CN103081572A - 以太网供电装置的管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管理单元（1）以及用于操作以太网供电（PoE）装置中的这样的单元的方法。管理单元（1）包括外部设备（2）可以与之连接的至少一个第一端口（12a），并且它适于根据预定的切换规则控制第一端口（12a）处输送的功率。

Description

以太网供电装置的管理

技术领域

本发明涉及一种用于控制以太网供电装置（installation）的方法和管理单元，该管理单元包括至少两个端口，外部设备可以连接到所述端口。

背景技术

根据WO 2008/134433 A1获悉以太网供电（PoE）装置，其中以太网网络包括计算机和多个光源。该计算机监视光源并且可以接通和关断它们。

发明内容

基于这个背景，本发明的目的是提供允许更多方面地控制PoE装置中的设备，尤其是照明设备。

这个目的通过依照权利要求1的管理单元和依照权利要求2的方法来实现。从属权利要求中公开了优选的实施例。

依照本发明第一方面的管理单元预期用于以太网供电（PoE）装置，即依照例如标准IEEE 802.3.af（和/或更高或更低）另外设有功率传输能力的数据通信网络。管理单元包括外部设备可以与之连接的至少一个“第一”端口（这些端口被称为“第一端口”以便把它们与下文中将针对本发明特定实施例介绍的其他端口区分开来）。此外，管理单元适于根据预定的切换规则控制输送到这样的第一端口处的外部设备的功率。

切换规则可以永久地被编程到管理单元中，或者它们可以例如经由以太网连接被编程到某种可写存储器中。特别地，它们可以考虑连接到第一端口的至少一个外部设备的状态，例如它的实际功耗、它的最大和/或最小功率需求、它的型号等等。

依照第二方面，本发明涉及一种用于操作PoE装置中的管理单元的方法，所述管理单元包括外部设备可以与之连接的至少一个第一端口，其中根据预定的切换规则控制输送到第一端口处的外部设备的功率。

所描述的管理单元和方法具有通过对连接到管理单元的第一端口的一个或多个外部设备进行灵活的控制而提高PoE装置的功能的优点。该控制基于可以例如考虑连接的设备中的至少一个的实际状态的本地规则。

在下文中，将描述涉及上述管理单元和方法二者的本发明的各个不同的优选实施例。

管理单元可以例如包括外部设备可以与之连接的至少一个“第二”端口，其中管理单元适于根据连接到这样的第二端口的外部设备的操作状态控制输送到第一端口处的外部设备的功率。由于其在该星座布置中的特定功能，第二端口处的外部设备将在下文中被称为“外部控制设备”。该外部控制设备因此经由管理单元被启用来执行对于连接到管理单元的第二端口的一个或多个其他外部设备的控制。它可以例如用来激活其中多个外部设备受影响和/或其中利用这些外部设备执行时间延伸的过程的某些切换规则。

依照前述实施例的第一特定实现，管理单元的第二端口处的外部控制设备为开关或者包括开关，即可以（人工地或者自动地）在两个或更多传导状态之间改变的电气设备。典型地，该开关可以呈现仅仅两个状态“传导”和“非传导”（中断）。特别地，该开关可以是通常的光开关，其可以例如由用户操作来接通或者关断第一端口处的外部设备。

在本发明的另一个实施例中，第二端口处的外部控制设备为传感器或者包括传感器，例如光传感器、温度传感器、湿度传感器、声传感器等等。利用这样的传感器，可以设计自动系统，在所述自动系统中根据环境的某个物理状态（例如房间的光照水平）控制第一端口处的外部设备。

在本发明的另一个可选的实施例中，管理单元包括存储器（例如RAM），在该存储器中保持对第一和第二端口处的连接的外部设备的跟踪。所述存储器特别地可以用来存储连接的外部设备的特性参数。通过这种方式，功率分布的多方面控制是可能的，从而例如向每个外部设备提供单独的、最优的电压或功率。

连接到或者可以连接到管理单元的第一端口的外部设备特别地可以包括灯，例如发光二极管（LED）、磷光体转换LED、有机LED（OLED）、激光器、磷光体转换激光器、彩色荧光灯、过滤（彩色）卤素灯、过滤（彩色）高强度放电（HID）灯和/或过滤（彩色）超高性能（UHP）灯。通过灯的结合，PoE可以有利地用于照明目的。利用连接到管理单元的第二端口的开关，可以与住宅中的熟悉的标准照明装置非常类似地操作这样的系统。

依照本发明的进一步发展，可以使管理单元进入“功率低态”，其中至少一个端口处的功耗临时被降低。在该概念的一个优选的实施例中，管理单元包括人工开关，经由该开关可以发起功率低态。功率低态在PoE装置包括灯或者具有相对较高的功率需求的其他部件的情况下是特别有用的，因为它允许在没有电弧作用的情况下以及无需完全将这些部件关断的情况下以安全的方式更换这些部件。

通常，可以在管理单元的端口处提供AC或DC电压二者。最优选的且符合标准PoE的是提供DC电压。

依照本发明的另一个优选的实施例，管理单元适于控制连接到它的外部设备，使得给定最大允许功率总和不被超过。一旦最大允许功率总和被接近，那么管理单元可以停止端口处的进一步功率增加和/或命令连接的外部设备降低其功耗。通过这种方式，实现了安全的操作以及最大的功能二者。

优选地，从管理单元所连接的因特网协议（IP）网络的层级较高的单元将前述最大允许功率总和的值传送至管理单元。通过这种方式，可以实现大的以太网网络中的智能功率分布。

管理单元的切换规则可选地可以包括优先级列表，即消费者（外部设备）关于其重要性的排序。这样的列表可以例如用在上面的功率管理方案中，从而允许管理单元在没有外部干预的情况下降低较不重要的设备的功耗。

可选地，管理单元的第一和/或第二端口利用这样的协议来操作，该协议包括用于新连接的外部设备的识别过程。这种协议通常是已知PoE标准（例如IEEE 802.3.af）的一部分。更特别地，第一和/或第二端口可以完全按照这样的PoE标准来操作。然而，应当指出的是，情况无需一定如此。相反地，本发明的一个特别的优点在于，像常规灯那样的简单设备也可以连接到管理单元，因为后者包括所有必要的控制智能。

附图说明

本发明的这些和其他方面根据下文中描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照所述实施例进行阐述。这些实施例将借助于附图通过实例进行描述，在附图中：

图1示意性地图解说明了具有依照本发明的管理单元的PoE装置。

具体实施方式

为了专业建筑中功率分布方面的效率优化，可以使用组合的AC和DC分布。尤其是在谈到与有限供电一起需要数据连接性的电器的情况下，被称为“以太网供电”（PoE）的概念进入视野。PoE是一种允许通过其标准以太网电缆连接向分离的联网设备提供电能的现行标准（IEEE 802.3.af）。在这里，实际的标准化即将支持每Cat5连接超过50W的功率水平。

尽管PoE标准主要被考虑用于分离的联网设备，比如路由器、交换机、打印机后台打印程序等等，但是它也可以有益地用于照明装置。然而，在“以太网照明”（LoE）系统中，必须针对低成本和非常低的功耗来设计灯内部的电路系统。对于LoE应用而言，因此有意义的是在中心开关模块中而不是在每一个照明设备中解决一定数量的特定于照明的问题。低电压下的DC分布遭受相对较高的电流，在开关电器和带电情况下拔去电器或子电网插头时造成产生电弧作用的问题。此外，开关模块可以具有功率监督功能，其在夜晚期间或者在电源出于任何原因而短路（例如医院中的应急电源）时支持例如功率降低的操作。

这里提出的解决方案依赖特定的PoE管理单元，其不仅满足PoE标准IEE 802.3，而且此外还具有特定于照明的功率功能，例如：

- 管理单元上的人工按钮，其用于准备热拔出以便降低电弧作用；

- 最大功率管理；

- 灯可以寻求可用功率；

- 管理单元了解来自下一层级供应器的最大功率；

- 如果最大功率请求使供应器过载，那么灯被关断或者命令进行调光；

- 管理单元了解单独的房间的最小光要求和测量的日光；

- 可以例如为紧急情况预先定义特殊场景；

- 可以在控制器存储器中保持灯切换规则。

图1勾画了依照上面的原理的示例性PoE装置。该装置的中心设备为在端口12a、12b（连接器）上提供功率的光管理单元或盒1。管理单元1通过可以直接连接到市电的连接14获得功率。光生成单元或灯2经由导线13连接到管理单元1的“第一端口”12a。在第一实施例中，用户交互可以借助于连接到被称为“第二端口”12b的连接器之一的开关构件3而发生。此外，感测构件4可以支持自动动作。这些传感器4也连接到第二端口12b之一。

在第一实施例中，管理单元1充当功率来源装备（PSE）并且所有连接器12a、12b为PoE连接器。所有连接的外部设备2、3、4被构建来充当PoE受电设备（PD）并且最低限度地装备有能够与管理单元1内部的以太网控制器交谈的通信控制器。管理单元具有跟踪连接的设备并且给予每个设备唯一地址的存储构件。像设备类型（开关、感测构件、照明单元等等）以及有关功率要求那样的设备属性存储在相同表格中。这样的表格的一个实例在下面给出：

管理单元1进一步包含电源11，该电源将功率输入转换成每个连接器12a、12b处的输出功率。在第一实施例中，这遵照PoE标准（例如IEE 802.3）而完成。该标准要求从PoE功率来源装备（PSE）确保它不将48V施加到非PoE启用设备。为此，PSE初始时将施加低电压（2.7V至10.1V）并且寻找25千欧的签名电阻。PSE将预期签名电阻处于某种形式的自动极性电路之后，并且将补偿签名中的DC偏移。受电设备（PD）的最大输入电容必须小于150nF。

通过DC连接功率升高的一个问题是在拔出操作期间的电弧作用。为了降低管理单元1的连接器12a、12b上的电弧压力，在管理单元1上提供本地按钮15以便针对固定的时段将所有灯端口12a上的功率降低至最小（“功率低态”）。在该时段期间，管理单元1处的信号灯16可能指示重新接线模式。通过这种方式，灯无需在重新配置或者换灯期间完全关断，并且重新接线也可以在仍然有一些灯接通的情况下在暗室中发生。将光调暗可以通过降低端口上提供的功率水平或者通过在灯设备提供调光特征的情况下向灯设备命令调光模式而执行。

管理单元1中的软件可以提供的一个重要的特征是用于预测连接的所有灯的功耗并且将此与通过功率连接14引流的最大允许功率进行比较的构件。每当最大功率为限制因素时，可以借助于调光命令控制灯以便降低其功率请求。

这在由于弱市电条件的原因或者由于市电关断条件期间供应器由本地发电机或能量存储装置提供因而系统需要转向低消耗模式的情况下，可能是特别有用的。管理单元1可以直接将灯管理到应急操作。这可选地可以依照排序列表来完成，使得较不重要的灯减少或者在更高重要性的灯之前关断。

由于管理单元1优选地跟踪所有连接的灯2、开关3和传感器4，因而也可能的是，以每个开关可以命令光的某些变化的方式将切换规则编程到管理单元中。预先定义的场景可以存储在管理单元中。这对于感测构件4同样成立。

管理单元1的另一个特征是单独地对连接器12a、12b断电（因为不管怎样，这是对于在建立与连接的电器的功率要求交换之后仅仅在端口上供电的PoE开关的要求）。

可以制成具有最小智能的灯2，其在有关输出端口12a被供电的任何时候仅仅请求一定的功率水平但是总是燃烧。对于这些种类的附接的设备，管理单元1可以在切换规则请求上电和断电时直接控制上电和断电。这允许实现这样的照明装置，其中灯设备非常简单并且只需将输入PoE供应电压转换成所需的LED驱动电流。这些装置甚至可以是完全无源的。

类似地，开关3可以非常简单（即没有μC或者任何复杂的数字逻辑），因为这些开关在断开时打开了到PoE端口的连接并且在接通时简单地重新连接并且请求小的电流。

在进一步发展的系统中，灯单元以及开关和感测构件可以具有某种数字逻辑或微控制器以便经由PoE真正地通信并且因此允许更复杂的操作。

管理单元1的存储器17的编程可以借助于连接到端口12a、12b之一并且下载切换规则的计算机（未示出）完成。这些规则也可以被预先编程并且插头12a、12b具有固定的行为（例如连接器#2至#4用于属于由连接到连接器#1等的开关或传感器开关的组的灯）。

在进一步发展的系统中，管理单元1不仅经由线14连接到电源，而且连接到往上一个层级水平的IP联网单元20。这允许实现在功能上可以中心地控制或监视的高度联网的系统。通过这种方式，也可以从层级中的下一较高水平传送可用于管理单元1的最大功率。因此，可以建立对于功耗的层级控制。该行为是在不牺牲最小照明条件的情况下允许实现峰值功率修整的先决条件。例如，由于不稳定的市电电网的原因，设施可能要求最大峰值功率汲取。为了处理这样的情形，可以在建筑物中实现被称为“峰值功率修整”的控制机制，其通过例如利用动态可调负载补偿功耗变化而切断峰值。在这里，灯可能特别有帮助，因为输入功率降低10%几乎是不可见的。

总而言之，所描述的本发明涉及一种照明系统，其包括使用PoE标准连接供电的灯、管理单元以及开关或感测构件。该照明系统的可选特征包括：

- 管理单元跟踪连接的设备。

- 管理单元也允许借助于微处理器连接没有自身的智能控制的哑设备。

- 端口功率可以通过与其他端口有关的切换规则而切换。

- 在灯设备连接（由于第一连接处的较高功率请求的原因而可区分）的情况下，一个端口上的开关设备的当前请求被解释为对于其他端口的接通命令。

- 光控制系统跟踪供应到照明设备中的最大允许功率总和并且在达到极限时命令这些照明设备控制请求断电。

- 最大功率水平通过系统的电源或者保险丝熔断设置。

- 最大功率从中心位置通过IP网络传送。

最后，应当指出的是，在本申请中，措词“包括”并没有排除其他的元件或步骤，“一”或“一个”并没有排除复数，并且单个处理器或其他单元可以实现若干构件的功能。本发明存在于每一个新颖特性特征以及特性特征的每一种组合之中。而且，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制它们的范围。

Claims (15)

1.一种用于PoE（以太网供电）装置的管理单元（1），包括外部设备（2）可以与之连接的至少一个第一端口（12a），其中管理单元（1）适于根据预定的切换规则控制第一端口（12a）处输送的功率。

2.一种用于操作PoE装置中的管理单元（1）的方法，所述管理单元（1）包括外部设备（2）可以与之连接的至少一个第一端口（12a），其中根据预定的切换规则控制第一端口（12a）处输送的功率。

3.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，管理单元（1）包括外部控制设备（3，4）可以与之连接的至少一个第二端口（12b），其中管理单元（1）适于根据连接到第二端口（12b）的外部控制设备（3，4）的操作状态控制输送到第一端口（12a）处的外部设备（2）的功率。

4.依照权利要求3的管理单元（1）或者方法，

其特征在于，外部控制设备包括开关（3）。

5.依照权利要求3的管理单元（1）或者方法，

其特征在于，外部控制设备包括传感器（4）。

6.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，管理单元（1）包括存储器（17），在该存储器中保持对连接的外部设备（2，3，4）的跟踪。

7.依照权利要求6的管理单元（1）或者方法，

其特征在于，存储器（17）存储连接的外部设备（2，3，4）的特性参数。

8.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，可以连接到或者连接到第一端口（12a）的外部设备（2，3，4）包括灯。

9.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，可以使管理单元（1）进入“功率低态”，其中至少一个端口（12a）处的功耗临时被降低。

10.依照权利要求9的管理单元（1）或者方法，

其特征在于，管理单元（1）包括人工开关（15），经由该开关可以发起功率低态。

11.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，在管理单元（1）的端口（12a，12b）处提供DC电压。

12.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，管理单元（1）适于控制连接到其端口（12a）的外部设备（2），使得给定最大允许功率总和不被超过。

13.依照权利要求12的管理单元（1）或者方法，

其特征在于，从管理单元所连接的IP网络的层级较高的单元（20）传送最大允许功率总和的值。

14.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，切换规则包括外部设备（2）关于其重要性的排序。

15.依照权利要求1的管理单元（1）或者依照权利要求2的方法，

其特征在于，第一和/或第二端口（12a，12b）利用这样的协议来操作，该协议包括新连接的外部设备（2）的识别过程。

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