CN101138280A - 根据安装平面图试运行无线网络设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于试运行已安装的建筑物设施设备的方法包括在多个建筑物设施设备L1、L2、E1、E2、2、3之间建立无线通信,以通过信号的三角测量来确定每一个设备相对于至少三个参考节点G1、G2、G3的空间位置。每一个设备的已被确定的空间位置的坐标被传送到建筑物设施试运行系统,该系统生成所述设备的空间位置地图。然后将该地图与建筑物设施平面图进行比较以获得用于每一个所述设备的配置数据。基于该配置数据,配置命令被发布给每一个设备来对系统进行试运行。
Description
技术领域
本发明涉及用于试运行(commission)例如无线控制的照明系统及关联的开关节点等建筑物内的无线网络设备的方法和设备。
背景技术
大型建筑物的照明控制通常是由建筑物管理系统(BMS)处理。通常使用有线总线以菊花链方式把每一盏灯连接回BMS。BMS例如通过适当放置的运动传感器、开关和其它开关节点远程监控灯且允许对灯进行控制。其收集有关灯和电力使用的统计数据,且可以识别损坏的灯或接近其工作寿命终点的灯。当需要维修时,可以使用BMS自动地通知维护小组。
大型建筑物内的灯按照平面图安装,该平面图详细说明每一盏灯或设备的类型、它的位置以及其与线控总线的连接。安装由电工来执行。然而,灯的身份不为BMS所知。在试运行操作中通常要动用一个专家来完成安装工作。这种试运行操作典型地一次完成一层。测试信号经常被用来依次轮转每一盏灯的电力水平。专家接着会走遍建筑物直到灯被标识并与平面图匹配。这一过程重复进行直到所有灯都被标识。因而有可能将每一个照明单元分配给一个或多个相关的控制器。
现有技术中仍然存在的一个重要不利之处是,试运行过程费时并且可妨碍在建筑物现场进行其工作的其他承包人的能力。另外的不利之处是,试运行任务是一项技术性强的工作,因此成本较高并且易受错误影响。
对于这样的照明系统,非常期望的是具有“即插即用”类型的能力,使得试运行操作能够被完全地或至少部分地自动化。
许多现有技术文档描述了用于在建筑物内定位设备的技术。例如,US2003/0130039描述了一种用于当游戏机在建筑物中四处移动时使用娱乐场或旅馆内的无线通信来跟踪游戏机的方法。可以生成这些机器的位置的地图或图形表示并且信息可以被使用于验证这些机器的位置仍旧依从游戏规则。WO01/93434描述了基于使用无线通信确定的设备的三角测量的位置,而封锁或使能与便携式数据处理设备的通信的技术。WO2004/019559描述了一种使用到达时间差技术确定无线局域网内传送设备的位置的系统。
发明内容
本发明的目的是克服或减轻至少一些上述不利之处。
根据一个方面,本发明提供一种用于试运行已被安装的建筑物设施设备的方法,包括以下步骤:
在建筑物设施设备之间建立无线通信来确定每一个设备相对于至少三个参考节点的空间位置;
传送每一个设备的空间位置的坐标给建筑物设施试运行系统;
生成所述设备的空间位置地图;
将该地图与建筑物设施平面图进行比较以获得用于每一个所述设备的配置数据;和
发布配置命令给每一个设备。
根据另一个方面,本发明提供建筑物设施设备试运行装置,包括:
一个用于接收多个建筑物设施设备中的每一个的空间位置坐标的接收器;
一个用于从所述坐标生成所有所述设备的空间位置地图的地图生成器模块;
存储包括每一个所述设备的位置和与此相关的配置数据的建筑物设施平面图的存储器;
一个用于将所生成的地图与建筑物设施平面图进行比较以获得用于每一个所述设备的配置数据的比较器模块;和
一个用于发布配置命令给每一个设备的配置模块。
附图说明
现在将通过例子和参考附图对本发明的实施例进行描述,其中,附图如下:
图1显示一个示意性建筑物平面图,指出照明设备、开关控制单元和网络网关的位置;
图2显示图1的建筑物平面图,举例说明用于对照明设备的位置进行定位的三角形测量的原理;
图3a显示良好的三角测量几何条件的示意性例证,而图3b显示拙劣的三角测量几何条件的示意性例证;和
图4显示连接于图1的网关的建筑物管理系统的示意图。
具体实施方式
要指出,虽然现在将特别结合建筑物内的照明单元或照明设备来描述本发明,但是同样的原理可以应用于其他远程可控制的电子固定装置,例如通风单元、加热单元、空调单元、百叶窗控制器或窗帘控制器等。此处所使用的表示语“建筑物设施设备”因此旨在包括被安装在建筑物内、出现在建筑物设施平面图中的、所有此类远程可控制的或远程可监控的电子设备。
图1显示建筑物1的楼层平面图,其中不同类型的照明设备L1、L2、E1、E2和开关控制单元2、3被标识为是在该建筑物的一个房间内。当然,这样的楼层平面图一般会扩展到该楼层的其它房间和该建筑物的其它房间。照明设备L1、L2、E1、E2中的每一个可以被连接到一个共同的供电设备,也可以通过有线的或无线的总线连接到建筑物管理系统(图1中未显示)。所选择的照明设备E1、E2可以是用于照亮建筑物出口的紧急类型。每一个照明设备并入一个收发器,其将能够与建筑物各处的其他收发器节点进行无线通信。优选地,每一个照明设备和开关控制单元与至少一个网关节点G1、G2、G3进行无线通信。网关节点典型地直接与BMS40进行有线通信(如图4所示)。开关控制单元2、3可以是对相关联的照明设备实施控制的任何适合的类型,例如运动传感器或存在检测器2及调光器控制器3。当然,开关控制单元2、3也可以是适合于与其它类型的建筑物设施设备,例如加热器和空调单元,一起使用的其它类型(例如自动调温器)。
在优选的实施例中,ZigBee被用作无线通信标准,其被集成入所有已安装的灯、开关、传感器和网关。经由局域网(LAN)有线骨干(41、42、43)或其它通信系统(图4),网关G1、G2、G3传达返回BMS40。优选地使用若干网关G1、G2、G3以便确保以短的路由返回BMS40,为最小化跳数,自组网将要求覆盖建筑物的整个楼层。网关G1、G2、G3也优选地提供最初的固定参考点以使能进行照明控制的自动的试运行,正如从后文将变得清楚的,对于确定空间地图,固定(已知)的参考点不是必需的,因为可以使用同样的三角测量技术生成相关的地图,该地图没有被锚定(anchored)于已知位置。
无论使用哪种无线通信系统,其都包括对无线设备之间发送的信号的飞行时间(time-of-flight)进行测量的能力,以便能够确定相应无线设备之间的距离。优选地,系统的精度允许确定在±1m之内的距离,更加优选地是在±30cm的精度之内。
当灯被第一次加电时,形成一个网络,其根据已知协议将所有无线设备(灯、开关、传感器和网关)关联在一起组成一个复杂的网络。这允许消息在某一距离上被路由通过该网络,该距离大于使用自组路由的任何一个设备的无线范围。如此的一个网络是ZigBee网状网络。优选地,这些网关中的一个被配置作为网络控制器,且在无线通信范围内的所有本地节点加入该网络。网状路由协议也允许节点使用自组路由加入,扩展该网络以包括图1中所示的所有设备。
为开始试运行过程,需要安装有(绝对或相对的)已知位置的至少3个清楚识别的无线设备以提供固定的参考点。如已述的,虽然可以选择任何三个设备,但优选地,这三个设备是网关设备G1、G2、G3。所有这些设备都需要在至少一个灯L1、L2、E1、E2等的范围内以启动该过程。信号可以被发送,从而给出每一个发送设备的位置并且允许接收设备使用飞行时间来测量其范围。使用三个如此的测量便允许接收设备使用熟知的三角测量技术来确定其位置。
例如,图2举例说明了照明设备20,其已经检测出三个如此的、从网关G1、G2、G3被传送的信号,它们分别被描述为范围R1、R2、R3。照明设备20使用这些范围和网关设备G1、G2、G3的传送位置以从信号范围R1、R2、R3的各自轨迹21、22、23的交叉来三角测量其自身位置。该信息能够与设备的独特身份(例如IEEE地址或网络本地地址)、具体设备类型和其已计算出的位置进行汇编并且经过该网络发送回BMS。BMS40可以自动比较已计算出的位置和建筑物平面图,核查设备类型并且将平面图中给定的灯与其独特的地址进行关联。
一旦一盏灯的位置被成功地识别,其就可以被用作已知位置的固定参照点,以便在有其它灯存在于超出网关的无线传送范围之外时帮助识别其它灯的位置。该过程可以被用于在建筑物级别扩展,以试运行每一盏灯、传感器和开关。这个过程也允许系统用通过平面图提供的位置来校正每一个识别的节点的已测量位置,这能够被用于消除小的误差。这提供了有利之处,即:位置误差没有扩散,因为当一个节点的已校正位置被用作参考点时该过程会被重复。
一些灯,特别是开关,可能不被安装在共同的天花板的高度。将认识到:如果假定平面的三角测量,则这可以引入三角测量误差。如果与设备的总间隔相比,设备之间的高度维度中的差别十分显著,则应使用至少四个参考点以使得能正确地解决第三维。
参考图3,这样的本地定位系统的一个方面是定位解决方案的几何条件。理想地三个或更多的参考设备31、32、33应当离得很远,让带有未知位置的设备34落于它们之间的某处。图3a举例说明了好的几何条件提供清晰的解,而图3b举例说明差的几何条件提供不清晰的解,应当避免该差的几何条件。
参考图4,已经相对于三个网关或其它设备的原始位置确定每一个照明设备和每一个开关控制设备(或更通常地,每一个建筑物设施设备)的位置后,BMS处理器44可以包括一个用于生成建筑物设施设备的布局的“空间位置地图”45的地图生成器模块44a,并且将该地图存储于存储器47中。这可以与同样存储于存储器中的建筑物设施平面图46直接比较。
试运行过程现在可以完全自动地进行。
首先,已生成的地图45必须被调准于建筑物设施平面图46。如果获知三个参考设备(例如网关G1、G2、G3)的绝对坐标,则这些可以被直接与建筑物设施平面图调准。如果仅获知三个参考设备的相对位置,则可以使用这些参考设备的相对位置来与建筑物设施平面图46上的三个相应的网关设备进行调准,以便把已生成的地图45与其调准。
在其它环境下,可以使用“最佳拟合”方法来调准已生成的地图45和建筑物设施平面图46来最小化所有设备的方差(variance)。
在其它方案中,在获取用于所有无线设备的位置数据期间可以通过参考建筑物设施平面图来多次更新已生成的地图。例如,在相对于参考设备G1、G2、G3、获取用于一个或多个无线设备的位置数据之后,那些无线设备的位置可以与建筑物设施平面图46中的位置比较,并且被调整以校正小的位置误差,使得它们精确地匹配建筑物设施平面图中的各自位置。以这种方式,新近获得的设备可以被用作为新的参考设备,其定位具有高的可信度。以这一方式使用迭代的更新过程减少了以下的可能性,即:在将已生成的地图45中的设备位置匹配于建筑物设施平面图46中累积的定位误差能够引起困难。
处理器44包括比较器模块44b,其因而能够将已生成的地图45中的每一个被发现的设备的身份与建筑物设施平面图46中的对应设备相联系。有了这一知识,建筑物管理系统40便能够发布配置命令给每一个设备,该命令确立哪些照明设备响应于哪些开关控制设备。这个功能可以由配置模块44c执行。
优选地,建筑物设施平面图46包括用于其上所有设备的所有必需的配置数据,或是指向其它数据文件中的相关信息的指针。配置数据包括指示在例如一个或一组照明设备与一个或一组相应的开关控制设备之间的功能交互作用的数据。这样,一套照明设备可以被配置以便由例如一对手动通断开关、一只调光器控制器和一对用于自动开关的运动传感器操作。相似的原理适用于其它设备,例如加热器和通风单元。这样,在通常的意义上,配置数据包括指示在第一组一个或更多建筑物设施设备与第二组一个或更多其它建筑物设施设备之间的功能交互作用的数据。
在发布所有必需的配置命令之后,建筑物设施在不需要手动干预的情况下被完全的试运行。
从前文中,将会理解,操作步骤:(i)在设备之间建立无线通信来确定不同无线设备的位置,(ii)生成该设备的空间位置地图45,(iii)将地图45与建筑物设施平面图46进行比较以获得配置数据,和(iv)发布配置命令给每一个设备,可以按照顺序的系列步骤或作为迭代过程被执行,其中在空间位置地图45被用另外的设备更新之前,一些设备的位置从建筑物设施平面图中被确定和验证。配置命令也能够被发布给这样的设备,即:它们的位置在其它设备的位置定位过程仍进行时已被确立。
虽然举例说明的实施例显示,试运行操作由连续地执行所有设备的监控和控制功能的建筑物管理系统执行,但是有可能在没有建筑物管理系统的情况下可使用试运行系统。例如,不同照明设备L1、L2、E1、E2可以通过设备之间直接的无线控制、在各开关控制设备控制的情况下进行操作,而不需BMS。在本例中,试运行系统可以是仅用于对本系统进行试运行的临时处理器44(例如膝上型计算机)。
其它实施例有意地是在后附权利要求的范围中的。
Claims (20)
1.一种用于试运行已被安装的建筑物设施设备的方法,包括以下步骤:
在建筑物设施设备(L1、L2、E1、E2、2、3)之间建立无线通信来确定每一个设备相对于至少三个参考节点(G1、G2、G3)的空间位置;
传送每一个设备的空间位置的坐标给建筑物设施试运行系统(40);
生成所述设备的空间位置地图(45);
将该地图与建筑物设施平面图(46)进行比较以获得用于每一个所述设备的配置数据;和
发布配置命令给每一个设备。
2.权利要求1的方法,其中,配置数据包括指示在第一组一个或更多建筑物设施设备(L1、L2、E1、E2)与第二组一个或更多其它建筑物设施设备(2、3)之间的功能交互作用的数据。
3.权利要求2的方法,其中,第一组建筑物设施设备包括照明设备(L1、L2、E1、E2),而第二组建筑物设施设备包括开关控制单元(2、3) 。
4.权利要求3的方法,其中,开关控制单元(2、3)包括通断开关、调光器控制器、运动传感器和存在传感器中的任何一个或多个。
5.权利要求2的方法,其中,第一组建筑物设施设备包括加热、通风与空调单元中的任何一个或多个,而第二组建筑物设施设备包括开关控制单元。
6.权利要求1的方法,其中,无线通信使用无线电频率无线通信。
7.权利要求6的方法,无线通信符合ZigBee标准。
8.权利要求1的方法,其中,每一个建筑物设施设备的空间位置通过使用设备之间的无线信号飞行时间测量被确定。
9.权利要求1的方法,其中,对位于空间位置地图(45)中的每一个设备,比较的步骤包括,建筑物设施平面图中的一个对应的设备,和从建筑物设施平面图中读出与该设备关联的配置数据。
10.权利要求1的方法,其中,建筑物设施试运行系统构成建筑物管理系统(40)的一部分。
11.权利要求10的方法,其中,至少三个参考节点(G1、G2、G3)是用作为与建筑物管理系统(40)进行直接通信的节点的网关设备。
12.权利要求1的方法,其中,将空间位置地图(45)与建筑物设施平面图进行比较的步骤进一步包括根据建筑物设施平面图校正设备的空间位置的坐标的步骤,以促进对随后设备进行更精确的空间位置确定。
13.一种建筑物设施设备试运行装置(40),包括:
一个用于接收多个建筑物设施设备(L1、L2、E1、E2、2、3)中的每一个的空间位置坐标的接收器;
一个用于从所述坐标生成所有所述设备的一个空间位置地图(45)的地图生成器模块(44a);
存储包括每一个所述设备的位置和与此相关的配置数据的建筑物设施平面图(46)的存储器(47);
一个用于将所生成的地图与建筑物设施平面图进行比较以获得用于每一个所述设备的配置数据的比较器模块(44b);和
一个用于发布配置命令给每一个设备的配置模块(44c)。
14.权利要求13的装置,其中,配置数据包括指示在第一组一个或更多建筑物设施设备(L1、L2、E1、E2)与第二组一个或更多其它建筑物设施设备(2、3)之间的功能交互作用的数据。
15.权利要求14的装置,其中,第一组建筑物设施设备包括照明设备,而第二组建筑物设施设备包括开关控制单元。
16.权利要求15的装置,其中,开关控制单元包括通断开关、调光器控制器、运动传感器和存在传感器中的任何一个或多个。
17.权利要求14的装置,其中,第一组建筑物设施设备包括加热、通风与空调单元中的任何一个或多个,而第二组建筑物设施设备包括开关控制单元。
18.权利要求13的装置,其中,比较器模块(44b)包括适合于为位于空间位置地图中的每一个设备识别建筑物设施平面图中的一个对应设备和从建筑物设施平面图(46)中读出与该设备关联的配置数据的处理器。
19.权利要求13的装置,其中,比较器模块(44b)包括根据建筑物设施平面图(46)来校正设备的空间位置的坐标的校正模块,以促进对随后设备进行更精确的空间位置确定。
20.权利要求13的装置,其中,建筑物设施试运行装置构成建筑物管理系统(40)的一部分。
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