CN101403914A - 用于建筑物控制系统的无线设备 - Google Patents

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CN101403914A CNA2008101737043A CN200810173704A CN101403914A CN 101403914 A CN101403914 A CN 101403914A CN A2008101737043 A CNA2008101737043 A CN A2008101737043A CN 200810173704 A CN200810173704 A CN 200810173704A CN 101403914 A CN101403914 A CN 101403914A
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    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric

Abstract

本发明涉及用于建筑物控制系统的无线设备。无线适配器模块通过有线接口从监视设备接收数据，其中该数据遵循第一协议。该无线适配器模块将该数据转换为管理控制系统兼容的格式。通过无线接口该数据被发送到该管理控制系统。该无线适配器模块可使用各种不同的协议和转换，由此单一一个管理控制系统可以和多种不同供应商的监视设备通信。

Description

用于建筑物控制系统的无线设备
技术领域
本发明主题的实施例一般地涉及控制系统，更特别的涉及用于控制系统的无线设备。
背景技术
餐厅、便利店和类似的商业区通常具有多种设备，其可包括控制模块或传感器，如温度传感器、电平传感器等。举例来说，传感器可设置在烤箱、冰箱、咖啡机、饮料自动出售机和集油器等的上面。典型地，很多不同的供应商可提供这些设备，并且每个供应商的设备可以根据供应商到供应商各自不同的私有协议来进行传感或控制数据的通信。因此单个商业场所可拥有多个具有可提供数据的传感器的设备，然而每个设备上的数据可能以不同的形式提供，而其中没有一个系统可以和所有不同种类设备进行通信。
附图说明
本发明的实施例通过举例来图示说明，但不局限于这些附图，其中：
图1是示意了操作环境的框图，本发明的示例性实施例可在其中实施。
图2是根据本发明实施例的无线适配器模块的组件框图。
图3是根据本发明实施例的无线适配器模块的操作方法流程图。
具体实施方式
操作环境示例
图1是示意操作环境100的框图，本发明的示例性实施例可在其中实施。一般地，环境100可运行在小建筑物或零售区域，例如餐厅、便利店、或其他小于大约200,000平方英尺的建筑物。环境100可以包括一个或多个无线适配器模块102、监视器104A-C、管理控制系统106和模块编程工具108。这些组件可利用一个或多个网络通信连接，包括无线网络110。
在一些实施例中，管理控制系统106提供一个或多个应用和/或存储用于自动化系统的数据。该管理控制系统106可以包括多种提供自动化系统中的各个模块和设备的监视、控制和资源管理的模块或应用设备。例如，管理控制系统106可包括一个应用服务器，其可提供系统上的设备的供应并能提供数据库来为自动化系统存储与设备相关的数据。进一步，管理控制系统106可以提供由耦合在系统100上的设备生成或确定的日志和警告数据的存档或存储，并提供接口来显示这些数据。在具体实施例中，管理控制系统106是可从弗吉尼亚州的里士满市的Tridium公司得到的Niagara Framework
Figure A20081017370400041
在不同实施例中使用的管理控制系统的进一步细节描述在美国专利6,832,120中提供，标题为“SYSTEMAND METHODS FOR OBJECT-ORIENTED CONTROL OF DIVERSEELETROMECHANICAL SYSTEMS USING A COMPUTER NETWORK”，其在这里引用作为参考。
监视器104A-104C表示提供操作数据的各种设备或装置，例如为不同类型的装置如烤箱、饮料自动出售系统、咖啡机、集油器监视器等提供温度数据、电平数据或其他与自动化相关的数据。每个监视器104A-C可由不同的供应商提供，并且每一个都能以不同于其他监视器的私有方式提供数据。监视器104可以提供多种与该装置相关的功能，包括监视功能(例如，提供温度或电平数据)、控制功能(例如，控制开关或温度调节器)、或资源管理功能(提供装置标识和/或状态信息)。监视器104可以是自动化系统中使用的多种设备中的任何一种，包括传感器、开关、制动器和其他这样的设备。虽然图1中示意了3个监视器104A-104C，但应理解的是在不同实施例系统中可以具有更多或更少的监视器。
无线适配器模块102包括用于接口监视器104并与之交互的硬件和软件。无线适配器模块102利用有线接口与监视器104通信，并利用无线接口与管理控制系统106通信。另外，无线适配器模块102可以将数据转换成监视器104或管理控制系统106兼容的格式。无线适配器模块102的硬件和软件的进一步细节将在下面参考图2和图3进行描述。
模块编程工具108提供了用于详细指明用来编程无线适配器模块102的程序的接口。用在本发明的特定实施例中的模块编程工具108的进一步细节在美国专利申请中被提供，申请号为11/888,265，申请日为2007年7月31日且标题为“PROGRAMMABLE CONTROL ENGING ON A WRIELESS DEVICE”，其这里引用作为参考。
网络110用来耦合模块编程工具108、管理控制系统106和无线适配器模块102。在一些实施例中，网络110是一个无线网络，并且该无线适配器模块和网络上的其他节点可以被组织成一个网状网络。网状网络是理想的，因为网状网络是典型地可自愈的，也就是说即使一个节点出现故障或连接被破坏，网络仍然可以继续运行。因此，形成了一个非常可靠的网络。不过，其它网络拓扑如星形和簇树拓扑也是可以的且处在本发明主题的范围内。
图2是提供根据本发明实施例的无线适配器模块102的进一步细节和示例性组件框图。在一些实施例中，无线适配器模块102包括一个或多个处理器202、存储器208、有线设备接口204和无线网络接口206。处理器202可以是任何类型的计算电路，例如但不局限于，微处理器、复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、数字信号处理器(DSP)、或任何其他类型的处理器、处理单元、执行单元、或计算器，本发明不局限于任何特定类型的处理器。虽然只示出了一个处理器202，但在无线适配器模块102中可具有多个处理器。
有线设备接口204给一个或多个监视器104提供接口。在一些实施例中，有线设备接口204可以是RS232串行接口，也称为串行端口。在可选实施例中，其它有线接口可以使用，并处在本发明主题的范围内。
无线网络接口206提供了到网络110的接口。无线网络接口206可以是无线收发机。在一些实施例中，网络接口206是低功率无线网络接口206，并且支持电气电子工程师协会(IEEE) 802.15.4网络标准。IEEE 802.15.4被指定用来提供具有数月至数年的电池寿命以及非常低复杂度的低数据速率通信。IEEE802.15.4的实施意图在在一个未占用的、国际频带中操作。IEEE 802.15.4标准在无线适配器模块102中的实施为自动化系统的数据的通信提供了足够的数据速率，同时提供了相对长的电池寿命。一般地，该标准提供了CSMA-CA(带有冲突避免的载波侦听多路访问)通信协议，并额外为高优先级通信提供了保障的时隙机制。
进一步的，在特定实施例中无线网络接口206可包括由英国南约克郡的谢菲尔德的Jennic有限公司提供的无线微控制器族中的任何一个。
存储器208存储由处理器202执行的数据和程序。虽然图2中只示意了一个存储器，但存储器208可包括多种存储器，包括RAM、ROM或闪存的各种组合。在一些实施例中，存储器208用于存储控制引擎211、控制应用程序212和网络栈210。控制引擎211提供用于确定执行驻在无线适配器模块上的哪个控制应用程序的软件，并提供了更新和运行无线适配器模块202上运行的控制应用程序212的接口。
控制应用程序212运行在无线适配器模块102上，并提供了无线适配器模块102需要的定制软件。运行控制应用程序212的方法的进一步细节在下面参考图3进行描述。
网络栈210提供了软件层，该软件层提供了控制引擎211的软件与控制应用程序212，以及无线网络接口206之间的接口。在一些实施例中，该网络栈包括遵循IEEE 802.15.4标准的物理层。网络层遵循互联网协议(IP)V4或V6标准。如果自动化系统中必须要支持大量的节点，就需要使用IPV6标准。
在一些实施例中，网络栈210可遵循6LowPAN网络栈，其被指定为在低功率、低数据速率的网络上使用压缩版本的IPV6。6LowPAN栈的进一步细节可在文件“draft-ietf-6lowpan-format-13”中找到，标题为“Transmission of IPv6Packets over IEEE 802.15.4 Networks”，其在这里引用作为参考。
在进一步的实施例中，网络栈210包括遵循由ZigBee联盟定义的ZigBee网络栈的层。该ZigBee网络栈使用802.15.4协议的MAC层(媒体接入和控制)和物理层，并提供用于发送和接收网络数据的网络、安全和应用框架层。ZigBee兼容的网络栈可用于处理多种通信类型，包括周期数据例如来自传感器的数据，间歇数据例如来自开关的数据，以及重复的低延迟数据例如警告或安全相关的数据。ZigBee栈的进一步细节可在“ZigBee Specification”(文献053474r13)中找到，由ZigBee联盟在2006年12月发布，其在这里引用作为参考。
存储器208可用于存储数据216和数据模型214。数据216包括一个或多个数据段和数据结构，其中包含通过有线接口204发送到监视器104的数据或从其接收的数据，或者通过无线接口206发送到管理控制系统的数据或从其接收的数据。各种类型的数据可存储在数据216中，包括与监视器104相关的资源标识数据，从监视器104接收到的传感器数据，或者与监视器104相关的控制信息。
数据模型214描述了部分或所有的数据216。数据模型214可称为元数据，即，关于数据的数据。数据模型214提供了关于数据216中的各个字段和数据结构的描述。例如，数据模型214可以描述数据216中的数据段和数据结构的格式、大小、数据类型等。
由无线适配器模块发送和接收的数据遵循数据传输协议。因此，通过有线链路如电缆216在有线设备接口204(例如RS232接口)上发送的数据可以被格式化为遵循适用于特定监视器104的自动化协议218。类似的，通过无线网络接口206发送和接收的数据可以被格式化为遵循适用于特定供应商的管理控制框架的自动化协议220。
操作实例
图3是根据本发明实施例的用于操作无线适配器模块的方法300的流程图。下面描述中部分或所有的方法可以通过机器可读介质来执行。机器可读介质包括以机器(例如赌博游戏机、计算机等)可读形式提供(如存储和/或传输)信息的任何机制。例如，触摸式机器可读介质包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存器等。机器可读介质也包括任何适于在网络上传输软件的介质。
在一些实施例中，方法300开始于步骤302，其中无线适配器模块发送数据以表明该无线适配器模块出现在无线网络上。当该无线适配器模块以周期的间隔被上电或重启时，或从管理控制系统接收到请求(例如“轮询”)时，该数据被发送。这些数据可被管理控制系统用来在无线适配器模块安装和出现在无线网络上时自动识别该无线适配器模块。
在步骤304，一些实施例中，该无线适配器模块可以从管理控制系统接收到数据模型的查询请求。响应于该请求，在步骤306该无线适配器模块发送该数据模型给管理控制系统，从而允许该管理控制系统确定在无线适配器模块上可用的数据和可用数据的格式。数据模型的使用为管理控制系统提供了向无线适配器模块查询数据模型的能力，而无需关于该无线适配器模块、连接到无线适配器模块的监视器、或无线适配器模块使用的数据模型的先验知识。
步骤308-312和步骤314-318表示通过无线适配器模块的数据的路径。步骤308-312示意了数据从监视设备通过无线适配器模块流向管理控制系统。步骤314-318示意了数据从管理控制系统通过无线适配器模块流向监视设备。步骤308-312和步骤314-318可以并行执行，或者以任意顺序执行，例如，以从接口接收到的顺序。
在步骤308，使用为监视设备配置的协议，通过有线接口从该监视设备接收数据。该数据可以是资源标识数据，传感器数据如温度数据、数量数据(例如，重量、音量、电平)或控制数据如开关、制动器等的当前位置。
在步骤310，数据被转换为管理控制系统兼容的格式。该格式可为管理控制系统的原始格式，或由管理控制系统通过查询无线适配器模块的数据模型而得知的格式。该转换可称为“规格化”该数据。各种不同的转换形式可用在不同实施例中。该转换可包括下面一个或多个的组合：
●值转换-一个数据值可被转换为第二个数据值，例如使用转换表、换算系数(华氏温度到摄氏温度)，计数值可被从一组计数值转换到第二组计数值。
●范围转换-接收到的处于一个范围内的数据值可被转换到第二范围。
●格式转换-长度可变的数据(例如，文本字符串)可被转换为固定长度的数据，反之亦然。适当时可执行Case转换。两个或多个字段可被合并为一个字段，或一个字段可被拆分为两个或多个字段。模拟数据可被转换为数字数据。
●消息格式转换-数据格式(例如，数据结构格式或字段顺序)可被从一种格式转换为第二种格式。
上述转换只是由各种实施例提供的转换或规格化的一些例子。其他转换、变换或规格化也可使用，并且在本发明主题的范围内。
在步骤312，转换后的数据通过无线接口被发送到管理控制系统。
在步骤314，无线适配器模块使用为该管理控制系统配置的协议通过该无线接口接收数据。
在步骤316，通过该无线接口接收到的数据被转换成其可以被耦合到该无线适配器模块的监视设备所使用。该转换可以是关于步骤310的上面描述的任何转换，并且可以是对步骤310描述的转换的“反向”转换。例如，如果当从监视设备接收到用于传输到管理控制系统的一个字段时，该一个字段已经被拆分为两个字段，则当发送到该监视设备时，从该管理控制系统接收的两个字段可以被合并为一个字段。
在步骤318，转换后的数据通过有线接口被发送到监视设备。
需要指出的是，并不是所有的实施例都需要步骤308-312和步骤314-318。例如，提供烤箱温度的监视设备可以只发送数据而不接收数据，因此只需要步骤308-312。类似地，只响应从管理控制系统接收的命令数据的开关设备可以只接收数据而不发送数据，因此只需要步骤314-318。
进一步需要指出的是，在一些实施例中，无线适配器模块运行在直通模式，其中从有线设备接口接收到的数据不被转换，而是如经由无线接口到管理控制系统那样被传递。相反，从管理控制系统接收到的数据可以如以未转换的格式经由有线接口到监视设备那样被传递。
有时候，为了执行上述的转换和其他操作，需要更新无线适配器模块的程序。这时，该无线适配器模块可以通过无线接口从模块编程工具接收新的或更新后的程序，如步骤320所示那样。
从上面的描述可以得知，使用上述的无线适配器模块和方法，由使用不同自动化协议的不同供应商提供的如传感器、开关、制动器及其他设备这样的有线监视设备可以被适配为用于单一一个管理控制系统。因此，上述的系统和方法提供一个通用的通信架构，其允许一个管理控制系统访问各种不同供应商的设备以用来监视、控制和/或资源管理。
总结
在该说明书中，通过附图和示例来给具体实施例以参考。这些例子以足够详细的细节描述使得本领域技术人员能够实施本发明的主题，并且用于示意本发明的主题如何应用在不同用途或实施例。由于这里描述的实施例可作出逻辑的、机械的、电子的以及其他的变化，因此其他实施例包括在本发明的主题中。这里描述的不同实施例中的特征或限制，虽然在它们组成的实施例中很必要的，但作为一个整体并不限制本发明的主题，且任何本发明的参考、它的元件、操作以及应用作为一个整体不受限制，而只是用于定义这些实施例。因此，该说明书并不限制于本发明的实施例，本发明只由附属的权利要求书来限定。
这里描述的每个实施例被认为落入由之后的权利要求书所阐述的本发明主题的范围内。
遵照37C.F.R.Section 1.72(b)提供了摘要，该部分要求摘要以使读者可明确该技术公开的原理和要点。应当理解，该摘要并不用于限制或解释权利要求的范围。下面提供的权利要求合并在该说明书中，每一项权利要求表示一个单独的实施例。

Claims (3)

1、一种方法，包括：
通过有线接口(204)接收遵循第一自动化协议(218)的数据；
将遵循第一自动化协议的数据转换为遵循第二自动化协议(222)的数据；和
通过低功率无线网络接口(206)发送遵循第二自动化协议的数据。
2、一种系统，包括：
监视设备(104)，用于提供监视数据(218)；
无线适配器模块(102)，其通过有线接口(204)耦合到所述监视设备并且用于：
通过所述有线接口接收所述监视数据；
根据数据模型(214)转换所述监视数据，从而形成转换后的数据(222)，和
通过所述无线适配器模块上的无线接口(206)发送所述转换后的数据；和
管理控制系统(106)，用于通过该管理控制系统上的有线接口接收所述转换后的数据。
3、如权利要求2所述的系统，其中所述管理控制系统模块向所述无线适配器模块查询所述数据模型，并且响应于所述查询，所述无线适配器模块通过所述无线接口将所述数据模型发送到所述管理控制系统。
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