СИСТЕМА МОТОРИЗОВАННОЙ ОКОННОЙ ШТОРЫ
MOTORISED WINDOW CURTAIN SYSTEM

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к моторизованным оконным шторам.
Описание уровня техники, имеющего отношение к изобретению
Рулонная оконная штора широко известна. Штору можно перемещать вручную вверх или вниз перед окном для регулирования уровня освещенности, температуры в комнате, светового потока или для обеспечения приватности. Известная рулонная штора является относительно недорогой, ее просто установить. При повреждении шторы ее легко можно заменить новой. Эти типы штор продаются в магазинах розничной торговли и центрах «сделай сам» по всей территории Соединенных Штатов. Стандартная ширина штор обычно составляет 3, 4, 5 или 6 футов. Штору легко можно обрезать до нужной ширины с помощью режущего инструмента в месте продажи или во время установки. Лицо, устанавливающее штору, или домовладелец может измерить и установить штору во время вышеупомянутого осмотра объекта.
В обычной рулонной шторе имеется штырь с первым концом и пружина со вторым концом с выступающим наружу прямоугольным зубцом. Конец штыря вставлен в круглое отверстие в скобе. Конец пружины установлен в скобе подобной формы с пазом, предназначенным для удержания зубца от вращения. Конструкцией скоб предусмотрена их установка внутри оконной рамы, то есть внутри оконного косяка, или вдоль наружной части оконной рамы. Пользователь тянет вниз рулонную штору с помощью выступающей планки, которая находится на нижней кромке шторы, до вытягивания нужной длины полотна шторы. Затем пользователь отпускает выступающую планку, и храповой механизм на пружинном конце шторы осуществляет ее блокировку в соответствующем положении. По мере вытягивания шторы вниз происходит завод пружины.
Когда пользователь хочет поднять штору, он слегка тянет выступающую планку вниз, чтобы расцепить храповой механизм, а затем направляет планку вверх, и пружина подтягивает ткань вверх. Если пользователь выпускает штору из рук при ее движении вверх, пружина, которой снабжена штора, способствует неконтролируемому движению шторы в верхнем направлении. Выступающая планка будет продолжать вращаться вокруг ролика, пока не остановится. Для регулировки нескольких штор в одном и том же относительном положении может потребоваться очень много времени. Шторы, управляемые вручную, не могут принимать входных сигналов от таймеров, фотоэлементов, датчиков наличия обитателей или переносных передатчиков инфракрасного излучения.
Известно, что описанный выше пружинный механизм можно заменить двигателем, обычно трубчатым, чтобы обеспечить возможность сворачивания и разворачивания (открытия и закрытия) оконной шторы при дистанционном управлении. Для установки таких систем обычно требуется опытный специалист. Обычно лицу, выполняющему установку, нужно прийти один раз для замера окна и еще один раз - для установки системы. В некоторых системах выступающая планка, расположенная в нижней части шторы, перемещается по желобам, прикрепленным к боковым поверхностям оконного проема, что приводит, таким образом, к уменьшению светового потока, который может проникнуть через окно при поднятой шторе. Двигатель обычно подключают к ближайшему источнику питания с сетевым напряжением или к низковольтной электропроводке.
Обычная моторизованная рулонная штора крепится к оконному проему двумя монтажными кронштейнами. Единичную рулонную штору изготавливают на заказ из ткани на выбор. Двигатель устанавливают внутри рулонной шторы на заводе, при этом, используя низковольтную проводку или линейные провода, его подключают к ближайшему источнику питания. При выходе агрегата из строя его обычно необходимо вернуть изготовителю или вызвать техника на место установки.
Можно сгруппировать множество агрегатов, соединив их проводами друг с другом или с общей системой управления. Установка такой схемы подключения выходит за рамки возможностей большинства домовладельцев, таким образом, такие агрегаты должен устанавливать профессиональный монтажник.
Устройствам, в соответствии с известным уровнем техники, присущ ряд недостатков, в том числе невозможность связи с другими устройствами, отсутствие интеллектуального управления, например, с применением микропроцессорных устройств, что обусловливает, таким образом, невозможность простого программирования, громоздкость, создающую трудности при установке, непривлекательный внешний вид и проблемы с техническим обслуживанием, а также невозможность модернизации существующих штор с ручным управлением. Эти проблемы значительно ограничили рыночный сектор моторизованных рулонных оконных штор.
Краткое изложение сущности изобретения
Эти и другие проблемы решаются посредством описанных в данном документе системы и способа, которые обеспечивают создание моторизованной оконной шторы с дистанционным управлением, с автономным источником питания, устанавливаемой пользователем. В одном варианте осуществления моторизованная рулонная оконная штора включает контроллер, снабженный трубчатым двигателем. Трубчатый двигатель обеспечивает поднятие и опускание оконной шторы. Контроллер снабжен первым источником питания и двусторонней системой беспроводной связи. Контроллер настроен на управление двигателем в соответствии с командой от системы беспроводной связи, полученной от группового контроллера или центральной системы управления. Моторизованные шторы можно использовать для создания в комнате необходимой температуры в течение дня и для обеспечения приватности ночью.
В одном варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает светочувствительный датчик. В другом варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает датчик температуры. Еще в одном варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает второй источник питания. В одном варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает солнечную батарею, предназначенную для зарядки первого источника питания. В другом варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает датчик положения шторы. Еще в одном варианте осуществления моторизованная штора с электронным управлением включает счетчик оборотов, подсчитывающий число оборотов трубчатого двигателя.
В одном варианте осуществления контроллер настроен на передачу данных датчиков в соответствии с определением пороговой величины. В другом варианте осуществления определение пороговой величины содержит высокопороговый уровень, низкопороговый уровень и/или разброс пороговых значений.
В одном варианте осуществления контроллер настроен на прием инструкции об изменении интервала между представлениями отчета о текущем состоянии. В другом варианте осуществления контроллер настроен на прием инструкции об изменении интервала между запусками. Еще в одном варианте осуществления контроллер настроен на проведение мониторинга текущего состояния одной или более моторизованных штор с электронным управлением.
В одном варианте осуществления контроллер настроен на связь с центральным контроллером. В другом варианте осуществления центральный контроллер сообщается с системой ОВКВ. Еще в одном варианте осуществления центральный контроллер предусмотрен для домашнего компьютера. В одном варианте осуществления центральный контроллер предусмотрен для зональной системы ОВКВ. В другом варианте осуществления центральный контроллер взаимодействует с зональной системой ОВКВ для использования моторизованной шторы с целью частичного регулирования температуры в заданной зоне.
В одном варианте осуществления контроллер настроен на использование прогнозирующей модели для расчета программы управления. В другом варианте осуществления контроллер настроен на уменьшение энергопотребления трубчатым двигателем. Еще в одном варианте осуществления контроллер настроен на уменьшение перемещения трубчатого двигателя.
В одном варианте осуществления групповой контроллер настроен на использование прогнозирующей модели для расчета программы управления моторизованной шторой. В другом варианте осуществления групповой контроллер настроен на уменьшение энергопотребления моторизованной шторой. Еще в одном варианте осуществления групповой контроллер настроен на уменьшение перемещения моторизованной шторы.
В одном варианте осуществления в полотне шторы установлено множество проводников, предусмотренных для контроллера. В другом варианте осуществления в полотне шторы установлен разъем для подключения зарядного устройства к контроллеру и обеспечения энергии для подзарядки источника питания. В еще одном варианте осуществления, в полотне шторы установлена солнечная батарея.
В одном варианте осуществления систему моторизованной шторы легко может установить домовладелец или специалист общего профиля. В другом варианте осуществления система моторизованной шторы используется совместно с зональной или не разделенной на зоны системой ОВКВ для управления температурами в комнатах по всему зданию. Моторизованную штору можно также использовать в совокупности с обычной зональной системой ОВКВ для обеспечения дополнительного регулирования и создания дополнительных зон, в которых не установлена обычная зональная система ОВКВ. Моторизованную штору можно установить вместо обычной системы регулирования освещенности окна с ручным управлением.
В одном варианте осуществления моторизованная штора снабжена оптическим датчиком для измерения общей освещенности внутри или снаружи здания. В другом варианте осуществления моторизованная штора открывается, если уровень освещенности превышает первое указанное значение. Еще в одном варианте осуществления моторизованная штора закрывается, если уровень освещенности превышает второе указанное значение. В одном варианте осуществления моторизованная штора настроена на частичное открывание или закрывание для поддержания относительно постоянного уровня освещенности в части здания.
В одном варианте осуществления источником питания моторизованной шторы служит встроенный аккумулятор. Индикатор низкого уровня заряда батареи на моторизованной шторе сообщает домовладельцу о необходимости замены аккумуляторной батареи. В другом варианте осуществления предусмотрены одна или более солнечных батарей для подзарядки аккумуляторных батарей при наличии источника света.
В одном варианте осуществления одна или более моторизованных штор, расположенных в зоне, сообщены с групповым контроллером. Групповой контроллер замеряет температуру зоны для всех моторизованных штор, которые находятся в ней. В другом варианте осуществления моторизованные шторы и групповой контроллер сообщаются с использованием беспроводной связи, например, такой, как связь в инфракрасном диапазоне, связь в радиочастотном диапазоне, связь в ультразвуковом диапазоне и т.д. Еще в одном варианте осуществления сообщение моторизованных штор и группового контроллера осуществляется с использованием связи по линиям электропередачи.
В одном варианте осуществления связь одного или более групповых контроллеров происходит через центральный контроллер.
В одном варианте осуществления моторизованная штора и/или групповой контроллер включают датчик наличия обитателей, например, такой, как датчик инфракрасного излучения, датчик движения, датчик ультразвукового излучения и т.д. Обитатели дома могут программировать моторизованную штору или групповой контроллер на создание в зоне различных температур при наличии в ней людей или при обеспечении приватности (например, при закрывании шторы) и наличии в зоне людей. В другом варианте осуществления обитатели дома могут программировать моторизованную штору или групповой контроллер на создание в зоне различных температур и/или уровней освещенности в зависимости от времени суток, времени года, типа комнаты (например, спальня, кухня и т.д.) и/или от того, находятся ли в данной комнате люди или она пуста. Еще в одном варианте осуществления предусмотрена взаимосвязь различных моторизованных штор и/или групповых контроллеров в составной зоне (например, группа таких зон, как весь дом, весь этаж, все крыло и т.д.) и изменение температурных настроек, в соответствии с тем, находятся ли в составной зоне люди или она пуста.
В одном варианте осуществления обитатели дома могут установить режим очередности для зон на основании того, заняты ли эти зоны, в зависимости от времени суток, времени года и т.д. Так, например, если зона А соответствует спальне, а зона В - гостиной, то зона А может рассчитывать на относительно более низкую очередность в течение дневного времени и на относительно более высокую очередность ночью. В качестве второго примера, если зона С соответствует первому этажу, а зона D - второму этажу, то зона D может рассчитывать на более высокую очередность летом (поскольку верхние этажи нуждаются в более интенсивном охлаждении) и на более низкую очередность зимой (поскольку нижние этажи нуждаются в более интенсивном обогреве). В другом варианте осуществления, обитатели могут указать продуманную очередность для различных зон.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен стандартный дом с окнами и сетью воздуховодов для системы отопления и охлаждения.
На фиг.2 представлен один пример выполнения моторизованной шторы, установленной на окне.
На фиг.3 изображена блок-схема автономной моторизованной шторы.
На фиг.4А - блок-схема моторизованной шторы с полочкой, в которую помещена солнечная батарея.
На фиг.4В - блок-схема моторизованной шторы, в полотне которой установлена солнечная батарея.
На фиг.5 изображен один вариант осуществления моторизованной шторы с полочкой, в которую помещена солнечная батарея.
На фиг.6 представлена блок-схема системы управления одной или более моторизованными шторами.
На фиг.7А - блок-схема системы моторизованной шторы с централизованным управлением, в которой центральная система управления сообщается с одним или более групповыми контроллерами и одной или более моторизованными шторами, независимо от системы ОВКВ.
На фиг.7В - блок-схема системы моторизованной шторы с централизованным управлением, в которой центральная система управления сообщается с одним или более групповыми контроллерами, а групповые контроллеры сообщаются с одной или более моторизованными шторами.
На фиг.8 изображена блок-схема системы моторизованной шторы с централизованным управлением, в которой центральная система управления сообщается с одним или более групповыми контроллерами и одной или более моторизованными шторами и, при желании, управляет системой ОВКВ.
На фиг.9 - блок-схема системы моторизованной шторы с централизованным управлением и мониторингом эффективности, в которой центральная система управления сообщается с одним или более групповыми контроллерами и одной или более моторизованными шторами и, при желании, управляет системой ОВКВ и проводит ее мониторинг.
На фиг.10 представлена блок-схема моторизованной шторы, настроенная на работу с силовой катушкой, смонтированной на подоконнике.
На фиг.11 представлена блок-схема базового группового контроллера для использования совместно с системами, изображенными на фиг.6-9.
На фиг.12 изображена блок-схема группового контроллера с дистанционным управлением для использования совместно с системами, изображенными на фиг.6-9.
На фиг.13 представлен один вариант осуществления центральной системы мониторинга.
На фиг.14 представлена маршрутная карта, иллюстрирующая один вариант осуществления цикла программы действий для моторизованной шторы или группового контроллера.
На фиг.15 представлена маршрутная карта, иллюстрирующая один вариант осуществления цикла программы действий и передачи данных датчиков для моторизованной шторы или группового контроллера.
На фиг.16 представлена маршрутная карта, иллюстрирующая один вариант осуществления цикла программы действий и представления отчета по данным датчиков для моторизованной шторы или группового контроллера.
На фиг.17 - блок-схема алгоритма управления моторизованными шторами.
На фиг.18 представлен один вариант выполнения моторизованной шторы с встроенными аккумуляторами.
На фиг.19 - один вариант выполнения моторизованной шторы с встроенными аккумуляторами и полочкой.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 изображен дом 100 с воздуховодами для обогрева и охлаждения и окнами с различных его сторон. Например, в доме 100 имеются окна 150, 151, обращенные на север, окно 180, обращенное на восток, окна 160, 161, обращенные на юг, и окно 170, обращенное на запад. В доме 100 система ОВКВ обеспечивает подачу обогревающей и охлаждающей среды к системе окон. В обычной системе термостат осуществляет мониторинг температуры воздуха и включает или выключает систему ОВКВ. В зональной системе сенсоры 101-105 осуществляют мониторинг температуры в различных участках (зонах) дома. Зоной может быть комната, этаж, группа комнат и т.д. Датчики 101-105 обнаруживают, где и когда необходим обогрев или охлаждение. Информация от датчиков 101-105 используется для управления двигателями, которые регулируют поток воздуха, поступающий в различные зоны. Зональная система адаптируется к изменению условий на одной территории, не оказывая влияния на прочие территории. Например, многие двухэтажные дома разделены на зоны перекрытием пола. Из-за того, что тепло поднимается вверх, второй этаж обычно бывает необходимо охладить в большей степени летом и в меньшей степени обогреть зимой, чем первый этаж. Не разделенная на зоны система не может полностью приспособиться к этому сезонному изменению. Зонирование, однако, может уменьшить изменения температуры в широком диапазоне между этажами путем подачи тепла или холода только в то пространство, где это необходимо.
На фиг.2 представлен один пример выполнения моторизованной шторы 200. Полотно 201 шторы накручивается на трубку 202. Двигатель (не показан) вращает трубку 202, чтобы поднимать и опускать полотно 201 шторы и регулировать величину светового потока, поступающего через окно. Трубка 202 прикреплена к оконной раме 250 (или установлена рядом с ней).
На фиг.3 изображена блок-схема автономной моторизованной шторы в качестве одного варианта выполнения моторизованной шторы 200. В моторизованной шторе, представленной на фиг.3, трубка 202 прикреплена к оконной раме 250 (или установлена рядом с оконной рамой 250) с помощью блока 301. Трубка 202 снабжена контроллером 301. Контроллер 301 обеспечивает управление средствами связи, распределение энергии и выполняет прочие функции управления. Контроллер 301 снабжен двигателем 303, например, таким, как трубчатый двигатель с редуктором. В одном варианте осуществления двигатель 303 снабжен встроенным счетчиком оборотов и предельными выключателями для ограничения числа оборотов и настройки точек останова двигателя. В другом варианте осуществления контроллер 301 оборудован счетчиком оборотов 304. Контроллер 301 снабжен первым источником питания 305. В еще одном варианте осуществления первый источник питания 305 содержит набор аккумуляторных батарей. В другом варианте осуществления батареи являются перезаряжаемыми. В еще одном варианте осуществления батареи являются неперезаряжаемыми.
Контроллер снабжен радиочастотным приемопередатчиком 302. В одном варианте осуществления контроллер 301 снабжен приемником инфракрасного диапазона излучения (IR) и/или светочувствительным датчиком. В другом варианте осуществления предусмотрено устройство 360 направления света на инфракрасный приемник 308. Устройство направления света 360 может включать, например, световод, зеркало, пластиковый светопровод и т.д. В одном варианте осуществления, блок 301 снабжен, по меньшей мере, частью устройства направления света 360 для отражения (или направления) инфракрасного излучения на трубку 202 и/или инфракрасный приемник 308.
В одном варианте осуществления контроллер 301 снабжен факультативным конденсатором 306. Контроллер 301 может увеличить срок службы первого источника питания 305 за счет относительно медленного потребления энергии и/или за счет использования для зарядки конденсатора 306 относительно низкого напряжения от первого источника питания 305. В другом варианте осуществления конденсатор 306 используется, по меньшей мере частично, для обеспечения энергией контроллера 301, приемопередатчика 302 и/или двигателя 303.
В одном варианте осуществления контроллер 301 снабжен солнечной батареей 307. В другом варианте осуществления контроллер 301 снабжен RFID-тэгом 309 (радиочастотной идентификации).
В одном варианте осуществления используется инфракрасный приемник 308 для передачи контроллеру 301 управляющих входных сигналов. В другом варианте осуществления вместо радиочастотного управления используется управление в инфракрасном диапазоне, в этом случае обходятся без радиочастотного приемопередатчика 302. Еще в одном варианте осуществления инфракрасный приемник 308 выполнен как приемопередатчик для обеспечения двусторонней связи в инфракрасном диапазоне между моторизованной шторой и контроллером. В другом варианте осуществления инфракрасное управление используется для программирования контроллера 301 (например, для того, чтобы вставить или считать идентификационный код), а радиочастотное управление используется для поднятия и опускания штор.
Предусмотрено одно или более приспособлений 350 для крепления полотна 201 шторы к трубчатому валику 202. В одном варианте осуществления приспособления 350 включают желоб в трубке 202, при этом верхний край полотна 201 шторы выполнен с возможностью его введения в желоб и удержания в нем в этом положении. В другом варианте осуществления приспособления 350 включают одно или более клеевых соединений. Еще в одном варианте осуществления приспособления 350 включают одно или более захватных устройств, с помощью которых происходит зажим полотна шторы.
В одном варианте осуществления в полотне 201 шторы находятся один или более электрических проводников, например, таких, как проволока, проволочная сетка, металлическая фольга, проводящие полимеры и т.д. В другом варианте осуществления одно или более приспособлений 350 выполнены с обеспечением электрического контакта с одним или более проводниками в полотне 201 шторы. Еще в одном варианте осуществления один или более проводников в полотне шторы снабжены силовым разъемом для обеспечения возможности подключения источника питания (например, зарядного устройства аккумуляторной батареи) к приводимой в движение шторе с целью подзарядки батарей 305. В другом варианте осуществления силовой разъем предусмотрен для нижней части полотна шторы. Еще в одном варианте осуществления один или более разъемов в полотне шторы обеспечивают подключения к источникам питания, например, таким, как солнечные батареи (см., например, фиг.4В), воспринимающие катушки (см., например, фиг.10) и т.д.
В одном варианте осуществления трубка 202 выполнена из алюминия или иного проводящего материала, при этом в ней выполнено отверстие типа паза для обеспечения возможности связи с радиочастотным приемопередатчиком 302. В другом варианте осуществления предусмотрено соединение радиочастотной антенны от радиочастотного приемопередатчика 302 с блоком 301, чтобы обеспечить возможность опоре и/или полочке действовать в качестве антенны или части антенны. Еще в одном варианте осуществления предусмотрено соединение радиочастотной антенны от радиочастотного приемопередатчика с трубкой 202, чтобы обеспечить возможность трубке 202 действовать в качестве антенны или части антенны. В другом варианте осуществления предусмотрено соединение радиочастотной антенны от радиочастотного приемопередатчика 302 с одним или более проводниками в полотне 201 шторы, чтобы обеспечить возможность одному или более проводникам действовать в качестве антенны или части антенны.
Контроллер 301 обычно работает в цикле «режим ожидания - режим запуска» для сохранения энергии. Контроллер 301 переходит в режим запуска через указанные интервалы времени и активирует приемопередатчик 302 на прослушивание команд от блока дистанционного управления или иного управляющего устройства или на отправку информации о текущем состоянии (например, неисправности, низком уровне заряда батареи и т.д.).
На фиг.4А представлена блок-схема варианта осуществления моторизованной шторы 200, включающего солнечную батарею 400, предусмотренную для блока 301. В одном варианте осуществления блок 301 включает полочку, как показано на фиг.5, и солнечная батарея 404 крепится к наружной поверхности полочки для восприятия солнечных лучей. Моторизованная штора, изображенная на фиг.4А, включает прочие элементы, представленные на фиг.3, в том числе трубку 202, контроллер 301, двигатель 303, приемопередатчик 302 и т.д.
На фиг.4В изображена блок-схема варианта осуществления моторизованной шторы 200, включающего солнечную батарею 504, предусмотренную для полотна 201 шторы. Солнечная батарея 504 может быть прикреплена к полотну 201 шторы и/или внедрена в него. При оснащении полотна 201 шторы солнечной батареей 504 предусмотрены одно или более приспособлений 350 для обеспечения электрического контакта между контроллером 301 и солнечной батареей 504.
На фиг.5 представлен один вариант осуществления механической шторы с солнечной батареей 404, установленной на полочке. Как показано на фиг.5, солнечные батареи 404 и 504 не являются взаимоисключающими, их, при желании, можно использовать совместно.
На фиг.6 представлена блок-схема системы для управления одной или более моторизованными шторами 200. Система 600 обеспечивает возможность управления группами моторизованных штор 200 (где группой может быть одна моторизованная штора или множество моторизованных штор). На фиг.6 изображены пять групп моторизованных штор, обозначенных как группы 650-654. В каждой из групп 650-652 три или более моторизованных штор, в группе 653 - две шторы, а в группе 654 - одна моторизованная штора. Для управления одной или более группами штор могут использоваться один или более групповых контроллеров 607, 608. Групповые контроллеры 607, 608 могут представлять собой переносные устройства дистанционного управления и/или настенные контроллеры. Центральная система управления 601 включает процессор 603, блок 604 с часами и календарем и радиочастотный приемопередатчик 602. В одном варианте осуществления центральная система управления 601 снабжена интерфейсом ОВКВ для зональной или не разделенной на зоны системы ОВКВ. В другом варианте осуществления система управления 601 оснащена датчиком солнечного освещения 610. Еще в одном варианте осуществления датчик солнечного освещения 610 регистрирует уровень солнечного освещения. В другом варианте осуществления датчик солнечного освещения 610 регистрирует уровень солнечного освещения и его направление.
Один или более групповых контроллеров 607, 608 могут быть установлены в различных комнатах в доме, например, таких, как спальни, кухня, гостиная и т.д. В одном варианте осуществления, групповые контроллеры 607, 608 могут использоваться для управления любыми шторами в доме. В другом варианте осуществления дисплей на групповом контроллере 607, 608 позволяет пользователю выбрать, управление какой группой штор из общего перечня следует осуществить.
Центральная система управления 601 предусмотрена для компьютерной системы (например, системы персонального компьютера) и снабжена интерфейсом 605, например, таким, как интерфейс USB, интерфейс шины сверхбыстрой передачи данных, интерфейс локальной информационной сети проводной связи (LAN), интерфейс локальной информационной сети беспроводной связи, интерфейс сети связи по линиям электропередачи и т.д. Компьютерная система 606 может быть использована для программирования и мониторинга центральной системы управления 601 и для направления инструкций системе управления 601, касающихся количества моторизованных штор, идентификационных кодов для штор, местоположения штор, заданной степени приватности, того, как взаимодействовать с системой ОВКВ и т.д. Например, если окно выходит на улицу или на другие места общественного пользования, можно использовать компьютерную систему 606 для инструктирования центральной системы управления 601 об обеспечении относительно высокого уровня приватности в отношении этого окна. И наоборот, если окно выходит на ограждение, образованное деревьями или кустами, то можно использовать компьютерную систему 606 для инструктирования центральной системы управления 601 об обеспечении относительно низкого уровня приватности в отношении этого окна.
В одном варианте осуществления направление по компасу для каждого окна (например, обращение на юг, северо-запад, угол по компасу для направления, куда обращено окно и т.д.), соответствующее моторизованной шторе, передается центральной системе управления 601. Так, например, система управления 601 получает информацию о том, что обращенные на юг окна получают относительно больше солнечного света, чем окна, обращенные на север. Центральная система управления 601 может закрыть шторы на окнах, обращенных на юг, чтобы уменьшить нагревание и уменьшить выцветание ковров и мебели, обусловленное солнечным светом. И наоборот, центральная система управления 601 может открыть шторы на окнах, обращенных на север, чтобы снизить отопительные нагрузки в холодные периоды. В другом варианте осуществления центральная система управления 601 может открыть моторизованные шторы в дневное время, чтобы пропустить внутрь солнечный свет, и закрыть моторизованные шторы в ночное время для обеспечения приватности. В еще одном варианте осуществления центральный контроллер 601 настроен на частичное открывание или закрывание моторизованных штор, чтобы пропустить внутрь необходимое количество света. В другом варианте осуществления центральный контроллер 601 настроен на открывание и закрывание штор в конкретной группе на одну и ту же величину, из эстетических соображений.
В одном варианте осуществления групповые контроллеры 607, 608 можно использовать для управления одной или более группами моторизованных штор. В другом варианте осуществления групповые контроллеры 607, 608 направляют управляющие сигналы непосредственно на моторизованные шторы. Еще в одном варианте осуществления групповые контроллеры 607, 608 направляют управляющие сигналы на центральный контроллер 601, который затем направляет их на моторизованные шторы 200.
Моторизованные шторы 200 можно использовать для создания системы моторизованных штор. Моторизованные шторы 200 можно также использовать в качестве моторизованных штор с дистанционным управлением в тех местах, где окно расположено так высоко на стене, что до него нелегко дотянуться. В одном варианте осуществления моторизованные шторы 200 выполнены с автономным источником питания и управлением по системе беспроводной связи. Это значительно упрощает задачу модернизации дома путем замены одного или более средств изменения освещения окна с ручным управлением на моторизованные шторы 200.
Контроллер 301 управляет двигателем 303. В одном варианте осуществления двигатель 303 отправляет обратную информацию о положении контроллеру 301. В другом варианте осуществления контроллер 301 передает сообщение о положении шторы центральной системе управления 601 и/или групповым контроллерам 607, 608. Двигатель 303 выполняет механические перемещения для управления прохождением света через окно. В еще одном варианте осуществления в функцию двигателя 303 входит управление светом, проходящим через моторизованную штору 400 (например, свет, проходящий через окно в комнату). В другом варианте осуществления система 601 позволяет пользователю установить необходимую температуру и/или освещение в комнате. Контроллер 301 снабжен факультативным датчиком 404.
В одном варианте осуществления моторизованная штора 200 включает мигающий индикатор (например, мигающий светоизлучающий диод или жидкокристаллический индикатор), когда доступная мощность от источника питания 305 снижается до величины, меньшей порогового значения.
Обитатели дома используют групповые контроллеры 607, 608 или компьютер 606 для настройки необходимой температуры, степени приватности или освещенности зоны, расположенной поблизости от моторизованной шторы 200. Если температура в комнате превышает температуру настройки, а температура светового потока, проходящего через окно, ниже температуры в комнате, то контроллер 301 обеспечивает открытие моторизованной шторы 200. Если температура в комнате ниже температуры настройки, а температура светового потока, проходящего через окно, выше температуры в комнате, то контроллер 301 обеспечивает открытие механической шторы 200. Другими словами, если температура в комнате выше или ниже заданного значения температуры, а температура светового потока, проходящего через окно, может скорректировать температуру в комнате, приближая ее к заданному значению, то контроллер 301 открывает окно, чтобы пропустить свет в комнату. И наоборот, если температура в комнате выше или ниже заданного значения температуры, а температура потока, проходящего через окно, не может скорректировать температуру в комнате, приближая ее к заданному значению, то контроллер 301 закрывает окно.
В одном варианте осуществления контроллер 301 настроен на обеспечение гистерезиса величиной в несколько градусов (это часто носит название «зона нечувствительности» термостата) относительно заданного значения температуры, чтобы избежать непроизводительного расхода энергии при излишних открываниях и закрываниях окна.
Контроллер 301 сберегает энергию за счет отключения элементов моторизованной шторы 400, которые в данный момент не используются. Контроллер 301 проводит мониторинг мощности, доступной от источников питания 305, 306. Когда доступная мощность падает ниже порогового значения для минимального уровня, моторизованная штора 200 направляет информацию об этом на центральный контроллер 601. Когда контроллер регистрирует восстановление достаточного уровня мощности (например, благодаря подзарядке одного или более источников питания), то контроллер 301 возвращается к нормальному режиму работы.
В одном варианте осуществления моторизованные шторы сообщены друг с другом для повышения эксплуатационной надежности передачи данных в системе. Так, например, если невозможна связь первой моторизованной шторы с групповым контроллером 601, но возможна ее связь со второй моторизованной шторой 200, то вторая моторизованная штора 200 может действовать в качестве ретранслятора между первой моторизованной шторой 200 и групповым контроллером 601.
Система моторизованной шторы, изображенная на фиг.6, может использоваться в совокупности с зональной или не разделенной на зоны системой ОВКВ. Например, зимой систему 600 можно использовать для открывания штор на окнах, обращенных на юг, в солнечные дни, чтобы в некоторой степени обеспечить нагрев помещения от солнечных лучей. И наоборот, зимой систему 600 можно использовать для закрывания оконных штор по вечерам, чтобы уменьшить потери тепла и обеспечить приватность. Например, летом систему 600 можно использовать для закрывания в солнечные дни штор на окнах, обращенных на юг, чтобы уменьшить нагрев от солнечных лучей. И наоборот, летом систему 600 можно использовать для открывания оконных штор по вечерам для обеспечения отвода тепла (снижения нагрузок на охлаждение).
С помощью системы 600 домовладелец может выбрать относительную первоочередность освещения, температуры и приватности для каждой группы штор. Относительную первоочередность можно установить на основе таких факторов, как день недели, время дня, время года и т.д. В одном варианте осуществления система 600 оборудована переключателем блокировки автоматического управления (не показан) для изменения относительных первоочередностей (например, температуры, приватности, освещенности) на основании того, находится ли домовладелец в доме или вдалеке от него. Так, например, находясь вдалеке от дома, домовладелец может распорядиться, чтобы система 600 максимально уменьшила обеспечение приватности и максимально обеспечила эффективность системы ОВКВ; и наоборот, находясь дома, домовладелец может распорядиться, чтобы система 600 использовала иные очередности, обеспечивающие относительно большую степень приватности.
В одном варианте осуществления пользователь может с помощью компьютерной системы 606 указать относительно необходимый уровень приватности, температуры и уровни освещенности для каждой группы штор в доме. В другом варианте осуществления настройки могут быть указаны в виде матричной схемы настроек, в соответствии с днем недели и/или часом дня и/или временем года и т.д.
В одном варианте осуществления пользователь может создать различные «совокупности параметров» с помощью компьютерной системы. Так, например, пользователь может создать совокупность параметров приватности, совокупность параметров для летнего периода, утра, вечера, по умолчанию, стандартную совокупность параметров, для зимнего периода и т.д. Так, например, пользователь может создать совокупность параметров приватности, в которой предусмотрены различные настройки системы управления шторой, обеспечивающие в относительно большей степени приватность. Пользователь может создать совокупность параметров для летнего периода, в которой предусмотрены различные настройки системы управления шторами для обеспечения предпочитаемых пользователем параметров в летний период (например, эффективное использование охлаждения). Пользователь может создать совокупность параметров для зимнего периода, в которой предусмотрены различные настройки системы управления шторами для обеспечения предпочитаемых пользователем параметров в зимний период (например, эффективное использование обогрева). В одном варианте осуществления систему выполняют с совокупностью параметров по умолчанию, которая обеспечивает уравновешенное сочетание настроек приватности, температуры и освещенности, охлаждения в летнее время, обогрева в зимнее время, приватности по вечерам и т.д. В другом варианте осуществления совокупность параметров по умолчанию рассчитывается системой управления шторами в соответствии с географическим местоположением дома.
В одном варианте осуществления система управления 601 является адаптивной системой (как показано, например, на фиг.17), настроенной на обучение и адаптацию. Так, например, система управления 601 при поступлении в нее данных о температуре из комнаты, соответствующей определенной группе штор, может адаптироваться к изменению температуры в комнате, по мере поднятия и опускания группы штор.
В одном варианте осуществления пользователь может создать стандартную совокупность параметров, в которую включены стандартные заданные пользователем настройки системы. Использование совокупностей параметров позволяет пользователю быстро и легко изменять многие эксплуатационные параметры системы управления шторами (например, с помощью средств управления 607, 608) на погрупповой основе, покомнатной основе или на основе всего дома в целом.
С помощью системы 600 можно управлять любым количеством независимых групп. На фиг.7А представлена блок-схема зональной системы обогрева и охлаждения с центральным управлением, в которой центральная система управления 710 сообщается с одним или более групповыми контроллерами 707, 708 и одной или более моторизованными шторами 702-705. В системе 700 групповой контроллер 707 измеряет температуру и/или освещенность зоны 711, а моторизованные шторы 702, 703 используются для регулирования поступления света в зону 711. Групповой контроллер 708 измеряет температуру и/или освещенность зоны 712, а моторизованные шторы 704, 705 используются для регулирования поступления света в зону 712. Центральный термостат 720 управляет системой ОВКВ 721.
На фиг.7В представлена блок-схема системы моторизованной шторы 750 с централизованным управлением, которая сходна с системой 700, изображенной на рисунке 7А. На фиг.7В центральная система 710 сообщается с групповыми контроллерами 707, 708, при этом групповой контроллер 707 сообщается с моторизованными шторами 702, 703, групповой контроллер 708 сообщается с моторизованными шторами 704, 705, а центральная система 710 сообщается с моторизованными шторами 706, 707. В системе 750 моторизованные шторы 702-705 находятся в зонах, которые связаны с соответствующими групповыми контроллерами 707, 708, управляющими соответствующими моторизованными шторами 702-705. Механические шторы 706, 707 не связаны ни с каким конкретным групповым контроллером, управление ими осуществляется непосредственно центральной системой 710. Специалисту среднего уровня в данной области техники понятно, что топология системы связи, представленная на фиг.7В, может быть также использована и в отношении систем, изображенных на фиг.8 и 9.
Центральная система 710 служит примером варианта осуществления центральной системы управления 601. Центральная система 710 контролирует и координирует работу зон 711 и 712, но система 710 не осуществляет управление системой ОВКВ 721. В одном варианте осуществления центральная система 710 работает независимо от термостата 720. В другом варианте осуществления центральная система 710 оборудована термостатом, в соответствии с чем в центральную систему 710 поступает информация от термостата о необходимости обогрева, охлаждения или вентиляции.
Центральная система 710 координирует и устанавливает первоочередность работы моторизованных штор 702-705. В одном варианте осуществления обитатели дома устанавливают график очередности для зон 711, 712 на основании присутствия людей в зонах, времени суток, времени года и т.д. Так, например, если зона 711 соответствует спальне, а зона 712 - гостиной, то зона 711 получает относительно более низкую очередность в дневное время и относительно более высокую очередность в ночное время суток. В качестве второго примера, если зона 711 соответствует первому этажу, а зона 712 соответствует второму этажу, то зона 712 может получить более высокую очередность летом (поскольку для верхних этажей требуется более интенсивное охлаждение и иные требования приватности) и более низкую очередность зимой (поскольку для нижних этажей требуется более интенсивный обогрев и большая степень обеспечения приватности). В другом варианте осуществления обитатели дома могут указать продуманную очередность в отношении различных зон.
На фиг.8 представлена блок-схема системы моторизованной шторы 800 с централизованным управлением. Система 800 сходна с системой 700 и включает групповые контроллеры 707, 708 для мониторинга, соответственно, зон 711, 712 и моторизованных штор 702-705. Групповые контроллеры 707, 708 и/или моторизованные шторы 702-705 сообщаются с центральным контроллером 810. В системе 800 центральная система 810 оснащена термостатом 720, при этом центральная система 810 непосредственно управляет работой системы ОВКВ 721. Центральная система 810 представляет собой пример выполнения центральной системы управления 601.
Поскольку контроллер на фиг.8 также управляет и работой системы ОВКВ 721, он в большей степени способен востребовать обогрев и охлаждение в соответствии с необходимостью поддержания заданной температуры зон 711, 712. Если все, или по существу все, пространство дома обслуживается групповыми контроллерами и моторизованными шторами, то можно обойтись без центрального термостата 720.
На фиг.9 представлена блок-схема системы моторизованной шторы 900 с централизованным управлением и мониторингом эффективности. Система 900 сходна с системой 800. В системе 900 контроллер 910 содержит систему мониторинга эффективности, которая настроена на получение данных датчиков (например, рабочих температур системы и т.д.) из системы 721 ОВКВ для мониторинга эффективности системы ОВКВ 721. Центральная система 910 представляет собой пример выполнения центральной системы управления 601.
На фиг.10 изображена блок-схема моторизованной шторы 1000, в которой предусмотрена работа с силовой катушкой, смонтированной на подоконнике. Моторизованная штора 1000 представляет собой вариант выполнения моторизованной шторы 200. Моторизованная штора 1000 включает элементы, изображенные на фиг.3, и, кроме того, моторизованная штора 1000 оснащена катушкой 1001. Катушка 1001 предусмотрена для контроллера 301. В одном варианте осуществления катушка 1001 связана с контроллером 301 электропроводной муфтой 350а и электропроводной муфтой 350b. На подоконнике установлена силовая катушка 1002 таким образом, что когда происходит опускание шторы 1000 по направлению к подоконнику, катушка 1001 занимает положение в непосредственной близости к катушке 1002. В одном варианте осуществления к катушке 1002 подводится мощность переменного тока от источника питания 1003. В другом варианте осуществления источник питания 1003 связан со стенной розеткой и получает стандартную бытовую мощность переменного тока. При опускании шторы, происходит электромагнитное взаимодействие катушки 1001 с катушкой 1002, при этом образуется трансформатор, и мощность от катушки 1002 передается на катушку 1001. Мощность, поступающая на катушку 1001, передается на контроллер 301, и контроллер 301 может сохранять полученную мощность в факультативном конденсаторе 306 или в заряжаемой аккумуляторной батарее 305. Еще в одном варианте осуществления магнитное поле, создаваемое питаемой энергией катушкой 1002, притягивает магнитный сердечник катушки 1001 и помогает удерживать на месте нижнюю часть полотна шторы.
В одном варианте осуществления к катушке 1002 непрерывно поступает мощность от источника питания 1003. В другом варианте осуществления контроллер 301 направляет силовой импульс на катушку 1001, затем этот импульс переходит на катушку 1002 и передается катушкой 1002 к источнику питания 1003. Источник питания 1003, зарегистрировав импульс от контроллера 301, подает затем мощность на катушку 1002, в ответ на силовой импульс от контроллера 301. Еще в одном варианте осуществления контроллер 301 отправляет второй импульс на катушку 1001, чтобы распорядиться об отключении контроллером 1003 электроэнергии от катушки 1002.
В одном варианте осуществления источник питания 1003 регистрирует полное электрическое сопротивление катушки 1002 (на постоянной или периодической основе) и подает электроэнергию на катушку 1002, когда по величине полного электрического сопротивления катушки 1002 можно судить о том, что катушка 1001 находится в непосредственной близости от катушки 1002.
Мощность, поступающая к катушке 1002, обеспечивает магнитное притяжение магнитного сердечника катушки 1001. В одном варианте осуществления двигатель 303 может развить достаточную величину крутящего момента, чтобы преодолеть такое магнитное притяжение и поднять штору. В другом варианте осуществления, контроллер 301 отправляет импульс обратного тока на катушку 1001 для создания магнитного поля катушки 1001, по существу, противодействующее магнитному полю катушки 1002, чтобы отпустить штору и обеспечить возможность ее поднятия двигателем 303.
В одном варианте осуществления контроллер 301 автоматически опускает штору 1000, когда доступная мощность от комплекта батарей 305 и/или конденсатора 305 падает ниже указанного значения. В другом варианте осуществления контроллеры системы (например, контроллеры 710, 810, 910 и т.д.) подают команду на контроллер 301 об опускании шторы 1000, если доступная мощность от комплекта батарей 305 и/или конденсатора 305 падает ниже указанного значения.
В одном варианте осуществления предусмотрено множество катушек 1001 и/или 1002 вдоль нижнего участка полотна 201 шторы и подоконника, соответственно.
На фиг.11 представлена блок-схема базового группового контроллера 1100 для использования совместно с системами, изображенными на фиг.6-9. В групповом контроллере 1100 контроллер 1101 снабжен факультативным температурным датчиком 1102. Контроллер 1101 оснащен также устройствами ввода пользователем сигналов управления 1103, это позволяет пользователю выбрать штору и указать величину настройки ее открывания. Контроллер 1101 снабжен визуальным дисплеем 1110. Контроллер 1101 использует визуальный дисплей 1110, чтобы отобразить текущую группу штор, величину настройки, состояние питания и т.д. Контроллер 1101 оборудован также системой связи 1181. Предусмотрен источник питания 404 и, факультативно, 405 для питания контроллера 1100, средств управления 1101, датчика 1103, системы связи 1181 и визуального дисплея 1110.
В системах, где используется центральный контроллер 1101, способ связи, используемый групповым контроллером 1100 для связи с механической шторой 1000, не обязательно должен быть таким же, как способ связи группового контроллера 1100 с центральным контроллером 1101. Так, в одном варианте осуществления система связи 1181 настроена на обеспечение одного типа связи (например, в инфракрасном, радиочастотном, ультразвуковом диапазоне) с центральным контроллером и иного типа связи с моторизованной шторой 1000.
В одном варианте осуществления питание к групповому контроллеру поступает от аккумуляторной батареи. В другом варианте осуществления групповой контроллер скомпонован в виде стандартного выключателя освещения и получает электроэнергию от цепи выключателя освещения.
На фиг.12 представлена блок-схема группового контроллера 1200 с дистанционным управлением для использования совместно с системами, изображенными на фиг.6-9. Групповой контроллер 1200 схож с групповым контроллером 1100 и включает температурный датчик 1103, устройства ввода пользователем сигналов управления 1102, визуальный дисплей 1110, систему связи 1181 и источники питания 404, 405. В групповом контроллере 1200 для контроллера 1101 предусмотрен интерфейс дистанционного управления 501.
В одном варианте осуществления контроллер 1101 оснащен датчиком наличия обитателей 1201. Датчик наличия обитателей 1201, например, такой, как инфракрасный датчик, датчик передвижения, ультразвуковой датчик и т.д., реагирует на присутствие в зоне людей. Обитатели дома могут программировать групповой контроллер 1101 на обеспечение в зоне различных температур и уровней приватности в момент присутствия в ней людей и при их отсутствии. В другом варианте осуществления обитатели могут программировать групповой контроллер 1101 на обеспечение в зоне различных температур и уровней приватности в зависимости от времени суток, времени года, типа комнаты (например, спальня, кухня и т.д.), и/или в зависимости от того, пустая ли комната или в ней находятся люди. В еще одном варианте осуществления группа зон объединена в составную зону (например, такую группу зон, как весь дом, весь этаж, все крыло и т.д.), и центральная система 601, 810, 910 меняет заданные значения температуры различных зон в соответствии с тем, пустая ли составная зона или в ней находятся люди.
На фиг.13 изображен один вариант осуществления пульта управления 1300 центральной станции мониторинга для доступа к функциям, представленным блоками 601, 710, 810, 910 на фиг.6, 7, 8, 9, соответственно. Станция 1300 включает дисплей 1301 и клавиатуру 1302. Жильцы могут задавать настройки уровня освещенности, степени приватности и т.д. с помощью центральной системы 1300 и/или групповых контроллеров. В одном варианте осуществления пульт 1300 выполнен в виде устройства аппаратного обеспечения. В другом варианте осуществления пульт 1300 является частью программного обеспечения в виде компьютерного дисплея, например, такого, как на персональном компьютере. Еще в одном варианте осуществления функции управления зоной блоков 710, 810, 910 обеспечиваются компьютерной программой, выполняемой процессором системы управления, при этом процессор системы управления связан интерфейсом с персональным компьютером для обеспечения наличия пульта 1300 на персональном компьютере. В другом варианте осуществления функции управления зоной блоков 710, 810, 910 обеспечиваются компьютерной программой, выполняемой процессором системы управления, предусмотренным для пульта 1300 аппаратного обеспечения. В одном варианте осуществления жильцы могут использовать Интернет, телефон, сотовый телефон, пейджер и т.д. для удаленного доступа к центральной системе с целью управления температурой, первоочередностью и т.д. в одной или более зонах.
На фиг.14 представлена маршрутная карта, иллюстрирующая один вариант осуществления цикла программы действий 1400 для моторизованной шторы или группового контроллера. Цикл 1400 начинается с блока включения питания 1401. После включения питания процесс переходит к блоку инициализации 1402. После инициализации процесс переключается на блок «прослушивания» 1403, в котором моторизованная штора или групповой контроллер «прослушивают» одну или более инструкций. Если блок принятия решения 1404 определяет, что инструкция получена, процесс переходит к блоку «выполнения инструкций» 1405, в противном случае процесс возвращается к блоку прослушивания 1403.
Для моторизованной шторы инструкции могут включать команды: открыть окно, закрыть окно, открыть окно частично, сообщить о данных датчиков (например, уровень освещенности, положение шторы и т.д.), сообщить о текущем состоянии (например, текущее состояние аккумуляторной батареи, положение окна и т.д.) и тому подобные. Для группового контроллера инструкции могут включать команды: сообщить о данных светочувствительного датчика, сообщить о текущем состоянии и т.д. В системах, где центральная система сообщается с моторизованными шторами через групповой контроллер, инструкции могут также включать команды: сообщить о количестве моторизованных штор, сообщить о данных моторизованных штор (например, текущее состояние, положение, освещенность и т.д.), сообщить о положении моторизованной шторы на окне, изменить положение моторизованной шторы на окне и т.д.
В одном варианте осуществления блок «прослушивания» 1403 потребляет относительно небольшую мощность, позволяя, тем самым, моторизованной шторе или групповому контроллеру оставаться на этапе, соответствующем блоку «прослушивания» 1403, и условном ответвлении 1404 в течение длительного времени.
Хотя блок «прослушивания» 1403 может потреблять относительно небольшую мощность, возможно выполнение блока, находящегося в режиме ожидания, для потребления еще меньшей мощности. На фиг.15 представлена маршрутная карта, иллюстрирующая один вариант осуществления цикла сообщения инструкций и данных датчиков 1500 для моторизованной шторы или группового контроллера. Цикл 1500 начинается с подключения питания в блоке 1501. После подключения питания процесс переходит к блоку инициализации 1502. После инициализации процесс перемещается к блоку «режима ожидания» 1503, в котором моторизованная штора или групповой контроллер находятся в режиме ожидания в течение указанного периода времени. По истечении периода ожидания процесс переходит к блоку «запуска» 1504, а затем - к блоку «принятия решения» 1505. От блока «принятия решения» 1505, при обнаружении неисправности, процесс переходит к блоку передачи информации о неисправности 1506. Затем процесс перемещается к сенсорному блоку 1507, в котором считываются показания датчиков. После считывания показаний датчиков процесс переходит к блоку «прослушивания инструкций» 1508. Если инструкция получена, процесс перемещается к блоку «выполнения инструкций» 1510; в противном случае процесс возвращается к блоку «ожидания» 1503.
На фиг.16 представлена маршрутная карта процесса, иллюстрирующего один вариант осуществления цикла получения инструкций и представления данных от датчиков 1600 для моторизованной шторы или группового контроллера. Процесс 1600 начинается с блока подключения питания 1601. После подключения питания процесс переходит к блоку инициализации 1602. После инициализации процесс перемещается к блоку проверки наличия неисправности 1603. При обнаружении неисправности блок принятия решения 1604 перемещает процесс к блоку передачи информации о неисправности 1605; в противном случае процесс переходит к сенсорному блоку 1606, где считываются показания датчиков. Проводится оценка данных от одного или более датчиков, и если данные датчиков выходят за пределы установленного диапазона или если наступил период перерыва в работе, процесс переходит к блоку передачи данных 1608; в противном случае процесс переходит к блоку «ожидания» 1609. После выполнения передачи в блоке передачи информации о наличии неисправности 1605 или в блоке передачи данных датчиков 1608 процесс переходит к блоку «прослушивания» 1610, в котором моторизованная штора или групповой контроллер «прослушивают» инструкции. Если инструкция получена, то блок принятия решения направляет процесс к блоку выполнения инструкции 1612; в противном случае процесс перемещается к блоку «ожидания» 1609. После выполнения инструкции блоком 1612 в ходе процесса передается сообщение «инструкция выполнена», после чего процесс возвращается к блоку «прослушивания» 1610.
Технологические цепочки, представленные на фиг.14-16, отображают различные уровни взаимодействия устройств и различные уровни сбережения энергии моторизованной шторой и/или групповым контроллером. Специалисту среднего уровня в данной области техники понятно, что моторизованная штора и групповой контроллер выполнены с возможностью приема данных датчиков и входных сигналов от пользователей, сообщения о данных датчиков и входных сигналах от пользователей другим устройствам в системе управления зоной и реагирования на инструкции, получаемые от других устройств в системе управления зоной. Таким образом, технологические устройства, представленные на фиг.14-16, приведены в качестве иллюстрации, а не в виде ограничения. Представление прочих данных и циклов обработки инструкций становится очевидным специалистам среднего уровня в данной области техники при использовании информации, раскрытой в данном документе.
В одном варианте осуществления моторизованная штора и/или групповой контроллер находятся в «режиме ожидания» между считываниями показаний датчиков. В другом варианте осуществления центральная система 601 направляет сигнал «перехода в режим запуска». При получении моторизованной шторой или групповым контроллером такого сигнала они считывают одно или более показаний датчика, кодируют его в цифровую форму и передают данные датчика далее, вместе с идентификационным кодом.
В одном варианте осуществления моторизованная штора является двусторонним устройством и настроена на получение инструкций от центральной системы. Так, например, центральная система может инструктировать моторизованную штору о: выполнении дополнительных замеров; переходе в режим ожидания; запуске; сообщении о состоянии аккумуляторной батареи; изменении интервала между запусками; проведении самодиагностики и сообщении о результатах; и т.д.
В одном варианте осуществления моторизованная штора обеспечивает два режима запуска: первый режим запуска - для проведения замеров (и сообщения о результатах таких замеров, если это считается необходимым), и второй режим запуска - для прослушивания команд от центральной системы. Два режима запуска, или их сочетания, могут проходить с различными интервалами.
В одном варианте осуществления моторизованные шторы используют метод передачи сигналов с расширенным спектром для сообщения с групповыми контроллерами и/или центральной системой. В другом варианте осуществления моторизованные шторы используют расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты. В еще одном варианте осуществления каждая моторизованная штора обладает идентификационным кодом (ID), при этом моторизованные шторы прикрепляют свои ID к исходящим информационным пакетам. В другом варианте осуществления при получении данных по системе беспроводной связи каждая моторизованная штора игнорирует данные, которые адресованы другим моторизованным шторам.
В одном варианте осуществления моторизованная штора обеспечивает двустороннюю связь и настроена на получение данных и/или инструкций от центральной системы. Так, например, центральная система может инструктировать моторизованную штору о выполнении дополнительных замеров, о переходе в режим ожидания, о запуске, сообщении о текущем состоянии аккумуляторной батареи, об изменении интервала между запусками, о проведении самодиагностики и сообщении о результатах и т.д. В другом варианте осуществления моторизованная штора передает сообщения о своем общей исправности и текущем состоянии на регулярной основе (например, результаты самодиагностики, уровень заряда аккумуляторной батареи и т.д.).
В одном варианте осуществления моторизованная штора использует метод передачи сигналов с расширенным спектром для сообщения с центральной системой. В другом варианте осуществления моторизованная штора использует расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты. В еще одном варианте осуществления моторизованная штора обладает адресом или идентификационным кодом, который отличает данную моторизованную штору от других моторизованных штор. Моторизованная штора прикрепляет свой ID к исходящим информационным пакетам, таким образом, центральная система может идентифицировать передачи информации от данной моторизованной шторы. Центральная система прикрепляет ID моторизованной шторы к данным и/или инструкциям, передаваемым моторизованной шторе. В другом варианте осуществления моторизованная штора игнорирует данные и/или инструкции, которые адресованы другим моторизованным шторам.
В одном варианте осуществления связь моторизованных штор, групповых контроллеров, центральной системы и т.д. осуществляется в диапазоне частот 900 МГц. Этот диапазон обеспечивает относительно хорошую передачу через стены и прочие препятствия, обычно присутствующие в здании и вокруг него. В другом варианте осуществления связь моторизованных штор и групповых контроллеров с центральной системой осуществляется в диапазонах с частотами более и/или менее 900 МГц. Еще в одном варианте осуществления моторизованные шторы и групповые контроллеры прослушивают радиочастотный канал перед передачей по этому каналу или прежде, чем начинать передачу. Если канал используется (например, другим устройством, таким как другая центральная система, беспроводный телефон и т.д.), то моторизованные шторы и/или групповые контроллеры переходят на другой канал. В одном варианте осуществления, датчик, центральная система координируют скачкообразное изменение частот путем прослушивания радиочастотных каналов на предмет интерференции и использования алгоритма выбора следующего канала для передачи, который исключает интерференцию. Еще в одном варианте осуществления моторизованная штора и/или групповые контроллеры передают данные до тех пор, пока не получат от центральной системы подтверждение о получении сообщения.
Беспроводные системы со скачкообразным изменением частот характеризуются преимуществом предотвращения прочих сигналов, создающих интерференцию, и предотвращения столкновений. Более того, системам, не передающим постоянно на одной частоте, предоставляются регулятивные преимущества. Передатчики со скачкообразным переключением каналов меняют частоты после периода непрерывной передачи или при обнаружении интерференции. Эти системы могут обладать более высокой мощностью передачи и менее строгими ограничениями по внутриполосным абонентским линиям.
В одном варианте осуществления контроллер 301 считывает показания датчиков через регулярные периодические интервалы времени. В другом варианте осуществления контроллер 301 считывает показания датчиков через произвольные интервалы. Еще в одном варианте осуществления контроллер 301 считывает показания датчиков в ответ на сигнал запуска, поступивший от центральной системы. В другом варианте осуществления между считыванием показаний датчиков, контроллер 301 находится в режиме ожидания.
В одном варианте осуществления моторизованная штора передает данные, полученные от датчиков, до получения подтверждения по типу квитирования связи. Так, вместо того, чтобы находиться в режиме ожидания при отсутствии инструкций или подтверждений после передачи (например, после блока инструкций 1510, 1405, 1612 и/или блоков передачи 1605, 1608), моторизованная штора повторно передает свои данные и ожидает подтверждения. Моторизованная штора продолжает передавать данные и ожидать подтверждения до получения такого подтверждения. В другом варианте осуществления моторизованная штора принимает подтверждение от зонального термометра, и с этого момента ответственность за переправку данных центральной системе переходит к зональному термометру. Возможность обеспечения двухканальной связи моторизованной шторой и зональным термометром обеспечивает возможность центральной системы управлять работой моторизованной шторы и/или зонального термометра, а также обеспечивает возможность установления надежной квитированной связи между моторизованной шторой, зональным термометром и центральной системой.
В одном варианте осуществления системы 600, изображенной на фиг.6, моторизованные шторы 602, 603 направляют данные о температуре окна групповому контроллеру 601. Групповой контроллер 601 сравнивает температуру окна с температурой в комнате и заданной температурой и принимает решение, открыть или закрыть моторизованные шторы 602, 603. Затем групповой контроллер 601 направляет команды моторизованным шторам 602, 603 на открытие или закрытие окон. В одном варианте осуществления групповой контроллер 601 отображает положение окна на визуальном дисплее 1110.
В одном варианте осуществления системы 600, изображенной на фиг.6, групповой контроллер 601 отправляет информацию о заданном значении температуры и о текущей температуре в комнате моторизованным шторам 602, 603. Моторизованные шторы 602, 603 сравнивают температуру окна с температурой в комнате и заданным значением температуры и принимают решение, открыть или закрыть окна. Еще в одном варианте осуществления моторизованные шторы 602, 603 отправляют на групповой контроллер 601 информацию об относительном состоянии окон (например, открытом, закрытом, частично открытом и т.д.).
В системах 700, 750, 800, 900 (централизованные системы) групповые контроллеры 707, 708 направляют информацию о температуре в комнате и заданном значении температуры центральной системе. В одном варианте осуществления зональные термостаты 707, 708 также направляют центральной системе информацию о температурном градиенте (например, скорости повышения или снижения температуры). В системах, где центральная система снабжена термостатом 720 или где центральная система управляет системой ОВКВ, такая центральная система обладает информацией о том, обеспечивает ли система ОВКВ обогрев или охлаждение; в противном случае, центральная система использует информацию о температуре окна, предоставленную моторизованными шторами 702-705, для определения того, работает ли система ОВКВ на обогрев или на охлаждение. В одном варианте осуществления моторизованные шторы направляют центральной системе информацию о температуре окна. В другом варианте осуществления центральная система проводит опрос моторизованных штор, направляя инструкции одной или более моторизованным шторам 702-705 о передаче моторизованными шторами данных по температуре окна.
Центральная система определяет, на какую величину открыть или закрыть моторизованные шторы 702-705 в соответствии с имеющейся мощностью для нагрева или охлаждения в системе ОВКВ, а также - в соответствии с очередностью зон и разностью между нужной температурой и фактической температурой в каждой зоне. В одном варианте осуществления обитатели дома используют групповой контроллер 707 для установки заданного значения и очередности зоны 711, групповой контроллер 708 для установки заданного значения и очередности зоны 712 и т.д. В другом варианте осуществления обитатели дома используют пульт 1300 центральной системы для установки заданного значения и очередности каждой зоны, и групповые контроллеры - для коррекции (на постоянной или временной основе) настроек центральной системы. Еще в одном варианте осуществления центральный пульт управления 1300 отображает текущую температуру, заданную температуру, градиент температуры и очередность каждой зоны.
В одном варианте осуществления центральная система направляет свет системы ОВКВ в каждую зону в соответствии с очередностью зоны и ее температурой по отношению к заданной температуре зоны. Так, например, в одном варианте осуществления центральная система обеспечивает подачу относительно большего потока света ОВКВ к зонам с относительно большей приоритетностью, в которых температура не соответствует заданному значению, чем к зонам с меньшей приоритетностью или зонам, в которых температура соответствует заданному значению или относительно близка к нему. В другом варианте осуществления, центральная система не допускает закрытия или частичного закрытия слишком большого количества окон во избежание уменьшения освещенности окна ниже желаемого минимального значения.
В одном варианте осуществления центральная система проводит мониторинг скорости повышения (или понижения) температуры в каждой зоне и направляет команды на регулирование степени открытия каждой моторизованной шторы 702-705 для доведения температуры в зонах с большей приоритетностью до желаемого значения, одновременно обеспечивая в зонах с меньшей приоритетностью условия, не слишком далекие от их соответствующей заданной температуры.
В одном варианте осуществления центральная система использует прогнозирующее моделирование для расчета величины открытия окон каждой из моторизованных штор 702-705, чтобы уменьшить количество открытий и закрытий окон и, тем самым, снизить энергопотребление двигателей 409. В другом варианте осуществления центральная система использует нейронную сеть для расчета заданной величины открытия окна для каждой из моторизованных штор 702-705. Еще в одном варианте осуществления в центральную систему вводятся различные запрограммированные рабочие параметры, такие как мощность центральной системы ОВКВ, кубатура дома и т.д., для их использования при расчете открытий и закрытий окон. Еще в одном варианте осуществления центральная система является адаптивной и настроена на обучение информации об эксплуатационных характеристиках системы ОВКВ и ее способности регулирования температуры в различных зонах по мере открытия и закрытия моторизованных штор 702-705. В адаптивной самообучающейся системе по мере управления центральной системой моторизованными шторами для получения нужной температуры за определенный период времени центральная система обучается тому, какая из моторизованных штор должна быть открыта и на сколько, для достижения заданного уровня обогрева и охлаждения для каждой зоны. Использование такой адаптивной центральной системы удобно, потому что лицу, проводящему установку, не требуется вводить программируемые рабочие параметры ОВКВ в центральную систему. В одном варианте осуществления центральная система предупреждает, когда в системе ОВКВ появляются признаки аномального функционирования, например, такие, как отсутствие изменения температуры одной или более зон, соответствующего ожидаемому изменению (например, из-за несоответствующего функционирования системы ОВКВ, открытого окна или двери и т.д.).
В одном варианте осуществления для возможности адаптации и обучения центральной системы используются различные результаты адаптации (например, различные коэффициенты) на основании того, осуществляется ли системой ОВКВ обогрев или охлаждение, в зависимости от наружной температуры, от изменения заданного значения температуры или очередности зон и т.д. Так, в одном варианте осуществления центральная система использует первый набор коэффициентов адаптации, когда система ОВКВ работает на охлаждение, и второй набор коэффициентов адаптации, когда она работает на обогрев. В другом варианте осуществления адаптация основана на прогнозирующей модели. Еще в одном варианте осуществления адаптация основана на использовании нейронной сети.
На фиг.17 представлена блок-схема алгоритма управления 1700 моторизованными шторами. В целях пояснения, а не в виде ограничения, алгоритм 1700 описан в данном документе как используемый в центральной системе. Однако специалисту среднего уровня в данной области техники понятно, что алгоритм 1700 можно использовать в центральной системе, в групповом контроллере, в моторизованной шторе или его можно распределить на центральную систему, групповой контроллер и моторизованную штору. В алгоритме 1700 в блоке 1701 заданные уровни освещенности от одного или более групповых контроллеров поступают к расчетному блоку 1702. Расчетный блок 1702 проводит расчет заданных значений настроек моторизованной шторы (например, на какую величину открыть или закрыть каждую моторизованную штору), в соответствии с уровнем освещенности в зоне, степенью приватности и т.д. В одном варианте осуществления блок 1702 использует прогнозирующую модель, как описано ранее. В другом варианте осуществления блок 1702 рассчитывает параметры настройки моторизованной шторы независимо для каждой группы (например, без учета взаимодействий между группами). В другом варианте осуществления блок 1702 рассчитывает параметры настройки моторизованной шторы по методу спаренного обсчета зон, включающему взаимодействия между группами. Еще в одном варианте осуществления расчетный блок 1702 проводит расчеты для открытия новых окон, принимая во внимание имеющиеся открытые окна и, таким образом, настроен на максимальное снижение мощности, расходуемой на открывание и закрывание моторизованных штор.
Параметры настройки оконных штор от блока 1702 передаются каждому из двигателей моторизованных штор в блоке 1703, где моторизованные шторы перемещаются в новые открытые положения, в соответствии с потребностью (и, факультативно, включаются один или более вентиляторов 402 для вытяжки дополнительного объема светового излучения из соответствующих окон). После настройки новых открытий окон в блоке 1703 процесс переходит к блоку 1704, где получают новые значения замеров (например, температура, освещенность, приватность и т.д.) от групповых контроллеров (новые зональные температуры и уровни освещенности отражают новые настройки параметров моторизованных штор, выполненные в блоке 1703). Новые зональные температуры используются для ввода адаптационных данных в блок 1702 для адаптации прогнозирующей модели, используемой блоком 1702. Новые зональные температуры используются также для ввода в блок 1702 температурных данных, используемых при расчете новых параметров настройки моторизованных штор.
Как описано выше, в одном варианте осуществления алгоритм, используемый в расчетном блоке 1702, предусматривает возможность прогнозирования открытия моторизованной шторы, необходимого для доведения температуры каждой группы до заданного значения, основанного на текущей температуре, имеющихся возможностях обогрева и охлаждения, количестве света, которое может быть пропущено через каждую моторизованную штору и т.д. Расчетный блок использует прогнозирующую модель для расчета величины открытия моторизованной шторы, необходимого на протяжении относительно продолжительных периодов времени, чтобы уменьшить мощность, потребляемую при ненужных открытиях и закрытиях моторизованных штор. В другом варианте осуществления моторизованные шторы получают питание от аккумуляторной батареи, поэтому уменьшение количества перемещений моторизованных штор продлевает срок службы аккумуляторных батарей. Еще в одном варианте осуществления блок 1702 использует прогнозирующую модель, которая изучает характеристики системы и различных зон и, таким образом, прогноз, предоставляемый моделью, с течением времени уточняется.
В одном варианте осуществления групповые контроллеры сообщают о зональных температурах и/или уровнях освещенности центральной системе и/или моторизованным шторам через регулярные промежутки времени. В другом варианте осуществления групповые контроллеры сообщают о температурах в зоне центральной системе и/или моторизованным шторам после того, как температура в зоне изменилась на определенную величину, соответствующую пороговому значению. Еще в одном варианте осуществления групповые контроллеры сообщают о температурах в зоне центральной системе и/или моторизованным шторам в ответ на запрашивающую инструкцию, поступающую от центральной системы или от моторизованной шторы.
В одном варианте осуществления групповые контроллеры сообщают о заданных настройках температур и/или уровнях освещенности, значениях приоритетности зоны и т.д. центральной системе или моторизованным шторам в любой момент, когда обитатели дома изменяют значения настройки температур или значения приоритетности зоны, используя средства управления 1102, предназначенные для пользователей. В другом варианте осуществления групповые контроллеры сообщают о значениях настройки температур и значениях приоритетности зон центральной системе или моторизованным шторам в ответ на запрашивающую инструкцию, поступающую от центральной системы или от моторизованных штор.
В одном варианте осуществления обитатели дома могут выбрать параметр зоны нечувствительности термостата (например, величину гистерезиса), используемый расчетным блоком 1702. Относительно большая величина параметра зоны нечувствительности уменьшает величину перемещения моторизованной шторы за счет больших колебаний температуры в зоне.
В одном варианте осуществления используется датчик наличия обитателей 1201 для изменения приоритетности приватности с относительно более низкого уровня на относительно более высокий уровень. Так, например, система может быть настроена на обеспечение относительно большей приватности, когда в комнате или на территории находятся люди, чем когда территория пуста. В другом варианте осуществления используется величина по типу гистерезиса в совокупности с датчиком наличия обитателей таким образом, что настройка параметра приватности на территории изменяется относительно медленно, и моторизованные шторы не поднимаются и не опускаются многократно при входе человека в зону, оснащенную датчиком наличия обитателей, и при выходе из нее. Еще в одном варианте осуществления система 601 использует данные от датчика наличия обитателей 1201, чтобы выяснить, когда зона, вероятно, занята людьми, или свободна от их присутствия в течение периода времени, и, соответственно, изменить настройки приватности.
В одном варианте осуществления моторизованные шторы сообщают данные, полученные от датчиков (например, температуру окна, освещенность, состояние питания, положение и т.д.), центральной системе и/или групповым контроллерам через регулярные интервалы. В другом варианте осуществления моторизованные шторы сообщают данные, полученные от датчиков, центральной системе и/или групповым контроллерам в любом случае, когда данные датчиков не проходят пороговый тест (например, превышают пороговое значение, снижаются до величины, меньшей порогового значения, попадают в пороговый диапазон или за его пределы и т.д.). Еще в одном варианте осуществления моторизованные шторы сообщают данные, полученные от датчиков, центральной системе и/или групповым контроллерам в ответ на запрашивающую инструкцию центральной системы или группового контроллера.
В одном варианте осуществления центральная система, изображенная на фиг.7-9, использована в рассредоточенном виде в групповых контроллерах 1100 и/или в моторизованных шторах. В рассредоточенном виде центральная система не обязательно существует в виде обособленного устройства, скорее, функции центральной системы могут быть распределены на групповые контроллеры 1100 и/или моторизованные шторы. Так, в рассредоточенном виде на фиг.7-9 представлена концептуальная/расчетная модель системы. Например, в рассредоточенной системе каждому групповому контроллеру 1100 известна очередность его зоны, и групповые контроллеры 1100 в рассредоточенной системе «договариваются» о распределении имеющегося света, приватности, обогрева/охлаждения и т.д. между зонами. В одном варианте осуществления рассредоточенной системы один из групповых контроллеров выполняет функцию главного термостата, который собирает данные от остальных групповых контроллеров и передает их расчетному блоку 1902. В другом варианте осуществления рассредоточенной системы групповые контроллеры работают по принципу «равный с равным», а расчетный блок 1902 получает данные рассредоточенным образом от множества групповых контроллеров и/или моторизованных штор.
В одном варианте осуществления моторизованная штора сообщает о своем уровне мощности центральной системе или групповому контроллеру. В другом варианте осуществления центральная система или групповой контроллер принимают во внимание такие данные об уровне мощности при определении необходимости открытия новых моторизованных штор. Так, например, если существуют первая и вторая моторизованные шторы, обслуживающие одну зону, и центральной системе становится известно, что у первой моторизованной шторы низкий уровень мощности, то центральная система будет использовать вторую моторизованную штору для регулирования прохождения света в зону. Если первая моторизованная штора способна использовать вентилятор 402 или иной генератор на базе светового потока для выработки электрической энергии, то центральная система направит второй моторизованной шторе команду занять относительно закрытое положение и распорядится о направлении относительно большего светового потока через первую моторизованную штору для обеспечения освещенности зоны.
В одном варианте осуществления центральная система или групповой контроллер выдают шторам команду об открытии в ответ на поступление сигнала тревоги в связи с возгоранием или задымлением. В другом варианте осуществления центральная система или групповой контроллер выдают шторам команду об открытии или закрытии в ответ на поступление сигнала от системы охранной сигнализации. Еще в одном варианте осуществления центральная система или групповой контроллер выдают шторам команду об открытии или закрытии в ответ на сигнал от системы охранной сигнализации об открытии окна, закрытии окна, открытии двери и/или закрытии двери. В другом варианте осуществления групповой контроллер предусмотрен для подключения к сети (например, для подключения к Интернету, сотовому телефону, обычному телефону и т.д.), чтобы обеспечить домовладельцу возможность дистанционно открывать или закрывать шторы или дистанционно изменять параметры приоритетности в системе управления (например, заданную относительную приоритетность в отношении приватности, температуру и освещенность, заданную температуру, заданный уровень приватности, заданный уровень освещенности и т.д.). Еще в одном варианте осуществления пользователь может дистанционно управлять подключенным к сети групповым контроллером через телефон или сотовый телефон.
На фиг.18 изображен один вариант осуществления моторизованной шторы, с трубчатым двигателем 303, встроенными аккумуляторами в качестве источника питания 350 и электронным блоком 1801. Электронный блок включает, например, контроллер 301, факультативный конденсатор 306, радиочастотный приемопередатчик 302 и факультативный тэг RFED 309.
На фиг.19 представлен один вариант осуществления моторизованной шторы с трубчатым двигателем 303, встроенными аккумуляторами 350, электронным блоком 1801 и полочкой 1901.
Специалистам в данной области техники очевидно, что моторизованная штора не ограничена подробностями вышеприведенных иллюстрированных вариантов осуществления и что данная моторизованная штора может быть воплощена в других конкретных формах, не выходящих за рамки ее сущности или существенных признаков; более того, могут выполняться различные исключения, подстановки и изменения, не выходящие за рамки сущности изобретения. Например, хотя конкретные варианты осуществления описаны с упоминанием полосы частот 900 МГц, специалисту среднего уровня в данной области техники понятно, что также могут быть использованы и частотные диапазоны более и менее 900 МГц. Беспроводная система может быть настроена на работу в одном или более частотных диапазонах, например, таких, как диапазон декаметровых волн, диапазон метровых волн, дециметровых волн, микроволновый диапазон, миллиметровый диапазон и т.д. Специалисту среднего уровня в данной области техники понятно, что могут быть также использованы другие технологии, в отличие от широкополосного диапазона и/или вместо него. Использования модуляции не ограничены каким-либо конкретным способом модуляции, при этом схема модуляции может быть, например, частотной модуляцией, фазовой модуляцией, амплитудной модуляцией, сочетанием различных видов и т.д. Одна или более из описанных выше систем беспроводной связи могут быть заменены системами проводной связи. Одна или более из описанных выше систем беспроводной связи могут быть заменены системами передачи по линиям электроснабжения. Представленное описание изобретения, таким образом, должно рассматриваться во всех отношениях как иллюстративный материал, а не ограничивающий, с объемом изобретения, определенным прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.