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CN103229116A - 智能恒温器控制hvac系统的灵活功能划分 - Google Patents

智能恒温器控制hvac系统的灵活功能划分 Download PDF

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CN103229116A
CN103229116A CN2012800037363A CN201280003736A CN103229116A CN 103229116 A CN103229116 A CN 103229116A CN 2012800037363 A CN2012800037363 A CN 2012800037363A CN 201280003736 A CN201280003736 A CN 201280003736A CN 103229116 A CN103229116 A CN 103229116A
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temperature device
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vscu unit
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安东尼·麦可·法戴尔
埃里克·查尔顿
重文·本庶
松冈阳子
大卫·斯路
伊莎贝尔·格尼特
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Nest Labs Inc
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Abstract

本申请案涉及智能恒温器控制环境调节系统，其中与智能恒温器功能相关的计算任务和子组件分配至一个或多个智能恒温器的一个或多个隐蔽部和可见部且在特定实施方式中分配至一个或多个中间盒。所述智能恒温器通过有线和/或无线接口互连至中间盒且智能恒温器通过无线通信彼此互相通信。无线通信包括通过本地路由器和ISP的通信和通过移动服务提供商的3G和4G无线通信。所述智能恒温器控制环境调节系统的组件还可通过无线通信连接至远程计算设施。

Description

智能恒温器控制HVAC系统的灵活功能划分
本申请案于2012年1月3日以美国国营公司Nest Labs，Inc.(指定除美国以外的所有国家的申请人)和美国公民Anthony Michael FADELL、美国公民Matthew Lee ROGERS、美国公民Erik CHARLTON、美国公民ShigefumiHONJO、日本公民Yoky MATSUOKA、美国公民David SLOO和美国公民Isabel GUENETTE(仅指定美国的申请人)的名义作为PCT国际专利申请案申请。本申请案要求2010年11月19日申请的美国临时申请案第61/415,771号、2010年12月31日申请的美国临时申请案第61/429,093号和2011年10月21日申请的美国临时申请案第61/627,996号的权利，其各以引用的方式并入本文中。
技术领域
本专利涉及智能恒温器控制HVAC系统和其它智能控制环境调节系统且尤其涉及智能控制环境调节系统，其中智能恒温器子组件和相关功能可在智能恒温器上的隐蔽部和可见部之间不同地分布以产生许多实施方式。
背景技术
虽然大量努力和关注继续投向开发更新和更可持续的能源供应，但是通过提高能源效率来节省能源对于世界的能源未来仍然十分关键。根据来自美国能源部2010年10月的报告，制热和制冷占典型美国住宅能源利用的56％，使其成为多数住宅最大的能源开销。连同与住宅制热和制冷相关的实体设备的改进(例如，改进的保暖、更高效的暖气机)，能源效率的显著提高可通过住宅制热和制冷设备的更好控制和调节而实现。通过以谨慎选择的时间间隔和仔细选择的运行级别来启动制热、通风和空气调节(HVAC)设备，可在保持居住空间对于其居住者而言适度舒适的同时节省大量能源。
但是，历史上，大多数已知的HVAC恒温控制系统可分为两个相对类别之一，认为任一种都不是最实际住宅环境中最佳的。第一种类别中的是许多简单、非可编程住宅恒温器，每种通常包括用于设定期望温度的单个机械或电拨盘和单个制热-风扇-关-AC开关。虽然甚至对最普通的居住者来说使用都是简单的，但是任何节能控制活动，诸如调节夜间温度或在离家前关闭所有供热/制冷，必须由用户手动执行。因而，非多数而是所有警觉的用户通常都会错失大量节能机会。此外，未提供更高级的节能设定，诸如指定触发制热/制冷单元开启所需的定制温度摆幅(即期望设定温度与实际当前温度之间的差异(诸如1度至3度))的能力。
另一方面，在第二种类别中的是许多可编程恒温器，其在近些年来因Energy Star(美国)和TCO(欧洲)标准而变得更普遍并且在可个别操控的HVAC系统的许多不同设定方面进步显著。但是，不幸的是，用户通常被在恒温器表面或恒温器上的面板门后布置为不同配置的令人眼花缭乱的开关和控制器阵列吓到并且很少调整制造商默认值以优化其自身的能源利用。因此，即便许多住宅中安装的可编程恒温器在技术上能够以节能设定档运行HVAC设备，但是许多住宅中仅实施通用制造商默认设定档。实际上，不幸地在许多情况下，住宅用户可能永久以“临时”或“保持”模式运行单元，像单元是简单、非可编程恒温器一样手动操控显示的设定温度。
在更一般意义上，由于人不可避免地必须参与，所以存在(i)HVAC控制系统可提供的节能复杂量与(ii)节能复杂性可投入许多住宅的实际日常使用中的程度之间出现的紧张情况。类似问题出现在具有一个或多个HVAC系统的多单元公寓楼、酒店、零售店、办公楼、工业建筑和更一般地任意居住空间或工作空间的背景中。本领域技术人员在阅读本公开内容时可了解出现的其它问题。
应了解，如熟练技工参考本公开内容所知，虽然本文在HVAC系统控制的特定背景下提出示例性实施方案，但是存在实施方案易应用的多种其它资源利用背景，包括(但不限于)水利用、空气利用、其它自然资源的利用和其它形式(即，非HVAC相关)的能源的利用。因此，这些其它资源利用背景下的这种实施方案的应用属于本教导范围内。
根据一些实施方案提供用于控制HVAC系统的可编程装置，诸如恒温器。可编程装置包括被调适和编程以在处于活动状态中时执行包括与用户介接的多个高功率活动的高功耗电路，高功耗电路在不活动状态或睡眠状态中时使用明显小得多的功率。装置还包括被调适和编程来执行多个低功率活动的低功耗电路，其包括例如导致高功率电路从不活动状态过渡为活动状态；轮询传感器，诸如温度和占用传感器；和开启或关闭HVAC功能。装置还包括被调适来从用于开启和关闭HVAC系统功能的HVAC触发电路采集电力的电力窃取电路；和电力存储介质，诸如可再充电电池，其被调适来存储由电力窃取电路采集来至少供高功耗电路使用的电力使得低功耗电路可在以比电力窃取电路可安全收集的更大的速率使用能源时临时以活动状态运行而不意外地切换HVAC功能。高功率活动的实例包括无线通信；驱动显示电路；向用户显示图形信息；和执行与学习相关的计算。
根据一些实施方案，高功耗电路包括微处理器并且位于顶部单元上且低功耗电路包括微控制器并且位于背板上。本申请案涉及智能恒温器控制环境调节系统，其中具有相关智能恒温器功能的计算任务和子组件被分配至一个或多个智能恒温器的一个或多个隐蔽部和可见部且在特定实施方式中分配至一个或多个中间盒中。所述智能恒温器通过有线和/或无线接口互连至中间盒且智能恒温器通过无线通信彼此互相通信。无线通信包括通过本地路由器和ISP的通信和通过移动服务提供商的3G和4G无线通信。所述智能恒温器控制的环境调节系统的组件还可通过无线通信连接至远程计算设施。
附图说明
图1A图示根据实施方案的通用传感和控制单元(VSCU单元)的透视图；
图1B至图1C图示根据实施方案的在被用户的手控制时的VSCU单元；
图2A图示安装在具有HVAC系统的房屋中的VSCU单元和从其中延伸的一组控制线；
图2B图示图2A的HVAC系统的示例图；
图3A至图3K图示根据一实施方案的基于外环的旋转连同随后出现的用户界面显示的用户温度调整；
图4图示根据实施方案的由VSCU单元的用户界面提供的数据输入功能；
图5A至图5B图示由VSCU单元的用户界面提供的用于在设置问答期间回答不同问题的类似数据输入功能；
图6A至图6C图示根据实施方案的由VSCU单元提供的用户界面显示的许多实例的一些；
图7图示根据实施方案的VSCU单元和HVAC耦合壁座的分解透视图；
图8A至图8B图示根据一些实施方案的HVAC耦合壁座的概念图；
图9图示根据实施方案的VSCU单元和HVAC耦合壁座的分解透视图；
图10A至图10C图示根据实施方案的代表在住宅或其它空间中安装多个VSCU单元的有利情境的概念图，其中住宅(或其它空间)无无线数据网络；
图10D图示根据实施方案的两区住宅供热(或制冷)配置中的两个HVAC系统的循环时间曲线图；
图11图示代表有利情境的概念图，其中一个或多个VSCU单元安装在配备WiFi无线连接和因特网访问的住宅中；
图12图示由本文所述的VSCU单元和VSCU效率平台启动的更大的总体能量管理网络的概念图；
图13A至图13B和图14A至图14B图示根据实施方案的在其数据设备上展示给用户用于管理其一个或多个VSCU单元和/或另外与其VSCU效率平台设备或数据互动的远程图形用户界面显示的实例；
图15A至图15D图示根据优选实施方案的对应于“离家自动/到家自动”算法的示例性运行的正常设定点温度排程表对实际运行设定点曲线的时间曲线图；
图16A至图16D图示根据实施方案的基于与“离家自动”模式和/或“到家自动”模式运行的重复实例相关的占用类型和/或校正手动输入类型的设定点排程表修改的一个实例；
图17A至图17D图示根据优选实施方案的用于鼓励减少能源利用的动态用户界面；
图18A至图18B图示根据一些实施方案的具有用户友好界面的恒温器；
图18C图示图18A至图18B的恒温器的框架的壳部分的横截面图；
图19A至图19B分别图示恒温器相对于其作为顶部单元和背板的两个主要组件的恒温器的分解正视透明图和后视透明图；
图20A至图20B分别图示顶部单元相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图；
图21A至图21B分别图示顶部单元正面总成相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图；
图22A至图22B分别图示背板单元相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图；
图23图示根据一些实施方案的部分装配的顶部单元正面的透视图；
图24图示根据一个实施方案的顶部单元电路板的前视图；
图25图示根据一个实施方案的背板电路板的后视图；
图26A至图26C图示根据一个实施方案的渐大时间刻度下睡眠-唤醒定时动态的概念实例；
图27图示根据一个实施方案的顶部单元微处理器的功能软件、固件和/或编程架构的自描述概图；
图28图示根据一个实施方案的背板微处理器的功能软件、固件和/或编程架构的自描述概图；
图29图示根据一个实施方案的在背板暴露时展示给用户的接线端子的图；
图30A至图30B图示根据一个实施方案的限制处于预定时间分隔内的新排程设定点的用户创建；
图31A至图31D图示针对一实施方式对用户的时间对温度显示；
图32图示根据一个实施方案的在第二阶段制热设施被启用时优选恒温器读取的实例；
图33A至图33C图示根据优选实施方案的在单阶段制热循环期间使用时间对温度(T2T)信息启动第二阶段制热设施；和
图34图示根据优选实施方案的由恒温器针对热泵极性的“可选择性自动化”测试向用户展示的用户界面屏幕。
图35A至图35B图示本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的灵活性的特定组件和架构源。
图36A至图36H图示本申请案所涉及的提供许多替代实施方式的HVAC控制系统的功能划分的基于架构的灵活性。
图37图示由本申请案所涉及的智能恒温器HVAC控制系统的计算分配本质产生的补充的实施方式灵活性。
具体实施方式
本专利说明书的标的涉及下列共同转让的申请案的标的，其各以引用的方式并入本文中：2010年9月14申请的美国专利第12/881,430号；2010年9月14申请的美国专利第12/881,463号；2010年11月19日申请的美国临时专利第61/415,771号；2010年12月31日申请的美国临时专利第61/429,093号；2011年1月4日申请的美国专利第12/984,602号；2011年1月10日申请的美国专利第12/987,257号；2011年2月23日申请的美国专利第13/033,573号；2011年2月23日申请的美国专利第29/386,021号；2011年2月24日申请的美国专利第13/034,666号；2011年2月24日申请的美国专利第13/034,674号；2011年2月24日申请的美国专利第13/034,678号；2011年3月1日申请的美国专利第13/038,191号；2011年3月1日申请的美国专利第13/038,206号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,609号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,614号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,617号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,618号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,621号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,623号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,625号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,627号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,630号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,632号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,633号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,636号；2011年8月16日申请的美国专利第29/399,637号；2011年8月17日申请的美国专利第13/199,108号；2011年10月6日申请的美国专利第13/267,871号；2011年10月6日申请的美国专利第13/267,877号；2011年10月7日申请的美国专利第13/269,501号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,096号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,097号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,098号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,099号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,101号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,103号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,104号；2011年10月14日申请的美国专利第29/404,105号；2011年10月17日申请的美国专利第13/275,307号；2011年10月17日申请的美国专利第13/275,311号；2011年10月17日申请的美国专利第13/317,423号；2011年10月21日申请的美国专利第13/279,151号；2011年10月21日申请的美国专利第13/317,557号；2011年10月21日申请的美国临时专利第61/627,996号；2011年11月18日申请的PCT/US11/61339；2011年11月18日申请的PCT/US11/61344；2011年11月18日申请的PCT/US11/61365；2011年11月18日申请的PCT/US11/61379；2011年11月18日申请的PCT/US11/61391；2011年11月18日申请的PCT/US11/61479；2011年11月18日申请的PCT/US11/61457；和2011年11月18日申请的PCT/US11/61470；2011年11月18日申请的PCT/US11/61339；2011年11月18日申请的PCT/US11/61491；2011年11月18日申请的PCT/US11/61437；和2011年11月18日申请的PCT/US11/61503。上文参考的专利申请案在本文中统称“共同转让的并入申请案”。
根据一个或多个实施方案提供基于一个或多个通用传感和控制单元(VSCU单元)控制一个或多个HVAC系统的系统、方法、计算机程序产品和相关经营方法，每个VSCU单元被配置和调适来提供复杂、定制、节能的HVAC控制功能，而同时看起来美观、亲和、精致且使用令人愉悦地方便。每个VSCU单元有利地设有选择性分层的功能，使得一般用户仅暴露于简单用户界面，但是使得高级用户可获得和操控许多不同的节能和能源追踪能力。重要的是，即使对于仅暴露于简单用户界面的一般用户的情况，VSCU单元提供在背景中运行的高级节能功能，VSCU单元单调地使用多传感器技术以“学习”住宅的制热和制冷环境并且相应地优化节能设定。
VSCU单元还“学习”用户本身，从用户回答一些简单问题的统一“设置问答”开始，且随后随时间使用多传感器技术以检测用户占用类型(例如，其每天在家和离家的时间)并且通过追踪用户随时间控制拨盘上的设定温度的方式而继续。多传感器技术有利地隐藏在VSCU单元本身内，因此避免与多个外部传感器节点单元相关的困难、复杂性和不亲和因素。继续地，VSCU单元根据一个或多个高级控制算法处理学习和感测到的信息且随后自动调整其环境控制设定以在根据学习到的用户占用类型和舒适度偏好将居住空间维持在最佳水平的同时优化能源利用。此外，VSCU单元被编程来凭借按谨慎选择的时间在其美观的用户界面上显示鼓励减少能源利用的信息，诸如历史能源成本绩效、预测的能源成本以及甚至祝贺和鼓励的有趣的游戏风格显示而促进用户自身的节能绩效。
有利地，VSCU单元的选择性分层功能使其对于住宅和经营场所环境中的多种不同技术情况有效，从而使相同VSCU单元易于销售给多种客户。对于无无线住宅网络或因特网连接的简单环境，VSCU单元在独立模式中有效运行，能够基于多传感器技术和用户输入学习和适应其环境以及相应地优化HVAC设定。但是，对于确实具有住宅网络或因特网连接的环境，VSCU单元在网络连接模式中高效地运行以提供丰富种类的附加能力。
当VSCU单元经由住宅网络(诸如通过IEEE 802.11(Wi-Fi)连接)连接至因特网时，根据一个或多个实施方案提供的附加能力包括(但不限于)：提供实时或合计的住宅能源绩效数据给公用事业公司、VSCU数据服务提供商、其它住宅中的VSCU单元或其它数据目的地；从公用事业公司、VSCU数据服务提供商、其它住宅的VSCU单元或其它数据源接收实时或合计的住宅能源绩效数据；从一个或多个VSCU数据服务提供商或其它源接收新的能源控制算法或其它软件/固件更新；接收当前和预测天气信息以包括在节能控制算法处理中；从用户的计算机、网络连接电视、智能电话或其它固定或便携式数据通信设备(下文中统称用户的“数字设备”)接收用户控制命令；通过其数字设备提供交互式用户界面给用户；从外部能源管理顾问接收控制命令和信息，诸如旨在权衡来自多个源的收集信息来为其订购者产生最可行的节能控制命令或设定档的基于订购的服务；从外部能源管理机构接收控制命令和信息，诸如以自愿为基础被赋予有限权力来为换得回扣或其它成本激励(例如，对于能源应急情况、“节省空气”日等)控制VSCU的公用事业公司；基于VSCU感测到的HVAC相关事件(例如，房屋未如预期制热或制冷)在其数字设备提供警告、警报或其它信息给用户(和/或用户被指定人，诸如住宅修理公司)。基于VSCU感测到的非HVAC相关事件(例如，VSCU的多传感器技术感测到的入侵者警报)在其数字设备上提供警告、警报或其它信息给用户(和/或用户被指定人，诸如住宅安保服务公司或当地警察局)；和如下文进一步提供的一个或多个实例中所公开的由网络连接启用的多种其它有用功能。
应了解虽然本文针对居住住宅(诸如独户房屋)的背景详述一个或多个实施方案，但是本教导的范围不限于此，本教导同样适用于而不限于复式楼、联排别墅、多单元公寓楼、酒店、零售店、办公楼、工业建筑、且更一般地适用于具有一个或多个HVAC系统的任意居住空间或工作空间。还应了解虽然术语用户、客户、安装者、业主、居住者、客人、租客、房东、修理人员和类似术语可用于指在本文所述的一些特别有利情况的背景下与VSCU单元或其它装置或用户界面互动的人员，但是这些提及绝不可视作在执行这些行动的人员方面限制本教导的范围。因此，例如术语用户、客户、购买者、安装者、订购者和业主通常可指独户居所情况下的同个人，因为户主通常是作出购买决策、购买单元以及安装和配置单元的人并且也是单元用户之一以及公用事业公司和/或VSCU数据服务提供商的客户。但是，在其它情境下，诸如房东房客环境，客户可以是涉及购买单元的房东，安装者可能是当地公寓监管者，第一用户可能是租客且第二用户可能还是涉及遥控功能的房东。重要的是，虽然执行行动的人的身份与一个或多个实施方案提供的特定优点密切相关-例如本文进一步描述的密码保护温度支配功能可能特别有利，其中房东持有唯一密码并且可防止房客的能源浪费-但在下文描述中此身份不得解释为一定将本教导的范围限制为具有所述特定身份的所述特定个人。
如本文中所使用，“设定点”或“温度设定点”指的是如用户设定或根据排程表自动设定的温度控制系统(诸如本文所述的一个或多个VSCU单元)的目标温度设定。如本领域技术人员易于了解，下文所述的许多所公开的恒温功能性在对应应用中适用于制热和制冷背景，唯一不同在于特定设定点和温度移动方向。为了避免不必要的重复，本文中实施方案的一些实例可仅在一个这些背景下提出，而不涉及其它背景。因此，下文在住宅制热的背景下说明特定实施方案或实例的，本教导的范围同样适用于住宅制热的对应背景且反之亦然，但这种对应应用应在逻辑上与如熟练技工断定的公开原理一致。
图1A图示根据实施方案的通用传感和控制单元(VSCU单元)100的透视图。与许多现有技术恒温器不同，VSCU单元100优选具有不减损住宅装修的时尚、精致外观并且实际可充当其所安装的周围位置的美观的中心饰品。VSCU单元100包括优选直径大约8cm的圆形并且具有美观的外部涂层(诸如果有光泽的镍或铬涂层)的主体108。与主体108分开达小外围间隙110的是盖状结构，其包括可旋转外环106、传感器环104和圆形显示监视器102。外环106优选具有与主体108相同的外涂层，而传感器环104和圆形显示监视器102具有共同的圆形玻璃(或塑料)外覆层，其在向外方向上轻微成弓形并且提供时尚但坚固并且耐看的整体外观。传感器环104含有多种传感器的任一种，包括(但不限于)红外传感器、可见光传感器和声传感器。优选地，覆盖传感器环104的玻璃(或塑料)进行烟色或镜面处理使得用户看不见传感器本身。优选地，提供通风功能，诸如通过外围间隙110，其允许环境空气被内部传感器感测到而无需外观不美观的“鳃”或栅格状通风口。
图1B至图1C图示根据实施方案的正被用户的手控制的VSCU单元100。在一个实施方案中，为了鼓舞用户置信和进一步促进外观和功能精致的综合目的，VSCU单元100仅由两种类型的用户输入控制，第一种是外环106的旋转(图1B)且第二种是内推外环106(图1C)直到可听见的和/或可触知的“点击”发生。对于一个实施方案，图1C的内推仅导致外环106向前移动，而在另一个实施方案中，整个盖状结构，包括外环106和传感器环104和圆形显示监视器102的玻璃覆层两者在被推动时一起向内移动。优选地，传感器环104、圆形显示监视器102和其共同的玻璃覆层不随外环106旋转。
凭借用户响应于圆形显示监视器102上的直观和易读提示的旋转外环106(下文中称作“环旋转”)和内推外环106(下文中称作“向内点击”)，VSCU单元100有利地能够从用户接收有关基本设置和操作的所有必要信息。优选地，外环106以为用户提供光滑但粘滞感的方式机械安装以进一步促进整体的精致感同时还减少错误或不需要的旋转输入。对于一个实施方案，VSCU单元100凭借环旋转和向内点击识别三种基本用户输入；(1)环向左旋转，(2)环向右旋转以及(3)向内点击。对于其它实施方案，可识别更复杂的基本用户输入，诸如“双击”或“三击”向内压以及诸如速度敏感或加速敏感旋转输入(例如，非常大和快速的向左旋转指定“离家的”占用状态，而非常大和快速的向右旋转指定“占用的”占用状态)。
虽然本教导的范围不限于此，但是优选不在VSCU单元100上的任何地方提供不连续的机械制热-制冷拨动开关或制热-关-制冷选择开关或制热-风扇-关-制冷开关，此省略促进VSCU单元100的整体外观简洁和精致同时还促进提供另外在这样一种开关存在的情况下无法提供的高级控制能力。还高度优选的是不存在这样一种不连续机械开关的电替代物(例如，直接驱动机械继电器的电按钮或电限位开关)。而是，优选地，这些设定之间的切换在VSCU单元100响应于其多传感器读数、其编程(视情况结合经由数据网络而外部提供的命令/资料)和/或上述“环旋转”和“向内点击”用户输入的计算机化控制下执行。
VSCU单元100包括实体硬件和固件配置，连同能够执行本公开内容所述的功能的硬件、固件和软件程序。鉴于本公开内容，本领域技术人员应能够使用可普遍购得的硬件和固件组件和已知的编程工具和开发平台在无需不必要实验的情况下实现实体硬件和固件配置和体现本文所述的实体和功能特征的硬件、固件和软件程序。类似说明适用于非VSCU单元100所固有的所述装置和功能，诸如从VSCU单元100接收数据通信和/或向VSCU单元100提供数据通信的远程数据存储和资料处理中心中所使用的装置和程序。举例来说，下文涉及关联至不同邮政编码的VSCU单元100内的一个或多个预装数据库可使用类似于基于全球定位的导航装置中所使用的闪存技术执行。进一步举例来说，下文涉及例如如由VSCU单元100分别针对住宅占用预测和设定点优化而执行的机器学习和数学优化算法可使用一种或多种已知技术、模型和/或数学策略执行，包括(但不限于)人工神经网络、贝叶斯网络、基因编程、归纳逻辑编程、支持向量机、决策树学习、聚类分析、动态编程、随机优化、线性回归、二次回归、二项回归、逻辑回归、模拟退火和其它学习、预测和优化技术。
图2A图示安装在具有HVAC系统299的房屋201中的VSCU单元100和从其中延伸的一组控制线298。VSCU单元100当然极适合由承包商在新房施工和/或全套HVAC系统更换的背景下安装。但是，根据一个实施方案权衡的一个替代关键商机是将VSCU单元100作为现有住宅的替换恒温器进行推广和销售，其中客户(和/或HVAC专业人士)将其旧的恒温器从现有电线298上断开并且替换VSCU单元100。
在任一种情况下，VSCU单元100可有利地充当用于将整个节能技术平台插入住宅的“惯性楔”。简单来说，由于多数业主了解并且接受住宅拥有恒温器的需要，甚至连多数节俭和技术恐惧业主都易于接受简单、亲和且易用的VSCU单元100进入其住宅。当然，一旦安装在住宅中，VSCU单元100就将有利地开始为可持续发展的地球节省能源以及为业主(包括节俭的人)省钱。但是，此外，当业主对VSCU单元100平台“感兴趣起来”并且开始进一步了解其令人愉悦的精致和无缝操作时，他们更倾向于利用其高级的特征且他们将更开放和愿意接纳如下文进一步所述的多种兼容的后续产品和服务。这是对许多方面有利的双赢情况，因为地球从能效技术的传播中受益，而同时VSCU单元的制造商和/或其授权经营伙伴可进一步扩大其经营收入和前景。为公开内容的明了起见，本文中术语“VSCU效率平台”指的是与VSCU单元100和/或支持VSCU单元100运行的装置和程序技术兼容的产品和服务。
图2B图示图2A的HVAC系统299的示例图。HVAC系统299提供封闭空间(诸如图2A所述的独户住宅201)的制热、制冷、通风和/或空气处理。HVAC系统299描绘加压空气型制热系统，但是根据其它实施方案，可使用其它类型的系统。在制热时，空气处理器240内的加热盘管或元件242经由管线236使用电或气提供热源。冷空气使用风扇238经由回风管道246通过过滤器270而从封闭空间中抽出并且通过加热盘管或元件242加热。热空气通过送风管道系统252和送风栅格(诸如栅格250)在一个或多个位置上流回封闭空间。在制冷时，外部压缩机230使气体(诸如氟利昂)穿过一组热交换器盘管以冷却气体。气体随后经由管线232进入空气处理器240中的冷却盘管234(其中其膨胀、冷却)并且冷却经由风扇238流通穿过封闭空间的空气。根据一些实施方案，提供增湿器262，其使用水管线264提供的水湿润空气。虽然图2B中未示出，但是根据一些实施方案，封闭空间的HVAC系统具有其它已知组件，诸如与外部传递空气的专用外部通风口、控制管道系统内的气流的一个或多个阻尼器、应急加热单元和减湿器。HVAC系统经由控制电子器件212选择性地启动，控制电子器件212经由控制线298与VSCU 100通信。
图3A至图3K图示根据一个实施方案的基于外环106旋转连同随后出现的用户界面显示的用户温度调整。对于一个实施方案，在用户已走近VSCU单元100的图3A描绘的时间前，VSCU单元100已将圆形显示监视器102设定为完全空白(“暗”)，其对应于无人走近单元的不活动状态。当用户走近显示器时，其存在被VSCU单元100中的一个或多个传感器检测到，此时圆形显示监视器102自动开启。如图3A所示，当这种情况发生时，圆形显示监视器102在中心读取304上以大字体显示当前设定点。还显示设定点图标302，其沿着圆形显示监视器102的外围安置在空间上代表当前设定点的位置上。虽然其完全是电子的，但是设定点图标302使人想起旧的机械恒温器拨盘，并且有利地为许多用户提供熟悉感以及有形控制的感觉。
明显地，图3A的实例假设当用户已走近VSCU单元100时实际当前温度68度等于设定点温度68度的情境。对于用户在实际当前温度不同于设定点温度时走近VSCU单元100的情况，显示还可包括实际温度读取和拖尾图标，其在下文中在图3B至图3K的背景下进一步描述。
现参考图3B，当用户顺时针转动外环106时，设定点温度的增值即时提供在中心读取304上，且设定点图标302围绕圆形显示监视器102的外围在顺时针方向上移动至代表增大设定点的位置。每当实际当前温度不同于设定点温度时，实际温度读取306沿着圆形的外围以相对较小数字提供在在空间上代表实际当前温度的位置。还提供拖尾图标308，其或可称作尾部图标或差值指示，其在实际温度读取306的位置与设定点图标302之间延伸。还提供时间对温度读取310，其指示如VSCU单元100所计算的HVAC系统将温度从实际当前温度带到设定点温度所需的时间间隔的预测。
图3C至图3K图示在图3B中完成的用户设定点变化后示例性瞬时的圆形显示监视器102的图(当然，假设响应于用户的持续接近或响应于检测到的另一位居住者接近，圆形显示监视器102保持活动，诸如在预设的活动后时期期间)。因此，在图3C中，当前实际温度处于从旧设定点至新设定点的大致半途位置且在图3D中，当前实际温度几乎为设定点温度。如图3E所示，拖尾图标308和实际温度读取306在当前实际温度达到设定点温度且制热系统关闭时出现。随后，如在住宅制热情况中常发生的，实际温度开始下降(图3F)直到达到容许温度摆幅(见图3G，其在本实例中为2度)，此时制热系统再次开启且温度升至设定点(图3H至图3I)且制热系统关闭。当前实际温度随后再次开始下降(图3J至图3K)且循环继续。有利地，凭借包括时间对温度读取310的图3A至图3K的用户界面功能，为用户提供系统操作的快速、直观、美观概图以及制热系统(或对应实施方案中的制冷系统)将保持开启多久的快速指示。应了解图3C至图3K中将2度用作容许温度摆幅仅用于举例且不同量的容许温度摆幅可在不同时刻根据随后可在所述时刻应用的特定自动化控制算法、默认值、用户设定、用户覆盖等在不同时刻应用。
对于一个实施方案，VSCU单元100被设计为完全静音，除非用户走近并且开始控制所述单元。有利地，当加热或冷却单元如使用传统现有技术恒温器般启动，不存在点击类型的困扰。视情况地，VSCU单元100可被配置来合成人工的可听点击，诸如可通过压电扬声器输出以在用户拨动不同温度设定时提供“滴答”反馈。
图4针对在统一设置问答(其可在初次VSCU单元安装时或在用户可能请求的任何后续时刻发生)期间用户被要求输入其邮政编码的特定非限制性实例图示根据实施方案的由VSCU单元100的用户界面提供的数据输入功能。响应于围绕圆形显示监视器102的外围分布的数字0至9连同选择图标402的显示，用户转动外环106以将选择图标402移动到适当数字且随后提供向内点击命令以输入所述数字。
对于一个实施方案，VSCU单元100被编程来提供软件锁定功能，其中个人在VSCU单元100接收其控制输入前需输入密码或组合。密码请求和输入的用户界面可类似于图4所示的用户界面。软件锁定功能非常有用，例如对于防止其子女对设定温度作出非期望的变化的父母，对于各种房东-房客情境和多种其它情形。
图5A至图5B图示由VSCU单元100的用户界面提供的用于在设置问答期间回答各种温度的类似数据输入功能。用户旋转外环106直到期望回答被选中，且随后提供向内点击命令以输入所述回答。
图6A至图6C图示涉及影响用户方面的能源意识行为的根据实施方案的由VSCU单元100提供的用户界面显示的许多实例的一些。在谨慎选择的时刻(例如，月度电费账单邮寄给业主的同一天)或在用户请求时或在包括随机时间点的其它时刻，VSCU单元100在其美观的用户界面上显示鼓励减少能源利用的信息。在图6A所示的一个实例中，向用户显示有关其为其家庭实现的特定节能(和因此省钱)成绩的祝贺消息。已发现包括图片或符号(诸如叶片图标602)特别有效，其激发用户的快乐感受或情绪以提供节能行为的积极强化。虽然被认为不如积极强化有利，但是显示消极强化的消息也在针对VSCU单元100的本教导的范围内，诸如通过显示烟囱冒黑烟的令人不悦的图片以描绘能源过度利用绩效。
图6B图示可影响用户节能行为的能源绩效显示的另一个实例，其包括每日(或每周、每月等)显示家庭最近的能源利用以及在能源利用相对较低的日子提供积极反馈叶片图标602。明显地，诸如图6A的消息可基于如VSCU单元100所追踪的住宅HVAC设备的已知循环时间和持续时间显示给未启用Wi-Fi的客户。实际上，虽然涉及有点多，但是诸如图6A的消息还可基于已知的HVAC循环时间和持续时间结合其邮政编码的能源成本的预编程估计和/或用户输入的来自如例如在统一设置问答期间可能提供的其过去的电费账单的历史能源成本信息而显示给未启用Wi-Fi的客户。
对于图6C所示的另一个实例，从能源利用角度向用户显示有关其相对于类似处境的其它配置VSCU的业主人群的能源绩效状态或进度的信息。对于这类显示以及需要来自其它住宅和/或中心数据库的数据的类似显示，VSCU单元100需启用网络。已发现提供竞争性或游戏风格的信息作为影响其节能行为的补充手段特别有效。如图6B所示，如果用户的竞争结果是积极的，那么积极反馈叶片标记602可添加至显示。视情况，叶片标记602可与如(例如)由外部VSCU数据服务提供商(见上文图12)所管理的飞行里程积点方案或碳信用额型经营方法相关联，从而存在与情绪奖励相关的有形、财政奖励。
对于一些实施方案，VSCU单元100作为在单元背面上含有所有必要的电连接和机械连接的单个单块结构制造和销售。对于一些实施方案，VSCU100依据制造商的特定能力和客户的特定需求而以不同版本或包装组制造和/或销售。例如，如下文进一步所述，在一些实施方案中，VSCU单元100提供为包括VSCU 100和多种专用配接装置的一个的两件式组合的主要组件。
图7图示根据实施方案的VSCU单元100和HVAC耦合壁座702的分解透视图。对于即将更换其旧恒温器的首次购买客户，结合HVAC耦合壁座702提供VSCU单元100。HVAC耦合壁座702包括用于附接至壁的机械硬件和用于连接至在旧恒温器移除时将以断开状态从墙壁中延伸出来的HVAC接线298的电端子。HVAC耦合壁座702配置有电接头704，其匹配至VSCU 100的对应电接头705。
对于初始安装过程，客户(或其技工或HVAC专业人员等)首先安装HVAC耦合壁座702，包括至墙壁的所有必要机械连接和至HVAC接线298的所有HVAC接线连接。一旦HVAC耦合壁座702安装好(其代表安装过程的“苦工”)，接下来的任务相对简单，其仅仅是将VSCU单元100从那滑动至匹配电接头704/705。优选地，组件被构造成使得HVAC连接壁座702整个隐藏在VSCU单元100下方和内部使得仅可见美观的VSCU单元100。
对于一个实施方案，HVAC连接壁座702为相对“准系统”装置，其具有促进HVAC接线298与VSCU单元100之间电连接的唯一基本功能。对于另一个实施方案，HVAC耦合壁座702被配备来使用一组电、机械和/或机电组件706(以重复意义和/或主要意义而无限制)执行和/或促进在本公开内容中归属于VSCU单元100的一个或多个功能。一个特别有用的功能是使组件706包括谨慎地从HVAC接线298提取可用功率的功率提取电路，其中至少一个将根据通用HVAC接线惯例传输24伏AC信号。功率提取电路将24伏AC信号转换为DC功率(诸如5VDC、3.3VDC等)，其可由主单元701的处理电路和显示组件使用。
VSCU单元100与HVAC耦合壁座702之间功能的分离和/或重复可以许多不同方式提供而不脱离本教导的范围。对于另一个实施方案，HVAC耦合壁座702的组件706可包括用于补充VSCU单元100的传感器环104上所提供的传感器的一个或多个传感装置，诸如声传感器。对于另一个实施方案，组件706可包括与一个或多个无线通信协议(诸如Wi-Fi和/或ZigBee协议)兼容的无线通信电路。对于另一个实施方案，组件706可包括外部AC或DC电接头。对于另一个实施方案，组件706可包括有线数据通信插孔，诸如RJ45以太网插孔、RJ11电话插孔或USB接头。
根据图7的实施方案的VSCU单元100的配接能力在技术意义和经营意义上提供许多优点和机会。因为VSCU单元100可容易地由甚至是技术水平最低的客户移除和更换，所以提供许多更新和追加销售机会。例如，许多不同版本的VSCU单元100可以单独销售，不同版本具有不同颜色、款式、主题等等。更新至具有更高级能力的新VSCU单元100变成非常简单的任务，且因此当技术随时间而改进时，客户将可以容易地利用最新的显示技术、传感器技术、更多存储器等等。
根据有关图7所示的配接能力的一个或多个实施方案提供其它装置和特征，其有利地促进可在住宅内提供的传感和控制节点的数量的可扩充性。对于一个实施方案，提供桌面配接站(未示出)，其能够配接至VSCU单元100的第二实例，其在本文中被称作辅助VSCU单元(未示出)。桌面配接站和辅助VSCU单元可由用户在购买其原始VSCU单元100的同时或在之后单独购买。桌面配接站的功能类似于HVAC耦合壁座702，除了其要求连接至HVAC接线298以及由标准壁式插座方便地供电之外。对于另一个实施方案，辅助VSCU单元可以作为原始VSCU单元100的不同名称和/或不同功能的版本，而非与原始VSCU单元100相同。
如本文中所使用，术语“主VSCU单元”指的是被电连接来整体或部分启动HVAC系统的VSCU单元，其必定包括为任何住宅购买的首个VSCU单元，而术语“辅助VSCU单元”指的是未被电连接来整体或部分启动HVAC系统的一个或多个附加VSCU单元。辅助VSCU单元在被配接时将自动检测主VSCU单元且将自动被主VSCU单元诸如通过Wi-Fi或ZigBee无线通信检测到。虽然主VSCU单元仍将是至HVAC系统的电启动信号的唯一提供者，但是两个VSCU单元将另外一致协作以改进控制制热和制冷控制能力，这种改进凭借辅助VSCU单元所提供的添加的多传感功能以及凭借被提供来适应更强大和精确的控制算法的附加处理能力而实现。因为辅助VSCU单元可像主VSCU单元一样接受用户控制输入，所以用户便利性也得到提高。因此，例如在桌面配接站和辅助VSCU单元被放置在靠近用户的床的床头柜上的情况下，用户如果想操控温度设定点，查看其能源利用以及另外与系统互动，其无需起床并且走到主VSCU单元的位置。
多种不同VSCU兼容配接站属于本教导的范围内。例如，在另一个实施方案中，提供辅助壁座(未示出)，其允许辅助VSCU单元安装在墙壁上。辅助壁座的功能类似于桌面配接站，在于其不提供HVAC接线连接，而是充当实体安装点并且提供源自标准壁式插座的电力。
对于一个实施方案，制造商销售的所有VSCU单元在其核心功能上都是相同的，各能够根据需要充当主VSCU单元或辅助VSCU单元，但是不同的VSCU单元可具有不同色彩、装饰设计、存储能力等等。对于本实施方案，用户如果需要能够有利地通过简单将每个VSCU单元从其现有配接站移除以及将其放置到不同的配接站而交换其VSCU单元的位置。在其它优点中，存在在环境、技术和商业上对客户很有吸引力的能力，即在无需丢掉现有VSCU单元的情况下更新到最新、最近VSCU设计和技术。例如，具有单个VSCU单元(其必须充当主VSCU单元)的客户可能厌倦了它的色彩或它的TFT显示器并且可能为具有不同色彩和时尚的新OLED显示器的新发布VSCU单元所吸引。针对这种情况，除购买新发布VSCU外，客户可购买桌面配接站来放在其床头柜上。客户随后可将其新的VSCU单元插入现有的HVAC耦合壁座，且随后取出其旧的VSCU单元并且将其插入桌面配接站。有利地，除避免抛弃旧VSCU单元的浪费外，现在在床边存在新的辅助VSCU单元，其不仅提供更高的舒适度和便利性而且凭借所提供的附加的多传感器信息和处理能力而促进更高的能效。
对于其它实施方案，由制造商销售的不同VSCU单元可具有其充当主VSCU单元对辅助VSCU单元的能力方面的不同功能。这从定价方面来说可能是有利的，因为纯辅助VSCU单元的硬件成本可能明显低于双重能力主/辅助VSCU单元的硬件成本。在其它实施方案中，提供针对主VSCU单元对辅助VSCU单元的不同配接站能力，主VSCU单元使用一种配接连接系统而辅助VSCU单元使用不同种类的配接连接系统。在其它实施方案中，提供针对主VSCU单元的图7的配接站能力，而无针对辅助VSCU单元的配接站能力，其中辅助VSCU单元仅以单块形式提供为专用辅助桌面VSCU单元、专用辅助壁装式VSCU单元等等。一个提供无配接功能的辅助VSCU单元(诸如桌面VSCU单元)的优点在于其对用户的简洁和亲和本质，因为用户只需将其放置在桌面(例如，其床头柜)上并且只需将其插入，就像它们是时钟收音机一样简单。
仍然在其它实施方案中，所有VSCU单元提供为非配接型，但是其作为主VSCU单元和辅助VSCU单元的能力可互换。在其它实施方案中，所有VSCU单元提供为非配接型且其主能力对辅助能力不可互换，即存在只可充当主VSCU单元的第一组VSCU单元和只可充当辅助VSCU单元的第二组VSCU单元。对于主VSCU单元提供为非配接型的实施方案，为了使安装过程流线化，其实体架构仍可拆分为两个组件，一个组件类似于图7的HVAC耦合壁座702以及第二组件作为如图7所示的主要单元，除了装配不针对在安装完成后的配接型用户可拆分性之外。为便于下文描述且不一定限制本教导的范围，可以不规定将一种或多种所描述的VSCU单元分类为(i)非配接型对配接型，和/或(ii)主类型对辅助类型，在此情况下任意这些分类的VSCU单元可与这些实施方案一起使用或在此情况下这种分类可由熟练技工容易地从描述的上下文中推断出来。
图8A图示具体涉及其一组输入接线端口851且代表结合VSCU单元100以“简单”或“DIY(自己动手)”产品包装销售制造和销售的图7的HVAC耦合壁座702的第一版本的HVAC耦合壁座702′的概念图。HVAC耦合壁座702′的输入接线端口851在数量和选择上谨慎地受限以代表(i)提供足够的控制信号输入以满足合理多的家庭中合理多的HVAC系统的需要同时也(ii)不以过度复杂的连接点阵列威慑或威吓自己动手客户之间的经营和技术折衷。对于一个实施方案，输入接线端口851的谨慎选择包括下列组：Rh(24VAC制热呼叫开关功率)；Rc(24VAC制冷呼叫开关功率)；W(制热呼叫)；Y(制冷呼叫)；G(风扇)；和O/B(热泵)。
HVAC耦合壁座702′配置和设计为结合VSCU单元100，包括硬件方面和编程方面以提供对于许多DIY安装者而言简单、亲和以及可能甚至有趣并且还提供保护HVAC系统不受损以及确保正确的信号进入正确设备的可观程度的防止错误操作能力的DIY安装过程。对于一个实施方案，HVAC耦合壁座702′配备各不同输入端口的小型机械检测开关(未示出)使得线的插入(以及当然线的未插入)自动被检测到且在初次配接时提供相应的指示信号至VSCU 100。以此方式，VSCU 100了解对于每个个别输入端口，线是否已经或尚未插入所述端口。优选地，VSCU单元100还设有对应于每个输入接线端口851的电传感器(例如，伏特计、安培计和欧姆计)。VSCU 100从而通过适当的编程而启动以在初次安装时执行一些基本的“完整性检查”。举例来说，如果在Rc或Rh端子上无输入线，或如果在任一个这些端子上未感测到AC电压，那么进一步安装活动可立即中止且在圆形显示监视器102上通知用户，因为根本不存在电力或用户已将Rc和/或Rh线插入错误的端子。进一步举例来说，如果在任一个W、Y和G端子上检测到24VAC数量级的带电电压，那么可断定用户将Rc和/或Rh线放错位置且可进行适当的安装中止和用户通知。
来自根据一个实施方案提供的安全和设备保存方面的一个特别有利特征涉及通过VSCU单元100进行Rc和Rh端子的自动化断开对自动化分流。在许多常见的家用装置中，仅提供单个24VAC呼叫开关电力引线，而非存在针对Rc(24VAC制热呼叫开关功率)和Rh(24VAC制冷呼叫开关功率)提供的单独线。这种单个24VAC引线(其取决于住宅的唯一历史和地理位置可标注为R、V、Rh或Rc)提供呼叫开关功率用于制热和制冷。对于这类情况，在电方面，任意恒温器需将其Rc和Rh输入端口并联在一起使得来自所述单个引线的电力能够分别被制热和制冷呼叫开关取得。但是，在许多其它常见住宅装置中，存在从单独的变压器延伸出来的为Rc和Rh提供的单独的24VAC线，且在提供时，重要的是不将其并联在一起以避免设备损坏。历史上，这些情况通过(i)专业安装人员检验HVAC系统并且确保分流引线(或等效的DIP开关设置)适当地安装或适当地不安装和/或(ii)多数恒温器上不连续的用户拨动的机械或机电开关(例如，制热-关-制冷)的历史存在以确保制热和制冷绝不同时启动而解决。明显地，在多数实施方案中需省略任何不连续的机械制热-关-制冷以及免除对本DIY产品版本环境的专业安装人员的需要。有利地，根据实施方案，VSCU 100被有利地配备和编程来(i)自动测试插入接线以将用户的HVAC系统分为上述两种(即，单呼叫电力引线对双呼叫电力引线)，(ii)如果确定用户的HVAC系统为双呼叫电力引线类型，那么自动确保Rc和Rh输入端口保持电隔离以及(iii)如果确定用户的HVAC系统为单呼叫电力引线类型，那么自动将Rc和Rh输入端口并联在一起。自动测试可包括而不限制诸如由伏特计、安培计、欧姆计和阻抗传感电路提供的电传感，以及如下文进一步描述的功能检测。
还根据在DIY情境下特别有用和有利的实施方案在安装时提供由VSCU单元100基于由小型机械检测开关在每个不同输入端口上检测到的由安装者进行的接线插入而进行的HVAC系统的自动化功能测试。所以，例如，在初次启动时机械感测到至W(制热呼叫)输入端口的插入的情况下，VSCU单元100启动暖气机(通过将W耦合至Rh)及随后在预定周期(诸如十分钟)内自动监测温度。如果发现温度在所述预定周期内升高，那么确定W(制热呼叫)引线已适当连接至W(制热呼叫)输入端口。但是，如果发现温度在所述预定周期内下降，那么确定Y(制冷呼叫)引线可能错误地连接至W(制热呼叫)输入端口。对于一个实施方案，在检测到这种错误时，系统关闭且在圆形显示监视器102向用户通知和告知错误。对于另一个实施方案，当检测到这种错误时，VSCU单元100自动重新分配W(制热呼叫)输入端口作为Y(制冷呼叫)输入端口以自动校正错误。类似地，根据实施方案，在初次启动时机械感测到Y(制冷呼叫)引线的情况下，VSCU单元100启动空调(通过将Y耦合至Rc)且随后自动监测温度，在感测到温度下降的情况下验证Y连接及在感测到温度升高的情况下验证Y连接(和，视情况地，通过将Y输入端口重新分配为W输入端口而自动校正错误)。鉴于本公开内容，对于其它HVAC功能将其它自动化功能测试确定和并入上述方法可由熟练技工实现并且在本教导的范围内。举例来说，对于一个实施方案，可对与不同控制线相关的电噪声类型和与不同线相关的唯一或部分唯一“噪声指纹”进行统计研究且随后VSCU单元100可自动感测每个现有控制线上的噪声以协助自动化测试和验证过程。
还根据同样在DIY情境中特别有利的实施方案在安装时提供当在初次启动时机械感测到至O/B(热泵)输入端口上之插入时自动化确定业主的原有热泵接线惯例。依据数个因素的组合，诸如住宅历史、住宅的地理区域和住宅热泵的特定制造商和安装年份，可能存在结合热泵的运行方向(制热或制冷)使用的不同热泵信号惯例。根据实施方案，VSCU单元100针对多个预选候选热泵启动信号惯例的每一个自动和系统施加制冷启动命令和制热启动命令，每个启动命令之后跟随感测温度变化的预定时间周期。如果根据当前选择的候选惯例的制冷命令之后跟随感测到温度下降的周期且根据当前选择的候选惯例的制热命令之后跟随感测到温度上升的周期，那么确定当前选择的候选惯例为所述住宅的实际热泵信号惯例。另一方面，如果制冷命令之后未跟随感测到冷却的周期和/或制热命令之后未跟随感测到制热的周期，那么当前选择的候选惯例被抛弃且VSCU单元100针对下一候选热泵启动信号惯例重复所述过程。对于一个实例，第一候选热泵启动信号惯例(a)用于制冷，保留O/B断开并且将Y连接至Rc以及(b)用于加热，将O/B连接至Rh，而第二候选热泵启动信号惯例(a)用于制冷，将O/B连接至Rc以及(b)用于制热，保留O/B断开并且将W连接至Rh。鉴于本公开内容，将其它候选热泵启动信号惯例确定并且并入上述方法可由熟练技工实现并且在本教导的范围内。
图8B图示具体涉及其一组输入接线端口861且代表结合VSCU单元100以“专业”产品包装销售制造和销售的图7的HVAC耦合壁座702的第二版本的HVAC耦合壁座702″的概念图。专业产品包装优选着眼于专业安装而制作和推广，诸如通过直接推广给HVAC服务公司、参与新住宅施工的总承包商或具有推荐安装的更复杂HVAC系统的业主。HVAC耦合壁座702″的输入接线端口861选择为足以同样容纳简单和复杂的HVAC系统。对于一个实施方案，输入接线端口861包括下列组：Rh(24VAC制热呼叫开关功率)；Rc(24VAC制冷呼叫开关电力)；W1(第一阶段制热呼叫)；W2(第二阶段制热呼叫)；Y1(第一阶段制冷呼叫)；Y2(第二阶段制冷呼叫)；G(风扇)；O/B(热泵)；AUX(辅助装置呼叫)；E(紧急制热呼叫)；HUM(增湿器呼叫)；和DEHUM(减湿器呼叫)。对于一个实施方案，即使预期专业安装，HVAC耦合壁座702″仍设有对应输入接线端口上用于线插入传感的小型机械检测开关(未示出)且VSCU单元100设有与上述DIY包装相关的一种或多种不同自动化测试和自动化构造能力，其对于有足够置信执行其更高级HVAC系统的专业型号安装的一些专业安装人员和/或技术水平高的自己动手者可能有用。
图9图示根据实施方案的VSCU单元100和HVAC耦合壁座902的分解透视图。HVAC耦合壁座902类似于上文图7的HVAC耦合壁座702，其具有在VSCU单元100移除时作为非常简单、基本、独立的恒温器的附加功能，基本恒温器包括标准温度读取/设定拨盘972和简单制冷-关-制热开关974。这可证实可用于多种情况，诸如如果VSCU 100需移除进行维修或修理达延长的时间周期，期间居住者可能仍想要保持合理的舒适度。对于一个实施方案，基本恒温器组件972和974本质上完全机械使得无需电力来使控制继电器跳闸。对于其它实施方案，提供简单的电子控制，诸如电向上/向下按钮和/或LCD读取。对于其它实施方案，可提供VSCU单元100的高级功能的一些子集(诸如基本网络访问以实现遥控)以在“主脑”(VSCU单元100)暂时离开时提供一种“脑干”功能。
图10A至图10C图示根据住宅(或其它空间)无无线数据网络的实施方案的代表在住宅201(或其它空间，诸如具有一个或多个HVAC系统的零售店、办公楼、工业用楼和更一般地任意生活空间或工作空间)中安装多个VSCU单元的有利情境的概念图。对于住宅201具有单个HVAC系统298的图10A的实施方案，主VSCU单元100被安装且经由控制线298连接至其上，其中辅助VSCU单元100′(举例来说)放置在床头柜1202上。主VSCU单元100和辅助VSCU单元100′各被配置来自动识别另一者的存在及使用无线通信协议，诸如以自组网模式运行的Wi-Fi或ZigBee彼此通信。
许多有利能力被编程至VSCU单元100和100′中以权衡其通信和多传感能力使得其以协作方式联合执行本文所述的无需因特网访问的许多VSCU单元功能(例如，“学习”住宅HVAC环境、执行占用传感和预测、“学习”用户舒适度偏好等)。举简单实例来说，在一个实施方案中，主VSCU单元100从辅助VSCU单元100′接收温度数据并且计算两个温度的平均值，控制HVAC系统299使得住宅201的平均温度维持在当前温度设定点水平。一个或多个附加辅助VSCU单元(未示出)还可定位在住宅内的一个或多个附加位置上并且可成为自组网“住宅VSCU网络”的一部分。本教导的范围不限于任意特定最大数量的辅助VSCU单元。在其它优点中，添加更多辅助VSCU单元是有利的，因为利于更准确的占用检测、利于空间温度梯度和热特性的更好确定以及提供补充的数据处理能力。
优选地，主VSCU单元100/辅助VSCU单元100′被编程来创建主/从关系，其中其自动化控制确定的任意冲突以有利于主VSCU单元的方式解决和/或使得主单元上的任意用户输入优先于从VSCU单元上进行的任意冲突性用户输入。虽然主VSCU单元100在开始或默认情境下可能是“主”VSCU单元，但是任意特定VSCU单元作为“主”或“从”的身份不仅仅通过其作为主VSCU单元或辅助VSCU单元的身份而指定。此外，任意特定VSCU单元作为“主”或“从”的身份不固定，而是动态创建以最好地满足如由VSCU单元可最佳感测和/或预测的当前HVAC控制需要。对于一个优选实施方案，“主”对“从”身份的创建被优化以最好地满足如由VSCU单元可最佳感测和/或预测的人类居住者的舒适度需求。举例来说，如果每个VSCU单元在其对应区域中感测到多个居住者的存在，那么主VSCU单元创建为主单元并且控制HVAC系统299使得两个VSCU单元的平均温度读数根据当前活动的模板排程表(即时间间隔和每个时间间隔的设定点温度的排程表)保持为当前设定点温度。但是如果除卧室一人外(如在本实例中定位在床头柜上的辅助VSCU单元100′所感测)未感测到住宅中有居住者，那么辅助VSCU单元100′变为“主”VSCU单元，其命令“从”VSCU单元100控制HVAC系统299使得如“主”单元所感测，卧室中的温度保持为当前设定点温度。
基于人类行为研究、统计编纂及类似物的许多其它自动化主/从创建情境和控制确定属于本教导的范围内。在一个实例中，主-从确定可基于哪个恒温器处于更好位置以更可靠地基于历史和/或测试观测到的循环行为或其它标准支配温度的自动化确定而进行和/或受影响或支持。例如，位于热记录器正上方的传感器可能不可靠并且过于频繁地使暖气机循环。浴室中和直接日照下的节点也较不可靠。当存在多个传感器/节点时，存在确定哪个更可靠的算法并且存在基于所述确定的主从确定。对于一些相关实施方案，自动确定为靠近浴室和洗碗机的VSCU单元可被分配设计用于至少部分改善这种放置的不利效应的定制模板。
主VSCU单元100/辅助VSCU单元100′的主从身份的创建还可以基于人类控制输入。举例来说，如果每个VSCU单元感测到其对应区域中多个居住者的存在，且随后用户在两个单元的一个上手动更改当前设定点温度，那么VSCU单元可在其圆形显示监视器102输出问题“主覆盖？”(类似于上文图5A至图5B所示的问询能力)，连同两个回答选项“是”和“让VSCU决定”，后者被圈出作为默认响应。另一方面，如果两个VSCU仅在住宅中共同感测到所述用户的存在且无其它居住者，那么由用户控制的任一单元可创建为主单元，而无需询问用户决定方案。进一步举例来说，VSCU单元100/100′可被编程来使得主/从身份的创建可由用户在系统设置时(诸如在设置问答期间)或在后续配置时使用两个VSCU单元的一个的菜单驱动用户界面(见上文图4至图5B)明确指定。当与如本说明书其它部分所述与锁定功能和/或用户专有识别结合时，这在父母想要在夜间使用他们卧室里的VSCU单元控制房屋温度且不让他们十几岁的女儿在夜间使用她卧室里的VSCU单元控制房屋温度的情况下特别有用。
还根据实施方案提供多个VSCU单元基于电力可得性和/或电路制热标准以最佳方式谨慎地在它们之间共享计算任务的能力。许多为VSCU单元提供的高级传感、预测和控制算法相对复杂且计算密集且如果不加控制地执行可能导致高用电量和/或装置加热。对于一个实施方案，密集计算自动分配使得其多数(或多个)在已知此时可获得最佳电源和/或已知可获得最高量的存储电池电力的VSCU单元的一个子集上执行。因此，例如，由于通常为了简化安装以及设备安全考虑，优选地，每个主VSCU单元无需家用AC电力，所以图10A的主VSCU单元100通常由从一个或多个24VAC呼叫继电器功率信号采集的能量供电且因此可能仅具有有限量的额外电力用于执行密集计算。相反地，典型的辅助VSCU单元可为可跟时钟收音机一样容易地插入的床头柜单元。在这种情况下，许多计算负载可分配至辅助VSCU单元使得电力在主VSCU单元中得到节省。在另一个实施方案中，辅助VSCU单元(或更一般地说被分配较重计算负载的任意VSCU单元)执行密集数据计算的速度可使用已知技术自动加以控制以避免过度装置加热使得所述单元中的温度传感错误得到避免。在另一个实施方案中，被分配较重计算负载的VSCU单元的温度传感功能可暂时暂停达包括计算时间的持续时间的间隔使得在大的电路加热确实发生的情况下不作出错误的控制决策。
现参考图10B，通常的情况是住宅或经营场所会具有两个或更多个HVAC系统，其中每一个负责房屋的不同区域并且由其自身的恒温器控制。所以，图10B示出与第一区域Z1相关的第一HVAC系统299和与第二区域Z2相关的第二HVAC系统299′。根据实施方案，第一主VSCU单元100和第二主VSCU单元100″提供用于控制对应HVAC单元299和299′。第一主VSCU单元100和第二主VSCU单元100″被配置来权衡其通信和多传感能力使得其以协作方式联合执行许多类似或相似于上文参考图10A所述的基于协作通信的VSCU单元功能以及如本文所述的多区域控制的其它协作VSCU单元功能。如图10C所示，第一主VSCU单元100和第二主VSCU单元100″的协作功能可进一步通过根据另外的实施方案添加一个或多个辅助VSCU单元100′而进一步增强。
应了解存在于在一些住宅中存在除每个恒温器控制一个不同HVAC系统的情境以外其它多恒温器情境且能够控制这类系统的多个VSCU单元装置属于本教导的范围内。在一些现有住宅装置中，可能仅存在单个暖气机或单个空调单元，但是住宅仍可凭借风道系统中的制动风门片而分为多个“区域”，每个“区域”由其自身的恒温器控制。在这种情况下，两个主VSCU单元可被安装和配置来视情况地结合一个或多个辅助VSCU单元协作以根据所述实施方案提供最佳HVAC系统控制。
图10D为了说明双主VSCU单元诸如图10B至图10C的VSCU单元100和100″所实施的有利、节能双区域控制法而图示根据实施方案的双区域住宅制热(或制冷)配置的两个HVAC系统的循环时间曲线。根据实施方案，VSCU单元100和100″被配置来互相协作使得其启动循环次数彼此交错为大致彼此相差约180度(∏弧度)。图10D示出在制热(或制冷)单元“开”的总时间百分比(例如，一小时内的总分钟数)方面相同的两个循环时间曲线1002和1004。对于彼此热连通的两个邻近区域(诸如Z1和Z2)，已发现在无互相控制操作的情况下运行其制热(或制冷)单元可使系统误入一种高频共振响应(图10D，曲线1002)，其特征为摆幅点之间的快速温度波动和每小时相对较高数量的循环，其可因惯性开机和关机损耗而降低能效。相反地，在根据实施方案有意控制为彼此互相相差时，已发现发生更稳定和更低频率响应行为(图10D，曲线1004)，其特征为每小时更少循环和相应更高的能效。
针对在非网络连接VSCU单元的背景下特别有利的一个实施方案，VSCU单元被配置和编程来使用光学传感信息来确定一天的近似时间。对于大多数装置，在围绕VSCU单元的环境光量方面通常存在循环24小时类型，而不管装置在住宅中的特定位置(唯一的例外可能是相片显影室或其它有意暗化的房间)。这种循环24小时类型以伪光学活动诸如灯具启动在许多天或周内滤除(如果需要)和视情况使用邮政编码信息自动感测以创建一天实际时间的粗略估计值。这种粗略内部时钟可有利地用于非网络连接装置以验证和校正用户导致的明显时钟设定错误(诸如(但不限于)弄反上午和下午)或作为(使用圆形显示监视器102)要求用户双重检查或在用户未输入时间的情况下创建每日时间时钟的依据。
图11图示代表一个或多个VSCU单元安装在配备WiFi无线连接和互联网访问的住宅中的有利情境(或在更一般的实施方案中，至每个VSCU单元的任意类型的数据连接和广域网访问)的概念图。有利地，除提供图10A至图10C和本文其它部分所述的独立、非互联网连接功能外，一个或多个VSCU单元连接至互联网触发其提供丰富类型的附加能力的能力。图11示出具有经由无线路由器/互联网网关1168而WiFi访问互联网1199的主VSCU单元100和辅助VSCU单元100′。根据实施方案提供用户经由住宅计算机1170、其智能电话1172或其它便携式数据通信设备1172′或任意其它互联网连接计算机1170′与VSCU单元100和/或100′通信的能力。
图12图示由本文所述的VSCU单元和VSCU效率平台启用且针对其有利地应用一个或多个所述实施方案的一种或多种系统、方法、计算机程序产品和相关经营方法的较大型综合能源管理网络的概念图。可以任意规模(邻里、区域、州范围、全国范围和甚至世界范围)应用的图12的环境包括如下内容：各具有一个或多个网络启用VSCU单元100的多个住宅201；示例性酒店1202(或多单元公寓楼等)，其中每个房间或单元具有一个VSCU单元100，酒店1202还具有被配置来管理多个VSCU单元以及运行软件程序或访问由VSCU数据服务公司1208提供和/或支持的云服务的计算机系统1204和数据库1206；VSCU数据服务公司1208，其具有被配置来促进VSCU单元、VSCU支持设备和VSCU相关软件和订购服务的提供和管理的计算设备1210和数据库设备1212；技工或住宅修理公司1214，其具有被配置来(例如)遥控和测试VSCU操作以及针对检测到的问题自动触发派工单的计算机1216和数据库1218，计算机1216和数据库1218运行软件程序或访问由VSCU数据服务公司1208提供和/或支持的云服务；房东或物业管理公司1220，其具有被配置来(例如)遥控和/或管理其房客和/或顾客的VSCU运行的计算机1222和数据库1224，计算机1222和数据库1224运行软件程序或访问由VSCU数据服务公司1208提供和/或支持的云服务；和公用事业公司1226，其提供HVAC能源给其客户并且具有用于监测VSCU单元运行、提供VSCU可使用能源利用数据和统计资料以及在高峰负载时间或其它时间管理和/或控制VSCU单元设定点的计算设备1228和数据库设备1230，计算设备1228和数据库设备1230运行软件程序或访问由VSCU数据服务公司1208提供和/或支持的云服务。
根据一个实施方案，每个VSCU单元提供两个不同功能级别的外部数据访问，一个针对用户级访问本文所述的能源游戏和住宅管理功能以及另一个针对安装者/供应商(“专业人士”)，其允许专业人士“进入”系统、查看所有不同的远程传感计以及提出提供和/或自动为用户提供维修访问。
图13A至图13B和图14A至图14B图示根据实施方案的在其数据设备上展示给用户用于管理其一个或多个VSCU单元和/或另外与其VSCU效率平台设备或数据互动的远程图形用户界面显示的实例。对于一个实施方案，图13A至图14B的一个或多个显示由指定的一个用户自有的VSCU单元直接提供，用户以其可登录至其自有的住宅路由器的相同方式直接登录到装置中。对于另一个实施方案，图13A至图14B的一个或多个显示在用户登录到中心、区域或本地服务提供商的网站时显示，诸如上文图12的VSCU数据服务提供商1208，其接着经由互联网与用户的VSCU单元通信。虽然本教导的范围不限于此，但是图13A至图13B的实例特别适于在传统的浏览器窗口中显示，图14A的实例特别适于在较小的便携式数据装置(诸如iPhone)上显示以及图14B的实例特别适于在较大的便携式数据装置(诸如iPad)上显示。根据一个实施方案，远程用户界面包括相对较大图像，其代表用户如果此时站在其VSCU单元前面实际会看到的内容。优选地，用户界面使用户可诸如通过适当的滑动、鼠标点放、软按钮等在其上输入“向左环旋转”、“向右环旋转”和“向内压”命令，就像他们站在其VSCU单元前面一样。远程用户界面还可图形显示并且使用户可基于适当曲线图、曲线、图表或其它类型的数据显示和操控图形操控其模板排程表的设定点温度和/或时间间隔限值。远程用户界面还可图形显示多种其它与用户能源利用相关的信息，包括(但不限于)其电费账单和历史能源利用成本和趋势、天气信息、相对于其它类似情况的住宅或其它适当人群显示其绩效的游戏风格信息和与节能相关的有用提示、建议、链接和新闻。
根据一些实施方案为远程用户提供直接电子邮件或短信息命令功能使得其可发送简单控制命令至VSCU单元的电子邮件地址而无需使用图13A至图14B的更完整用户界面执行完整远程登录以及输入命令。远程发送的命令可以非常简单并且与小型通用命令列表一致，诸如“制热78”或“制热78下午8:00点”。对于另一个实施方案，提供自然语言解释性能，使得自然语言电子邮件可发送至VSCU的电子邮件地址，诸如“我现在不在家，进入离家模式”或“我会在今晚8PM回来而不是如往常的6PM，所以保持65度到今晚8点并且在我到家时预热到72度”。
如本领域技术人员在阅读本公开内容时以及基于上文所公开以及附图所示的系统组件和方法可理解，如下文进一步所述，结合VSCU 100和/或VSCU效率平台提供一个或多个装置、特征或功能。
根据一些实施方案，通过一个或多个所安装的VSCU单元以上文专利第12/881,430号所述的方式提供用于检测封闭空间(诸如居所)的占用的不同系统和方法。实例包括：检测运动、监测通信信号(诸如网络通信量和/或移动电话通信量)、监测(诸如可听和/或超声范围内的)声压信息、监测共用事业信息(诸如输电线信息或来自Smart Meters的信息)、监测传感器附近的运动、监测易于指示红外线可控制装置的运行的红外线信号、环境光的突变以及监测易于指示占用的室内气压(以区分安保应用中所使用的压力垫)信息。
根据代表经营方法和技术方法的组合的一个实施方案，声监测用于利于检测占用传感，但是特意阻碍声电换能器设备以实际人类说话可能提取自其中的方式将人类说话的声能转换为电形式的能力。换句话说，虽然声监测可能能够检测到可听人类活动(包括说话)的存在，但是VSCU单元不可能“听到”任何实际语言，即使所述声电类型以某种方式记录下来。以此方式，居住者和公民自由团体对隐私的顾虑对VSCU单元和VSCU效率平台的推出和接受不成问题。在一个经营方法中，这个特征实际上被用作产品的卖点，以诸如“隐私保护压力波传感技术”或类似技术的头衔推广。
现举例来说且非限制地展示上述占用检测方法的特定实例。一种占用检测方法将Wi-Fi探测性能并入VSCU单元中，即，当在用户的住宅网络上发现许多数据流量时，可作出或支持房屋被占用的结论。相反地，如果VSCU单元从使用IP地址与住宅网络不同的数据通信装置或GPS位置与房屋不同的手机的已知用户接收到遥控命令或其它通信，那么可作出或支持已知用户不在房屋里的确定。与本地用户活动相关的其它本地电磁信号(诸如900MHz和5.8GHz的无绳电话信号)也可以用于作出或支持房屋被占用的确定。并入VSCU单元的另一种占用检测方法是感测从电视遥控单元发射的红外线电视遥控辐射。另一种占用检测方法使用VSCU单元本身的温度和湿度读数。例如，温度/湿度变化伴随压力变化，更可能是有人打开入户门并且因此进入或离开大楼。另一种占用检测方法包括考虑对VSCU单元本身的用户控制。在最简单的实例中，如果某人刚刚调整恒温器，那么当然有人在房屋里。在更复杂的实例中，如果用户刚刚在冬天调低恒温器温度且随后感测到压力突变，那么可作出或支持居住者离开大楼达一段时间的确定。此外，如果控制经由互联网、通过电话或膝上计算机或诸如此类作出且IP地址对应于住宅网络的IP地址，那么可判定用户从住宅内输入所述信息且因此房屋被占用住。
对于一些实施方案，提供基于当前外部温度和预测外部温度的当前节能决策。例如，如果是非常热的一天，但是预测外部温度不久将突然下降，那么设定点温度可在此时升高或容许摆幅量升高或导致每小时循环数减小的其它动作。作为另一个实例，对于像亚利桑那州之处，如果上午6点时外部为40度，但是预计外部温度在上午10点为100度，那么制热在上午6点时不会打开，即使内部温度低于制热设定点。
对于一些实施方案，提供基于预期能源成本变化的预期制热或制冷。如果基于当前天气类型和/或其它合计数据确定即时电费在数小时内将升高，那么即时制冷设定点降低且后续时间的设定点升高(和/或可接受摆幅增大)使得现在使用更多能源而随后使用较少能源。另一个具体实例是“节省空气”日，其可基于所存储的信息和最近以及预报的外部温度而预期。
对于一些实施方案，提供使用互联网连接的VSCU单元的基于中心网的通信以在热浪期间避免停电。对于“选择参与”VSCU启用客户(其已如此选择以交换财政激励)，公用事业公司(或视情况地以经协商的费用代表其的VSCU数据服务提供商)可自动发出所述VSCU单元将其设定点温度升高5度的命令且其将自动发生。
对于一些实施方案，提供针对节能积极性的用户控制。有关VSCU单元所作出的内部决策(例如，天气专用设定点、预期制热/制冷、遵从外部覆盖等)，用户可被允许在其设置问答期间设定此积极性级别并且还可被允许在之后更改它。设定可为“非常积极的节省”、“适度节省”、“无”等等。自动化天气专门设定点的一个实例为针对外部温度可能为84度的相对凉爽的日子，制冷设定点自动设定为78度，而如果外部温度高于95度，那么制冷设定点自动设定为82度。对于一些实施方案，对升高(或降低)积极性级别的需求可由VSCU单元自动检测并推荐给用户(例如，在圆形用户显示器102或在遥控界面上)。在其它实施方案中，积极性级别可由VSCU单元自动升高(或降低)，其随后(例如在圆形用户显示器102或遥控界面上)简单通知用户积极性变化已实施。
根据一些实施方案，安装在任意特定住宅(或更一般地“封闭空间”)中的VSCU单元自动能够(例如使用上文专利第12/881,463号所述的一种或多种方法)特征化其HVAC相关特性，诸如热质量、制热能力、制冷能力及内部与外部之间的导热性计量。对于一个实施方案，此特征化通过在初次系统安装测试时或在一些其它时间点以不同预定制热和制冷模式运行HVAC达预定时间间隔及随后处理(i)如在一个或多个VSCU单元上所感测的所得温度(和视情况湿度)设定档结合(ii)如由(a)用户在统一设置问答(或单独的问答)和/或(b)基于由用户提供的住宅地址从公共数据源(诸如zillow.com)自动得到的外来信息，诸如建筑尺寸、平方英尺等等而进行。所安装的VSCU单元，视情况地结合VSCU数据服务提供商所提供的信息被配置来对封闭空间的热表现和热动力表现建模以用于优化能源利用，同时也使居住者保持舒适。根据一些实施方案，接收预测包括封闭空间的位置的一个区域的天气条件的天气预报数据。供控制系统使用的描述封闭空间表现的封闭空间模型基于天气预报数据而更新。封闭空间的HVAC系统随后使用封闭空间的更新模型而控制。
根据一些实施方案，天气预报数据包括未来超过24小时的预测并且可包括诸如温度、湿度和/或露点、太阳辐射输出、降水量、风和自然灾害的预测。根据一些实施方案，封闭空间模型还基于历史天气数据，诸如温度、湿度、风、太阳辐射输出和降水量而更新。根据一些实施方案，封闭空间模型部分基于占用资料(诸如预测和/或检测到的占用资料)更新。封闭空间模型更新还可以基于日历数据。根据一些实施方案，封闭空间模型还基于来自感测当前参数(诸如温度、湿度、风、降水量和/或太阳辐射输出)的一个或多个天气条件传感器的数据而更新。根据一些实施方案，天气条件传感器的位置可自动被检测到。根据一些实施方案，封闭空间模型还基于存储在数据库中的封闭空间模型和/或来自用户的封闭空间信息而更新。
根据一些实施方案，封闭空间建模包括主动引致封闭空间内部环境的变化、从引致的变化测量封闭空间的内部环境的响应以及至少部分基于来自引致的变化的响应的测量更新供控制系统使用的描述封闭空间的表现的封闭空间模型。根据一些实施方案，主要为了更新封闭空间模型而非调节封闭空间内部环境的目的而主动引致变化。变化可响应用户输入而主动引致或其可(例如)因封闭空间类型或季节更替而由VSCU单元自动引起。变化优选在封闭空间可能未被占用时引致。
如本文中所使用，术语“模型”通常指的是系统的描述或表示。描述或表示可使用数学语言，诸如在数学模型的情况下。模型类型和/或模型特性的实例包括(但不限于)：线性、非线性、确定性的、概率性的、静态、动态查找表和具有集合参数和/或分布参数的模型。如本文中所使用，术语“剖面”、“结构剖面”、“结构模型”、“封闭空间剖面”、“封闭空间模型”、“建筑剖面”、“建筑模型”和类似物指的是(例如)用于HVAC应用中的建筑、封闭空间和/或结构的至少一些热动力表现特性的任意数字或数学描述或模型。如本文中所使用，术语“传感器”通常指的是测量和/或记录物质、物理现象和/或物理量的装置或系统。传感器可将测量值转化为信号，所述信号可由观测器、仪器和/或系统解译。传感器可实施为专用装置和/或可实施为运行在通用计算机系统上的软件。如本文中所使用，术语“结构”包括封闭空间和非建筑以及建筑两者。如本文中所使用，术语“封闭空间”指的是具有一个或多个封闭区域的任意结构并且还包括任意建筑。结构和封闭空间的实例包括(但不限于)：住宅楼、商务楼以及综合楼、工业建筑、现场和设施以及土木建筑。如本文中所使用，术语“热动力”包括可用于特征化物理系统的所有状态变量。热动力变量的实例包括(但不限于)：压力、温度、气流、湿度和颗粒物质。
根据一些实施方案，VSCU单元被配置和编程来基于感测到的绩效数据自动确定HVAC系统的一个或多个空气过滤器(例如，见上文图2B的过滤器246)何时需要更换。对于一个实施方案，这仅使用提供在VSCU单元本身上的多传感器能力，诸如通过在房屋制热或制冷比正常需要更长的时间内识别渐变类型而执行。对于其它实施方案，提供附加传感器，诸如安装在一个或多个通风管道中的气流传感器、配备诸如通过使用低功率ZigBee协议(或其它无线协议)与VSCU单元无线通信的传感器使得可感测到指示空气过滤器阻塞的缓慢气流时间内的渐变类型。对于另外其它实施方案，专门配备气流传感器或其读数可用于检测阻塞相关行为的其它传感器的定制过滤器被提供和配备来(诸如)使用低功率ZigBee协议而与VSCU单元无线通信。对于一个实施方案，附加传感器使用能量采集技术，诸如通过从从而由气流导致的振荡或振动采集能量而供电。在一个实施方案中，发送电子邮件、短信息或机器音频语音呼叫给客户来提醒他们需要新的过滤器。在一个实施方案中，提供一种经营方法，其中新过滤器的需要自动传达给外部服务提供商，诸如上文图12的技工/住宅修理公司1214，其触发自动化维护出单事件或诸如图12的VSCU数据服务提供商1208或商务仓库，其触发自动运送新过滤器至客户家门口。
对于其它实施方案，如前一段落所述的类似自动化检测、客户提醒和维护事件触发提供用于任意类型的HVAC系统异常，诸如(但不限于)房屋总体故障无法制热或制冷到设定点温度或房屋中特定管道阻塞(例如，其气流读数与其它管道中的其它传感器的读数非常不同)。对于一个实施方案，声特征传感可用于检测系统异常，其利用系统制热和供冷启动和关闭活动通常可由唯一但可重复的噪声特征(例如，旧装置的风扇噪声、特定嗄吱声和呼啸声)特征化以及这些噪声特征变化的开始可指示系统异常的事实。在其它实施方案中，基准电噪声类型可与每个不同的HVAC控制线相关并且存储且随后VSCU单元100可通过感测一个或多个HVAC控制线的噪声类型的明显变化而自动检测潜在的系统异常。
对于另外其它实施方案，提供能够ZigBee通信且与VSCU效率平台兼容并且用于感测VSCU单元随后可采取行动的系统异常和/或维护相关信息的与HVAC功能相关的其它类型的辅助传感器，包括自供电能源采集传感器和可从诸如AC或电池的其它源取得其电力的传感器。在一个实例中，提供能够将燃料液位无线发送至VSCU单元的外部丙烷或燃料油罐的替换盖，所述盖视情况地由采集自风的能源供电。在另一个实例中，提供能够将冷却剂回路压力读数或低冷却剂警告无线发送给VSCU单元的冷却剂回路止回阀的替换盖，所述盖视情况地由采集自压缩机振动或其它空调系统振动的能源供电。根据一些实施方案，初始设置问答包括下列交互性提问流程。VSCU单元显示格式看起来类似于图5A至图5B，第一提示为“针对{住宅}{经营场所}设置VSCU”，其中象征性的“{X}”在本文中用于指示“X”是用户选择之一。如果用户选择“住宅”，那么询问第一组问题，而如果用户选择“经营场所”，那么询问第二组问题。第一问题进行如下：“您中午在家吗？{经常在}{经常不在}”，之后“您下午4点在家吗？{经常在}{经常不在}”，之后“您有电制热吗？{电制热}{非电制热}{不清楚}”，之后请求位置信息，诸如住宅的邮政编码和街道地址。适用于经营场所的第二组温度问题进行如下：“这个经营场所晚上营业吗？{经常营业}{经常不营业}”，之后“星期六营业吗？{经常营业}{经常不营业}”，之后“星期天营业吗？{经常营业}{经常不营业}”，之后“您有电制热吗？{电制热}{非电制热}{不清楚}”，之后请求位置信息，诸如经营场所的邮政编码和街道地址。应了解上述问题和选择性回答仅举例提出而非限制且许多其它问题和选择性回答可提供作为这些实例的补充或替代，而不脱离本教导的范围。
根据一些实施方案，住宅或经营场所的邮政编码可在设置问答开始前后询问且随后可基于邮政编码询问针对不同地理区域预定制的不同设置问答题。这是有用的，因为(例如)针对阿拉斯加住宅或经营场所的最好一组问答题可能不同于(例如)针对佛罗里达住宅的最好一组问答题。
根据一些实施方案，用户在初始设置问答时对问题的响应用于将所述住宅自动“咬接”至多个原有模板排程表的一个上，即，时间间隔和每个时间间隔的设定点温度的排程表，其存储在VSCU单元中且对应于一些最常见住宅或经营场所范例。不同住宅范例(其中每个可具有其自身的原有模板排程表)的实例可包括：没有孩子的工作夫妻；有婴儿或幼儿的工作夫妻；工作家庭；配偶不工作的工作夫妻；夜生活活跃的自由职业年轻人；退休夫妻；和独居退休者。住宅基于设置问答在系统初始化时(或在用户请求时的一些其它时间)所“咬接”的模板排程表充当许多装置的HVAC系统的运行控制的便利起始点。用户随后可(例如，使用VSCU单元本身上的用户界面、网络界面或智能电话界面等)修改其模板排程表以适应其个别需求。VSCU单元亦可自动基于学习到的占用类型和手动用户温度控制设定类型修改这些模板排程表。通过非限制性实例，工作家庭的典型模板排程表可为针对冬天制热“星期一、星期二、星期三、星期四、星期五：[7:00 68][9:00 62][16:00 68][22:00 62]星期六、星期日[7:00 68][22:00 62]”(意味着对于所有五个工作日，设定点温度可为从上午7点至上午9点是68度，随后从上午9点至下午4点是62度，随后从下午4点至晚上10点是68度，随后从晚上10点至上午7点是62度，且对于两个周末日，设定点温度可为从上午7点至晚上10点是68度，随后从晚上10点至上午7点是62度)以及针对在夏天制冷“星期一、星期二、星期三、星期四、星期五：[7:00 75][9:00 82][16:00 78][22:0075]星期六、星期日[7:00 75][9:00 78][22:00 75]”。在其它实施方案中，容许的摆幅温度量、湿度范围等等也可以包括在模板排程表中。
对于一个实施方案，模板排程表可视情况地以iTunes音乐播放列表共享的方式在社交网络背景下共享。例如，用户可将其模板排程表发布在其Facebook或MySpace页面上供他人下载。定制或标准化模板排程表可基于房屋尺寸或邮政编码提供。模板排程表优选可基于日历(例如，针对更多人在家的圣诞节不同地排程)。这优于现有技术排程，其中各地的所有客户被赋予相同的排程表或在其内对排程表进行编程的相同组的约束。
对于一个实施方案，定制的安装说明书可基于其先前安装的恒温器型号而提供给用户。用户可进入VSCU制造商的网站并输入其当前恒温器种类和型号且随后提供基于所述型号的已知接线方式的一套定制的说明书供查看、下载和打印。视情况地，在用户的计算机或智能电话上提供定制视频。对于另一个高级优选实施方案，用户可拍摄其当前恒温器的照片并且将其提交至VSCU制造商的网站，其中其种类和型号将使用机器视觉技术自动确定，使得用户无需找出其当前种类和型号。
对于一个实施方案，VSCU单元被配置和编程来自动检测和校正一个或多个VSCU单元在直接阳光中的暴露。虽然如使用任意恒温器，用户被建议避免将VSCU单元放置在直接日照区域，但是凭经验发现许多人将VSCU单元放置在使其会在每年的至少部分时间内被直接日照达一天的至少部分时间的位置。直接日照暴露会大大损害HVAC系统有效性，因为温度会被错误地感测成高，例如，VSCU单元将在室温实际仅为68度时测量到80度。根据实施方案，一个或多个VSCU单元被编程来(诸如)通过在数天至数周的周期内追踪温度且随后过滤直接日照暴露的周期性行为特性和/或过滤多个VSCU单元之间的特征周期性差异而检测直接日照暴露情况。随后使用再一种校正方法实施校正。
举例来说且非限制，用于校正制热和制冷的简单方法是基于了解环境光传感器读数、当前时间、当前精确或近似日期、前一制热/制冷循环持续时间、温度变化和湿度变化而在直接日照间隔期间应用直接数字偏差至日照传感器读数。VSCU单元从第一对发生中学习日光照在装置上的时间和持续时间。例如，如果日光在春季前的日子在上午9:00至9:15之间照射传感器，那么其将大约在第二天上午8:58至9:13查看日光发生。如果此时无需制热/制冷循环，那么一种校正它的方式可为当直接日照效应减弱时估计温度及在上午8:58至9:13之间在当前温度与预测温度之间插值。如果制热/制冷循环需打开，那么其学习先前循环并且估计循环持续时间和温度变化。其可使用(在装置本身中或在附近的另一个装置中的)湿度和其它传感器以验证制热/制冷循环打开且保持打开达适当时间量。
对于一些实施方案，VSCU单元基于人类舒适度建模而提供最佳但节能的控制。在一个实例中，如果用户持续将恒温器调高至高于模板排程表中规定的设定点，那么VSCU单元将学习并且在其模板排程表中增大设定点。进一步举例来说，如果外部温度已多日持续80度，且随后有一天突然变为60度，那么VSCU单元将使房屋保持在比外部温度已多日持续60度的情况下更温暖的设定点。原因是已知人类习惯已持续一段时间的外部天气类型并且因此对温度突变比更长期温度变化更敏感。例如，如果已多日60度，那么人们将更可能持续穿得更保暖(穿上长袖和类似衣物)且因此设定点可逐渐降低和/或摆幅量可逐渐升高来节省能源。
作为基于人类舒适度建模的最佳但节能的控制的另一个实例，对于一个实施方案，VSCU被配置来基于预测的居住者返回时间而以有利方式执行。对于本实施方案，理念是有意地预热(或在对应实例中预冷)房屋，但仅在有限范围内，可能仅为“离家”与“占用”设定点之间的差值的60％，直到实际存在占用检测事件。例如，如果“离家”设定点温度为64度，那么“占用”设定点温度为74度，那么VSCU单元在预期到家时间20分钟前开始给房屋制热，但仅如此直到房屋制热到70度。随后，当居住者进门时，由VSCU单元触发其余4度制热。除节能外，这还可使回家的居住者感觉开心，因为热风在吹，其赋予家的感受和被欢迎的感觉，一种“回家真好，太棒了”的感受。此外，已发现人们在刚走进家门时比在家呆上一段时间后更能忍受较低温度。
作为VSCU单元提供的最佳但节能的控制的另一个实例，存在被发现提供针对长时间但有限次数地打开进户门的情况，诸如居住者搬进圣诞树或杂货的情况下的好结果。尤其，如果通常从68度制热到72度需要5分钟且突然仅从68度制热到69度就花了5分钟或在制热五分钟后温度仍保持68度，那么在异常是暂时性的可能性下，VSCU单元将立即关闭制热达10分钟至15分钟，并且随后再次尝试将温度升高回72度。且如果异常确实是暂时性的，那么情况自行解决。但是，如果制热故障再次发生，那么可能存在请求用户注意的警告(或短信息)且如果无来自用户的响应，那么系统因明显出问题而关闭。可将电子邮件消息发送给用户，诸如“我们已经将这些事项x-y-z从传感器日志中排除，可能进户门打开或a-b-c出错”。
对于另一个实施方案，提供与VSCU单元100的“学习”过程相关的组合经营和技术方法。VSCU单元被编程来提供有关用户占用和温度控制类型的大致“学习”。将针对学习进展(例如，“您的占用信息被学习60％”)不时地诸如通过遥控、电子邮件、SMS、VSCU单元显示等告知用户。但是，还存在用户因不适而关闭学习功能的能力。在一个实施方案中，VSCU系统将“装作”未进行学习(诸如通过停止进展消息)，但实际上仍在背景中学习、以模拟模式运行并且继续编译学习资料。随后，在一段时间过去后，VSCU单元可计算其所运行的实际模式对其在背景中运行的模拟模式之间的能源成本差异。如果存在“X”美元的显著差异，那么可向用户显示或发送诸如“如果您早启用学习驱动控制的话，那么您可能已经节省$44，您确定现在不想开启吗？”的消息。
对于另一个实施方案，提供由VSCU数据服务提供商向用户提供订购服务的组合经营和技术方法。当VSCU数据服务提供商推出新型算法时，他们可以为VSCU单元客户提供外部控制/优化服务的订购。作为提供过程的一部分，VSCU数据服务提供商可对所述客户的历史内部和外部温度数据运行新算法且随后(例如，通过VSCU单元显示或远程访问显示)告知客户，“如果您早订购本优化服务的话，您可能已经在去年节省$88”。可针对个别的固件版本更新进行类似提供，例如“如果您早购买VSCU单元软件版本2.0而非依旧使用版本1.0的话，您可能已经节省$90，您现在愿意花$20购买版本2.0吗？”
对于另一个实施方案，(通过例如VSCU单元显示或远程访问显示)为用户赋予建议消息的组合经营和技术方法，诸如下文：“在与您的邮政编码内与您房屋大小一样的具备VSCU功能的房屋在制热和制冷上花$1000，而您花了$2000。您可能存在漏风或密封条的问题。您可以拨打650-555-1212呼叫ABC HVAC维修公司，其可为您进行能源审查来找出问题。”
对于另一个实施方案，VSCU单元被编程和配置来为用户提供单独基于HVAC预算而非目标温度设定而控制其HVAC系统的能力。用户简单输入其想要花在HVAC上的每月美元金额且VSCU自动调整设定使得所选择的金额根据用户的已知占用类型和偏好以最舒适(或不舒适程度最低)的方式花费。视情况地，用户可从VSCU创建的排程表手动调高或调低设定温度，但是如果这么做，VSCU单元将立即显示将发生的成本差异(例如，“每天额外$5：继续？{是}{否}”)。计算可考虑季节性天气类型、现在的月份、天气预报等等。对于另一个实施方案，VSCU单元可自主询问用户“您这个月想要通过让VSCU管理您的设定来节省$100吗？{是}{否}”(与只询问“将温度降低一度如何”相对)。
对于另一个实施方案，VSCU单元被编程和配置来为用户提供“预付HVAC”和/或“现付HVAC”。基于预付金额或预算金额，VSCU显示器将显示预付或预算金额中剩余的美元金额。这在房东-房客环境或物业管理环境中可能特别有用，其中房东可对金额进行编程且房客可在任意特定时间点查看剩余金额。这还对度假屋特别有用，允许物业管理方远程管理电力使用和设定。作为其一部分，上述软件锁定机构可基于个人代码确定谁在使用恒温器，所以VSCU会知道用户的身份。这在独户住宅情况下仍可非常有用，其中可设定特定目标且家庭可动态查看有关其相对于所述目标的表现情况的运行得分。金额可为一组默认估计值或可基于如使用(例如)智能计量表读数从公用事业公司数据库访问的实际用量。
对于另一个实施方案，VSCU单元被编程和配置来基于用户身份提供温度设定支配。软件锁定功能用于确保只有持有密码的人能够更改VSCU温度设定且VSCU单元还识别单独的房东(或其它“支配者”密码)和一个或多个单独的房客(或其它“被支配者”)密码。房东随后可登录并且设定最大设定温度，诸如75度。随后，虽然房客可以更改温度，但是VSCU单元不允许房客将温度设定为高于75度。可提供各种防篡改机构。作为默认的防篡改机构，房东能够访问VSCU数据服务提供商网站以确保VSCU单元定时报告其用量数据，请求天气数据等等。
对于另一个实施方案，参考图12的酒店1202，VSCU数据服务提供商1208可为酒店前台提供基于网络、基于云或定制的软件包，其在每个客房中提供VSCU单元温度设定的自动化、综合性、动态控制。例如，房间VSCU温度设定点可在客人首次入住时调整至舒适水平且随后在客人退房后返回节能水平。此外，在客人住店期间，内在占用检测(使用单元自带的传感器)和/或内在占用检测(由连接至VSCU酒店管理系统的酒店计算机自动感测到门从里面被锁上)可用于启动舒适水平对节能水平。这可类似地用于由物业管理公司远程管理的度假屋。
VSCU单元还提供用户基于其在进行输入后的实际控制行为而通过遥控或直接输入至VSCU单元(诸如在设置问答期间)而对用户可能手动指定给VSCU单元的模板排程表设定点水平或时间间隔定义进行自动化覆盖或重写。例如，如果用户在设置问答中指定其每天下午5点回家，但是随后连续多日(例如，连续2天或3天)温度在下午4:30从62度被调高到65度，那么这用于权衡排程表并且随后在下午4:20将设定点调高到65度使得温度在用户预期走进家门的下午4:30前被预热到65度。VSCU单元自动变更模板排程表以大致符合用户的实际居住行为而非用户自行估计其居住行为可在数天时间内逐渐发生或可在单日立即生效而不脱离本教导的范围。
对于另一个实施方案，VSCU单元被编程和配置来通过基于感测到的信息解决用户意图的任何不明确性而自动从制热功能切换到制冷功能。图1A至图1C的VSCU单元100的精致部分在于无制热-关-AC开关。由此产生的一个问题是在特定用户控制输入下有关用户意图的潜在的不明确性。例如，如果用户将设定点从78变更至65度，那么可能存在他们只想关闭制热或他们想要打开空调的不明确性。根据实施方案，VSCU单元基于设定点变化的背景和新旧设定点值解决是否切换的不明确性。在一个实施方案中，方法包括下列步骤：(a)维持漂移温度的更新值，其定义为在未应用HVAC制热或制冷至受控空间的情况下受控空间可能漂移到的估计温度；(b)接收从旧设定点至新设定点的用户设定点变化；(c)依据当前温度和漂移温度估计旧设定点和新设定点的值(例如，将其放在具有由当前温度和漂移温度划分的三个区域的状态图上)以依据模式切换(即从制热切换到制冷或从制冷切换到制热)是否(i)明确不需要；(ii)明确需要；或(iii)用户在进行设定点变更时可能需要而对设定点变化进行分类；和(d)如果在步骤(c)中分类为“可能需要”或如果新设定点处于当前温度与漂移温度之间，则连同自然漂移选项表示更节能的选项的图解说明请求用户在(i)主动切换以实现新设定点和(ii)自然漂移至新设定点之间选择。另一个相关功能是无论用户在步骤(d)中如何选择，用这作为学习点且随后在下次发生时，可自动基于对用户选择的学习自动作出确定。针对本方法，或可存在使用不同参数取代漂移温度用于状态图，例如，外部温度、外部温度加上10度、“最低舒适温度”或类似温度。可以是在加利福尼亚州，最佳使用数字是漂移温度，而在明尼苏达州其可能是最低舒适温度。
对于鉴于自动化传感的持续改进而特别适用的一些实施方案，个性化控制范例通过VSCU单元即VSCU单元功能利于自动检测和识别住宅中的个别用户并且尝试识别其有关VSCU相关功能的当前和将要的个人需求和需要。对于一个实例，VSCU单元被编程有“指纹化”功能以识别在单元表面上进行当前控制调整的具体用户且随后针对所述用户适当地调整其响应。例如，用户转动VSCU单元外环的具体方式或其将其手指放在VSCU单元拨盘或主体(使用触控传感器)的，其向内点击施加多少压力和其身体距离VSCU单元拨盘多近(使用接近传感器)可用作其“指纹”。在一个实例中，可在单独的问答对话中对每个用户进行识别和初次“指纹化”且其个人偏好随后可凭借其从远程位置或在拨盘上至VSCU单元的控制输入而学习。最初，多数指纹化可经由来自用户移动电话以及网络的用户命令而完成。人们可在到家前或在离家后从其电话对恒温器进行大量控制。此外，如果他们在更容易访问计算机的其它位置(或甚至在住宅计算机上)，那么他们可以使用网络。来自VSCU单元的个性化控制可基于被识别的人的多个“用户舒适度模型”图。模型构建在其偏好/和身体舒适区域之上。但是如果存在具有非常不同的偏好的多个用户，那么构建两个(或更多个)不同模型而非将其完全平均化可能有好处。VSCU可凭借从远程IP地址访问系统而基于谁在家，例如，基于哪个移动装置在家(或其它特征)或哪个用户不在家而实施基于一个模型或另一个模型的舒适温度。网络服务可用于将这些差异作为信息通知给用户(且可导致用户告知其配偶穿毛衣)。对于根据实施方案的个性化占用检测和设定点调整的一个具体实例，VSCU单元可基于其至VSCU单元的设置和其遥控和直接控制而判定第一居住者“M”喜欢凉快一点，而第二居住者“W”喜欢暖和一点。当系统确定“W”在家且“M”不在家时，随后温度被设定为较高或另外遵从为“W”定制的单独模板排程表。“W”的存在和“M”的不在可(例如)使用IP流量分析法检测以确定当住宅被感测到具有居住者(其一定是“W”)时，“M”仍在上班。
根据一些实施方案，提供VSCU单元的基于手势的用户界面。对于一个实施方案，提供触控显示器，其中启用类似于iPad和iPhone所使用的滑动控制和其它手势的滑动触控。或者，可将小型相机放置在VSCU单元上，其编程有处理光学输入信息的能力使得其能够识别手势(顺时针旋转调高温度、逆时针调低温度)，类似于Microsoft KinectTM传感器结合Xbox 360
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视频游戏操纵杆运作以提供无控制器、基于手势的用户输入(例如，基于手、脚或身体运动的输入而无需用户握住控制器装置或另外自有硬件输入装置)。
根据一些实施方案提供VSCU单元，其可充当辅助VSCU单元或主VSCU单元，其具有网络专用用户界面使得实体单元本身无任何控制装置。用户必须具有数据设备对其进行访问和控制。网络专用VSCU单元可用于许多场合，诸如大学宿舍或可以作为针对年轻但是技术水平高的公寓居住者的非常低成本的入门级VSCU单元。
根据一些实施方案提供安装的VSCU单元充当基于VSCU能效平台的HVAC中央住宅能源中枢的用途和功能，使用所述HVAC中央住宅能源中枢，许多普通家用电器可依据VSCU单元制造商和/或VSCU数据服务提供商的授权或其它商业协议而兼容。VSCU单元充当整个房屋的的中央“能源中枢”。VSCU单元是作为这样一种“住宅能源网络”的好例子，因为人们无论如何都需要恒温器且一旦安装了恒温器，它就可作为这样一种网络的核心。例如，使用无线通信，VSCU单元可与洗碗机或冰箱通信。如果用户走近洗碗机并且试图开启它，那么在洗碗机上可显示“您现在是愿意花$1启动负载或一直等到上午2花20美分启动负载？”。VSCU单元充当这样一个平台的管道和核心。在具有许多优点的一个实例中，使用占用传感，VSCU单元可感测居住者何时不在家并且自动命令冰箱调高其设定点达2度且随后在VSCU感测到居住者已回到家中后命令其回到正常温度。类似功能可结合被配备和授权为与VSCU能效平台兼容的任意热水器、热浴盆、游泳池加热器等等提供。
对于一些实施方案，针对有效的商业介绍和VSCU单元的推出以及VSCU效率平台的演变提供经营办法。在首次产品介绍开始之日，按零售级别销售较简单DIY包装的VSCU单元，包括网上商店和实体店。为了购买首个主VSCU单元，客户取得VSCU数据服务提供商(其可以是与VSCU单元制造商相同的机构或其合作机构)的在线工具的免费网络访问权，包括(例如)如图13A至图13B所示的基于网络的遥控功能。在使用多个月后，网站向客户展示其在VSCU方案下的能源用量和控制历史，包括因其转变已节省的金额。在开始日期的数个月后，“专业”包装VSCU单元发布且专业装置开始销售，首个辅助单元开始销售且基于网络的服务的收费订购开始向所有用户推出，其为用户提供更多的省钱机会，诸如赋予其使用已基于更准确的建筑信息、在其特定占用历史中所检测到的类型或所述住宅周围的具体天气历史/预报制定的特殊节能排程表模板的访问权。此外，在开始日期的数个月后，为每个用户提供其可通过购买辅助VSCU单元节省更多资金以及上述过滤器更换排程也推出了的提醒。此外，在开始日期的数个月后，用户可获得其在其邻居以及一些其它人群间有关能效的表现的游戏风格排名，包括叶片标志奖励。例如，可向用户展示其相对于所述人群的百分率排名。其可努力以最多绿叶在所述人群中成为第一名。随后可推出便于多房客建筑控制和酒店控制的基于网络或基于云的软件。随后在用户群够大的时间点，VSCU数据服务提供商可提供基于网络或基于云的软件以成为共用事业公司的VSCU效率平台服务商，即公共事业公司将成为VSCU数据服务提供商的顾客，所述VSCU数据服务提供商将帮助其提供基于VSCU效率平台的项目或服务。对于一个实施方案，公用事业公司将，例如通过对VSCU单元的购买给予大力补贴而鼓励其客户切换至基于VSCU单元的控制。视情况地，公用事业公司可以为基于VSCU单元的客户提供能源折扣或其它财政激励以“选择参与”一个项目，所述项目至少赋予公用事业公司一定程度的在峰值负载或能源紧急情况期间对其VSCU单元的远程控制权。
在一个实施方案中提供无过滤器的HVAC系统。取代使用当其开始阻塞时可降低HVAC效率的可抛弃过滤器，HVAC系统配备类似于一个或多个无袋式真空吸尘器中所使用以及不同品牌下称作诸如“飓风”或“龙卷风”或“风道”的过滤系统，例如Dyson DC25立式真空吸尘器、Hoover WindtunnelII无袋式立式真空吸尘器、Bissell 5770 Healthy Home无袋式立式吸尘器、Electrolux EL 7055A Twin Clean无袋圆筒型吸尘器和/或Hoover UH70010Platinum Collection Cyclonic无袋式立式吸尘器。通过一起设计HVAC系统的过滤器，业主只需要偶尔更换滤筒，且HVAC系统不会像普通过滤器一样随时间而损失效率。
在一些实施方案中提供可一体提供组合烟雾检测、热检测、运动检测和CO2检测的其它基本住宅监测装置功能的VSCU单元。作为视情况的经营方法，这种VSCU单元可以大折扣销售或免费赠送，收入取而代之由订购VSCU数据服务提供商的数据服务而产生。或者，其可免费赠送或由公用事业公司大力补贴，所述公共事业公司与VSCU数据服务提供商协作以获得客户“选择参与”可在能源短缺或其它能源紧急情况期间应用的自愿数据收集和/或远程VSCU设定项目。
根据一些实施方案提供基于设定点温度排程表的自动化设定点确定和手动用户设定点修改的算法。作为任意手动用户设定点变更的持续规则，用户在主VSCU用户界面或辅助VSCU用户界面上输入的任意设定点将生效最长四小时，在此时间点后操作返回正常设定点排程表。如果正常设定点排程表在所述四小时间隔内要求排程的温度变动(例如，排程在晚上10:00点变化为睡眠温度)，那么排程的温度设定点在此时覆盖手动用户设定点输入。
根据一些实施方案提供基于感测到的封闭空间占用和用户设定点修改行为的设定点排程表偏离和/或设定点排程表修改的算法。下文进一步描述这样一种设定点排程偏离算法的一个实例，本文中称作“离家自动/到家自动”算法。
图15A至图15D图示根据优选实施方案的对应于“离家自动/到家自动”算法的示例性运行的正常设定点温度排程表对实际运行设定点曲线的时间曲线图。为了明确本公开内容的目的，图15A示出针对用户(可能退休人员或在家带小孩的父亲或母亲)在特定工作日(诸如星期二)的相对简单的示例性恒温器排程表1502。排程表1502仅包括上午7:00点与晚上9:00之间的唤醒/在家间隔(其预期温度为76度)和晚上9:00与上午7:00点之间的睡眠间隔(其预期温度为66度)。针对本描述，排程表1502可称作“正常”设定点排程表。正常设定点排程表1502可能已通过本公开内容在上文所述、上文在一个或多个共同转让的并入申请案中所述的多种方法的任意一种或一些其它方法创建。例如，正常设定点排程表1502可能已通过直接用户编程(例如使用网络界面)、通过其中将设定点排程表“咬接”至多个预定排程表的一个(例如，退休人员、没有小孩的工作夫妻、单身城市居民等)、通过基于从“平线”起始排程表的用户设定点修改的自动化学习或通过多种其它方法的任一种而明确创建。
根据优选的“离家自动”算法，封闭空间占用状态使用VSCU多传感技术连续及自动感测，当前感测到的状态划分为“占用”(或“在家”或“感测到活动”)或未占用(或“离家”或“不活动”)。如果当前感测到的占用状态已“不活动”达预定最小间隔(本文中称作离家状态置信窗(ASCW))，那么“离家自动”运行模式触发，其中实际运行设定点1504变动为预定节能离家状态温度(AST)，而不管由正常恒温器排程表1502指定的设定点温度。“离家自动”运行模式的目的是在无居住者存在以实际感受或享受排程表1502的舒适度设定时避免不必要的制热或制冷，从而节能。举例来说，AST可针对冬季(或要求制热的外部温度)设定为62度的默认预定值以及针对夏季(或可能要求制冷的外部温度)设定为84度。视情况地，制热和制冷的AST温度可由用户设定。
离家状态置信窗(ASCW)对应于感测到的未占用的时间间隔，此后可以合理的统计准确度进行合理的可靠运行假设，使得在封闭空间中确实无居住者。对于多数典型封闭空间，已发现在90分钟至180分钟的范围内的预定周期是针对ASCW的适当周期以适应常见的场景，诸如安静读书、出门取信、小睡等，其中无感测到的移动或相关指示被占用传感器感测。
在图15A至图15D的实例中，在用120分钟的ASCW和62度的AST的制热情境的背景下提供示例性描述，应了解对于制冷和对于其它ASCW/AST值选择的对应实例可由本领域技术人员依据本描述而了解且在实施方案的范围内。针对图15B中的图示示出排程的设定点曲线1502和实际运行设定点曲线1504，连同感测到的活动时间线(As)，其示出对应于感测到的活动的小的黑色椭圆形标记，目前为上午11:00点。明显地，截止上午11:00点，存在感测到的大量用户活动直到上午10:00点，随后是不活动的一小时间隔1506。图15C示出截止下午4:00点的排程和实际设定点曲线。如图15C所示，在120分钟不活动后在下午12:00点触发“离家自动”模式，实际运行设定点1504偏离正常排程设定点1502到62度的AST温度。截止下午4:00点，在“离家自动”模式触发后尚未感测到活动，且因此“离家自动”模式继续有效。
“离家自动”模式可基于感测到的事件、时间流逝和/或与其基本目的一致的其它触发而终止，基本目的是在封闭空间中(合理高的统计概率度)无居住者的时候节能。举一个实施方案，“离家自动”模式运行将设定点温度保持为节能AST温度直到下列事件中的一个发生：(i)接收到来自用户的手动校正输入；(ii)“回家自动”运行模式基于感测到的占用活动而触发；(iii)正常的居住者睡眠时间已到且针对“度假”模式的确定尚未达成；或(iv)后续日子的“起床”或“在家”间隔已到且针对“度假”模式的确定尚未达成。
所以，图15D示出截止上午12:00点的排程和实际设定点曲线。如图15D所示，在大约下午5点居住活动开始被感测到达短的时间间隔1508，其触发“回家自动”模式，此时实际运行设定点1504返回正常设定点排程表1502。
优选地，为用户提供根据期望节能积极性变化ASCW的能力(例如，在初始设置问答，通过网络界面等)。例如，可为选择“高度积极性”的节能选项的用户提供45分钟的ASCW，结果为系统的“离家自动”确定只在45分钟不活动(或“离家”或“未占用”传感状态)后作出。
用于ASCW时间周期的分窗和感测到的活动的过滤的不同方法可用于改进“离家自动”模式触发的可靠性。“了解”感测到的活动是否与人类存在对其它原因(例如，宠物)相关的不同学习方法还可用于改进“离家自动”模式触发的可靠性。举一个实施方案，感测到的活动的“背景”级别(即，可归因于并非人类占用的结果的感测到的事件的活动)可在“离家自动”模式周期期间基于无校正手动设定点输入而交互地学习和/或确认。例如，如果在“离家自动”模式触发后的一段时间内无校正手动设定点变化，且这种校正输入的不存在在几个不同场合自行重复，那么可断定与这些间隔相关的感测到的活动的类型和/或程度可确认为与人类存在无关的“背景”级别，原因是如果人类确实存在，可能在一个或多个这种场合存在一些类型的校正活动。
以类似于“离家自动”占用估计类似的方式，“回家自动”运行模式的触发同样优选基于分窗时间窗和/或感测到的活动的过滤使得伪事件或与实际人类存在无关的其它事件不会不必要地触发“回家自动”模式。作为一个实例，传感过程涉及依据所述分窗期间感测到的活动的存在或不存在而单独估计5分钟分窗(或其它适当持续时间的分窗)。如果发现在两个邻近的所述时间分窗中感测到阈值量的活动，那么“回家自动”模式触发(例如，见图15D的时间间隔1508)。在触发时，“回家自动”模式通过使设定点返回正常设定点排程表1502而运行。
根据一个实施方案提供基于与“离家自动”模式和/或“到家自动”模式运行的重复实例相关的占用类型和/或校正手动输入类型的设定点排程表修改的算法。与“离家自动/到家自动”模式相关的占用和/或校正手动输入行为按多个时间周期性程度连续监测和过滤以检测用户占用的类型，其接着可权衡以“修整”或另外“调节”设定点温度排程表以更好地匹配实际占用类型。通过按多个时间周期性级别过滤，意味着(i)按连续日历日，(ii)按工作日在工作日，(iii)按周末日在周末日，(iv)按每月的一天在每月的一天和/或基于在用户行为方面逻辑关联的日子的任意其它分组同时寻求相关类型。因此，例如，如果在一系列连续的星期五观测到与“离家自动/到家自动”相关的特定占用和/或校正手动输入行为，那么星期五的设定点温度排程表被调整以更好地匹配所指示的占用类型。如果在星期六和星期日及随后下一星期六和星期日以及随后再下一星期六和星期日都观测到与“离家自动/到家自动”相关的特定占用和/或校正手动输入行为，那么星期六和星期日的设定点温度排程表被调整以更好地匹配检测到的所指示占用类型。举另一个实例，如果连续几个月在每个月的第2天到第7天观测到与“离家自动/到家自动”相关的特定占用和/或校正手动输入行为，那么随后所述月的第2天到第7天的设定点温度被调整等等。
图16A至图16D图示根据实施方案的基于与“到家自动”模式和/或“到家自动”模式的重复实例相关的占用类型和/或校正手动输入类型的设定点时间表修改的一个实例。针对本实例，随时间观测到对于正常设定点温度指示其在工作日整天在家的用户，“离家自动”模式在数周的星期三接近正午时在无任何校正手动用户输入的情况下触发(图16A至图16C)且随后“到家自动”模式在这些天接近下午5:00点时触发。这可对应于(例如)决定在星期三到当地图书馆当志愿者的退休人员。一旦这种类型已可靠地创建(例如，在连续三个星期三发生后)，随后如图16D所示，正常设定点温度排程表自动“调节”或“修整”使得对于下一星期三及其后所有星期三，存在针对介于上午10:00点与下午5:00点之间的间隔排程的“离家”周期，因为现在预期用户确实在此时间间隔离家。
重要的是，如果已在图16A至图16C所示的日子中的一天发生校正用户输入(其可被称作“惩罚性”用户输入)，那么设定点排程表不会自动“调节”到图16D所示的情况。这种校正或“惩罚性”输入可针对(i)离家自动模式已触发，(ii)不存在足够的感测到的占用活动(在针对“背景”事件过滤后)以触发“回家自动”模式以及(iii)用户变得不舒适并且走近恒温器以调高温度的情况而发生。举例来说，情况可能是用户上楼读书而不是在星期三上午10:00点去图书馆，唯独一楼VSCU单元未感测到其存在并且在下午12:00点触发离家自动，用户随后在大约下午12:45变得不舒适且随后下楼来手动调高温度。由于用户的“惩罚性”输入证明算法对于这个潜在类型而言是“弄错目标”，所以设定点排程表不自动“调节”到图16D所示的情况，且在一个实施方案中，这种潜在类型至少部分在负方向上加权使得需要更高的相关性以在未来创建这种类型。有利地，对于更一般的情况，用户的“惩罚性”输入还可用于调整应用至占用传感算法的滤波的类型和/或程度，因为明显存在针对“惩罚性”校正输入前的时间间隔感测到的“不活动”的错误结论。
虽然上述实施方案的“离家自动/到家自动”算法由当前感测到的占用信息触发，但是在另一个实施方案中，基于由VSCU单元在延长时间期限内建立的经验占用概率时间曲线提供“离家自动/到家自动”算法的自动化自触发。对于一个实施方案，经验占用概率时间曲线可表示为代表一个或多个人在每个特定时间点占用封闭空间的概率的标量值(经验占用概率或EOP)的时间曲线图。或可使用反映占用统计数据和/或概率的多种其它表达式(例如，概率分布函数)或随机变量表示的任一种而非使用针对EOP的单个标量计量。
对于一个实施方案，VSCU单元被配置来在满足下列标准的一天内的一个或多个时间自触发至“离家自动”模式：(i)正常设定点排程表指示排程的“在家”时间间隔，(ii)经验占用概率(EOP)低于预定阈值(例如，小于20％)，(iii)占用传感器未感测到能够清楚地指示居住人确实在封闭空间中的大量活动；和(iv)占用传感器尚未感测到足够低的活动级别达足够长的间隔(即，离家状态置信窗或ASCW)从而以上述“传统”方式进入“离家自动模式”。一旦这些条件被满足且“离家自动”模式已自触发，那么“离家自动”模式的反转可以与“传统”离家自动模式相同的方式(例如，通过“到家自动”触发、手动校正用户输入等)进行。基于“学习的课程”自动化调节设定点温度排程表(即，基于与“离家自动”模式的重复实例相关的占用类型和/或校正手动收入类型)可基于来自“传统”触发的离家自动模式和自触发离家自动模式算法的组合观测。
已发现至少部分基于经验占用概率(EOP)的上述“离家自动”模式的自触发在与仅基于其中仅考虑当前、即时占用信息的“传统”离家自动触发方法的调节相比时提供设定点温度排程表的更完整和统计上更精确的“调节”。一个理由涉及大量活动感测数据样本用于产生EOP计量，使其成为相关和有用的基于其执行“离家自动”过程所赋予的居住“测试”的依据。从一个角度看，“离家自动”过程可被当作自动“戳进”或“刺进”用户生态系统以了解有关其占用类型的更多详情而无需向其询问详细问题、无需依赖其响应的正确性以及也无需唯一地依赖占用传感硬件的即时准确性的一种方式。
图17A至图17D图示根据优选实施方案的用于鼓励减少能源利用的动态用户界面。图17A至图17D的方法优选并入上文图3A至图3K的时间-温度用户界面法。如本领域技术人员易了解，虽然图17A至图17D中公开在制热背景下，但是至对应制冷背景的应用可由本领域技术人员依据本公开内容而了解且属于本教导的范围内。在如图17A中制热设定点目前设定为已知属于已知有利于或适于节能的第一范围内的值的情况下，显示令人愉快的积极强化标记，诸如绿叶1742。当用户调高制热(见图17B)时，只要设定点仍在所述第一范围内，绿叶继续显示。但是，当用户继续调高设定点至大于第一范围的值(见图17C)时，限制指示警告、惊恐、关注或其它有些负面的情绪的消极强化标记，这种标记为(例如)叶片的红色闪烁版本1742′或烟囱图或类似标记。相信许多用户会通过将设定点重新调低来响应消极强化标记1742′，且如图17D所示，如果用户使设定点返回位于第一范围内的值，其所获“奖励”是绿叶1742的恢复。许多其它类型的正面情绪标记或显示可用于取代绿叶1742且同样地，许多不同的消极强化标记或显示可用于取代闪烁红叶1742′，而仍属于本教导的范围内。
图18A至图18B图示根据一些实施方案的具有用户友好界面的恒温器1800。下文中术语“恒温器”用于代表特别适用于封闭空间中的HVAC控制的特定类型的VSCU单元(通用传感和控制)。虽然可见对于封闭空间的HVAC控制的背景，“恒温器”和“VSCU单元”通常可互换，但是上文和下文每个实施方案应用于具有针对除涉及一个或多个实体系统的一个或多个可测量特性的支配和/或其它能源或资源消耗系统，诸如水利用系统、空气利用系统、涉及其它自然资源的利用的系统和涉及各种其它形式的能源的利用的系统的支配的多种不同控制系统的任一种的温度以外的可测量特性(例如，压力、流速、高度、位置、速度、加速度、容量、功率、响度、亮度)的控制功能的VSCU单元。与许多现有技术恒温器不同，节温器1800优选具有不减损住宅装修的豪华、简洁、整洁且精致的设计并且确实可充当其所安装的周围位置的美观的中心饰品。此外，用户与恒温器1800互动可通过恒温器1800的设计而相对于已知传统恒温器得到促进和大大提高。恒温器1800包括控制电路并且电连接至HVAC系统，诸如图1和图2所示的恒温器110。恒温器1800是壁装式、形状是圆形且具有用于接收用户输入的可旋转外环1812。恒温器1800形状是圆形的，其在安装在墙上时表现为大致盘状圆形物体。恒温器1800具有位于外环1812内的大的正面。根据一些实施方案，恒温器1800的直径为大约80mm。可旋转外环1812允许用户进行调整，诸如选择新的目标温度。例如，通过顺时针旋转外环1812，目标温度可升高，且通过逆时针旋转外环1812，目标温度可降低。恒温器1800的正面包括根据一些实施方案是聚碳酸酯的透明覆层1814和优选如所示在其中形成许多槽的金属部1824。根据一些实施方案，覆层1814和金属部1824的表面形成稍微向外成拱形的共同的向外弧形或球形且这种轻微拱形形状由外环1812接续。
虽然由单个类透镜材料件(诸如聚碳酸酯)形成，但是覆层1814具有包括外部1814o和中心部1814i的两个不同区域或部分。根据一些实施方案，覆层1814围绕外部1814o涂漆或烟色处理，但是中心部1814i保持显著透明以利于安置在其下方的电子显示器1816的查看。根据一些实施方案，弯曲覆层1814充当透镜，其易于将电子显示器1816中显示的信息放大给用户。根据一些实施方案，中心电子显示器1816是点阵式格局(可个别定址)从而可产生任意形状，而非分段格局。根据一些实施方案，采用点阵式格局和分段格局的组合。根据一些实施方案，中央显示器1816是背光彩色液晶显示器(LCD)。显示在电子显示器1816上的信息的实例图示在图18A中且包括代表当前设定点温度的中心数字1820。根据一些实施方案，金属部1824具有许多槽状开口以便于安装在其下方的被动式红外线运动传感器1830的使用。金属部1824或可被称作金属正面栅格部。金属部/正面栅格部的进一步描述提供在上文共同转让的美国专利第13/199,108号中。恒温器1800优选被构造成使得电子显示器1816处于固定定向且不随外环1812旋转，使得电子显示器1816仍由用户容易地读取。对于一些实施方案，覆层1814和金属部1824也保持在固定定向且不随外环1812旋转。根据恒温器1800的直径为大约80mm的一个实施方案，电子显示器1816的直径为大约45mm。根据一些实施方案，LED指示器1880定位在部分1824下方以充当特定状态条件的低功耗指示器。例如，LED指示器1880可用于在恒温器的可再充电电池(见上文图4A)非常低并且在被再充电时显示闪烁的红色。更一般来说，LED指示器1880可用于凭借红色、绿色、红色和绿色的不同组合、各种不同的闪烁速率等等传达一个或多个状态代码或错误代码，其可用于故障排除的目的。
运动传感以及其它技术可如在上文共同转让的美国专利第12/881,430进一步描述用于占用的检测和/或预测。根据一些实施方案，占用信息用于产生有效和高效排程项目。优选地，主动式接近传感器1870A被提供来通过红外光反射检测靠近的用户以及环境光传感器1870B被提供来感测可见光。接近传感器1870A可用于检测大约一米范围内的接近度使得恒温器1800可在用户靠近恒温器以及在用户触摸恒温器之前启动“唤醒”。这种接近传感的使用可用于通过在用户准备与恒温器互动时或之后很快地“准备”互动而增强用户体验。此外，接近唤醒功能还允许通过在无用户互动发生或将发生时“睡眠”而在恒温器内实现节能。环境光传感器1870B可用于多种情报收集目的，诸如在检测到急剧上升或下降沿时促进占用的确认(因为可能是居住者开灯或关灯)以及诸如检测用于确认和/或自动创建每日时间的环境光强度的长期(例如，24小时)类型。
根据一些实施方案，为了鼓舞用户信息和进一步利于外观和功能精致的综合目的，恒温器1800仅由两种类型的用户输入控制，第一种是如图18A所示的外环1812的旋转(下文中称作“旋转环”或“环旋转”输入)且第二种是内推外盖1808(见图18B)直到可听见和/或可触知的“点击声”发生(下文中称作“向内点击”或简称“点击”输入)。对于图18A至图18B的实施方案，外盖1808为包括所有外环1812、覆层1814、电子显示器1816和金属部1824的总成。当被用户向内压时，外盖1808相对于内部金属圆顶开关(未示出)向内行进少量，诸如0.5mm且在向内压力释放时向外可回弹地行进相同量，为用户的手提供满足的可触知“点击”感，连同相应的轻微的可听点击声。因此，对于图18A至图18B的实施方案，向内点击可通过直接按压在外环1812本身或凭借在覆层1814、金属部1814上提供向内压力而间接按压外环或通过其不同组合而实现。对于其它实施方案，恒温器1800可被机械配置使得仅外环1812针对向内点击输入而向内行进，而覆层1814和金属部1824保持不动。应了解将向内行进以实现“向内点击”的各种不同选择和特定机械元件的组合属于本教导的范围，而不管其是外环1812本身、覆层1814的某一部分或其某种组合。但是，发现为用户提供在用单手和涉及最小量的时间和力气在记录“环旋转”与“向内点击”之间快速来回的能力特别有利，且因此直接通过按压外环1812而提供向内点击的能力被发现特别有利，因为用户的手指无需抬起脱离装置或沿着其表面滑动以在环旋转与向内点击之间运作。此外，凭借策略性地在可旋转环1812内将电子显示器1816放置在中心，提供其它优点，即用户在整个输入过程中正当其手在执行其功能时可自然地将其注意力集中在电子显示器上。直观的外环旋转(尤其如应用于(但不限于)恒温器的设定点温度的变动)、方便地合拢以及令人满意的向内点击的实体感觉，以及适应在其手指活动期间自然聚焦在电子显示器上的组合显著增强主观的、无缝和完全趣味性的用户体验。根据一些实施方案采用的有利机械用户界面和相关设计的其它描述可见上文美国专利第13/033,573号、上文美国专利第29/386,021号和上文美国专利第13/199,108号。
图18C图示图18A至图18B的恒温器的框架的壳部分1809的横截面图，已发现其在针对多种不同住宅环境和住宅背景中的多种不同墙色彩和墙纹理观看时提供整个恒温器1800的特别美观和适应性的外观。虽然如本文所述以及在一个或多个上文共同转让的并入申请案中恒温器可在功能上自行适应用户排程表，但是外壳部分1809特别被配置来传达“变色龙”质感或特性使得整个装置至少部分因为其从许多不同观看时表现为呈现环境色彩或甚至纹理而在视觉和装饰意义上表现为与住宅和经营场所中存在的许多最普遍的墙壁色彩和墙壁纹理自然融合。壳部分1809具有在以横截面观看时稍微弯曲的截锥体形状并且包括由透明固体材料(诸如聚碳酸酯塑料)制成的侧壁1876。侧壁1876背面涂有基本上平坦的银或镍彩漆，所述漆施加至侧壁1876的内表面1878而非其外表面1877。外表面1877是光滑且有光泽的但未涂漆。如图18C所示，侧壁1876可具有大约1.5mm的厚度T、在被安装时较靠近墙壁的第一末端上具有大约78.8mm的直径d1及在被安装时距离墙壁较远的第二末端上具有大约81.2mm的直径d2，直径变化跨大约22.5mm的向外宽度尺寸“h”发生，直径变化以线性方式或更佳以向外距离增大以形成在以剖面观看时稍微弯曲形状的稍微非线性方式发生。外盖1808的外环1812优选被构造来匹配跨与其相隔的中等大小的间隙g1安置在壳部分1809的第二末端附近的直径d2且随后稍微向内弯回以跨小间隙g2接触覆层1814。当然应了解图18C仅图示恒温器1800的外壳部分1809且存在为呈现的明了起见而从图18C中省略的其内部的许多电子组件，这些电子组件在下文中和/或在其它共同转让的并入申请案(诸如上文美国专利第13/199,108)中进一步描述。
根据一些实施方案，恒温器1800包括处理系统1860、显示器驱动1864和无线通信系统1866。处理系统1860被调适来使显示器驱动1864和显示区域1816显示信息给用户以及经由可旋转环1812接收用户输入。根据一些实施方案，处理系统1860能够执行包括本文所述的用户界面特征的恒温器1800的运行的支配。处理系统1860还被编程和配置来执行如下文和/或在其它共同转让的并入申请案中进一步所述的其它操作。例如，处理系统1860还被编程和配置来维持和更新诸如上文美国专利第12/881,463所述的其中安装HVAC系统的封闭空间的热动力模型。根据一些实施方案，无线通信系统1866用于与诸如个人计算机和/或其它恒温器或HVAC系统组件的装置通信，其可为对应通信、通过位于私人网络上一个或多个服务器的通信和/或通过云服务的通信。
图19A至图19B分别图示恒温器相对于其作为顶部单元1900和背板2000的两个主要组件的恒温器1800的分解正视透明图和后视透明图。下文所示的不同电组件和机械组件的进一步技术和/或功能描述可见一个或多个共同转让的并入申请案，诸如上文美国专利案第13/199,108号。在所示的图中，“z”方向从墙壁朝外，“y”方向是相对于走近用户的从头到脚的方向且“x”方向是用户的左至右方向。
图20A至图20B分别图示顶部单元1900相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图。顶部单元1900包括顶部单元框架1910、外环1920(其被操控进行环旋转)、顶部单元正面总成1930、前透镜1980和前栅格1990。顶部单元正面总成1930上的电组件可凭借带状电缆和/或其它插入式电接头而连接至背板2000上的电组件。
图21A至图21B分别图示顶部单元正面总成1930相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图。顶部单元正面总成1930包括顶部单元电路板1940、顶部单元面板1950和LCD模块1960。顶部单元电路板1940的前侧组件隐藏在图21A中的RF屏蔽板背后但在下文中参考图24更详细地说明。在顶部单元电路板1940的背面上是可再充电锂离子电池1944，其对于一个优选实施方案具有3.7伏的标称电压和560mAh的标称容量。但是，为了延长电池寿命，电池1944通常不通过恒温器电池充电电路充电超过450mAh。此外，虽然电池1944额定能够被充电到4.2伏，但是恒温器电池充电电路通常不将其充电超过3.95伏。图21B中还可见光学手指导航模块1942，其被配置和定位来感测外环1920的旋转。模块1942使用类似于光学计算机鼠标运行的方法来感测外环1920的饰面周边上的可纹理化表面的移动。明显地，模块1942是由相对功率密集型顶部单元微处理器而非相对低功率的背板微处理器控制的非常少的传感器的一个。这可在无过度功耗可能的情况下实现，因为当用户手动调节拨盘时，顶部单元微处理器已被不变地唤醒，所以无论如何不存在过度唤醒功耗。有利地，还可由顶部单元微处理器提供非常快的响应。图21A中还可见菲涅耳透镜1957，其结合安置在其下方的PIR运动传感器运行。
图22A至图22B分别图示背板单元2000相对于其主组件的分解正视透明图和后视透明图。背板单元2000包括背板后板2010、背板电路板2020和背板盖2080。图22A中可见HVAC接线器2022，其包括一体化电线插入传感电路和两个相对较大的电容器2024，所述电容器2024被安装在背板电路板2020的后侧上的电力窃取电路的部分使用并且在下文参考图25进一步描述。
图23图示部分装配的顶部单元正面1900的透视图，其示出针对恒温器所使用的多个传感器根据本发明的方面设计的栅格部件1990的定位。在一些实施方式中，如上文美国专利第13/199,108号中进一步所述，栅格部件1990放置在菲涅耳透镜1957和相关的PIR运动传感器334上方遮盖并且保护这些PIR传感元件，同时栅格部件1990的水平槽允许PIR运动传感硬件虽然被遮盖但仍可检测房间或区域中居住者的侧向运动。温度传感器330使用一对热传感器来更准确地测量环境温度。与温度传感器330相关的第一热传感器或上部热传感器330a用来收集较靠近恒温器外部或内侧上的区域的温度数据而第二热传感器或下部热传感器330b用来收集与房屋内部更紧密相关的温度数据。在一个实施方式中，每个温度传感器330a和330b包括德州仪器的TMP112数字温度传感器芯片，而PIR运动传感器334包括珀金埃尔默的DigiPyro PYD 1998双元热检测器。
为更准确地确定环境温度，针对上部热传感器330a所测量的温度以及在确定有效环境温度时考虑从下部热传感器330b取得的温度。这种配置可有利地用于补偿由微处理器和/或其中的其它电子组件在恒温器中产生的内热效应，从而使可能另外遭受的温度测量误差得以避免或最小化。在一些实施方式中，环境温度测量的准确度可通过将温度传感器330的上部热传感器330a热耦合至栅格部件1990而进一步提高，因为上部热传感器330a比下部热传感器334b更好地反映环境温度。有关使用一对热传感器来确定有效环境温度的细节公开在美国专利第4,741,476号中，其以引用的并入本文中。
图24图示顶部单元电路板1940的前视图，其包括顶部单元微处理器2402(诸如德州仪器的AM3703芯片)和相关振荡器2404，连同DDR SDRAM存储器2406和大容量NAND存储器2408。对于Wi-Fi能力，在单独的RF屏蔽隔室2434中提供Wi-Fi模块2410，诸如Murata无线解决方案LBWA19XSLZ模块，其基于支持802.11b/g/n WLAN标准的德州仪器的WL1270芯片组。用于Wi-Fi模块2410的是包括振荡器2414的支持电路2412。对于ZigBee能力，还在单独屏蔽的RF隔室中提供ZigBee模块2416，其可以是(例如)来自德州仪器的C2530F256模块。对于ZigBee模块2416，提供包括振荡器2419和低噪声放大器2420的支持电路2418。还提供显示器背光电压转换电路2422、压电驱动电路2424和电力管理电路2426(本地供电轨等)。在通过挠性电路接头2430附接至顶部单元电路板背面的挠性电路2428上提供的是接近和环境光传感器(PROX/ALS)，更具体地，具有I2C接口的芯科科技的SI1142接近/环境光传感器。还提供电池充电-监督-断开电路2432和弹簧/RF天线2436。还提供温度传感器2438(在+z方向上垂直于电路板直立，其含有与电路板相距不同距离的两个单独的温度传感元件)和PIR运动传感器2440。明显地，即使PROX/ALS和温度传感器2438以及PIR运动传感器2440实体位于顶部单元电路板1940上，所有这些传感器也可由其电连接的背板电路板上的低功率背板微控制器轮询和控制。
图25图示背板电路板2020的后视图，其包括背板处理器/微控制器2502，诸如包括板上存储器2503的德州仪器的MSP430F系统级芯片微控制器。背板电路板2020还包括：电源电路2504，其包括电力窃取电路和针对每个HVAC对应HVAC功能的开关电路2506。对于每个这种功能，开关电路2506包括隔离变压器2508和背对背NFET包装2510。在开关电路中使用FET允许“主动电力窃取”，即在HVAC“开”循环期间通过简单将电力从HVAC继电器电路转移到储存电容器达非常小的间隔(诸如100微秒)而取得电力。这种时间足够小而无法使HVAC继电器跳闸为“关”状态但足以给储存电容器充电。使用FET允许这种快速开关时间(100微秒)，其可能难以使用继电器(其保持打开达数十微秒)实现。此外，这些继电器可能容易在进行这类快速开关时劣化且其还可能制造可听噪声。相反地，FET运行基本上无可听噪声。还提供组合的温度/湿度传感器模块2512，诸如盛世瑞恩的SHT21模块。背板微控制器2502执行不同传感器的轮询，在安装时感测机械电线插入，警告顶部单元有关电流对设定点温度条件并且相应地启动开关以及其它功能，诸如安装时在插入电线上寻找适当信号。
根据上文共同转让的美国专利第13/269,501号、上文共同转让的美国专利第13/275,307号和其它共同转让的并入申请案的教导，恒温器1800代表高级的、多传感、微处理器控制智能或“学习”恒温器，其提供处理能力、直观和美观用户界面、网络连接性和节能能力(包括当前描述的离家自动/到家自动算法)的丰富组合，同时即使这种高级功能可能要求比“电力窃取”选项(例如，从一个或多个HVAC呼叫继电器提取较少量的电力)可安全提供的更大的瞬时功率汲取，也无需来自HVAC系统的所谓“C-线”或来自家用壁式插座的线路电力。举例来说，顶部单元微处理器2402在唤醒和处理时可汲取250mW的数量级，LCD模块1960在活动时可汲取250mW的数量级。此外，Wi-Fi模块2410在活动时可汲取250mW，并且需持续活动，诸如一般情况下一致的2％工作循环。但是，为了避免错误地使许多商用HVAC系统的HVAC继电器跳闸，电力窃取电路通常限于100mW至200mW的数量级的功率提供能力，其可能不足以供应许多普通情境的所需功率。
恒温器1800至少凭借使用可再充电电池1944(或等效能力的板上电力存储介质)解决这些问题，所述可再充电电池1944在硬件电力用量小于电力窃取可安全提供的量的时间间隔期间充电并且将在硬件电力用量大于电力窃取可安全提供的量的时间间隔期间放电以提供所需的额外电力。为了以促进可再充电电池的减小的电力用量和延长的使用寿命的电池意识方式运行，恒温器1800设有(i)相对大功率和相对功率密集的第一处理器(诸如德州仪器的AM3703微处理器)，其能够快速执行更复杂的功能，诸如驱动美观的用户界面显示和执行不同的数学学习计算，和(ii)相对小功率和较小功率密集的第二处理器(诸如德州仪器的MSP430微控制器)，其用于执行较不密集的任务，包括驱动和控制占用传感器。为了节省宝贵的电力，第一处理器维持“睡眠”状态达延长的时间周期且仅在需要其能力的情况下被“唤醒”，而第二处理器大体上持续保持开启(但是优选关闭或停用特定内部时钟达短暂周期间隔以节省电力)以执行其相对低功率任务。第一处理器和第二处理器互相配置使得第二处理器可在特定事件发生时“唤醒”第一处理器，其可被称作“唤醒”设施。这些唤醒设施可开启并且关闭作为将实现的不同功能和/或节能目标的一部分。例如，可提供“唤醒PROX”设施，通过其第二处理器将在凭借主动式接近传感器(诸如由具有I2C接口的芯科科技的SI1142接近/环境光传感器提供的PROX)检测到用户的手靠近恒温器拨盘时“唤醒”第一处理器使得其可提供视觉显示给靠近的用户并且准备好在其手触碰拨盘时更快地响应。作为另一个实例，可提供“唤醒PIR”设施，第二处理器将通过所述“唤醒PIR”设施在凭借被动式红外线运动传感器(诸如由珀金埃尔默的DigiPyro PYD 1998双元热检测器提供的PIR)检测到在恒温器附近某处的运动时唤醒第一处理器。明显地，唤醒PIR与到家自动不同义，因为可能需要N个相继存储段的感测到的PIR活动来启用到家自动，而仅单个充分的运动事件就可以触发唤醒PIR唤醒。
图26A至图26C图示渐大的时间比例下的睡眠-唤醒定时动态的概念实例，其可在顶部单元(HU)微处理器与背板(BP)微控制器之间实现，其有利地提供性能、响应、智能与电力用量之间的良好平衡。每个的较高曲线值代表“唤醒”状态(或等效较高功率状态)且每个的较低曲线值代表“睡眠”状态(或等效较低功率状态)。如所示，背板控制器更常是活动的以轮询传感器以及进行类似相对低功率任务，而顶部单元微处理器更常保持睡眠，针对“重要”情况(诸如用户介接、网络通信和学习算法计算等等)唤醒。用于优化睡眠对唤醒情境的多种不同策略可通过公开的架构实现并且属于本教导的范围内。例如，上文共同转让的美国专利第13/275,307号公开一种用于节省顶部单元微处理器“唤醒”时间同时仍经由恒温器的Wi-Fi设施保持与基于云的恒温器管理服务器的有效和及时通信。
图27图示用于实现其所述功能的顶部单元微处理器2402的功能软件、固件和/或编程架构的自描述概图。图28图示用于实现其所述功能的背板微控制器2502的功能软件、固件和/或编程架构的自描述概图。
图29图示在背板暴露时展示给用户的接线端子的图。如上文共同转让的美国专利第13/034,666号所述，每个接线端子被配置成使得线插入其中被检测到并且为背板微控制器以及最终顶部单元微处理器所知。根据优选实施方案，如果检测到特定线的插入，那么可由恒温器自动执行进一步检查以确保存在适于所述特定线的信号。对于一个优选实施方案，存在自动测量到的接线节点与恒温器的“局部接地”之间的电压波形。测量到的波形应具有高于预定阈值的RMS型电压计量且如果未达到这一预定值，那么将接线错误条件指示给用户。可取决于局部接地的特定选择而随电路设计变化的预定阈值可使用来自一组典型HVAC系统的数据而凭经验确定以在统计上确定适当阈值。对于一些实施方案，“局部接地”或“系统接地”可由(i)Rh线和/或Rc端子创建，和(ii)从其上执行电力窃取的G端子、Y端子或W端子的任一个，这两条线进入具有局部接地作为其输出之一的全桥整流器(FWR)。
图30A至图30B图示以不减损用户界面友好性的隐晦方式限制与原有排程设定点预定分隔时间(诸如一小时)内的新排程设定点的创建。防止新的用户输入的排程设定点在原有设定点一小时内生效的能力可有利地使总排程表保持相对“干净”无过量设定点，其接着可使排程表更服从舒适度得以保持但节能的自动化学习算法。特别地，恒温器1800的排程用户界面运行以阻挡用户在原有设定点的一小时内输入新的排程设定点但是以使得用户不感觉到其明确“被迫”将设定点放置在其不想放置之处以及其不感觉到因试图将设定点放置在其不允许放置之处而明确被“惩罚”的方式实现此目标。即使这种特征仅可能被用户隐晦了解以及即使可能需要数次再查看来察觉恒温器实际做了什么来实现此隐晦目标，这种特征仍针对用户促进友好感觉、不被威胁的感觉且因此提高用户想要“使用”恒温器并且成为其节能生态系统的一部分的可能性。在图30A中，用户正在以上文美国专利第13/269,501号中进一步描述的方式使用恒温器1800的排程屏幕3050，执行环旋转以在相对于时间点线3052(其在屏幕中间保持静止)在时间上来回移动所显示的时间间隔。如所示，时钟标记3056反映时间点线3052上所指示的特定时间点。如果用户在时间点线3052未处于原有设定点(图标3054)一小时内时在图30A上提供向内点击输入，那么展示选项“新建”和“完成”的菜单3058出现。用户将被允许通过适当的环旋转和向内点击以选择“新建”来针对时间点线3052所指示的特定时间点输入新设定点。但是，根据如图30B所示的优选实施方案，如果时间点线3052在原有设定点3054的一小时内，那么图标3054的尺寸根据与时间点线3052的重叠量而增大，在时间点线3052处于图标3054正中心时(即直接在原有设定点的有效时间上)进入全面扩大的尺寸并且在时间点线3052从原有设定点的时间移离一小时时接近正常“背景”尺寸。重要的是，如果用户在时间点线3052处于原有设定点一小时内时提供向内点击，那么菜单3059出现，其不同“新建”选项而是取而代之提供“更改”(以更改原有设定点的有效时间或温度)、“移除”(以移除原有设定点)和“完成”(两者都不做)。有利地，当拨盘旋转时，用户的注意力集中在扩大和缩小图标3054上，其除美观外还具有在被扩大时更易读取的温度值。当其提供向内点击时，用户注意力集中在其可更改或移除现有设定点，而非刚被隐晦地禁止的针对试图创建新排程设定点的任意种类的“惩罚”。最后，如果用户确实选择更改原有设定点图标3054的有效时间(使用直观“拾起移动”方法，见上文美国专利第13/269,501号)，那么其被允许向左或向右“移动”原有设定点至新时间点，但是当“移动”图标靠近任何其它原有设定点时，其一旦与其它原有设定点相距一小时，即停止移动到更靠近，即使用户不停旋转拨盘。这给用户提供隐晦、非惩罚性和亲和的暗示其已到达“移动”原有设定点图标的容许时间移位的极限。
图31A至图31D图示针对一个实施方式给用户的时间对温度显示。优选的时间对温度显示的其它方面描述在上文共同转让的美国专利第12/984,602号中。优选地，如图31B所示，时间对温度(下文中称作“T2T”)显示3131立即基于源自如这个特定恒温器所追踪的这个特定HVAC系统和这个特定住宅的历史绩效数据的快速估计而提供给用户。如图31C所示，每当显示被启动时(诸如当用户走近恒温器检查恒温器和用户接近存在被恒温器的主动式短距离接近传感器或“PROX”检测到时)，T2T显示3131根据剩余时间的更新估计展示估计的剩余分钟数。明显地，已发现由于在许多情况下的T2T估计的大的标准偏差，如果T2T估计小于所述值，则优选仅显示“10分钟以下”(或其它适当小阈值)，以免用户失望或认为如果提供的精确倒计时结果不准确则存在问题。
图32图示当第二阶段制热设施启用时优选恒温器读取的实例，诸如AUX(热泵系统的辅助热条)或W2(传统第二阶段制热)。根据一个优选实施方案，如果当温度首次调高时(即，当用户已调高拨盘或使用遥控设施调高运行设定温度时)初始时间对温度估计(“T2T”)大于20分钟(或指示令人不适地长的时间的一些其它阈值)，那么第二阶段制热设施由恒温器自动启用。举一个实施方案，T2T显示可简单改变为HEATX2以指示第二阶段制热设施被启动。视情况地，除HEATX2显示以外可提供T2T估计，其中T2T计算被特别校正以考虑第二阶段制热设施。第二阶段制热设施将通常在整个制热周期内保持启动直到达到目标温度，但是本教导的范围不限于此。
图33A至图33C图示根据优选实施方案的在单阶段制热周期期间使用时间对温度(T2T)信息启动第二阶段制热设施。针对从开窗到刚日落的任意多种原因，可能发生HVAC系统“落后于”先前使用第一制热阶段预期的情况。对于一个优选实施方案，这样一种情况由恒温器基于时间对温度(T2T)检测，此时第二阶段制热设施自动启用。对于一个优选实施方案，如果恒温器确定其落后初始T2T估计超过10分钟(或其它适当阈值)(即，如果当前T2T估计反映从循环开始直到循环的当前估计结束时间的总时间将比初始T2T估计大超过10分钟)，那么第二阶段制热设施将启动。依据方程式说明，其中“t”是从循环开始的时间且“T2T(t)”是时间“t”时的时间对温度估计，那么如果{[t+T2T(t)]-T2T(0)}变得大于10分钟(或其它适当阈值)，那么第二阶段制热设施被启用。如使用图32的实施方案，T2T显示随后可简单改变为HEATX2或视情况地还可以提供T2T估计，其中T2T计算特别被校正来考虑第二阶段制热设施。优选地，如果在首次确定系统落后初始估计超过10分钟的时间点上循环几乎完成(例如，T2T仅为5分钟或更短)，那么第二阶段制热设施不会被启用。对于一个优选实施方案，由于需尽可能经常地保持恒温器1800的顶部单元处理器睡眠，而同时需警惕HVAC系统是否落后太多，故存在自动化15分钟唤醒计时器，其在每当主动式制热循环生效时，在顶部单元处理器进入睡眠时由顶部单元处理器设定。以此方式，如果顶部单元处理器为了一些其它目的而在制热循环期间未被唤醒，那么其将每15分钟唤醒并且执行确定HVAC系统是否落后的计算。第二阶段制热设施通常保持启动直到达到目标温度，但是本教导的范围不限于此。
图33A至图33C示出特定实例，其中初始T2T估计为18分钟(图33A)，但是系统开始落后且此时落后15分钟(图33B)，仅存在朝向目标温度的适度进展。如图33B，从15分钟过去开始，系统“落后”达8分钟且仍有11分钟剩余(即，T2T(5)＝11)，所以总估计循环完成时间(从循环开始)现为26分钟，其比初始18分钟估计多8分钟。最后，在图33C中，系统已落后达超过10分钟，所以第二阶段制热设施被启动且T2T估计被HEATX2取代。
图34图示根据优选实施方案的由恒温器100(或1800)针对热泵极性的“可选择性自动化”测试向用户展示的用户界面屏幕。如凭借本说明书中其它部分所述的O/B端口中的线的自动化检测而自动检测到的，如果用户具有热泵系统，那么选择性自动化测试通常将在初次安装后的设置问答结束时或前后发生以确定热泵根据所谓“O”常规或所谓“B”常规运行。对于“O”常规热泵制热呼叫，制冷呼叫(Y1)信号类型被通电而热泵(O/B)信号类型未被通电，而对于相反的“B”常规热泵制热呼叫，Y1信号类型被通电而热泵(O/B)信号类型也被通电。如上文共同转让的美国专利第13/038,191号所述，恒温器100能够执行完全自动化测试，其中其首先根据“O”常规(通常已知其更普遍用于家用HVAC系统)启动制热(或制冷)且随后凭借升高温度(或下降温度)自动感测热泵是否根据所述“O”常规运行。如果不是，那么尝试较不常见的“B”常规并且类似地验证看热泵是否根据所述“B”常规运行。
根据用于在初始设置时进一步增强用户体验的一些实施方案，其它自动化和可选择自动化被编程至恒温器100中如下。对于一个实施方案，用户无被要求在哪种特定模式(制热对制冷)将用于O/B定向测试之间进行选择的困扰，而是这种决策由恒温器基于一个或多个外在和/或感测到的标准由恒温器自动作出。在一个实例中，基于已接收和/或下载的邮政编码和当前日期，恒温器可对使用制热或制冷作为第一O/B定向测试进行据理猜测。在另一个实例中，当前外部天气(例如，如基于邮政编码从云端接收)结合当前室温使用以进行确定。在已被发现特别有用的另一个实例中，仅当前室温用于基于预定阈值温度(诸如华氏70度)作出决策，其中如果当前温度低于华氏70度，那么首先在O/B定向测试期间使用制热模式，且如果当前温度高于华氏70度，那么在O/B定向测试期间首先使用制冷模式。
明显地，完全自动化O/B定向测试可能需要一些时间来完成，因为其可能需要一些时间来可靠地确定房间里的实际温度趋势。根据一个优选实施方案，在自动化O/B定向测试开始时，用户被展示图34的屏幕，其中其被告知自动化热泵测试正在进行，但是也被赋予手动干涉以加速测试的选项，其中手动干涉仅包括告知恒温器哪个功能正被HVAC系统执行，即，制热是否开启或制冷是否开启。有利地，用户可通过感知空气流和回答问题来选择干涉或其可简单离开并且不干涉，任一情况下自动化传感进行确定(虽然在稍微更长的间隔内)。这种“选择性自动化”O/B定向测试有利地增强初始设置时的用户体验。
在一个可选的实施方案中，由于已发现多数用户无论如何会实际干涉以提供正确答案以及缩短测试且由于大多数系统实际上是“O”常规，所以当用户实际选择不干涉时，在自动化测试中(因(例如)开窗或恒温器内部电子制热)存在不确定结果的情况下，恒温器100可被编程为默认“O”常规。这是因为大多数情况下“O”回答实际是正确的，且因此实际不正确确定的数量非常小且甚至通常不存在会导致损坏的确定而是易于在相对较短数量级下被用户感知的确定且这种非常少量的用户可在发现时呼叫客户支持来解决问题。在其它实施方案中，不确定结果可产生警告旗或其它指示用户手动干涉测试或呼叫客户支持的其它警告。在其它替代实施方案中，“O”配置简单假设为用户在10分钟后尚未响应图34的问讯，而不管感测到温度轨迹如何的情况，如果初始安装和启动时的装置电子制热问题预期在大百分比的时间导致错误结论，尤其在“O”配置的优势估计在一些情况下已超过95％之后，那么所述实施方案可能是适当的。
根据一个优选实施方案提供一种用于选择性显示本申请案在上文所述的情感鼓励“叶片”以在其实践良好节能行为时鼓励用户。已发现这个算法提供良好结果，因为其可以是直观的、基于用户的个别温度设定行为和排程表而对于不同类型的用户进行奖励和鼓励并且不是不变、绝对、通用的算法。当用户经由远程网络恒温器访问设施以及当用户正使用排程设施(走近或远程访问)调整设定点输入时，这些规则可应用于(但不限于)走近手动拨盘设定点变化。当实例给定用于制热时，可假设相同规则适用于制冷，方向相反以及数字阈值不同除外。一组有用的规则如下。首先描述用于制定规则的一组谨慎选择的预定常数。使制热占用默认设定为H_od＝68F(表示大致良好的“占用”制热设定为所述值或低于所述值)。使制冷占用默认设定为C_od＝76F(表示大致良好的制冷“占用”设定为所述值或高于所述值)。使制热离家默认为H_ad＝H_od-6F＝62F(表示大致良好的制热“离家”设定为所述值或低于所述值)。使制冷离家默认为C_ad＝C_od+6F＝82F(表示大致良好的制冷“离家”设定为所述值或高于所述值)。使制热占用浪费默认为H_ow＝H_od+6F＝74F(表示大致不良制热“占用”设定为高于所述值)。最后，使制冷占用浪费默认为C_ow＝C_od-6F＝70F(表示大致不良制冷“占用”设定为低于所述值)。
当恒温器新开箱(“OOB”)并且刚被安装好时，存在针对制热的默认单个设定点H_od＝68F以及针对制冷的C_od＝76F。对于头7天运行或一些其它默认初始“OOB”周期，如果用户将设定保持为H_od或低于H_od(制热)或C_od或高于C_od(制冷)，叶片将显示以鼓励初步熟悉所传达的概念和感觉。因此，如果用户在头7天将制热设定点保持在68F或低于68F，那么叶片将被显示。优选地，当用户逐渐更改设定点温度为高于68F(针对制热)，叶片将在第一个华氏温度下逐渐渐隐使得其在达到69F时消失。优选地，针对本文所述的所有阈值展示类似渐隐/渐显行为。
在7天周期之后，可应用一组稳态叶片显示规则。任何时候当用户更改当前设定点为比当前排程的温度设定点“能量”少华氏2度的温度时(即，在制热情况下低华氏2度或在制冷情况下高2度)，那么叶片将显示。同样地，如果用户使用排程设施创建比排程表中的现有、先前有效的设定点低2度的设定点，那么叶片将显示。优选地，叠加特定限值到这些规则上。首先任何时候当温度设定点针对制热低于H_ad＝62F或针对制冷高于C_ad＝82F或移至这些范围时，叶片将始终显示。其次，任何时候当温度设定针对制热高于H_ow＝74F或针对制冷低于C_ow＝70F时，叶片绝不会显示。在一些实施方案中第二“限制”规则可省略。
根据一个优选实施方案提供自资格算法，恒温器1800通过其确定其可或无法可靠进入离家自动状态以节能，即其对于其PIR活动是否具有“传感器置信”。对于一个优选实施方案，离家自动设施停用达预定周期，诸如在装置启动(即，初次安装或出厂重置)后7天。在启动后的第5天、第6天和第7天(或其它凭经验预定的适当取样时间周期)，PIR活动通过离散连续(时间存储段)活动的追踪，诸如5分钟存储段，其中存储段是空的(如果在所述间隔中未感测到占用事件)或满的(如果在所述间隔中感测到一个或多个占用事件)。在所述时间期限的存储段总数(对于5分钟存储段24x12x3＝864)中，如果大于满存储段的预定阈值百分比，那么“传感器置信”建立且如果小于满存储段百分比，那么未建立传感器置信。可针对特定型号、版本或设定的恒温器凭经验确定预定阈值。在一个实例中，已发现3.5％是适当阈值，即，若对于三天样本存在30个或更多满存储段，那么“传感器置信”建立，但是这将针对不同装置型号和设定而变化。
根据另一个优选实施方案提供用于凭借其PIR传感器所提供的附加占用信息自动化计算恒温器1800的主动式接近检测器(PROX)的最佳阈值的方法。为了节省电力以及延长LCD显示器和可再充电电池的寿命以及为了防止恒温器充当不需要的夜灯的美学优点，PROX检测器一体化至恒温器1800中并且由背板微控制器(下文中称作“BPμC”)持续轮询和控制以检测用户的紧邻度，LCD显示器仅在检测到最近用户的情况下启动且在其它情况下保持为暗的。可运行地，PROX由BPμC定期轮询，诸如每60分之一秒，且包括PROX读取的DC移除版本(以排除环境照明变化的影响)的PROX信号通过BPμC生成并且与阈值(本文中称作“PROX阈值”)比较。如果PROX信号大于PROX阈值，那么BPμC唤醒顶部单元微处理器(下文中称作“HUμP”)，其接着启动LCD显示器。PROX阈值需谨慎选择使得(i)PROX设施不对噪声和背景活动过度敏感，其会导致PROX的过触发以及不必要地唤醒功率密集HUμP和LCD显示器，而(ii)PROX不过度不敏感使得走近恒温器使用中的用户体验质量受损(因为用户需要进行不自然的运动，例如，诸如挥他们的手来唤醒单元)。
根据一个优选实施方案，PROX阈值定期(或或者与其它HUμP活动一致不定期地)由HUμP基于最新PROX信号读取历史重新计算，其中包括PIR数据作为选择处理PROX信号历史的历史时间间隔的依据。已发现针对PROX信号中的噪声是因为房间里的“自然”背景噪声(诸如家用灯)的样本期而非当PROX信号夹杂房间里发生的居住者活动(其一般来说可导致确定的PROX阈值高于最佳或另外低于最佳)时，计算最佳PROX阈值。因此，根据优选实施方案，HUμP保持PIR活动(其无论如何针对离家自动设施收集)以及PROX信号读取的最新历史记录且随后定期从最新历史PROX数据中计算PROX阈值，其中PIR感测到的居住者活动的任何周期在PROX阈值计算前从PROX数据样本中剔除。以此方式，确定更可靠和适当敏感但不过度敏感的PROX阈值。对于一个实施方案，BPμC每5分钟保存PROX信号数据的一个样本，并且每次当HUμP被唤醒时将所述数据传输至HUμP。对于一个实施方案，HUμP保存至少24小时的从BPμC接收的PROX信号数据并且基于最新24小时的PROX数据(连同相应24小时的PIR感测占用数据，诸如上述离家自动“存储段”的活动)按24小时间隔定期重新计算PROX阈值。对于另一个实施方案，PROX阈值在每次HUμP即将进入睡眠状态时由HUμP重新计算。重新计算的PROX阈值被传输至BPμC，其随后使用所述新PROX阈值确定PROX事件是否发生。在其它优选实施方案中，恒温器还被配置来利用可用ALS(环境光传感器)数据来生成事件更佳PROX阈值，因为已知环境光可增加背景PROX信号噪声以及PROX读数的DC值。
研究表明人(细分)对不同风格的改变其能源行为的“推动”或提示反映非常不同。对于一个优选实施方案，在恒温器1800(和相应网络设施)上提供测量人们对不同能源提示的反映的方式。这不仅可针对个人随时间提供正确的节能提示并且总的来说，数据可作为在全国范围内驱动更大效率的非常有用的资源。通过提示，意味着通过将其与其邻居作比较、通过估计其因未采取特定步骤(诸如保暖)而损失的资金、通过估计节省的油的桶数等来促使一些人行动。根据优选实施方案，用于将不同提示分组的追踪软件和算法结合恒温器1800提供(非常像用于目标营销或预计搜索结果的门户网站)。通过了解响应类似提示的人的分组特征可实现：为学习恒温器客户节省更多能源，深化恒温器单元的推广潜力以及对政府、非营利组织、学术组织和共用事业如今处理的如何改变节能行为或如何另外实现更大好处的一些最大问题作出贡献。
目前描述的实施方案涉及由恒温器通过检测、监测和测量用户响应视觉强化算法的运行所采取的行动(如果有)而提供的视觉强化算法的“闭合回路”。随后可针对大量用户收集数据且随后分析看视觉强化算法是否有效。可在特定用户分组(包括(但不限于)年龄、家庭人数、收入、位置等)和特定视觉强化算法之间进行关联。基于已被发现成功的关联，视觉强化算法随后可针对每个个别家庭或其它适用客户分组而改变或“调节”。
在一个实例中，提供恒温器控制系统，其具有用户界面特征的闭合回路管理，其鼓励节能行为。在本发明的最简单实例中，恒温器可根据下列步骤运行：(1)执行第一视觉强化算法，诸如“叶片算法”。(2)当客户赚到奖励时，向其显示“奖励叶片”。(3)对于显示“奖励叶片”后的第一分钟(或小时或天)，监测客户输入(如果有)并且经由互联网将所述输入报告给中央嵌套服务器。(4)分析客户输入(单独或结合类似客户组)来确定基本“叶片算法”对于所述客户(或所述客户组)是否“成功”。(5)如果基本叶片算法对于所述客户或客户组不“成功”，那么自动下载不同的视觉强化算法至所述用户的恒温器(或客户分组恒温器)。经由假设实例，如果积极强化“叶片算法”不成功，那么替代视觉强化算法可以是消极强化“烟囱”算法。(6)根据需要重复步骤(2)至(5)以根据一些优化标准优化节能行为。
在本发明的一个更复杂实施方案中，恒温器可根据下列步骤运行：(1)经由一组不同装置随机或根据一些预定分配方案执行许多不同客户的许多不同视觉强化算法；(2)每当用户根据其特定视觉强化算法被显示“奖励”(或“惩罚”)时，在显示“奖励”(或“惩罚”)后的头一分钟(或小时或天)监测客户输入(如果有)并且经由互联网将所述输入报告至中央嵌套服务器；(3)分析收集资料以确定特定视觉强化算法的成功与对其成功的客户、地理分类之间的关联；(4)自动下载对其成功的相应客户、地理等的成功视觉强化算法。(5)当试运行新的恒温器装置时，(例如，基于设置问答、购买数据、客户地址等等)自动地以最可能对于所述特定客户成功的特定视觉强化算法编程。
对于一些实施方案，可测量到的是恒温器显示器上显示的效率结果“信息块”，如“您正在使用比您的邻居多40％的能源”或“嵌套已计算出您的住宅使用适当保暖效率可高X％”或“通过每周一天不使用AC，您每月可节省120$”。人们所采取的行动、人们所忽略的、人们想获得更多信息的方面可开始被发现。消息可取决于用户响应而发送给每个用户且总的说来可得出有关人们响应的效率信息类型以及原因的结论。研究显示当被赋予有关其能源利用的及时和相关信息时，消费者可减小其能源利用达4％至15％。难题是没有人非常确定什么使得这种信息相关及因此有效。使用可从用户获得的所有数据，包括如上文所述的其周围生态系统的恒温器1800可帮助回答所述问题。
平台架构。根据一些实施方案，现将提供有关VSCU单元的平台架构的进一步描述。VSCU是强大的、挠性壁式安装能源管理解决方案。硬件平台是开放且可延伸的，允许系统在除最初标定的应用以外的许多应用中使用。
概述。VSCU单元分为两半。(1)顶部单元：这个单元含有主要处理器、存储器、局域无线网络、显示器和用户界面。还包括一系列环境传感器加上可再充电电池和电力管理子系统。其可由用户移除并且可连接至计算机进行配置；和(2)背板：这个单元安装在墙壁上且与HVAC接线介接。其提供电力给顶部单元并且也利于附接HVAC系统的控制。优选地，其还可包括蜂窝无线接口。这种划分允许有关装置类型的大灵活性同时允许系统的最复杂部分保持通用并且量产。
顶部单元。VSCU顶部单元是最强大的独立ARM Linux系统，除精致的用户界面外还提供充足的计算资源、局部存储和网络。设计已经针对低功率运行优化，利用处理器省电模式和mDDR自刷新以在系统未被使用时将功耗减小至最低水平。顶部单元的主要区段如下。
处理器和存储器。德州仪器的AM3703系统级芯片用作CPU。这提供：(1)具有32k I-缓存，32k D-缓存和256k L2的ARM Cortex A8核心，在1.3v下运行最高至800MHz。但是这个部分的预期运行点为300MHz/1.0v以省电；和(2)mDDR接头，其连接至32Mbx16 mDDR(64兆字节)。当未被使用时，处理器可被强制进入待机模式(可能待机1)。这个功率和时脉闸控多数SoC以使泄漏和动态功耗两者最小化同时保留DDR内容并且能够在任意GPIO事件或计时器滴答时唤醒。在这个模式中，SoC和存储器预计消散低于5mW的功率。
电力管理。AM3703由TI TPS65921 PMU供电。这个部分紧密耦合至CPU并且提供CPU、SoC、mDDR和10的电力。不以1.8V运行的周边设备关闭离散的低压差调节器(LDO)，因为这个PMU不旨在给系统的剩余部分供电。PMU还提供USB2-HS PHY，其连接至顶部单元背面上的USB-迷你-B接头，其用于基于PC的配置。
大容量存储。单个256MB/512MB SLC NAND闪存芯片用于提供系统的大容量存储。SLC闪存用来确保数据完整性-我们不愿因数据退化或读取干扰而遭受启动故障。多数SLC闪存保留数据10年以及高达100,000个循环。为了确保页面不磨损，MTD/JFFS2预期用于频繁重写的分区-这对刚被读取的区域来说是不必要的，诸如X-装载程序、U-启动程序等。U-启动程序的冗余副本、内核和根文件系统存储在NAND上以在软件更新出错时提供备用。
显示器和用户界面。具有320x320像素分辨率和LED背光的存储器映射RGB彩色显示器提供主用户界面。背光亮度可用CPU驱动的PWM调整并且可基于环境光传感器所感测到的光而自动调整。为了处理顶部单元不运行的情况(例如：顶部单元硬件故障、电池放电等)，连接至背板MCU的单个三色LED提供通知用户有关装置状态的辅助构件。使用推动启动的旋转控制提供用户输入功能。如果装置被推进达10秒，那么顶部单元将重启；这是由TI PMU提供的硬编码特征。
无线通信。主通信接口是基于TI WLI271芯片的802.11b/g Wi-Fi模块，其经由MMC2连接。通过这个接口，VSCU单元可与服务器群通信并且除更新温度和气候模型、报告问题和更新软件外还提供HVAC系统系统的安全遥控。除Wi-Fi外，提供ZigBee收发器来与其它产品(诸如辅助恒温器、其它VSCU顶部单元、基板加热器控制器)以及与智能能源设定档装置通信。如果存在充足的可用电力，那么ZigBee接口能够运行作为协调器(ZC)。ZigBee使用TI CC2533 ZigBee收发器/控制器并且连接至UART2。
配置接口。迷你-B USB插口(其仅在顶部单元从背板中移除时可见)以允许从PC或Mac配置装置。装置在连接时表现为USB-MSC装置，因此在主机侧上无需驱动。
重设。如果需要，顶部单元可由MCU重设。
传感器。多数传感器位于背板中且经由串联接口读取；这允许与PD之间的更大灵活性以确保其理想地定位。但是，一个传感器位于顶部单元上，因为其需紧密邻近显示器-环境光传感器/接近。芯科科技的ALS/接近传感器感测环境光(以调整LCM背光)以及近场接近度以在用户靠近装置时启动UI。这个装置的中断线路能够将CPU从待机模式中唤醒。
背板单元。背板单元与HV AC系统介接，提供附接的HV AC组件的控制以及供应电力给顶部单元。
电源。高压LDO提供MCU的3.1v自举；这可在MCU控制下停用但是预计这将保留启用以在顶部单元供电因任何原因(诸如顶部单元被意外移除)而消失的情况下提供“安全网”。至这个LDO的输入由对制热1、制冷1和共用线电路一起进行二极管OR运算而提供。在正常运行时，顶部单元上的3.3v LDO为背板电路供电；由于至这个LDO的高压输入电压，其无法在无大量热耗散的情况下供应大电流。背板中的第二供电为高压降压稳压器。至这个电源的输入可在MCU控制下切换至制热1、制冷1或共用线-预计每次只选择一个输入。HV降压稳压器在4.5v下最大可供应100mA。
降压稳压器的输出电流不受限；但是，顶部单元上的输入的电流受限并且可设定为3个有效配置的一个：(1)20mAJ4.5v(90mW)-针对易出故障的HVAC系统的低设定(强制_100mA低，双流低)；(2)40mAJ4.5v(180mW)-电力窃取的默认设定(强制100mA低，双流高)；和(3)100mAJ4.5v(450mW)-最高设定，被背板迫使将具有电池电量低的顶部单元带回至可运行状态(强制_100mA高，双流低)。
降压稳压器的输入电容器上的电压可由MCU测量，允许其在“启用”阶段暂时断开WI或YI接触以对降压稳压器输入盖再充电并且继续电力窃取。这仅可用于单个电路系统(1制热或1制冷)。当与两个电路(制热和制冷)一起使用时，系统可从非短路电路中窃取电力；使用共用线电路，系统根本无法窃取电力。
切换。用户安装背板提供1制热(WI)、1制冷(YI)、风扇(G)、辅助制热(AUX)加上热泵转换控制(O/B)的切换。辅助背板添加辅助制热(W2)、辅助制冷(Y2)、应急制热(E)加上增湿器和减湿器的干接触。常规HV AC电路使用具有变压器隔离栅极驱动的源至源NFET切换，赋予静噪切换。干接触电路使用具有连个线圈(设定和重设)的双稳态继电器以断开和闭合电路。
传感器。多个传感器连接至MCU使得装置可感测当地环境。温度/湿度和压力传感器经由I2C总线连接且三个PIR传感器也连接在开发板上(一个模拟、两个数字)。(1)温度和湿度；盛世瑞恩的SHT21传感器提供准确的温度和湿度传感同时消耗低于I50uW的功率(150uW＝每秒一次读取)。(2)压力：飞思卡尔MEMS压力传感器允许测量气压同时消耗低于40u W的功率(每秒约一次高分辨率读取)。快速气压变化可指示占用(和HVAC活动)。(3)被动式红外线移动传感器：根据一些实施方案三个PIR传感器存在在板上：(a)具有滤波器/预放器的村田PIR：这部分被馈送至MCU上的模拟输入中并且也被馈送至窗口比较器以提供数字输出。模拟电路有效提供移除DC偏压所需的滤波并且提供运动传感输出至MCU；和(b)两个珀金埃尔默的数字PIR：这些连接至MCU并且位冲以读取内部ADC。这个原始值无DC偏移量但是仍需要软件滤波来揭示运动活动。
MCU。背板MCU处理器是TI MSP 430F5529CPU，其提供：(1)12个ADC道用于：(a)共用线和8HV AC电路的电压测量/存在检测；(b)HV降压稳压器输入电容器的电压测量；和(c)顶部单元VBAT测量；(2)3个PWM道用于驱动顶部单元上的三色LED(背板应急状态)；(3)1个PWM道来提供切换HV AC电路所需的约5MHz变压器驱动；(4)8个GPIO，一旦PWM运行就启用HVAC切换；(5)4个GPIO来设定和重设两个干接触继电器；(6)3个GPIO来选择HV降压稳压器的输入源；(7)2个GPIO来启用/停用LDO和HY降压稳压器；(8)2个I2C总线，一个用于温度/湿度传感器且一个用于压力传感器；(9)1个GPIO，其连接至转换输出的压力传感器端；(10)3个GPIO，其用于PIR连接；(11)一个GPIO，其用于检测顶部单元存在；(12)1个GPIO，其用于设定顶部单元；(13)1个GPIO，其用于迫使顶部单元的充电器取得100MA；(14)一个UART，其用于顶部单元通信；和(15)一个UART，其用于调试(例如，针对开发板)。
重设和监控器。背板MCU使用监控器来从任意崩溃或不稳定中恢复(例如：使MCU不稳定的ESD相关事件)。此外，顶部单元可通过高驱动重设_背板线而在软件控制下重设背板MCU。这个信号被RC滤波来防止来自瞬态事件的错误触发。
顶部单元-背板接口。系统两个部分之间的接口包括20个针脚：(1)功率输入(2个针脚)：功率从背板供应至顶部单元以nm系统并且对顶部单元的局部电池进行充电，其提供高电流峰值(包括无线电操作)的缓冲以及在电力故障期间提供电池备用用于继续运行；(2)功率输出(3个针脚)：功率从顶部单元供应至背板以在需要时实现高电流消耗(例如，切换双稳态继电器)。VBAT供电仅旨在被蜂窝式通信装置使用以及用于MCU监测；(3)信号接地(2个针脚)：信号发射的接地参考；(4)低速通信(2个针脚)：UART接口用于所有配置的顶部单元-背板通信。这个接口提供识别/鉴别、传感器取样和控制。通常，这个接口以115,200bps运行并且连接至背板中的小MCU；(5)高速通信(3个针脚)：USB 1.112Mbps主机接口也由顶部单元提供。这可被高级背板用于以高于或超过低速接口之所需的小功率代价启用高性能网络或HV AC控制。高级背板通常功率不受限；(6)检测(2个针脚)：一个在背板上接地以及一个在顶部单元上接地，允许每个末端检测匹配或断开并且适当表现；(7)顶部和背板重设信号(高态有效：NFET栅极驱动经由RC滤波器以将重设线拉低)；(8)安装在顶部单元中的RGB LED的LED阴极连接；和(9)5x限流开关以在电池电量低情况下迫使快速充电。
启动情境。现将根据一些实施方案描述一些常见的启动情境：
情境1：开箱体验(电池有电)：(1)用户已将背板正确接线。MCU LDO已启动MCU；(2)用户连接顶部单元(保护模式的电池PCM)；(3)充电器中的默认20mA限值重设PCM保护模式，VBAT恢复至约3.7v；(4)PMU开启；(5)MCU测量VBAT，释放顶部单元重设；和(6)与MCU建立通信。
情境2：开箱体验(电池无电)：(1)用户已将背板正确接线。MCU LDO已启动MCU；(2)用户连接顶部单元(保护模式的电池PCM)；(3)充电器中的默认20mA限值重设PCM保护模式，VBAT＜3Av；(4)PMU对电池电压进行取样但其低于3Av的EEPROM存储VMBCH_SEL值，因此不通电；(5)MCU测量VBAT，见低电压。MCU迫使100mA充电并且开启指示LED；(6)当VBAT传递3Av VMBCH_SEL电压时，顶部单元将通电；(7)与MCU建立通信；和(8)顶部单元让MCU关闭LED。
情境3：顶部单元崩溃：(1)顶部单元处于僵尸状态，不与MCU交谈，电池电压ok；(2)MCU在暂停期限内未注意到有效命令；(3)MCU关闭HV降压稳压器以切断电力，随后要求顶部单元重设；(4)MCU再次开启HV降压稳压器，释放重设；和(5)与MCU建立通信。
情境4：背板崩溃：(1)背板单元处于僵尸状态，不回复SoC；(2)SoC重设MCU；和(3)与MCU建立通信。
情境5：顶部单元VI锁定：(1)顶部单元U1锁定，但是更低级别运行(MCU通信仍在进行，因此MCU不会重设UI)；(2)用户注意到无屏幕活动，按压并保持按钮达10秒，导致SoC重新启动；和(3)与MCU建立通信。
功耗。系统的平均功耗由一些变量确定：(1)处于待机模式的功率；(2)处于活动模式的功率；和(3)处于交互模式的功率。
待机模式。这种模式是系统将“大部分时间”驻留的模式。“大部分时间”的定义可能不同，但是其应能够驻留在这种状态中达大于产品寿命的95％。在这种模式中，MCU运行但是顶部单元处于待机模式。HVAC电路可为活动的且顶部单元可通过多个事件被唤醒进入活动模式：(1)接近传感器或旋转事件：来自接近侧的中断线直接连接至SoC并且因此可直接导致唤醒。(2)Wi-Fi：连接至SoC的WL IRQ线可在数据包经由Wi-Fi到达时唤醒顶部单元(假设，芯片组可被编程为仅在其处于待机状态时中断非广播数据包上的SoC)；(3)ZigBee：来自ZigBee芯片的数据可唤醒SoC(例如：输入ZigBee数据包)；(4)计时器：系统可从RTC计时器唤醒。这可用于周期性事件，诸如经由Wi-Fi对推动连接的维护和数据收集；和(5)背板通信：来自背板的输入通信将唤醒顶部单元。这可以是传感器数据或来自HV AC监测的警告通知。
MCU预计自行定期进入功率节省状态以减小功耗-即使例如其在10Hz下唤醒以对压力传感器取样。由于这部分系统总是通电，所以此处的效率提高比极少使用的顶部单元状态优化更有效果。在此模式中顶部单元功耗的期望状况是：4mW用于CPU/DDR，2mW用于PMU，4mW用于Wi-Fi(基于其它已知芯片组估计)，2mW用于其它项目＝11mW。在这种模式中(无HVAC负载切换)背板功耗的预期状况是约5mW，但将取决于频率传感器所轮询到的内容而稍微变化。
活动模式(显示器关闭)。在活动模式中，顶部单元通电，但是显示器关闭。这种模式预期每天使用数百次，但使用非常短的时间期限(有望每个时间小于10秒)。系统将过渡为活动模式的典型原因包括：(1)用户活动：活动模式将在进入交互模式过程中过渡；(2)传感器数据收集：背板可具有缓冲的环境数据，其需被馈送至控制算法并且被处理来确定是否需要响应；(3)推动连接：为了通过多数NAT路由器维持TCP连接，数据必须定期传输。顶部单元可使用活动模式来执行这种连接维持；和(4)网站启动行动：在此，用户请求的对伺服器的行动可导致数据经由推动连接发送，导致Wi-Fi模块唤醒SoC来处理数据和执行任何必要的行动。
在这种模式相对高功率性质的情况下，应注意确保任何行动完成并且在系统回到待机模式前“被占用”。例如，如果命令被发送至MCU，其产生响应，那么响应应在进行待机过渡前收集，否则系统可能最后在活动模式与待机模式之间跳动，不必要地浪费功率。使用网络连接也可能发生相同类型的问题(例如：TCP关闭)。在这种模式中耗散的平均功率取决于Wi-Fi活动和处理器载入可能在200mW的范围内。
交互模式(显示器打开)：这是用户实际与装置互动的模式。在系统完全活动-屏幕开启、背光开启、低延时性能需要的情况下，功率覆盖区是任意运行模式中最大的。但是，由于用户互动可能简短且不频繁-尤其如果装置根据期望执行-其对平均系统功率的影响预计非常低。预计互动模式在单元过渡至活动模式且随后进入待机前将具有相对较长暂停(可能多达60秒)。可能值得使单元在下降过程中保持活动模式达长时间-可能30秒或更长-使得如果用户再次开始与装置互动，那么响应是即时的。这种模式中的平均功率将取决于Wi-Fi活动、处理器负载和显示器背光亮度可能大于300mW。
示例性功耗计算。表1示出系统总功耗可如何计算。
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表1
如从表1中可见，主导功率是待机功率，但是每小时唤醒顶部单元8次(每天192次)也不算少。切换每个HVAC区域也消耗功率，估计在约1mA3.3v(即，假设电池满的情况下HV降压稳压器输出上的4.5mW功率)。可能同时切换多个电路-至少1H/1C+风扇。这可明显增大功耗且因此也需要适当优化。
电源。从调查中可知可能能够从HV降压稳压器汲取40mA5vdc；由于这是切换转换器，所以这种200mW功率应在系统中直接转化为44mA4.5vdc。最初，认为可能只需要从HV AC电路消耗100mW或更少，所以这是好消息。注意在任意具有制热和制冷(但非热泵)的系统中，系统可从非启动电路中窃取功率，确保随时有200mW功率可用。
虽然本领域一般技术人员在阅读上述描述后无疑将了解本发明的许多变更和修改，但是应了解通过说明所示和所述的特定实施方案绝不旨在被视作限制。因此，涉及优选实施方案的细节不旨在限制其范围。
智能恒温器控制HVAC系统的灵活功能划分
在参考图1A至图34的HVAC系统内的VSCU和VSCU相关组件的上述说明中，已描述基于VSCU的HVAC控制系统的许多特征和组件，包括VSCU提供的精致和直观功能用户界面、VSCU与远程计算设施的通信和协作、并入VSCU内的多种类型的环境传感器和分布遍及VSCU和远程计算设施的智能学习和调适功能。虽然已在上述说明中描述许多不同实施方式，但是本段不涉及描述和特征化通过基于VSCU的HVAC控制系统实现的更大范围的实施方式。这种架构在许多不同类型的组件、子组件和计算设施之间提供极为灵活的功能划分。
在下文说明中，短语“智能恒温器”用于指一种处理器控制的恒温器，其与远程计算设施通信，具有一系列传感器和传感技术，提供精致和直观的电光机械用户界面且包括上述VSCU。在本段中，为明了以及与上述说明一致起见，持续使用缩写词“HVAC”。但是，应了解，在本说明中术语“HVAC”意在不仅指传统的制热、通风和空调系统，而且指一系列环境调节系统，其监测和更改环境(诸如建筑内部)的物理特性。举一个实例，传统HVAC系统可感测高于和低于预期温度范围的温度剧增并且分别启用空调和制热单元以使环境温度返回至期望温度范围内。术语“HVAC”在本段中被扩大为包括环境调节系统，其不仅检测温度剧增并且适当地启用空调和制热单元，而且还检测和改善空气污染物、水和其它流体的进入、非期望的声现象和正常环境条件的其它变化。在本段中这只是术语HVAC所指的环境调节系统的较宽范围的一个实例。
图35A至图35B图示本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的灵活性的特定组件和架构源。如图35A所示，智能恒温器控制HVAC系统包括一个或多个本地HVAC单元3502，可包括一个或多个中间盒3504并且包括一个或多个智能恒温器3506至3508。如上文参考图7所述，每个智能恒温器(诸如智能恒温器3506)包括底座3509或隐蔽部和可见部3510。当可见部安装至隐蔽部以产生完全安装和完全功能的智能恒温器时隐蔽部可被可见部完全或部分遮盖。
如上文参考图8A至图8D，传统HVAC单元可具有不同输入/输出接口。在图35A中，HVAC单元3502示为具有12-线输入/输出接口3510。但是，不同类型的HVAC可具有更大数量或更小数量的输入/输出线。此外，未来HVAC单元还可提供RF天线3512或其它外部收发器组件和相应的内部通信功能以允许HVAC单元根据各种不同通信协议的任一种经由不同通信介质接收命令和发射信息。HVAC单元负责提供环境调节，诸如制热、制冷和其它环境调节操作。HVAC单元通常直接接线至建筑或其它环境内的电力分配介质。HVAC单元还通常直接与不同类型的液体或气体输入和液体或气体输出互连。
智能恒温器控制HVAC系统还可包括一个或多个中间盒，诸如中间盒3504，其依据特定智能恒温器控制HVAC系统具有特定路由和控制功能。在图35A中，中间盒示为具有与HVAC单元的12线输入/输出接口3510互补的12线第一输入/输出接口3514和第二六线输入/输出接口3516。在某些情况下，中间盒充当多路复用器/多路分解器以提供包括与智能恒温器兼容的特定数量和类型的控制线的HVAC输入/输出接口。在其它情况下，中间盒可包括附加控制功能，其包括智能恒温器的所有或部分控制功能。在某些情况下，中间盒可为第三方组件或或者可为HVAC单元的子组件，在此情况下中间盒可用智能恒温器接口和控制功能增强，示为至第三方中间盒或HVAC组件中间盒的虚线边界3520的右手侧的层3518。中间盒可具有RF天线3522或其它外部收发器组件连同内部通信功能以允许中间盒通过不同通信介质与其它智能恒温器控制HVAC系统组件通信。在一些情况下，中间盒可仅具有RF天线或其它外部收发器组件3522，无第二输入/输出接口3516。或者，中间盒可仅具有第二输入/输出接口3516，无RF天线或收发器组件3522。中间盒的其它实施方式可包括RF天线或其它外部收发器组件3522以及第二输入/输出接口3516。
存在属于本教导范围内的智能恒温器的许多不同可行配置，其中三个示于图35A中。智能恒温器的底座或隐蔽部可具有RF天线或其它外部收发器组件3524和输入/输出接线接口3526的一个或两个(如在智能恒温器3506的情况下)，或可具有RF天线或其它外部收发器组件3528和至建筑电力分配介质3530的接线接口(如在智能恒温器3507的情况下)，或可无RF天线或其它外部收发器组件和输入/输出接线接口，且取而代之主要充当结构基板(如在智能恒温器3508中)。如图35A所示，智能恒温器的可见部可能具有或可能无一个或多个RF天线或其它外部收发器组件且可能具有或可能无至其互补底座部分的直接线控制和电力连接。
图35B指示基于当前应用所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的不同组件之间的不同类型的互连的多种不同类型的实施方式。图35B使用虚的双向箭头，诸如虚的双向箭头3532以指示智能恒温器控制HVAC系统组件之间的互相通信。图35B还包括云符号3534以指示经由本地路由器和互联网服务提供商(“ISP”)、直接通过至移动服务提供商诸如3G或4G蜂窝电话服务提供商)的RF频率通信或其它无线通信至远程计算设施的互连。如互连图35B所示的少量智能恒温器控制HVAC系统组件的虚的多余双向箭头可见，许多不同类型的互联架构和策略可提供许多不同类型的实施方式的依据，其所有属于本教导的范围内。举一个实例，智能恒温器HVAC控制系统可能不包括中间盒且可具有智能恒温器的HVAC单元和底座部分的直接线互连(如虚的双向箭头3536所示)，一个或多个智能恒温器的底座部分与可见部之间直接电互连以及底座部分和可见部的一个或两个通过经由ISP(移动服务提供商)或其它无线通信系统的至远程计算设施的无线通信而互连(如分叉三头虚箭头3538所示)。或者，智能恒温器HVAC控制可仅包括HVAC单元与中间盒之间的线互连(如虚的双向箭头3540所示)和中间盒与一个或多个智能恒温器的隐蔽部和可见部的任一个或两个之间的无线互连(如图35B中分叉三头虚箭头3642所示)。两个或更多个智能恒温器可经由直接、本地无线通信，经由通过ISP(移动服务提供商)或其它系统或通过至一个或多个中间盒的本地无线通信而到达的计算设施而彼此互相通信。
如图35A至35B所示，存在非常多不同的可行智能恒温器HVAC系统控制系统，其可基于组件之间的不同类型的通信互连而实施，包括有线互连、与远程计算设施的无线互连和本地无线互连，诸如ZigBee RF通信协议和收发器组件。智能恒温器HVAC控制系统中的每个组件可潜在地直接通过ISP或移动服务提供商互连至远程计算设施。如下文进一步所述，所有不同类型的组件互连提供的灵活性利于组件之间功能的灵活划分，包括计算本地和远程计算设施之间计算开销和任务的分配。
图36A至图36H图示本申请案所涉及的提供许多替代实施方式的HVAC控制系统的功能划分的基于架构的灵活性。图36A图示基于智能恒温器控制HVAC系统的上述架构的一般实现策略，通过其取决于不同实施方式目标和限制可获得大量不同实施方式。图36B至图36H使用如图36A所使用的相同图示惯例。在图36A的第一底部3602中，本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的许多子组件用符号列示。这些子组件描述于VSCU和相关智能恒温器控制HVAC系统组件的上述说明中且包括：微处理器3604，诸如在一个实施方式中包括在VSCU中以控制不同的用户界面功能、控制功能和通信功能的微处理器；和微控制器3606，其在上述一个实施方式中包括在VSCU的隐蔽部中以执行许多低级别、低功耗任务。列示子组件还包括许多不同类型的传感器，包括湿度传感器3608、温度传感器3610、可见光传感器3612、接近检测器3614和其它环境传感器。应当注意，由不同制造商制造的许多不同特定类型的传感器的任一种可并入本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的组件。所列示的组件还包括状态指示器3616、机械用户界面3618和光电用户界面3620，连同用于控制光电用户界面3620的显示器驱动3622。列示的子组件还包括：无线模块3624，诸如与本地无线路由器或与移动服务提供商直接通信的3G或4G无线模块；和本地无线通信模块，诸如上述ZigBee RF收发器组件3626。列示的子组件还包括协议引擎3628、SDRAM存储器3630、大容量NAND存储器3632、长期电池能源3634、锂离子电池缓冲器或其它类型的电池缓冲器3636、线插入传感器3638和线接头3640、电源电路3642、电力管理电路3644、唤醒电路3646、电容器3648、电力窃取电路3650和FET开关3652。图36A的下部分3602所示的子组件意在作为子组件的代表性集合，但是不代表任意特定智能恒温器控制HVAC系统的所有不同子组件。此外，可采用每个这些子组件的许多不同可行实例，包括不同制造商所制造的具有不同综合功能和具有不同接口的子组件。在某些情况下，个别列示的子组件可一起综合在较大子组件内，且列示的子组件的功能可取而代之获自两个或更少功能的子组件。
图36A的中间部分3654代表基于限制和目标的功能分配或划分，通过其获得智能恒温器控制HVAC系统的特定实施方式。许多不同类型的限制和目标可指导智能恒温器控制HVAC系统的组件之间的功能分配，包括成本、可维护性、更新灵活性、可靠性、安装便利性、总体功能和坚固性以及其它这种限制和目标。
在图36A的第三部分3656中，子组件3658、3660、3662和3664的列表分别对应于HVAC单元、一个或多个中间盒、一个或多个智能恒温器隐蔽部和一个或多个智能恒温器可见部之间子组件和相关功能的划分。HVAC、中间盒、隐蔽部和可见部的符号表示示为上述列表3665至3668。
图36A代表设计过程的开始点而非特定实施方式且因此图36A的第三部分3656中所示的子组件和功能分配基本上是空的。在图36A中，智能恒温器的可见部示为必须包括外部可见盖3670且HVAC单元示为包括制热/制冷/其它环境调节功能3672和输入/输出线和其它HVAC单元连接3674。如上所述，在未来，HVAC单元可能不包括线输入/输出接口。这仅代表参考图36A至图36H所述的设计过程的初始限制。图36A的下部分3602中的其余子组件可根据特定目标和限制在一个或多个HVAC单元、一个或多个中间盒和一个或多个智能恒温器之间分配或复制以及分配以产生特定智能恒温器控制HVAC系统实施方式。许多实施方式不包括中间盒，其因此是视情况的组件。还应注意特定智能恒温器控制HVAC系统可包括由使用图36A的图示惯例通过图中所示的划分所示的两个或更多不同类型的实施方式。
图36B至图36H使用图36A的图示惯例图示本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统或智能恒温器控制HVAC系统的一部分的七个不同可行实施方式。这七个不同实施方式只是在不同特定设计限制和目标下可通过图36A的设计过程获得的许多不同可行实施方式的一些。在图36B所示的实施方式中，无中间盒且HVAC单元直接连接至一个或多个智能恒温器的一个的隐蔽部(如图36B中双向箭头3676所示)。如图36B的列表3662所示，每个智能恒温器的隐蔽部包括多个传感器、微控制器、唤醒电路、开关、多个电容器、电源电路和电力窃取电路(如列表3662中的图标或符号所示)。智能恒温器的可见部包括图36B中的列表3664中的不同子组件。这些包括微处理器、无线模块、本地无线模块、机械和光电用户界面组件、许多环境传感器、显示器驱动、协议引擎、电池缓冲器、不同类型的存储器和电力管理模块。所有这些组件在上文中参考图1A至图34说明。图36B中所示的实施方式对应于图18A至图25所示的上述实施方式。在本实施方式中，电力窃取电路、电源电路和线接头邻近智能恒温器的隐蔽部中的线输入/输出接口放置，其余智能恒温器控制功能放置到智能恒温器的可见部中。这个实施方式提供可靠、易安装隐蔽部，多数更复杂、高级别功能放置在智能恒温器的可见部中，其可在维护和维修期间快速移除和更换且可通过更换可见部而容易地更新。
图36C示出通过在本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的主组件之间按不同的功能划分而获得的不同实施方式。本实施方式类似于图36B所示的实施方式，多数大功耗子组件从智能恒温器的可见部移到智能恒温器的隐蔽部中除外。在本实施方式中，如图36C中列表3664所示，智能恒温器的可见部仅包括机械和光电用户界面、许多传感器和电池缓冲器。如图36C中列表3662所示，微处理器、无线模块、显示器驱动、协议引擎、存储器、电力管理模块和其它子组件已经转移到智能恒温器的隐蔽部中。在此情况下，已执行功能划分以将尽可能多的大功耗子组件放置到智能恒温器的隐蔽部上。在相关实施方式中，电池缓冲器3677可由长期可更换电池3678更换或可用长期电池补充使得可见部变得与隐蔽部相对功率独立。在另一个附加相关实施方式中，甚至电池缓冲器都可从可见部转移到隐蔽部使得可见部只包括被动式用户界面特征和一些温度传感器。在本实施方式中，可见部变成相对低成本项目，其可为时尚或其它目的而容易地互换。此外，在这样一种实施方式中，可见部可从隐蔽部中移除而不妨碍或劣化智能恒温器功能。
图36D示出另一个不同实施方式，其中许多功能已从如图36D中列表3662的隐蔽部中移除到图36D中列表3664中所示的智能恒温器的可见部。在本实施方式中，隐蔽部主要用于将可见部与建筑电力分配系统互连。或者，在替代实施方式中，隐蔽部(而非电源电路和电容器)可含有长期电池3678作为智能恒温器的可见部的电源。本实施方式可能适于辅助智能恒温器，其与根据图36B所示的实施方式实施的主要或主智能恒温器互相通信。辅助和主智能恒温器可互相协作以控制一个或多个HVAC单元。举一个实例，辅助恒温器可放置在不同位置，如例如，卧室或地下室中，以允许居住者控制有关整个环境的子区域的HVAC运行或方便地控制远离主智能恒温器的区域的整个环境。主智能恒温器可直接耦合至线接口且可通过上述电力窃取机构获得运行电力，而辅助恒温器从建筑电力分配系统、长期高容量电池或其它电源获得电力。
图36E图示另一个智能恒温器控制HVAC系统。本实施方式类似于图36B所示的实施方式，不同在于包括中间盒以用比特定智能恒温器的隐蔽部可方便容纳的多得多的线来介接至HVAC的线输入/输出接口。中间盒因此充当多路复用器/多路分解器，其允许智能恒温器的隐蔽部以较少的线介接至线输入/输出接口。这可能在智能恒温器的尺寸是重要限制以及增加智能恒温器的隐蔽部中开关、线接头和插入传感器的数量是不可行或昂贵时是重要的。其余功能在图36D中划分，类似于图36B中的功能划分。
图36F示出本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的另一个不同实施方式。在本实施方式中，如通过将图36F中的列表3662和3660与图36E中的相同列表比较可见，采用中间盒且智能恒温器的隐蔽部的多数功能已被移至中间盒。在本实施方式中，智能恒温器的隐蔽部仅用于将智能恒温器的可见部与建筑电力分配系统连接。智能恒温器的可见部与中间盒直接通信或通过云通信。在图36G所示的类似实施方式中，中间盒承担更多总体功能，智能恒温器的可见部由长期电池独立供电。在图36F和图36G所示的两个实施方式中，中间盒(具有专门增强的第三方中间产品或专门中间盒)承担大部分控制功能，允许智能恒温器更像辅助智能恒温器般运行以及独立于HVAC接线供电。
图36H示出本申请案所涉及的另一个智能恒温器控制HVAC系统。在本实施方案中，未使用中间盒，智能恒温器的可见部具有与图36B所示的实施方式的智能恒温器的可见部类似的功能，但是智能恒温器的隐蔽部具有图36B的实施方式中的恒温器的隐蔽部的所有功能以及可见部中所包括的许多冗余功能。这通过将图36H中的列表3662与图36B中的列表3662比较可见。在本实施方式中，智能恒温器的隐蔽部大体上是独立的智能恒温器，实施方式中的智能恒温器的所有功能示于图36D中。智能恒温器的可见部大多冗余。在本实施方式中，可见部可移除且随后可用另一个可见部(可能包括第三方可见部)更换，以增强或更改智能恒温器的用户界面和/或外观。虽然在智能恒温器的隐蔽部和可见部中包括冗余功能本身不可能非常节约成本，但是冗余可提供许多附加好处，包括更大的可靠性、稳固性和配置灵活性，其抵消包括冗余组件所增加的成本。
如上文参考图35A至图35B所述，智能恒温器控制HVAC系统的架构提供智能恒温器控制HVAC系统的组件之间通信和控制的灵活分配，其接着提供可有利于特定环境、特定现有HVAC系统和其它情况的许多不同实施方式。如上文参考图36A至36H所述，在智能恒温器的HVAC、中间盒、隐蔽部和可见部之间划分子组件的能力提供解决许多不同实施方式限制和目标的非常多不同可行实施方式。但是，本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的架构提供更大的总体实施方式灵活性。图37图示由本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的计算分配本质所产生的附加实施方式灵活性。如图37所示，微控制器、微处理器和其它计算引擎可并入智能恒温器3702和3704的隐蔽部、智能恒温器3706和3708的可见部、未来的HVAC单元3710和中间盒3712中。此外，所有这些组件可直接或间接与经由互联网服务提供商、移动服务提供商或其它中间通信设施与远程计算设施(诸如远程云服务器3714)互连。因此，所有与HVAC控制相关的计算任务可以许多不同方式在智能恒温器控制HVAC系统内的所有不同处理实体间静态和动态分配。随着通信频宽继续改进以及当通信介质的可靠性和容错改进，传输HVAC控制的更大部分总计算负载至远程计算设施可变得可行，简化本地智能恒温器控制HVAC系统中所包括的计算实体和控制程序。通过对比，随着微处理变得更强大以及随着电子存储器变得更快、更密集和更经济，更大部分的计算负载可转移至本地计算实体，而非由远程计算设施执行。本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的计算分配本质允许总计算负载的许多不同静态和动态划分以在许多不同限制组合的任一种下优化不同的实施方式目标。此外，稳固性和容错的显著增大可取决于通信互连的当前状态和处理能力、本地电力可得性和其它因素通过将计算负载从远程计算设施动态转移到本地计算设施并且再次返回而实现。
应当注意，图36A至图36H所示的实施方式可仅涉及任意特定智能恒温器控制HVAC系统内的智能恒温器、HVAC单元或中间盒的一部分。换句话说，特定智能恒温器可根据图36A至图36H之一所示的一个实施方式实施，而另一个可根据图36A至图36H所示的另一个实施方式实施。如上所述，图36A至图36H仅示出可通过智能恒温器控制HVAC系统组件之间的替代划分和功能而实现的许多可行的不同实施方式的很少部分。
虽然本发明已参考特定实施方案描述，但是本发明不旨在受限于这些实施方案。本领域技术人员可了解本发明精神内的修改。例如，如上所述，存在可通过根据上文参考图36A至图36H所述的实施过程的功能划分获得的智能恒温器控制HVAC系统的许多不同可行实施方式和本申请案所涉及的智能恒温器控制HVAC系统的组件。例如，如上所述，特定种类的智能恒温器的隐蔽部可为独立智能恒温器，其具有一起单独提供智能恒温器功能给隐蔽部的电光机械用户界面、完整通信能力和其它子组件，可为具有较少功能用户界面、较少传感器以及较少功能通信子组件的功能较少的智能恒温器或可具有非常简单的机械用户界面以及基本的恒温器功能。相反地，隐蔽部可仅为结构配接单元或经由直接接线至建筑电力分配系统，经由插进电插座的转接器或经由电池或其它内部能量源而提供电力给智能恒温器的可见部的结构配接单元，允许除直接连接至HVAC线输入/输出接口的主智能恒温器以外使用多个辅助智能恒温器。
在特定实施方式中，例如，智能恒温器(尤其用作辅助智能恒温器的智能恒温器)的隐蔽部和可见部可组合以形成单个、便携式或半便携式单元。在特定实施方式中，智能恒温器可为专用辅助和主智能恒温器，辅助和主功用可在安装之前以及之后静态和动态配置，而在其它实施方式中，功用可随用量和用户输入而动态变化，辅助和主智能恒温器类似或相同地配备功能。在其它实施方式中，中间盒介接至HVAC单元的有线输入/输出接口并且提供无线或有线接口至智能恒温器。中间盒可主要充当多路复用器/多路分解器或桥接或在替代实施方式中，可包括智能恒温器的一部分或所有功能。对于智能恒温器控制HVAC系统组件之间的任意给定通信互连，许多不同替代实施方式可通过不同地分配功能和计算任务而获得，包括分配计算任务给通过本地路由器和ISP、通过3G和4G无线模块和移动服务提供商和通过其它方式互连至智能恒温器控制HVAC系统的远程计算机设施。
在一个实例中，在所描述的实施方案的范围内的是在许多方面外形类似于无线音箱、时钟收音机或其它桌面装置或床头柜装置或娱乐装置、充当配接站的单元、具有一体化至其上的隐蔽部的单元，智能恒温器的可见部可匹配地连接至所述隐蔽部中以形成辅助智能恒温器单元(即，未直接连接至HVAC接线的单元)。在所述实施方案的范围内的是配接站包括一个或多个温度传感器、湿度传感器、占用传感器、无线通信模块、辅助处理器模块或其它恒温器相关传感器或模块且由传统的壁式插座或AC/DC变压器供电。因为通常存在对配接站安装组件的较少空间限制和功率限制，所以所述组件与小型壁装式单元相比可能容量更高、灵敏度更高和/或成本更低，且此外可能组件之间具有更大间隔使得内部制热效应显著减小作为设计限制。当智能恒温器的可见部与配接站匹配时，一个或多个智能恒温器功能可针对总体更高性能而由一个或多个配接站组件执行，以替代背景(例如，环境温度传感功能完全由配接站而非可见部中的温度传感器执行)或补充背景(例如，环境温度传感功能由配接站和可见部中的温度传感器联合执行)。视情况地，配接站可实际运行作为收音机音箱、时钟收音机或除恒温器配接功能以外的其它这些装置。实际上在一个情境中，配接站可具有两个配接接头，一个配接接头对应于智能恒温器用于与可见部匹配的隐蔽(部分隐蔽)部，另一个配接接头是用于与iPod、iPhone、iPad或其它智能装置匹配的传统的iPod/iPhone/iPad配接接头(或其它智能装置接头)。更一般来说，应了解虽然图35A至图37所示的隐蔽部示作圆盘状背板形式，其对于壁装式情境特别有用，但是应了解隐蔽部可易于形成用于安装至多种表面、地点、位置或容器上和/或一体化至多种表面、地点、位置或容器中。
应了解所公开实施方案的先前描述提供用来使本领域任意技术人员能够制作或使用本公开内容。本领域技术人员易于了解对这些实施方案的各种修改且本文定义的一般原理可应用于其它实施方案而不脱离本公开内容的精神或范围。因此，本公开内容不旨在受限于本文所示的实施方案，而是与符合本文所公开的原理和新颖特征的最广范围一致。

Claims (20)

1.一种智能恒温器，其包括：
可见部；
隐蔽部，通过将所述可见部滑动至所述隐蔽部上而将所述可见部安装至其上；和
子组件，每个子组件与一个或多个智能恒温器功能相关联，其各分配至所述智能恒温器的所述可见部和隐蔽部的一个或两个，所述子组件包括：
长距离无线通信模块，其将所述智能恒温器与远程计算设施互连，
本地无线通信模块，其将所述智能恒温器与环境调节系统组件互连，
微处理器，其控制交互式用户界面以及附加监测、分析和通信功能，
微控制器，其控制低功耗功能和唤醒电路，
多个环境传感器，其监测环境，
机械用户界面，
光电用户界面，
显示器驱动，
协议引擎，
电子存储器，
电池，
电力管理电路，
电源电路，和
唤醒电路，其在用户存在被所述多个环境传感器的一个或多个检测到时给所述交互式用户界面通电。
2.根据权利要求1所述的智能恒温器，其中所述长距离无线通信模块为下列之一：
通过本地路由器将所述智能恒温器互连至ISP的模块，所述智能恒温器通过所述ISP介接至所述远程计算设施；和
3G或4G无线模块，其通过移动服务提供商将所述智能恒温器互连至所述远程计算设施。
3.根据权利要求1所述的智能恒温器，
其中所述可见部包括所述多个环境传感器的一个或多个、所述机械用户界面和所述光电用户界面；
其中所述隐蔽部包括所述长距离无线通信模块和所述本地无线通信模块；和
其中除所述光电用户界面以外大功耗子组件位于所述隐蔽部内。
4.根据权利要求3所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部还包括：
所述显示器驱动，
所述协议引擎，
所述电子存储器，
所述电力管理电路，
所述电源电路，和
所述唤醒电路。
5.根据权利要求1所述的智能恒温器，
其中所述多个环境传感器包括所述多个环境传感器的第一一个或更多个以及所述多个环境传感器的第二一个或更多个；
其中所述机械用户界面包括第一机械界面和第二机械界面；
其中所述可见部包括所述多个环境传感器的所述第一一个或更多个、第一机械用户界面和所述光电用户界面；
其中所述隐蔽部包括所述多个环境传感器的第二一个或多个和至少第二机械用户界面和所述长距离无线通信模块和所述本地无线通信模块；和
其中所述隐蔽部在所述可见部未安装至所述隐蔽部上时运作为恒温器。
6.根据权利要求5所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部还包括：
所述电力管理电路，
所述电源电路，和
所述唤醒电路。
7.根据权利要求1所述的智能恒温器，
其中所述智能恒温器与中间盒通信，其接着介接至HVAC单元。
8.根据权利要求7所述的智能恒温器，
其中所述智能恒温器通过线接口与所述中间盒通信；和
其中所述隐蔽部包括所述电力管理电路、所述电源电路、所述唤醒电路并且还包括电力窃取电路。
9.根据权利要求7所述的智能恒温器，
其中所述智能恒温器通过本地无线通信与所述中间盒通信。
10.根据权利要求9所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部包括所述电源电路并且将所述可见部与电力分配介质互连。
11.根据权利要求9所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部包括所述电源电路和提供电力给所述可见部的电池。
12.根据权利要求9所述的智能恒温器，
其中所述隐蔽部是结构部件；和
其中所述可见部包括所述长距离无线通信模块、所述本地无线通信模块、所述微处理器、所述微控制器、所述多个环境传感器、所述机械用户界面、所述光电用户界面、所述显示器驱动、所述协议引擎、所述电子存储器、所述电池、所述电力管理电路、所述电源电路和所述唤醒电路。
13.根据权利要求7所述的智能恒温器，
其中所述智能恒温器由通过ISP或移动服务提供商的无线通信而与所述中间盒通信。
14.根据权利要求13所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部包括所述电源电路并且将所述可见部与电力分配介质互连。
15.根据权利要求13所述的智能恒温器，其中所述隐蔽部包括所述电源电路和提供电力给所述可见部的电池。
16.根据权利要求13所述的智能恒温器，
其中所述隐蔽部是结构部件；和
其中所述可见部包括所述长距离无线通信模块、所述本地无线通信模块、所述微处理器、所述微控制器、所述多个环境传感器、所述机械用户界面、所述光电用户界面、所述显示器驱动、所述协议引擎、所述电子存储器、所述电池、所述电力管理电路、所述电源电路和所述唤醒电路。
17.一种智能恒温器控制HVAC系统，其包括：
一个或多个HVAC单元；和
一个或多个智能恒温器，其控制所述一个或多个HVAC单元，每个智能恒温器包括：
可见部，
隐蔽部，通过将所述可见部滑动至所述隐蔽部上而将所述可见部安装至其上，和
子组件，每个子组件与一个或多个智能恒温器功能相关联，其各分配至所述智能恒温器的所述可见部和隐蔽部的一个或两个，所述子组件包括：
长距离无线通信模块，其将所述智能恒温器与远程计算设施互连，
本地无线通信模块，其将所述智能恒温器与环境调节系统组件互连，
微处理器，其控制交互式用户界面以及附加监测、分析和通信功能，
微控制器，其控制低功耗功能和唤醒电路，
多个环境传感器，其监测环境，
机械用户界面，
光电用户界面，
显示器驱动，
协议引擎，
电子存储器，
电池，
电力管理电路，
电源电路，和
唤醒电路，其在用户存在被所述多个环境传感器的一个或多个检测到时给所述交互式用户界面通电。
18.根据权利要求17所述的智能恒温器控制HVAC系统，其还包括各将至少一个HVAC单元与至少一个智能恒温器互连的一个或多个中间盒。
19.根据权利要求18所述的智能恒温器控制HVAC系统，其中每个中间盒通过下列一个或多个与相应的智能恒温器通信：
线接口；
本地无线通信介质；和
通过ISP或移动服务提供商的无线通信。
20.根据权利要求18所述的智能恒温器控制HVAC系统，其中每个中间盒还包括智能恒温器功能。
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