器)及电灯固定装置的事物。装置70还可包括能够对基础设施供电的某个事物，例如太阳能面板或风车。装置70还可为以标准且众所周知的方式***到电插座中的电气装置，例如(但不限于)电器、电视机或玩具。在基本含义中，如本文中所使用的装置70是驻留在设施的现有电气基础设施50上且利用所述现有电气基础设施50的任何事物，所述设施例如(但不限于)房屋、谷仓、多单元住宅、连接建筑物或其它结构。

与所预期的装置70的类型无关，装置70将通常总是具有与设施的电网50的连接点及断接点。对于内建固定装置，此将通常包括与固定装置分离的某种形式的机械开关(例如，灯开关，即使灯开关控制风扇)。在一些情况中，开关可直接在固定装置处，例如，在拉索固定装置的情况中，其中开关在连接有灯具的插座中。对于没有硬布线的电气装置，其将通常需要经由插头插座互连到插座。从上文应当明白的是，插头插座实际上类似于直接布线连接，其仅允许装置70的重复连接及断接。因此，本***100可包括附接到插头插座的开关(对于某些时代建造的住宅，情况通常如此)或可为插头插座凭借其实际上变为主开关101的外壳的***100，所述主开关101可或可不实际上包括供用户操作的物理开关，但是可受遥控开关201控制。

还应当认识到，一些装置70是“智能装置”，此可为从房屋的电气基础设施50或从自含式电源(例如，但不限于电池)获得电力但具有与已知类型的网络通信的内部(或板载)能力的任何类型的装置70。“智能装置”的实例可包含例如遥控恒温器(例如，但不限于Nest^TM恒温器)、与智能手机或其它计算机网络介接的照明控制器及其它遥控装置(例如某些家用机器人)的事物。基本装置与智能装置之间仅有的主要区别是，智能装置包含与内部集线器80(或其它装置70)通信的内部能力，所述能力并未存在于基本装置上，且智能装置因为其可包含开关及电源作为其结构的部分而不一定需要连接到房屋的电气基础设施50来操作，但是连接到通信网络基础设施180。

实际上，形成房屋的基础设施的每个被供电物体是呈装置70的形式。虽然用户可具有在房屋中完全与房屋断接的物体(例如，电池供电的闹钟或发条厨房计时器)，但是这些是出于本发明的目的而并未被视为房屋的基础设施的部分的事物。

如图2及4中所示的***100的第二主要组件是遥控开关201。遥控开关201在许多方面中仅在名称上是开关。其实际上是状态变化的指示器。遥控开关201在其最简单实施例中是经设计以模拟机械开关的装置，但并非真正的开关。机械开关通过接收状态变化的指示(例如，用户“翻转开关”)且接着更改开关状态而工作。遥控开关201经由网络将状态变化的经接收指示发射到主开关101，且主开关101的板载计算机121可检测到所述通信，且适当地更改主开关101上的机械开关111以实行规定的状态变化。因此，如果用户在遥控开关201上指示其希望针对特定的灯切换当前电力情况，那么用于所述灯的主开关101接收所述信息，且通过改变其板载开关111来切换电力。

第三组件是控制器301。控制器301本质上是遥控开关201的非常广泛的形式，且通常呈通用计算机(例如移动装置)上的专用软件的形式。控制器301可为例如移动装置应用程序(app)，其用于允许用户与任何主开关101通信且因此控制任何主开关101。实际上，控制器301因此是遥控开关201，其提供与任何或所有主开关101介接的能力而非具体仅针对与有限数目个主开关101介接(遥控开关201的情况通常如此)。

通常，***100通过提供多个主开关101而工作。每一主开关101通常包括专用计算机121，其经设计以配合在传统的电气开关箱内且提供网络通信能力123以及板载处理及存储器。主开关101还包含物理开关111，其可用于将导线60与设施的电气基础设施50连接或断接。每一装置70连接到插座，所述插座连接到导线60，所述插座经设计以作为自动***的部分而切换。每个此插座将通常与单个主开关101相关联。因此，在优选环境中，流动到每个插座的电力优选地受一个且确切地一个主开关101控制。这不一定是必需的且在替代性实施例中，主开关101可控制多个互联插座，或主开关101可与其它主开关101重叠控制。然而，通常优选的是，每个插座具有确切地一个主开关101，因为这提供最大的灵活度。主开关101将接着形成用于提供自动化的网状网络401。取决于实施例，网状网络401可自组织、自修正及/或自修复。

如图1及3中最佳地所示的主开关101通常经设计以在现有开关箱中改造。行业中众所周知的是，灯开关是通过在通常为金属或塑料的开关箱中硬布线到连接到所述灯开关切换的物体的电气布线60而安装在结构中。这允许甚至最终房主也能相对简单地调换不同类型的开关。举例来说，传统的拨动开关可容易地从壁箱中移除、与布线60及50断接，且可将更换桨式开关定位且布线在所述壁箱中。通常，箱结构及布线被面板141隐藏了，所述面板141是环绕开关装置的塑料。

在本装置中，第一类型的主开关101经设计以相同方式配合在传统开关的位置作为改造或允许通过使用传统的构造技术容易集成到新构造中。其将硬布线到布线60及50中、放置在箱中，且面板141将用于将其与其附接的设施的表面集成。然而，本装置的主开关101不仅仅包括由用户操作的物理开关及控制。而是，如图1及3中所示的主开关101将包含激活对象151或其它对象的形式，所述其它对象在名义上是由被用户激活的物理接触操作。这可为传统的拨动开关、调光器拨盘或桨式开关，或可为更符合预期的装置，例如电容式调光器垫161或甚至不需要接触来激活的占用传感器，例如运动传感器163。

应当认识到，在实施例中，主开关101无需包含任何形式的激活对象151且可从遥控开关201提供全部激活。然而，由于主开关101经设计以定位到现有的开关箱中取代传统的灯开关，主开关101包含某种激活对象151通常是符合逻辑的。然而，还可使用主开关101来取代插头插座61。在此情况中，主开关101将通常包含相同的开关功能性，但是将包含用于连接外部电气装置的适当插头连接。主开关101通常也不包含用于由用户操作的激活对象151，因为所述激活对象151可能相对难以接近。

无论主开关101是否包含激活对象151，物理开关111通常连接到专用计算机121，其通常是主开关101的部分且将固定在安装箱内部。计算机121将通常用于控制通过连接有主开关的布线50及60的电力流，且可从其连接的布线输入50汲取电力用于其自身的操作。因此，在最简单操作中，当激活对象151由用户激活时，计算机121检测到激活对象151已经被激活，且接着命令继电器或形成物理开关111的类似结构在输入线50与其连接到的输出线60之间进行连接。计算机121通常还将包含网络互连性且可使用多种协议连接到一个或多个网络。通常，至少一个此网络将是由主开关101及遥控开关201形成的网状网络。另一者可为由传统的网络集线器80形成的网络180。

主开关101经设计以布线到现有的电气***中取代常规开关或插座，且用于取代用于控制相关联装置70的常规开关。现有的输入布线50提供AC电源到主开关101且主开关101最终用作“主电源”，其对与主开关101相关联的装置70供电。在简单实例中，房屋中所安装的照明固定装置70通常具有内建于墙壁中的硬件开关，其用于切断从电气基础设施50到所述照明固定装置70的电力或将来自电气基础设施50的电力供应到所述照明固定装置70。主开关101用作相同目的，且可以任何形式提供以复制提供到装置70的电力的形式。通常，主开关101将经设计以占据与已经以具体的标准化大小及配置存在的标准灯开关相同的空间。

到主开关101的输入电力(来自结构的电气基础设施50)将通常经由ac/dc转换器131转换为DC电以驱动用于可由用户控制的激活对象151的电路。网络通信123也被供电且可呈BLE蓝牙通信装置或使用现在已知或后期发现的任何网络协议的任何其它无线装置的形式。计算机处理器以及主开关101上的任何模拟驱动电路及电力测量组件161可被类似地供电。电容式触摸垫161包括激活对象151的实施例且通过触摸或接近来激活，且发送命令信号到处理器以适当地激活继电器111或将其断电。模拟驱动电路可确保来自处理器的命令适用及保持适当电压及电流于继电器线圈111直到改变命令为止。

主开关101的计算机121上的处理器还可从一个或多个相关联遥控开关201或从控制器301接收无线命令401。为了确保所接收的消息旨在激活具体主开关101，经传输消息格式可包含具体网络及具体主开关101的地址以及命令指令。消息还可含有安全代码(例如RSA代码)以避免通信范围内出现任何模糊性/冲突且禁止入侵开关***100。

为了供电，物理开关111可为经控制以由模拟控制电路171连接及断接输入电力50的SPDT继电器111，所述模拟控制电路171由受计算机121中的微处理器控制，所述微处理器从经附接触摸垫161直接地接收命令或从遥控开关201或控制器301远程地123接收命令。替代地，开关111可为任何其它类型的开关，例如(但不限于)固态开关、MOSFET、IGBT、晶体管，或能够连接或断接电连接的任何其它构件或***。输入电力50可经由继电器111引导在两个引脚中的一者上。(多个)负载70连接到继电器111的N/O(常断)引脚。引脚2是常闭的且可在主开关101用于取代已经布线到三路配置中的现有开关时使用。电力50可通过电力测量芯片161路由。所述测量芯片161可从处理器121询问且数据可经由通信信道123向控制器301或用户对象报告。应当认识到，在替代性配置中，处理器121及相关联软件可由具有完全以硬件表示的相同功能性的电路取代。

如从上文应明白的是，主开关101仅仅用于提供额外功能到与现有装置70相关联的现有物理开关。实际上，主开关101用于复制现有开关在对装置70供电或切断其电力方面的功能，同时可利用附接到所述开关的基础设施50的少量电量以提供额外功能性。此额外功能性通常以两个任选能力的形式出现。主开关101具有接收信息及将信息发射到其它联网开关的能力以用作用于经附接固定装置70的控制装置及***100中的开关网络上的集线器。

如从上文还应将得知，导线50到60的电连接实际上是从主开关100上的任何激活对象151的触发中移除的一个阶段，计算机121可在激活物理开关111之前做出额外确定或计算。另外，主开关101可从遥控开关201获得通信，所述遥控开关201还可用作使计算机121将布线50连接到布线60或将布线50与布线60断接的指令。计算机121还可提供反馈信息，例如通过开关101消耗的电力的测量，且向例如控制器301的远程位置报告所述电力消耗。

以上的实现是因为主开关101中的计算机121包含网络能力123且通常连接到其它主开关101及同一个住宅中及遍及全世界的具有网络能力的任何其它事物。特定地，主开关101可经由网状网络401连接到任何数目个(包含零)遥控开关201、经由家庭网络(或因特网)180连接到智能装置、经由因特网(或家庭网络)180连接到控制器301。

通常，主开关101将与任何数目个遥控开关201配对。遥控开关201经设计为简易通信节点，其用于向主开关101提供变化指示(例如，当某个人在遥控开关201处“翻转开关”时)。

图2及4中最佳地展示遥控开关201的实施例。遥控开关201通常允许与主开关101相同的对装置70的表观控制(如由用户观察)，但是并未直接布线到用于装置70的布线60中。因为其没有直接连接到布线60，遥控开关201无需包含用于形成电连接的结构，而且可不使用硬布线电力50。而是，遥控开关201优选地由紧凑型可充电或主板载电源250供电，所述电源250将优选地持续许多年，且易于更换。

板载电源250通常是在遥控开关201内部的DC电源。因为遥控开关201的组件可经设计及选择以使用极少电力，例如“AA”或纽扣电池的小电池取决于电池容量足以对遥控器供电许多年。替代地，可使用太阳能、动能或其它发电***。不依赖于电线50允许遥控开关201安装在任何位置处。遥控开关201可经配对以控制一个或多个主开关101或与其一起工作。当遥控开关201中的激活对象151是通过触摸或接近激活时，其发送命令信号到计算机121，所述计算机121又将消息格式化且在网状网络401上发射命令。消息通常含有所期望的接收方主开关101或某个其它形式的所期望的地址(例如，目标)信息。消息可在主开关101处直接从遥控开关201接收或经由网状网络401、例如通过由另一(无目标)主开关101或由另一遥控开关201接收及转发而中继到其所期望的主开关101。

在操作中，遥控开关201允许用户添加第二开关到可针对其安装主开关101的任何装置70。为了实现此，遥控开关201将通常以两种一般形式体现。这些形式中的一者经设计以取代先前以多路安装布线的灯开关。在此实例中，存在产生先前多路安装的箱及布线50及60。通常，此类型的遥控开关201将定位在箱上方，所述箱先前以三路配置容置第二开关(其中主开关101定位成取代第一开关)。其可连接到布线50以对其自身供电，而非需要板载电源。然而，遥控开关201将通常从未将布线60互连来激活经附接插座。相反地，其附接的布线50将通常单独地对遥控开关201供电。

三路及更高多路开关布置展示***的一定电力。在传统的三路开关中，应认识到，通常具有连接到电网的第一开关及连接到所述装置的第二开关，布线是通过所述第二开关连接。仅当两个开关均连接到互连所述两个开关的(两条)导线中的相同者，三路开关才能因为传送电力而工作。在使用本***100的情况下，这并非是必需的。在实施例中，主开关101可连接到任一开关位置中，且剩余开关位置可仅仅经硬布线以取决于位置将特定导线连接到装置70或电力50。硬接线箱接着仅仅由遥控器201覆盖，所述遥控器201未连接到任何事物且依赖于其自身的内部电源。在替代性实施例中，遥控开关还可布线到此线50中以获得电力，但是未布线到线60中来切换。

在具有三路开关及有线遥控开关201的实施例中，如果主开关101是第一者(最靠近电网50)，那么遥控器201仅仅从作用中的任何线(或远程电源)获得其自身的电力，且连接仅仅受具有遥控开关201控制，所述遥控开关201具有连接线及断接线(具体地，两个线进入，但仅一个线可连接到外部)。然而，当主开关101被最靠近装置70的手动开关替换且遥控开关连接到另一手动开关处的电源50时，电力可用性及控制可不同。

为了对主开关101供电，主开关101可配置成从能够供电的任何线获取电力。这还允许主开关在其处于链中之前通过感测哪条输入线(例如，红色或黑色)具有电力且适当地做出反应来知晓前面的遥控开关201的位置。此处关键是主开关101已知哪些线被供电且哪些线没有被供电，且可适当地作用于其从网络401接收的命令。因此，如果触发现有的手动开关且手动开关在经连接插座实际上归因于连接或断接电力而切换的位置处，那么主开关101可仅仅更新其内部存储器以知晓网络的状态已改变。因此，当在主开关101处接收到切换的指令时，其已知如何实施所请求触发(或其它变化)。

连接到同一个混合布置的遥控开关201(其中主开关作为多路***的部分与现有物理开关互连)仅仅用于通过发送指令到主开关101以改变状态将开关的状态从其任何原本状态切换为不同状态。从上文还应明白的是，可将主开关101放置在三路(或更多路)配置中同时保留线中的现有(非遥控开关201)手动开关。现有开关可用于通过使主开关101检测到现有开关的位置已经改变(例如，基于到主开关101的哪个输入通电)且使得主开关101基于检测到的变化切换到装置70的电力或通过允许主开关的切换实际上触发插座且允许主开关101检测变化且仅仅更新其对配置的布置的理解来以此配置触发插座。

在又进一步实施例中，遥控开关201可位于开关之前从未处于的位置处。在此情况中，遥控开关201将通常经设计以仿真灯开关及面板141，但是将可附接到平壁或其它结构，且将不需要将箱内建于墙壁中来容置电子器件。这是图2中所示的实施例的类型。虽然此类型的布置通常是优选的，但是应立即明白此绝非必需的。遥控开关201可采用任何形式，因为遥控开关201与直接控制装置70的电气布线60不相关且仅任选地附接到电网50。

与类型或位置无关，遥控开关201将通常以关于主开关101的主/从类型的关系来工作。特定地，当用户确定其希望具有额外开关来控制特定特征时，用户将使遥控开关201配对到特定主开关101(或多个主开关101)。这可通过多种技术而发生，但是将通常通过例如使主开关101知晓其从具有特定地址的遥控开关201接受消息的布置而发生。所述连接将通常经由主开关101所连接的相同网状网络401而进行。

因此，用户可具有照明固定装置，其位于第一位置中且在本***的实施例的安装之前具有控制其操作的单个开关。用户接着可用主开关101取代现有机械开关。此主开关101用作用于所述固定装置的中心控制集线器且将用于控制到所述固定装置的电流。用户可接着使任何数目个遥控开关201(其是自含式的且无需与电气***60或50互连)与主开关101的操作相关。用户接着可将这些遥控开关201安装在其适合出现的任何位置。因此，用户可利用车库中的电气***50将单个室外灯连接到单个插座，所述电气***现在可由车库中主开关101(取代插座中之前的机械开关)或由可在房屋中任意处的任何数目个遥控开关201操作。在实施例中，此遥控开关201可包含粘合剂背面或所属领域的一般技术人员已知的用于将其安装到墙壁或其它便捷位置的其它附接件。

替代地，如果用户具有走廊灯(其中现有的物理开关在走廊的两端处)，那么用户可连接主开关101取代开关中的一者，且接着用遥控开关201取代另一开关，所述遥控开关201经设计以“覆盖”不再需要的箱401。这提供相同的功能性。然而，在实施例中，以标准的三路电布置互连两个先前开关的导线可能不再需要了，且可从电气基础设施中移除。更进一步，多路开关设置中的一个开关可被移除且主开关101定位成取代所述开关。主开关101接着可基于链中的其它开关的触发使用电输入以确定插座是否应从当前位置触发或仅仅检测其它开关已改变配置且更新其对传讯的理解以允许其将来接收到命令时正确触发。

如应明白的是，遥控开关201的使用特别有利，因为其允许传统的“灯开关”本质上提供在任意处，前提是主开关101及遥控开关201两者均通过网络通信。主开关101可用作来自任何遥控开关201的指令的网络401的集线器，且还可用作集线器以将指令传送到任何其它主开关101或从任何其它主开关101传送指令。这允许创建网状网络401，其中与网状网络401相关联的任何开关(主开关101或遥控开关201)可仅仅通过与网状网络401中的最近的其它连接物体交互与所述网络401通信。这可提供电力节省，因为可利用最少电量操作网络。

另外，通过具有物连网，互连控制器的网络401不限于开关101或201。具体地，主开关101中的一或多者可连接到进一步网络基础设施。举例来说，主开关101中的一或多者能够连接到现有的家庭有线或无线网络180，其接着在外部连接到因特网。因此，除开关101及201外，可提供控制器301，其实际上是计算机(特别是移动计算机)，所述计算机能够提供与***100相关联的任何主开关101的控制。控制器301还可从可获得因特网连接的任何地方操作。因此，最初具有单个机械开关的单个固定装置现在可从主开关101(其取代所述机械开关)、从位于设施中的任意处与所述主开关通信的任何遥控开关201、从位于因特网可接入的任意处可经由网络与遥控开关201或主开关101中的任一者通信的任何控制器301或从能够发送指令到网络401或180上的任何其它事物操作，所述指令可被主开关101理解为用于控制所附接装置70的指令。这可包含远程智能装置。另外，因为任何遥控开关201可实际上经设置以控制任何数目个主开关101，***100具有近似无限制数目个可行配置及控制选项。

***100的实施例是以图5中的代表性配置展示。如应明白的是，存在过多的配置机会，因为***100是利用数个主开关101及遥控开关201构造的。通常，每个开关101或201或装置70通信地连接(通常经由主开关101，但是智能装置可利用其板载通信)到***100中的至少一个其它物体。网络是自组织，且大体上可配置。图5中的***100仅展示4个主开关101、4个遥控开关201及两个控制器301，但是这仅仅是代表性的。每个主开关101具有与装置70(负载)相关联的电连接器60，其经激活而接通或断开(或在此类情况中，根据调光要求，部分接通或断开)。L1A 70可仅仅由主开关101供电。然而，MS1 101本身的物理开关111可在本地从其自身的激活对象151以命令控制，或可从FR1遥控开关201控制或可受任一控制器301控制。可利用单个遥控开关控制一个以上主开关101，且此外可利用符合用户配置的多个遥控开关201控制一个主开关101。此可配置性说明此实施例的独特特征中的一者。

在例如图5的实施例中，形成于网络401中的通信***的主干网是低功耗蓝牙(BLE)技术。因为其是低功耗解决方案，所以其具有在地理上较短的传输范围。为了从远处到达及控制***，提供经由因特网180发送消息到集线器80的能力。Wi-Fi信号经解译及转换为集线器80处的对应BLE信号。这表明***100可从远处控制及询问同时仍然允许从BLE的使用中节省电力。

如先前所指示，图1是纯假想配置，由4个主开关101组成，所述主开关各自控制一个或多个装置/负载70。全部主开关101可由其自身的激活指示器141控制/操作。为了展示灵活性，在此实施例中，两个主开关201配对成的开关101被示为受一个遥控开关201控制。不同的主开关101没有遥控器，且更进一步地，主开关101具有也可控制其操作的两个遥控开关201。应当注意的是，第二遥控开关(R2B)被说明为无法直接与其主开关MS2通信。其消息通过网络经由MS3路由到其在MS2处的最终目的地。网络可由具有低功率蓝牙通信能力的任何控制器301寻址/控制。对于更大范围的控制，任何控制器301可与本地集线器80通信，所述本地集线器80可转换WiFi消息，且将适当的低功耗蓝牙消息再次发射到***100。

在实施例中，***100能够测量及传递每一次发射传输的场强。由于此计算，可对主开关101及遥控开关201及实际上任何其它低功耗蓝牙发射发射器的位置进行三角测量。因此可将装置相对于彼此及某个设定参考点进行定位及映射。此外，因为每一个开关101或201可指示发射传输源，所以可区分主机开关101与远程开关201、控制器301、连接到网络401的任何其它事物。以类似方式，身体上携带任何类型的低功耗蓝牙发射器的用户能够位于网络内。在现场且因为位置而再次改变场强的任何人可由网络定位，从而允许网络变为建筑物或房屋内的占用传感器而无需利用具体的运动传感器。

从上文应明白***100的灵活性及电力。通过提供实际上控制到基础设施中的单个终点(插座)的电力的单个主开关101，***100可允许连接到基础设施的任何电气装置70的自动化及遥控。另外，其可独立于对任何其它装置的控制来控制每一个装置70，从而提供全定制及灵活性。控制器301的包含接着允许利用自动化指令对主开关101进行编程以不仅仅提供遥控，而且还提供自动化。这可允许用户编程时间计划表，产生开关位置图，编程自动通信或物体检测器功能，以实施“安全模式”(如随后讨论)及相关全局控制，或其它命令级功能。

控制器(例如，但不限于通用计算机、移动装置或专用计算机)301可用于控制开关101及201中的任一者或全部及/或其间的变化。控制器301实际上仅仅是遥控开关201，其可在收到命令时将其自身寻址到任何主开关101且可使用更强大的通信方法以使得其能够与来自直接通信范围外部的位置的***通信。在实施例中，控制器301可连接到因特网180，所述控制器又可连接到网状网络401。

为了说明自动化而不仅仅是遥控可如何发生，提供单个实例可为最佳的。在此实例中，用户的闹钟响起。闹钟实际上是还包含时钟的功能性的遥控开关201。当用户点击时钟上的关闭按钮时，这是针对主开关101且最终针对控制器301。控制器301查找并得知是工作日且当闹钟关闭时用户就应该起床了。为此，控制器301指示主开关101对主卧室中的电动百叶窗供电，从而打开百叶窗。控制器301还指示主开关101使厨房的插头插座接通(咖啡机的插头插在所述插头插座中)。当用户坐在床上时，附近墙壁上的遥控开关201的运动检测器检测运动，且开始使用缓慢淡入淡出激活房间中的灯，以允许用户的眼睛经由位于整个房间的主开关101从其自身调整。当用户慢吞吞地到厨房去拿他们的咖啡时，客厅中的主开关101中的运动传感器感测到他们正在靠近且将灯接通。以上表明用户现在已经完成了将百叶窗打开、将灯接通，且开始煮咖啡，而用户为此所做的仅仅是关闭闹钟及起床。

如以上实例中所期望，用户可在无需有意识地与他们的电气装置70交互，或仅以最简约方式与电气装置70交互的情况下，与电气装置70有效地交互。另外，***100优选地还提供网络以提供本地警报作为例如负载的故障的关注实例且具有按照定时表自动操作的能力。***100可具有自动地感测个人的存在或不存在(例如，通过使用主开关101或遥控开关201中的任一者处的运动传感器或通过用户携带具有BLE能力的装置进入某个区域中且改变场强)，且以预先计划方式做出反应。为了促进以逻辑方式发生互通信，***100可自动地产生通信装置(遥控开关201、主开关101或控制器301或任何其它事物)的图，建立它们的物理位置，且以基于所述位置的方式对来自它们的输入做出反应。以此方式，来自例如智能电话的控制器301(用户将通常携带以利用它们“将灯接通”)的指令将控制器301目前所处的任何房间中的灯接通。在实施例中，用户可携带呈发射器的形式的***。***可能在它们的身体上、在他们通常携带的某些事物中，或甚至被植入。接着，可基于此发射器的位置经由预编程到网络401上的计算机中的指令控制***100做某些事情。

在实施例中，如实例中所说明，***100不仅促进到装置70的简单“接通及断开”(二元)电力，而且促进改变或修改主电源，使得如白炽灯、CFL及LED灯的此类物品可被调暗或例如风扇的装置可被调慢。取决于所连接的装置70，其还直接对导线60供应DC电而非AC电。由于主开关101最终控制每个插座的电源50，主开关101可以与任何传统的开关或控制器相同的方式以任何样式提供所述电力。***100的实施例提供经由控制器301通过因特网在更大远程距离处控制全部***功能的能力。以此方式，设施的整个电气***(及全部相关联装置)可利用单个控制器301进行遥控，前提是控制器301能够连接到网络及发射适当指令。为了促进此连接，***100可利用传统的联网基础设施(有线或无线)，其可存在于结构中以允许至少一个主开关101或可能并置的控制器301与因特网或任何其它大型网络及网络100的网状网络互连。

还应明白的是，除提供与以标准方式使用所附接装置70相关联的切换能力外，***还通过允许明确的“断电”状态提供独特能力用于保证安全。传统地，更换灯泡或者对连接到多个硬件开关的固定装置展开工作的人在不切断对整个结构区域的供电(例如，通过断路器)的情况下无法确认电力实际上是否与固定装置断接。在本***100中，因为仅具有一个物理131开关(其实际控制对任何固定装置的供电)且所述开关131的接通/断开状态并未由连接到其的全部物理开关指定(但是可由任何控制器301或类似装置控制)，所以***100可接合安全模式，由此用户指示需要切断特定插座的电力(且通常不会再次接合)直到满足某些情况为止。***100接着可确定负载70是否有带电，且如果是，那么将电源50与负载70断接直到安全装置脱离为止。这可允许用户在确认没有电力流动到插座的情况下安全地对所述插座展开工作。

类似于上文，父母可完全关闭儿童房间中或结构中的较低点处的插座的电力以减小或消除因儿童玩弄插座引起的触电事件的可能性，但是可利用受保护控制器301(例如，受操作密码保护的计算机)或位于儿童无法触及之处的改造开关(通常为遥控开关201)以在成年人在房间中需要电力的情况下，重新启用电力。如应明白的是，***提供改进的安全性，因为任何插座或固定装置的机械连接通常受单个开关控制，且所述开关的状态归因于网络互连是已知的。因此，用户实际上可独立于任何其它插座控制任何插座的电力，且可决定性地关闭任何插座的电力而无需拨动断路器。

从上文应明白的是，***100经由相关联主开关101对流动到任何插座及因此所附接装置的电力提供单个控制点。另外，主开关201通过遥控开关201及控制器301的互连性，允许其自身以经由网络401或180连接到其的任何控制器301所需要的几乎任何配置来控制。

应明白的是，***100提供几乎无限制的数目个潜在组件配置。在完全集成的家庭自动化***中，家中的电气基础设施中的每个接入点(插座)将具有与其相关联的主开关101。另外，每个主开关101可具有与其相关联的任何数目个遥控开关201。只要拥有这么多的基础设施，房主可基本上从放置在他们希望的任何地方的开关来控制房屋中的任何地方的任何装置70，而不需要安装除开关本身之外的任何布线或任何网络基础设施，所述开关以对应于传统灯开关或插头插座的安装的简易方式连接到现有的电气基础设施，或根据需要简单放置。用户可仅仅将开关放置在床头柜上，所述开关可指示房屋的相对侧上的外部灯(或家中的任何其它装置)。

从上文还应明白，在实施例中，开关***100可消耗最少电力且以休眠模式静止操作以允许***100提供能量节省能力而不必消耗额外电力来这样做。理想地，主开关101还将能够测量和报告通过主开关101(及因此，任何附接的装置70)消耗的电力，并将所述电力消耗报告给远程位置以允许有效的电使用量监控及最小化。

在实施例中，***100可提供故障保护。举例来说，如果***100检测激活故障。举例来说，如果某个主开关101激活，但是没有从装置70检测到负载(这是装置70在被供电时未能激活的情况)，那么主开关101可检测到此已经发生，并经由网络401或180发出通信以(例如经由控制器301或经由另一个移动装置)通知用户发生故障。如果通信经由控制器301进行，那么在实施例中，***100接着可经由控制器301向用户请求关于如何对故障做出反应的输入。

网络401或180还可提供关于例如负载操作中的实例的本地警报，并允许***自动地并且按照时间计划表自动地操作、自动地感测个人的存在或不存在，且以预先计划方式做出反应。在许多方面，使开关不仅可以在家庭自动化***内操作而且还可控制家庭自动化***，***可以允许每个开关与其它开关交互的方式基于预期接近度自动地产生网络中的开关及其物理位置的图。举例来说，如果某人正移动通过结构，那么可希望***知道沿着所提出的路径存在哪些开关，且基于此外推其它开关的操作。另外，***可以优选地知道另一开关与其自身处于相同房间中，且因此开关可能旨在用于共同目的。需要一种***，其不仅接通和断开负载，而且还促进改变主电力，使得如白炽灯、CFL及LED灯的此类物品可被调暗或风扇可被调慢，并且可允许开关以非二元方式操作。

虽然已经结合某些优选实施例揭示了本发明，但是此不应被视为对所有提供的细节的限制。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对所描述的实施例进行修改及变化，且应理解其它实施例将被包括在本发明中，如本领域的一般技术人员所将理解的。

Claims (28)

1.一种用于改造到建筑物中的电力控制***，所述***包括：

主开关，其经配置以取代传统的灯开关，所述主开关包括：

第一激活对象；

物理开关，其经配置以将插座连接到电源及将所述插座与所述电源断接；

第一计算机，其经配置以控制所述物理开关；及

第一网络通信***，其经配置以从网络接收指令且将所述指令提供到所述计算机；

其中当从所述第一通信网络***接收到指令或激活所述第一激活对象时，所述计算机将调整所述物理开关的配置；

遥控开关，所述遥控开关包括：

第二激活对象；及

第二网络通信***，其经配置以将指令提供到所述网络；

其中当激活所述第二激活对象时，所述第二网络通信***将提供指令到所述网络。

2.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述物理开关是SPDT继电器。

3.根据权利要求1所述的电力控制***，其进一步包括模拟控制电路，所述模拟控制电路用于将指令从所述计算机提供到所述物理开关。

4.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述网络是低功耗蓝牙网络。

5.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述第一激活对象是电容式触摸板。

6.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述指令包含：

所述网络的地址；及

所述指令被引导到的所述主开关的识别符。

7.根据权利要求6所述的电力控制***，其中所述指令还包含安全代码。

8.根据权利要求7所述的电力控制***，其中所述安全代码是RSA代码。

9.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述第二激活对象是电容式触摸板。

10.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述网络是自组织网络。

11.根据权利要求10所述的电力控制***，其中所述第一计算机可用作自组织网络中的集线器。

12.根据权利要求11所述的电力控制***，其中所述遥控开关进一步包括第二计算机。

13.根据权利要求12所述的电力控制***，其中所述第二计算机可用作自组织网络中的集线器。

14.根据权利要求10所述的电力控制***，其中所述自组织网络连接到遥控集线器，所述遥控集线器连接到因特网。

15.根据权利要求1所述的电力控制***，其进一步包括：

控制器，所述控制器包括：

第三计算机，其包括用于接收激活的指示符的软件指令；及

第三网络通信***，其经配置以将指令提供到所述网络；

其中当所述第三计算机接收激活的指示符时，所述第三网络通信***将提供指令到所述网络。

16.根据权利要求15所述的电力控制***，其中所述第三网络通信***经由所述因特网及连接到所述网络的集线器而连接到所述网络。

17.根据权利要求15所述的电力控制***，其中所述控制器是移动装置。

18.根据权利要求15所述的电力控制***，其中所述软件指令包含用于根据时间表激活所述物理开关的指令。

19.根据权利要求15所述的电力控制***，其中所述软件指令包含用于无论激活所述第一激活对象还是激活所述第二激活对象均将所述物理开关断接的指令。

20.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述主开关进一步包括电力测量***。

21.根据权利要求20所述的电力控制***，其中所述主开关可将由所述电力测量***测量的电力传送到用户。

22.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述主开关进一步包括故障检测***。

23.根据权利要求22所述的电力控制***，其中所述主开关可将由所述故障检测***检测的故障传送到用户。

24.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述第二激活对象是占用传感器。

25.根据权利要求24所述的电力控制***，其中所述占用传感器是运动传感器。

26.根据权利要求1所述的电力控制***，其中所述第二激活对象是由于所述第二激活对象检测到附近的移动装置而激活。

27.根据权利要求1所述的电力控制***，其中：

所述主开关取代多路配置中控制单个插座的现有手动开关，而所述多路配置中的第二手动开关保留；及

其中所述主开关、所述遥控开关及所述现有手动开关控制所述单个插座。

28.根据权利要求1所述的电力控制***，其中：

所述主开关取代多路配置中控制单个插座的现有手动开关，且所述遥控开关取代所述多路配置中的第二手动开关；及

其中所述主开关及所述遥控开关控制所述单个插座。