CN103563311A

CN103563311A - 组网控制系统的设备的自动调试

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Publication number: CN103563311A
Application number: CN201280027556.9A
Authority: CN
Inventors: A.M.M.雷肯斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: JP2014519174A; US9996057B2; US20140088772A1; EP2719257B1; JP6067688B2; EP2719257A2; WO2012168859A3; RU2605347C2; CN103563311B; RU2013158702A; WO2012168859A2

Abstract

本发明涉及组网的控制系统的设备的自动调试，特别地涉及照明控制系统中无线开关的自动调试。本发明的基本思想是就组网的控制系统而言从安装导出约束，并且在基于信号强度处理的自动调试处理期间考虑这些约束。这可以帮助改进基于信号强度的调试的可靠性。本发明的一个实施例涉及对组网的控制系统的设备进行自动调试的方法，其中该组网的控制系统包括能够无线地通信的一个或更多第一设备（S1－S3）和一些第二设备（RC1－RC3），其中来自第一设备（S1－S3）的无线信号被一个或更多第二设备（RC1－RC3）接收到，并且对于每一接收到的无线信号确定信号强度，并且其中所述调试包括下列步骤：考虑从供调试用的所述组网的控制系统的安装导出的约束而处理所确定的信号强度，以及取决于该处理结果而将所述第一设备（S1－S3）分配给一个或更多所述第二设备（RC1－RC3）。

Description

组网控制系统的设备的自动调试

技术领域

本发明涉及组网的控制系统的设备的自动调试，特别地涉及照明控制系统中的无线开关的自动调试。

背景技术

组网的控制系统在商业、实业和机构业务市场以及也在消费市场中是普遍存在的趋势。组网的控制系统的典型实例是带有许多个组网的特别是相互连接的光源的照明控制系统。将来，还期待这些组网的照明系统特别是因导致更高数量光源的诸如LED（发光二极管）发光设备等照明源的新发展而得到演进。照明控制系统的安装、调试、配置和管理经常很复杂，并且就所有权的总成本而言也是相关因素。特别是调试，它是识别设备和指定设备在照明控制中的角色所必需的，因而甚至在带有多个开关和发光设备的有线照明控制系统中也是繁重的任务，并且在设备没有有线连接、而是例如仅使用RF（射频）传输进行无线通信的系统中就变得更为令人生畏了。

在带有有线开关的照明控制系统中，开关的分配（即它们控制哪个（些）发光设备）或多或少地由布线暗示。安装者已将开关连接至控制器上的某一端口，由此开关的功能就明确了。然而，无线开关却不是物理地连接至系统，因此在刚安装完时它的分配完全未定义。这意味着调试员的额外负担：该调试员不得不对开关进行识别和定位以便能够告诉系统哪个开关是哪个。这是一项劳动强度大的、并且容易出错的任务。

在照明控制系统中将无线开关分配给发光设备的直接解决方案就是令发光设备中的接收器以RSSI（接收信号强度指示）最强的开关作为它们应受其控制的开关：当由例如安装者按压这些开关时，所有发光设备都接收到每一开关的信号，但信号的RSSI不同。按原则，与开关同处一室内的发光设备将测量从它们室内的开关而来的最高RSSI，而在其它室内的发光设备将得到更低的RSSI；总体上它们离得越远则RSSI越低。由于诸如阻挡的家具、门或甚至天线的朝向等具体条件，有可能出现与开关同处一室内的某些接收器接收到比处在相邻室内的某些接收器更低强度的信号。这就导致错误的分配。

为了改进调试，US2008/0157957A1公开了一种对建筑物内的无线照明节点进行调试的方法，该方法是使用接收到的RSSI值生成安装在建筑物内的照明控制系统的第一网络拓扑地图，并且使用ToF（飞行时间）值生成第二网络拓扑地图，以及比较两幅地图来确定建筑物内的隔断墙的位置。

发明内容

本发明的一个目的是提供对组网的控制系统特别是照明控制系统中的无线开关自动地进行调试的改进的方法和系统。

该目的是由独立权利要求的主题来解决的。进一步的实施例则由从属权利要求示出。

本发明的基本思想是从组网的控制系统的安装导出关于该组网的控制系统的约束，并且在基于信号强度处理的自动调试处理期间考虑这些约束。由于基于信号强度的调试会因信号发送器与接收器之间的障碍、RF发送器的天线的朝向、发送器和接收器的机架（housing）而不可靠，因而应用从安装导出的约束可以帮助改进基于信号强度处理的调试的可靠性。

本发明的一个实施例提供对组网的控制系统的设备进行自动调试的方法，所述组网的控制系统包括能够无线地通信的一个或更多第一设备和一个或更多第二设备，其中来自第一设备的无线信号被一个或更多第二设备接收到，并且对于每一接收到的无线信号确定信号强度，并且其中所述调试包括下列步骤：

－考虑从所述组网的控制系统的安装导出的供调试用的约束而处理所确定的信号强度，以及

－取决于所述处理结果将所述第一设备分配给一个或更多所述第二设备。

该方法不仅基于供调试用的两台设备之间的信号强度测量（它或许不错，但却不是设备间距离的很可靠的指示），而且还考虑到基于信号强度测量的调试期间的约束，从而可以实现更可靠的调试。该约束例如被包含在适于计算的数据集内。约束一般是与安装相关的值，并且例如确定组网的控制系统的安装的限制,如分配给第二设备的第一设备的最大数量和反之亦然。

例如，组网的控制系统的安装可以包括一间或更多房间，并且从安装导出的约束可以是下列中的一个或更多：

－每一房间内第一设备的数量；

－每一房间内第二设备的数量；

－被分配第一设备的房间的数量。

在每一房间内，例如可以将一台第二设备用作房间控制器，并且约束可以是仅有一台第一设备分配给一台第二设备。另一约束可以是例如第一设备可以仅被分配给一台房间控制器，使得用作第一设备的无线开关借助分配给它的各自的房间控制器仅能控制安装在房间内的设施、而不是相邻房间的设施。

处理可以包括下列步骤：

－对于第一设备和第二设备的几种不同可能的分配确定总信号强度，这满足从组网的控制系统的安装导出的约束，以及

－选择在所确定的总信号强度中具有最大总信号强度的第一设备和第二设备的分配。

所述确定总信号强度的步骤可以包括在第一设备和第二设备的全部可能的配给排列上的暴力方法，或者是探索方法。

所述处理的步骤可以进一步包括：取决于安装对每一接收到的无线信号的信号强度进行加权。例如，加权值可以与诸如房间距安装有组网的控制系统的建筑物内某场所的距离等安装约束相关。

所述对信号强度进行加权的值可以基于无线信号的所述信号强度的实际测量来估计。

本发明的另一实施例提供了一种使得处理器能够执行根据本发明的、并且是本文指定的方法的计算机程序。

根据本发明的另一实施例，可以提供存储有根据本发明的计算机程序的记录载体，例如CD-ROM、DVD、内存卡、磁盘、因特网存储器设备或适于存储供光学方式或电子方式存取用的计算机程序的类似数据载体。

本发明的又一实施例提供了一种被编程以执行根据本发明的、并且是如以上说明的方法的计算机。

本发明的另一实施例涉及供组网的控制系统用的调试工具，包括：

－通信装置，所述通信装置与所述组网的控制系统的设备通信、并且从一个或更多第二设备接收来自第一设备的、由所述一个或更多第二设备接收到和确定的无线信号的信号强度，以及

－处理装置，所述处理装置被配置成执行本发明的、并且是如以上说明的方法，以将所述第一设备分配给一个或更多所述第二设备。

本发明的又另一实施例提供了一种组网的控制系统，包括：

－一个或更多第一设备，

－一些第二设备，这些第二设备适于从第一设备接收无线信号并且对于每一接收到的无线信号确定信号强度，以及

－系统控制器，所述系统控制器适于：

－接收所确定的信号强度，

－考虑从供调试用的所述组网的控制系统的安装导出的约束而处理所确定的信号强度，以及

所述系统可以是照明控制系统，并且

－所述一个或更多第一设备可以是无线开关和/或适于与第二设备无线地通信的计算机，并且

－所述一些第二设备可以是无线房间控制器和/或无线发光设备。

所述系统可以是照明控制系统，并且所述第一设备和所述第二设备可以是无线发光设备。这样，将第一设备分配给第二设备可以是同样基于安装计划而不仅是基于信号强度测量对无线发光设备进行分组。

所述系统控制器可以集成在第二设备内。例如，所述系统控制器可以是照明控制系统的发光设备的一部分。

所述系统控制器可以被配置成执行如以上说明的本发明的方法。例如，所述系统控制器可以是被程序配置的计算设备，该程序实施对组网的控制系统的设备进行自动调试的有创造性的方法。

本发明的这些和其它方面将参照后文说明的实施例而变得明显并且被阐明。

本发明将在后文参照示例实施例更详细地说明。然而，本发明不限于这些示例实施例。

附图说明

图1示出根据本发明的安装在具有一些无线发光设备、房间控制器和无线开关的3间房间内的无线照明控制系统的实施例。

图2示出根据本发明的安装在具有一些无线发光设备、房间控制器和作为无线开关的PDA的5间房间内的无线照明控制系统的实施例。

图3示出根据本发明的供照明控制系统用的系统控制器的实施例的方框图。

图4示出照明控制系统的设备的自动调试的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

在下面，功能相似或一致的元素可以拥有相同的附图标记。另外，即使本发明从总体上适用于包括使用例如RF信号传输等无线通信的一些设备在内的任何种类的组网的控制系统，本发明的实施例也是借助照明控制系统来说明的。

图1示出了在建筑物的3间房间R1－R3内的照明控制系统的安装。该照明控制系统包括中央系统控制器SC、在每一房间内的一个房间控制器RC1－RC3和一个RF开关S1－S3、以及6个发光设备L1－L6、L7－L12、L13－L18。每一个房间控制器RC1－RC3都能够经过RF传输与一个或更多分配的RF开关S1－S3通信，并且取决于所分配的RF开关的信令来控制各自房间内的发光设备。

另外，每一个房间控制器RC1－RC3都连接至中央系统控制器SC，该中央系统控制器SC可以管理照明控制系统，并且特别是在照明控制系统的安装后执行自动调试。

图3示出了包括通信装置10的系统控制器SC的方框图，通信装置10例如是诸如WiFi?、蓝牙?、ZigBee?接口等无线通信模块和/或诸如LAN（局域网）接口等有线通信模块。借助通信装置10，系统控制器SC能够与房间控制器RC1－RC3通信，特别是根据本文说明的供调试用的方法的结果来配置每一个房间控制器RC1－RC3。

系统控制器SC进一步包括诸如微控制器或微处理器等处理器12和存储有对调试图1和2所示的照明控制系统的系统控制器SC进行配置的程序的存储器14。系统控制器SC可以例如由专门的供照明控制系统用的控制计算机来实施，或是由带有无线和/或有线接口并且执行供照明控制系统的调试用的程序的标准个人计算机（PC）来实施。

系统控制器SC接收由项目设计者例如经过由系统控制器SC执行的、供照明安装用的专用程序生成的照明安装计划。在该计划中标出了发光设备L1－L18和RF开关S1－S3的位置。如图1所示，在办公建筑物内例如每间房内有一些发光设备和一个开关。

在图4中示出了由系统控制器SC执行的调试程序的流程图。程序自动地从前面提到的计划导出：有3间房间R1－R3、每间都有6个无线可控发光设备L1－L6、L7－L12、L13－L18和一个开关S1－S3。另外程序还从该计划导出：在每一间房间R1－R3内有房间控制器RC1－RC3，该房间控制器充当对来自开关S1－S3的RF传输的接收器，并且控制该房间内的发光设备。在最简单的情况中，房间控制器和发光设备连接在有线网络中，并且它们的位置已知。

由于房间控制器RC1－RC3与RF开关S1－S3之间的RF通信，导致如图1中由从开关S1－S3到房间控制器RC1－RC3的虚线箭头所示、每一房间控制器RC1－RC3都从每一开关S1－S3接收RF信号。

在第一步骤中，R_jk（即房间j内开关k的信号的强度）由房间控制器RC1－RC3测量。

下一步任务是确定哪个开关在哪间房间内，即如A_jk所示将开关k分配给房间j，其中值为1是指开关k在房间j内，而值为0则是指开关k不在该房间j内。然后目标是要使总信号强度（＝ΣR_ij×A_ij）最大化。

安装计划表明有N间房间和N个开关（在图1所示的例中N＝3）。因此，在供调试用的第一步骤S10中，程序从安装计划中自动地导出下列约束：

该约束即：在每一间房间内应有一个开关：

Figure 2012800275569100002DEST_PATH_IMAGE002

并且进一步的约束是开关仅应被分配给1间房间：

Figure 2012800275569100002DEST_PATH_IMAGE004

系统控制器SC从房间控制器RC1－RC3获取测得的信号强度R_jk并且在步骤S12中生成带有测得的信号强度的表格R，其中每一行含有一个房间控制器的测量值，而每一列含有来自一个开关的每一房间控制器的测量值。例如，如图1所示，带有测得的信号强度的表格或矩阵可以如下所示：

即，房间控制器RC1会从开关S1测得信号强度值50（任意单位）、从开关S2测得30并且从开关S3测得10，房间控制器RC2会从开关S1测得信号强度值15、从开关S2测得30并且从开关S3测得60，而房间控制器RC3会从开关S1测得信号强度值35、从开关S2测得40并且从开关S3测得50。

如果房间控制器只是简单地假设它们接收到的最强的信号来自它们房间内的开关，则分配会导致S1控制房间R1（值50）、开关S3控制房间R2（值60）并且开关S3还控制房间R3（值50）：开关S3因此既控制房间R2又控制R3，这就与安装计划不符。

于是，由系统控制器SC执行的调试程序在下一步骤S16和S18中，对于满足从安装计划导出的以上约束的每一房间控制器——开关分配、确定聚合信号强度＝ΣR_ij×A_ij。

以下列出了从矩阵R取出的、并且满足从安装计划导出的约束的全部聚合信号强度值：

50（RC1－S1）＋30（RC2－S2）＋50（RC3－S3）＝130

50（RC1－S1）＋60（RC2－S3）＋40（RC3－S2）＝150

30（RC1－S2）＋15（RC2－S1）＋50（RC3－S3）＝95

30（RC1－S2）＋60（RC2－S3）＋35（RC3－S1）＝125

10（RC1－S3）＋15（RC2－S1）＋40（RC3－S2）＝65

10（RC1－S3）＋30（RC2－S2）＋35（RC3－S1）＝75。

以上列表中聚合信号强度值的最大值是150，所以，借助从安装计划导出的约束的知识，当即开关S1在房间R1内、开关S2在房间R3内并且开关S3在房间R2内时，相应的约束产生最大值150。在步骤S20中，调试程序从总聚合信号强度值中选择最大值，并且在接下来的步骤S22中根据聚合信号强度值的所选择的最大值将开关S1分配给房间控制器RC1、将开关S2分配给房间控制器RC3以及将开关S3分配给房间控制器RC2。与开关S1在房间R1内、开关S2在房间R2内和开关S3在房间R3内的简单分配比较，聚合信号强度值仅是50＋30＋50＝130。

确定A的算法可以如以上所说明的那样、由在矩阵R的全部可能的排列上的暴力方法来实施，或可以由某种探索方法来实施。以上方法还可以进一步如下面说明的那样完善。

以上使用的聚合信号强度的优化函数仅将每一发送器（即一间室内的每一开关）的信号强度考虑在内。作为改进，优化函数可以以加权函数来扩展，该加权函数考虑到来自开关的某些信号会在相邻房间内被接收到：这样，应最大化的函数变成

Σ R_ij*（W°A）_ij

其中°表示矩阵乘法。在步骤S14中，如前面所说明的，将导出的约束A_ij与权重W_ij相合并。

如果例如信号在发送器与接收器之间以每房间隔离因子2而衰减，在发送器的房间内的相对信号强度是1，相邻房间是0.5而再下一房间是0.25，则所使用的加权矩阵是：

Figure 2012800275569100002DEST_PATH_IMAGE010

所使用的值可以从一般经验或是从实际测量来估计。实际上，这些值不是关键的；重要的是关于房间的相对位置和其中的接收器的信息是已知的、并且在分配机制中使用。

以类似的方式，该方法可以被扩展以包含无线接收器处在发光设备中（而不是处在房间控制器中）、因而在安装后发光设备的房间位置也未知的情况。使用来自安装计划的数据不仅可以导出开关的分配，而且可以导出发光设备的分组和它们与开关的关联。例如，可以根据从被考虑在内的其它发光设备接收到的信号的强度、基于安装计划在每一间房内应有多少发光设备，对发光设备进行分组。与将开关分配给发光设备类似，因为发光设备被合并到所分配的发光设备的组，所以可以执行发光设备到发光设备的一种“分配”。如果将照明计划的约束考虑在内则该分组/分配的正确性会更高（这是因为，例如，安装计划可以确定室内有4盏灯、于是第5盏灯必定在另一组/房间内）。

相同的算法可以被用来将移动无线设备（例如蜂窝电话或PDA）分配给该移动无线设备当时所处的房间内的（一组）发光设备。在那种情况下只有一个发送器（移动设备）而矩阵R缩减成单行。图2示出了以PDA作为无线照明开关的这种场景。在5间房间R1－R5内安装有照明控制系统。在每一间房内安装有4个无线地可控的发光设备L1－L4、L5－L8、L9－L12、L13－L16、L17－L21和房间控制器RC1－RC5。房间控制器RC1－RC5连接至系统控制器SC。PDA处在正中的房间R3内并且执行供照明系统控制用的程序。该程序使得用户能够无线地控制照明控制系统的发光设备L1－L21。为了控制发光设备，照明控制系统必须知道PDA实际位于哪间房间内。对于PDA与房间控制器RC1－RC5之间的无线通信，可以使用不同的技术，例如WiFi?、蓝牙?、ZigBee?。当用户希望打开房间R3内的发光设备L9－L12时，他可以按下他的PDA上用于控制照明的程序的按钮。这就触发程序将RF信号发送至房间控制器RC1－RC5，以供打开房间R1－R5中的一间内的发光设备。每一房间控制器RC1－RC5测量RF信号的强度。现在假设因环境条件正中房间R3内的房间控制器RC3所测得的RSSI不是最强的，并且测得的信号强度是例如（i＝RC1、RC 2、…、RC5）：R_i＝（20 60 50 60 32）而加权值W_i＝（0.25 0.5 1 0.5 0.25）。

假设PDA处在正中房间R3内，则约束A_i＝（0 0 1 0 0）产生总RSSI的最大值5＋30＋50＋30＋8＝123。

假设PDA处在第二间房R2内，则约束A_i＝（0 1 0 0 0）产生总RSSI 10＋60＋25＋15＝110。

假设PDA处在第四间房R4内，则约束A_i＝（0 0 0 1 0）产生总RSSI 15＋25＋60＋16＝116。

假设PDA处在第四间房R1内，则约束A_i＝（1 0 0 0 0）产生总RSSI 20＋30＋12.5＝62.5。

假设PDA处在第四间房R5内，则约束A_i＝（0 0 0 0 1）产生总RSSI 12.5＋30＋32＝74.5。

尽管分别在第二和第四间房R2和R4内信号更强，但加权结果产生PDA在房间R3内的正确位置。本发明可以被应用于任何组网的控制系统特别是组网的照明控制系统，其中借助安装计划可以得知房间内的发光设备和开关等设备的位置和房间的相对位置。本发明特别地可以被用来改进组网的控制系统的设备的调试。特别地，本发明可以帮助减少调试工作量并且去除错误。

本发明的至少一些功能可以由硬件或软件来执行。在以软件来实施的情况下，可以使用单个或多个标准微处理器或微控制器来处理单个或多个实施本发明的算法。

应当注意，“包括”一词不排除其它元素或步骤，并且“一”或“一个”一词不排除多个。另外，权利要求中的任何附图标记都不应被解释成限制本发明的范围。

Claims

1.一种对组网的控制系统的设备进行自动调试的方法，所述系统包括能够无线地通信的一个或更多第一设备（S1－S3）和一个或更多第二设备（RC1－RC3），其中来自第一设备（S1－S3）的无线信号被一个或更多第二设备（RC1－RC3）接收到，并且对于每一接收到的无线信号确定信号强度，并且其中所述调试包括下列步骤：

－取决于所述处理结果将所述第一设备（S1－S3）分配给一个或更多所述第二设备（RC1－RC3）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组网的控制系统的安装包括一间或更多房间（R1－R3），并且从安装计划导出的约束是下列中的一个或更多：

－每一房间内第一设备的数量；

－每一房间内第二设备的数量；

－被分配第一设备的房间的数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述处理的步骤包括下列步骤：

－对于第一设备和第二设备的几种不同可能的分配确定总信号强度，这些分配满足从所述组网的控制系统的安装导出的所述约束，以及

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述确定总信号强度的步骤包括在第一设备和第二设备的全部可能的配给排列上的暴力方法，或者是探索方法。

5.根据前面权利要求中任一项所述的方法，其中所述处理的步骤进一步包括取决于安装对每一接收到的无线信号的信号强度进行加权。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述对信号强度进行加权的值是基于无线信号的所述信号强度的实际测量来估计的。

7.一种使得处理器能够执行根据前面权利要求中任一项所述的方法的计算机程序。

8.一种存储有根据权利要求7所述的计算机程序的记录载体。

9.一种被编程以执行根据权利要求1－6中任一项所述的方法的计算机。

10.一种供组网的控制系统用的调试工具（SC），包括：

－通信装置（10），所述通信装置与所述组网的控制系统的设备（RC1－RC3）通信、并且从一个或更多第二设备（RC1－RC3）接收来自第一设备（S1－S3）的、由所述一个或更多第二设备接收和确定的无线信号的信号强度，以及

－处理装置（12），所述处理装置被配置成执行根据权利要求1－7中任一项所述的方法，以将所述第一设备（S1－S3）分配给一个或更多所述第二设备（RC1－RC3）。

11.一种组网的控制系统，包括：

－一个或更多第一设备（S1－S3），

－一个或更多第二设备（RC1－RC3），这些第二设备适于从第一设备（S1－S3）接收无线信号并且对于每一接收到的无线信号确定信号强度，

－系统控制器（SC），所述系统控制器适于：

－接收所确定的信号强度，

－取决于处理结果将所述第一设备（S1－S3）分配给一个或更多所述第二设备（RC1－RC3）。

12.根据权利要求11所述的系统，该系统是照明控制系统，其中

－所述一个或更多第一设备（S1－S3）是无线开关和/或适于与第二设备无线地通信的计算机，

－所述一些第二设备是无线房间控制器（RC1－RC3）和/或无线发光设备（L1－L18）。

13.根据权利要求11所述的系统，该系统是照明控制系统，其中所述第一设备和所述第二设备是无线发光设备（L1－L18）。

14.根据权利要求11、12或13所述的系统，其中所述系统控制器（SC）集成在第二设备内。

15.根据前面权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统控制器被配置成执行根据权利要求1－6中任一项所述的方法。