CN101523991A - 将远处无线控制装置恢复到已知状态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用来将无线负载控制系统中位于远处的控制装置恢复到默认出厂设置的一种方法。这种控制装置连接到电源，并且具有存储器用来储存编程信息。首先，在预定信道上反复发射信标消息。其次，给这个控制装置加电。接下来，这个控制装置在多个信道的每一个上监听信标消息预定长度的时间，并且在这个预定信道上接收信标消息。下一步，在给这个控制装置加电以后预定长度的时间内，这个控制装置在这个预定信道上以无线方式发射独一无二地标识这个控制装置的第一信号。最后，这个控制装置接收这个预定信道上发射的第二信号，并且响应这个第二信号利用这个默认出厂设置给这个存储器编程。

Description

将远处无线控制装置恢复到已知状态的方法
技术领域
本发明涉及用于控制电气负载的负载控制系统。具体而言，本发明涉及将射频(RF)照明控制系统中位于远处的控制装置恢复到已知状态的程序。
背景技术
控制电气负载(例如电灯、电动窗处理和电扇)的控制系统已经是众所周知。这种控制系统常常使用射频(RF)发射在系统的控制装置之间进行无线通信。在1999年5月18日授权的共同转让的第5,905,442号美国专利“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING ANDDETERMINING THE STATUS OF ELECTRICAL DEVICES FROMREMOTE LOCATIONS”，以及在2004年10月12日授权的共同转让的第6,803,728号美国专利“SYSTEM FOR CONTROL OF DEVICES”中公开了射频照明控制系统的一些实例。在这里通过引用将这两项专利的全部公开内容结合进来。
以上442专利中的射频照明控制系统包括壁挂式(wall-mounted)负载控制装置，桌面和壁挂式主控制器，以及信号转发器。这种射频照明控制系统的控制装置包括射频天线。射频天线用于发射和接收射频信号，以便在照明控制系统的控制装置之间进行通信。控制装置全都在同一频率上发射和接收射频信号。每个负载控制装置都有用户界面和集成调光器电路，用于控制所连接的照明负载的亮度。用户界面具有用于对连接的照明负载进行开关控制的按钮激励器，以及用于调节所连接的照明负载的亮度的升降激励器。桌面和壁挂式主控制器有多个按钮，能够发射射频信号给负载控制装置来控制这些照明负载的亮度。
经常需要让照明控制系统的控制装置之一返回默认出厂设置，也就是“开盒(out-of-box)”设置。具体地说，可以给所选控制装置进行编程，让它在第二信道上通信，这个第二信道不同于照明控制系统的其它装置正在使用的所选信道。由于第二信道对于照明控制系统的控制装置而言是未知的，因此分配所选控制装置在所选信道上通信之前，让所选控制装置返回“开盒”设置。
现有技术中的控制装置拥有“开盒”程序，用来将控制装置复位到默认出厂设置，例如响应控制装置一个或多个按钮的预定顺序激励。这个“开盒”程序要求将控制装置放置在能够方便地够着的位置，以便让用户实际接触控制装置的激励器，来标识需要返回出厂设置的每个控制装置。
但是，负载控制装置，例如电子调光整流器、电动窗处理或者远程调光器模块，可以安装在远处位置，从而使“开盒”程序期间不可能与负载控制装置进行实际接触。此外，由于这个控制装置在其它那些控制装置不知道的信道上进行通信，因此那些控制装置有可能无法与这个控制装置通信。因此，需要一种方法用来将位于远处的控制装置返回默认出厂设置。具体地说，需要一种方法用来与有可能在未知信道上通信的安装在远处的控制装置建立通信，以便让位于远处的控制装置返回默认出厂设置。
发明内容
根据本发明，提供将控制系统中位于远处的控制装置恢复到默认出厂设置的一种方法。控制装置连接到电源，并且具有存储器用来储存编程信息。这种方法包括以下步骤：(1)在预定信道上发射信标信号；(2)给控制装置加电；(3)控制装置随后在多个信道的每一个上监听信标信号预定长度的时间；(4)控制装置在预定信道上接收信标信号；(5)在给控制装置加电以后预定长度的时间内，控制装置在预定信道上发射独一无二地标识控制装置的第一信号；(6)控制装置接收预定信道上发射的第二信号；以及(7)控制装置响应第二信号利用默认出厂设置给存储器编程。
本发明还提供将多个控制装置中的至少一个射频控制的控制装置从第一状态恢复到第二状态的一种方法。这多个控制装置由第一发射器装置在多个射频信道之一上发射的射频信号控制。这一方法包括以下步骤：在第一发射器装置处启动一个模式，以便将至少一个控制装置配置成第二状态；在信道之一上从信标消息发射装置发射信标消息；至少一个控制装置监视在多个射频信道之一上发射的信标消息。其中控制装置开始在多个射频信道的每一个上扫描信标消息一段时间，并且其中控制装置锁定到多个信道中收到信标消息的那一个上，然后暂停进一步扫描。这一方法还包括如下步骤：第一发射器装置向控制装置发射指令消息，指令控制装置在所指定的射频信道上接收所发射的消息；在第一发射器装置处确定是否存在至少一个控制装置；让用户在第一装置处选择要恢复到第二状态的至少一个控制装置；以及在所指定的射频信道上从第一装置发射消息，供所选择的控制装置接收，以便将所选择的控制装置恢复到第二状态。
通过下面参考附图对本发明进行的描述，本发明的其它特征和优点将会更加清楚。
附图说明
图1是本发明中射频照明控制系统的一个简化框图；
图2是本发明中图1所示射频照明控制系统的远程“开盒”程序的流程图；
图3A是图2所示远程“开盒”程序期间图1所示照明控制系统的转发器执行的第一信标过程的流程图；
图3B是图1所示照明控制系统的控制装置在加电时执行的第二信标过程的流程图；以及
图4是图2所示编址程序执行过程中射频照明控制系统的转发器执行的远程装置发现程序的流程图。
具体实施方式
通过参考附图，能够更好地理解前面的发明内容，以及后面对优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在附图中示出了一个实施例，目前这个实施例是优选的。附图中相似的数字表示相似的部分。但是应当明白，本发明不限于这里公开的具体方法和仪器。
图1是本发明中射频照明控制系统100的一个简化框图。射频照明控制系统100用于控制从交流电源输送给多个电气负载(例如照明负载104、106和电动卷帘(motorized roller shade)108)的电源。射频照明控制系统100包括到交流电源的火线(HOT)连接102，用于给控制装置和照明控制系统的电气负载供电。射频照明控制系统100使用射频通信链路在系统的控制装置之间传递射频信号110。
照明控制系统100包括壁挂式调光器112和遥控调光模块(remotedimming module)114，它们能够分别控制灯光负载104、106的亮度。遥控调光模块114最好是在天花板上，也就是靠近照明器具，或者在照明控制系统100的一般用户无法够着的另一个远处位置。电动窗处理(MWT，Motorized Window Treatment)控制模块116连接到电动卷帘108，用于控制卷帘布的位置，以及进入房间的阳光的多少。MWT控制模块116最好是位于电动卷帘108的卷管(roller tube)内，因此系统的用户无法够着。
第一壁挂式主控制器118和第二壁挂式主控制器120各自都有多个按钮，这些按钮使得用户能够控制照明负载104、106的亮度，以及电动卷帘108的位置。响应按钮之一的激励，第一和第二壁挂式主控制器118、120发射射频信号110给壁挂式调光器112、遥控调光模块114和MWT控制模块116，用来控制相关负载。
照明控制系统100的控制装置最好是能够在多个信道(也就是频率)上发射和接收射频信号110。转发器122用于从多个信道中选择一个信道供所有控制装置使用。例如，在美国有60个信道可用，每个信道100kHz带宽。转发器122还接收并重新发射射频信号110来确保照明控制系统100的所有控制装置都能够收到这些射频信号。射频照明控制系统中的每个控制装置包括长度最好是6个字节的序列号，并且在生产阶段就在存储器中编程。如同现有技术控制系统中一样，在初始编址程序期间，利用序列号来独一无二地标识每个控制装置。
照明控制系统100还包括在HOT连接102和第一电源线(power wiring)128之间连接的第一断路器124，以及HOT连接102和第二电源线130之间连接的第二断路器126。壁挂式调光器112、第一壁挂式主控制器118、遥控调光模块114和MWT控制模块116都连接到第一电源线128。转发器122和第二壁挂式主控制器120连接到第二电源线130。转发器122通过插入壁挂式电源插座(electrical outlet)134的电源132连接到第二电源线130。第一和第二断路器124、126允许将电源与射频照明控制系统100的控制装置和电气负载断开。
第一和第二断路器124、126最好是包括让断路器从开路位置复位到闭合位置的人工开关。第一和第二断路器124、126的人工开关还允许断路器选择性地从闭合位置切换到开路位置。断路器的构造和工作原理已经是众所周知，因此不必进一步讨论。
图2是本发明中照明控制系统100里位于远处的控制装置的远程“开盒”程序200的流程图。远程“开盒”程序200用于让位于远处的控制装置(也就是遥控调光模块114或MWT控制模块116)返回默认出厂设置，也就是“开盒”设置。每个远程装置包括在“开盒”程序200中使用的多个标志。第一个标志是POWER_CYCLED(电源已循环)标志，当远程装置最近进行了电源循环时将它置位。如同这里所使用的一样，将“电源循环”定义成将控制装置断电，然后恢复给这个控制装置供电，让控制装置重新启动或重新引导。第二标志是FOUND(找到)标志，当远程装置发现程序216“找到”远程装置时，将这个标志置位。下面将参考图4对此进行详细描述。
在“开盒”程序200开始之前，转发器122最好是在可用信道中选择最优的一个在上面进行通信。为了找到最优信道，转发器122在可用无线电信道中随机地选择一个，在选中的这个信道中监听，并确定这个信道中的环境噪声是否大得难以接受。如果接收信号强度高于噪声门限，转发器122就不使用这个信道，并选择不同的一个信道。最终，转发器122确定最优信道用来在正常工作中使用。在728专利中更加详细地描述了确定最优信道的程序。
参考图2，当照明控制系统100在步骤210中进入“开盒”模式时，远程“开盒”程序200开始。例如，响应用户保持按下转发器122上的激励器预定长度的时间。下一步，在步骤212中，转发器122在所选信道上开始反复地发射信标消息给控制装置。每个控制装置顺序地改变到可用信道中的每一个信道，来监听信标消息。一收到信标消息，控制装置就开始在所选信道上通信。图3A是步骤212中转发器122执行的第一信标过程300的流程图。
参考图3A，第一信标过程300在步骤310中开始。在步骤312中转发器122发射信标消息。具体地说，信标消息包括命令“停在我的频率上”，也就是在所选信道上开始发射和接收射频信号。也可以换成是信标消息包括另一种控制信号，例如连续波(CW)信号，也就是为了“阻塞”所选信道。在步骤314中，如果用户还没有指令转发器122退出信标过程300，例如，通过保持按下转发器上的激励器预定长度的时间，那么这一过程在步骤312继续发射信标消息。否则，信标过程在步骤316退出。
回到图2，在步骤214中，用户让要返回“开盒”设置的具体控制装置(例如遥控调光模块114)进行电源循环。例如，用户将第一断路器124切换到开路位置，将电源和第一电源线128断开，然后立即将第一断路器切换回闭合位置来恢复供电。电源循环能够防止用户将相邻射频照明控制系统中的控制装置复位到“开盒”设置。一加电，连接到第一电源线128的远程控制装置在存储器中设置POWER_CYCLED标志，表明最近刚刚加电。还有，远程装置开始让“电源已循环”定时器倒计时。最好是将“电源已循环”定时器设置成在近似10分钟以后停止计时，在那以后，远程装置清除POWER_CYCLED标志。
下一步，连接到第一电源线128的控制装置执行第二信标程序350。图3B是每个控制装置在加电时也就是首次给控制装置加电时执行的第二信标过程350的流程图。第二信标过程350根据常数KMAX执行预定次数。为了实现这一控制，利用变量K来对控制装置循环通过每个可用信道收听信标消息的次数进行计数。具体地说，在步骤360中将变量K初始化成零。在步骤362中，控制装置开始在第一信道上通信(也就是在最低可用信道上收听信标消息)，并且将定时器初始化到常数TMAX，并且开始倒数计时。如果在步骤364中控制装置听到信标，控制装置就在步骤366中将当前信道保持为通信信道，并在步骤380退出这一过程。
控制装置最好是在每个可用信道上收听预定长度(也就是对应于定时器常数KMAX)的时间，并且一步一步地经过相继更高的信道，直到控制装置收到信标消息。预定长度的时间最好是等于发射信标消息两次所需要的时间加上额外的时间量。例如，如果发射信标消息一次所需要的时间为大约140毫秒，这个额外的时间量是20毫秒，那么控制装置在每个信道上进行监听的预定长度的时间优选为300毫秒。
具体地说，如果在步骤364中控制装置没有听到信标消息，就在步骤368里判断定时器是否已经停止计时。如果定时器没有停止计时，这一过程就循环下去，直到定时器停止计时。在步骤370中，如果当前信道不等于最大信道，也就是最高可用信道，那么在步骤372中控制装置开始在下一个更高可用信道通信，并且将定时器复位。然后，在步骤364中控制装置再一次监听信标消息。如果在步骤370中当前信道等于最大信道，那么这一过程进入步骤374。在步骤374中，如果可用变量K小于常数KMAX，变量K就在步骤376中加一，控制装置开始再次在第一信道通信，并且将定时器复位。因此，控制装置再次在每一个可用信道上监听信标消息。但是，在步骤374中，如果可用变量K不小于常数KMAX，第二信标过程350就在步骤380退出。最好是KMAX的值等于二(2)，从而使控制装置在每个可用信道上监听信标消息两次。
总而言之，在步骤214中对所希望的控制装置进行了电源循环以后，连接到第一电源线128的控制装置执行第二信标过程350。因此，这些控制装置能够在选定信道上通信。
在步骤214中的电源循环以后，转发器122执行远程装置发现程序216，这在图4中说明。针对所有“适当的”控制装置执行远程装置发现程序，也就是针对那些还没有被远程装置发现程序找到的(也就是FOUND标志没有置位的)并且最近进行过电源循环的(也就是POWER_CYCLED标志被置位)那些装置执行远程装置发现程序。因此，必须在每个可用控制装置中的“电源已循环”定时器停止计时之前完成远程装置发现程序216。
参考图4，在步骤400中开始远程装置发现程序216。在步骤405中将变量M设置成零。这个变量用于确定远程装置发现程序216的控制循环之一重复的次数。在步骤410中，转发器122向所有适当的装置发射“清除找到标志”消息。当POWER_CYCLED标志被置位的控制装置收到“清除找到标志”消息时，控制装置通过清除FOUND(找到)标志来对这一消息作出反应。在步骤412中，转发器122轮询，也就是发射查询消息给，这些适当的远程装置的一个子集。这个子集可以是例如适当的远程装置的一半。比如还没有找到，最近进行过电源循环，并且具有偶数序列号的那些控制装置。查询消息包含请求，请求接收控制装置在预定数量的ACK发射时隙中随机的一个时隙中发射应答(ACK)消息，其中包含随机数据字节。预定数量的ACK发射时隙优选为例如64个ACK发射时隙。适当的远程装置通过在随机的ACK发射时隙中向转发器122发射ACK消息来作出响应，其中包括随机数据字节。在步骤414中，如果收到至少一个ACK消息，转发器122就在步骤416中将ACK发射时隙的编号和来自每个ACK消息的随机数据字节储存在存储器中。
下一步，转发器122向存储器中储存过的每个装置(也就是拥有在步骤416中在存储器中储存的随机时隙编号和随机数据字节的每个装置)发射“请求序列号”消息。具体地说，在步骤418中，转发器将这一消息发射给“下一个”装置，例如第一次发射“请求序列号”消息时存储器中的第一装置。由于转发器122只是为发射ACK消息的每个装置储存ACK发射时隙的编号和有关的随机数据字节，因此利用这一信息发射“请求序列号”消息。例如，转发器122可以向一个装置发射“请求序列号”消息，这个装置在编号为34的时隙中发射了具有随机数据字节0xA2(十六进制)的ACK消息。在步骤420中，转发器122等待从这个装置收到序列号。在步骤422中，当转发器122收到序列号时，将序列号储存在存储器中。在步骤424中，转发器向当前控制装置(也就是具有在步骤420中收到的序列号的控制装置)发射“设置找到标志”消息。一收到“设置找到标志”消息，这个远程装置就在存储器中将FOUND标志置位，使得这个装置在远程装置发现程序216中不再对查询消息作出响应。在步骤426中，如果不是已经收集到了所有序列号，这一过程就回过头在步骤418中请求下一控制装置的序列号。
由于(在步骤414中)当远程装置发射ACK消息的时候有可能已经发生冲突，因此在步骤412中再次轮询同一装置子集。具体地说，如果在步骤426中已经收集了所有序列号，这一过程就回过头来在步骤412中轮询同一装置子集。如果在步骤414中没有收到ACK消息，这一过程就进入步骤428。如果在步骤428中变量M小于常数MMAX，就在步骤430中让变量M加一。为了确保在第一子集中的所有装置已经发射了ACK消息给步骤412中的查询而没有发生冲突，优选将常数MMAX设置成二(2)，因此优选转发器122在步骤414中响应步骤412中两次发射查询而没有收到任何ACK消息。如果在步骤428中变量M不小于常数MMAX，就在步骤432中判断是否有更多的装置需要轮询。如果是这样，就在步骤434中将变量M设置成零，在步骤436中改变(在步骤412中轮询的)装置子集。例如，如果前面轮询了具有偶数序列号的装置，就将这个子集改变成具有奇数序列号的那些装置。如果在步骤432中没有剩下任何装置供轮询，远程装置发现程序就在步骤438中退出。
回到图2，在步骤218中，转发器122编制在远程装置发现程序216中找到的所有远程装置的序列号清单。在步骤220中，用户可以人工选择将这个清单中的哪些控制装置复位到默认出厂设置。例如，用户可以使用能够与射频照明控制系统100通信的个人计算机(PC)上提供的图形用户界面(GUI)软件。因此，用户能够对序列号清单中的每个控制装置进行处理，并且一个一个地决定将哪些装置恢复到“开盒”设置。最后，在步骤222中将所选择的控制装置恢复到“开盒”设置，并且在步骤224中用户让照明控制系统100退出远程“开盒”模式，例如通过保持按下转发器122上的激励器预定长度的时间。
尽管针对射频照明控制系统描述了本发明，但是本发明的程序还能用于其它类型的照明控制系统，例如有线照明控制系统，以便将有线通信链路上的位于远处的控制装置恢复到默认设置。
虽然利用某些实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，还能够想到很多其它变化、改进和用途。因此，本发明不限于这里公开的内容，而是仅仅由后面的权利要求限定。

Claims (11)

1.一种将多个控制装置中的第一射频(RF)控制装置从第一状态恢复到第二状态的方法，所述多个控制装置由第一发射器装置在多个射频信道之一上发射的射频信号控制，该方法包括以下步骤：
在所述第一发射器装置处启动一个模式，以便将所述至少一个控制装置配置成所述第二状态；
在所述信道之一上从信标消息发射装置发射信标消息；
所述至少一个控制装置监视在所述多个射频信道之一上发射的所述信标消息，其中所述控制装置开始在所述多个射频信道的每一个上扫描所述信标消息一段时间，并且其中所述控制装置锁定到所述多个信道中收到所述信标消息的那一个信道上，然后暂停进一步扫描；
所述第一发射器装置向所述控制装置发射指令消息，指令所述控制装置在所指定的射频信道上接收所发射的消息；
在所述第一发射器装置处确定是否存在所述至少一个控制装置；
让用户在所述第一装置处选择要恢复到所述第二状态的所述至少一个控制装置；以及
在所指定的射频信道上从所述第一装置发射消息，供所选择的控制装置接收，以便将所选择的控制装置恢复到所述第二状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第二状态是默认状态，借此将所述控制装置配置成具有默认出厂设置。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括：
为所述多个控制装置中的所述至少一个确定至少一个独一无二标识符；以及
在所述第一发射器装置处编制包括所述至少一个独一无二标识符的清单。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述确定步骤还包括：
从所述第一发射器装置向所述多个控制装置发射清除信号，以便清除每个控制装置的存储器中的第二标志；
只有在已经对应于获得地址的需要在所述控制装置的存储器中设置了第一标志的情况下，每个控制装置才响应所述清除信号；
从所述第一发射器装置向所述控制装置发射轮询信号；
所述控制装置向所述第一装置提供所述第二标志已经被清除的应答信号；
在所述第一发射器装置的存储器中储存与所述应答信号有关的信息；
将另一个信号从所述第一发射器装置发射给每个控制装置，以便获得所述控制装置的独一无二标识符，所述第一发射器装置从所述每个控制装置收到应答信号；
所述控制装置向所述第一发射器装置发射所述独一无二标识符；以及
所述第一发射器装置向所述远程控制装置发射信号，以便所述远程控制装置的存储器中设置所述第二标志，在所述第一发射器装置处已经收到所述远程控制装置的独一无二标识符。
5.如权利要求4所述的方法，还包括在所述至少一个控制装置上人工激励控制器，以便设置所述第一标志，并标识所述至少一个控制装置需要地址。
6.如权利要求4所述的方法，其中通过让所述至少一个控制装置从关断电源到接通电源进行电源循环来设置所述第一标志，来将所述至少一个控制装置标识为需要地址。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述第一标志由用户按照如下方式设置：
提供所述至少一个控制装置的独一无二标识符，以将所述至少一个控制装置标识为需要地址。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述独一无二标识符包括：
所述控制装置的制造商序列号。
9.一种将控制系统中位于远处的控制装置恢复到默认出厂设置的方法，所述控制装置连接到电源，并且具有存储器用来储存编程信息，该方法包括以下步骤：
在预定信道上发射信标信号；
给所述控制装置加电；
所述控制装置随后在所述多个信道的每一个信道上监听所述信标信号预定长度的时间；
所述控制装置在所述预定信道上接收所述信标信号；
在给所述控制装置加电以后预定长度的时间内，所述控制装置在所述预定信道上发射独一无二地标识所述控制装置的第一信号；
所述控制装置接收所述预定信道上发射的第二信号；以及
所述控制装置响应所述第二信号利用所述默认出厂设置给所述存储器编程。
10.如权利要求9所述的方法，其中发射信标信号的步骤包括：
在所述预定信道上反复发射信标消息。
11.如权利要求9所述的方法，其中控制系统包括无线控制系统。
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