CN103576664A - 一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，包括：无线通信组件；处理器，其与所述无线通信组件通信；存储器，其与所述处理器通信，所述存储器被配置为存储可由处理器执行的计算机读指令；其中所述计算机可读指令被编程为：处理经由所述无线通信组件接收到的值变化请求消息；响应于所述值变化请求消息生成值变化更新；以及经由所述无线通信组件来传送所述值变化更新。此外，本发明还公开一种自动化组件之间传送信息的方法。与现有技术相比，本发明的有益效果为：无线设备和/或自动化组件可以被配置为在检测到所感测或监视的值、组件和/或指示符的值变化或状态变化时自动地提供或否则推动从一个设备到另一设备的通信。

Description

一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件和方法

技术领域

本发明涉及一种家居系统，尤其涉及一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件和方法。

背景技术

智能家居系统通常集成并控制诸如加热、通风和空调(HVAC)系统、安全服务、消防系统等结构内的元件和服务。如，楼层级网络，包括被配置为控制楼层区域内的控制器。控制器又可以被配置为接收来自传感器或区域的室温传感器(RTS)的其它设备的输入。在本示例中，提供给控制器的输入、读数或信号可以是表示物理温度的温度指示。该温度指示可以被诸如由控制器执行的比例积分控制例行程序的进程，控制例行程序用来驱动或朝着预定义设定点调整阻尼器、加热元件、冷却元件或其它执行机构。

提供给在给定楼层级网络内操作的一个或多个控制器的诸如温度指示、传感器读数和/或执行机构位置的信息又可以被传送到自动化级网络(ALN)或楼宇级网络(BLN)，其被配置为例如执行控制应用程序、例行程序或循环指令、基于坐标时间的活动调度、基于监视器优先级的撤消或警报并将现场级信息提供给技术员。楼宇级网络和所包括的楼层级网络又可以被集成到可选管理级网络(MLN)，其提供用于分布式访问和处理以允许远程监视、遥控、统计分析及其它较高级功能的系统。关于智能家居系统配置和组织的示例和附加信息可以在2006年10月31日提交的共同待决美国专利申请序号11/590,157(2006P18573US)和2004年8月8日提交的共同待决美国专利申请序号10/915,034(2004P13093US)中找到，这些申请的内容出于一切目的在此通过引用结合到本文中。

可以在智能家居系统的控制方案内实施诸如符合IEEE802.15.4/Zigbee协议的设备的无线设备而不引起附加布线或安装成本。可以将诸如全功能设备(FFD)和精简功能设备(RFD)的Zigbee兼容设备互连以便在智能家居系统内提供设备网或网状结构。例如，全功能设备设计有建立与其它全功能设备的对等连接和/或执行特定于楼层级网络的楼层或区域的控制例行程序所需的处理能力。每个全功能设备又可以与成中心辐射(huband spoke)布置的一个或多个精简功能设备通信。诸如上述温度传感器的精简功能设备设计有执行特定任务或直接向所连接的全功能设备传送信息所需的有限处理能力。

在智能家居系统内使用的无线设备可以被配置为用于建立与包括智能家居系统的不同元件、组件和网络的通信。可能期望用于配置并建立无线设备与自动化组件之间的通信的系统和方法且有利于智能家居系统的安装、配置、维护和操作。

发明内容

本发明公开一种提供智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件和方法。无线设备和/或自动化组件可以被配置为在检测到所感测或监视的值、组件和/或指示符的值变化或状态变化时自动地提供或否则推动从一个设备到另一设备的通信。

在一个实施例中，公开了一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件。该自动化组件包括无线通信组件、与无线通信组件通信的处理器、与处理器通信且被配置为存储可由处理器执行的计算机可读指令的存储器。所述计算机可读指令被编程为处理经由无线通信组件接收到的值变化消息，响应于该值变化消息生成值变化更新，并经由无线通信组件来传送该值变化更新。

在另一实施例中，还公开了一种用于使在智能家居系统内操作的自动化组件之间的通信最优化的方法。该方法包括检测表示值变化的指示，生成值变化消息，响应于所检测的指示来传送该值变化消息并接收所传送的值变化消息的确认。

在另一实施例中，公开了一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件。该自动化组件包括无线通信组件、与无线通信组件通信的处理器、与处理器通信且被配置为存储可由处理器执行的计算机可读指令的存储器。所述计算机可读指令被编程为经由所述无线通信组件来接收至少一个值变化更新，存储对应于至少一个无线设备的该至少一个值变化更新，并响应于轮询(polling)请求来传送该至少一个值变化更新。

在另一实施例中，公开了一种在在智能家居系统内操作的自动化组件之间传送信息的方法。该方法包括接收表示无线设备指示的值变化消息，根据相应的无线设备存储接收到的值变化消息，并传送包括该值变化消息的值变化更新。

在以下详细说明和附图中对本发明的附加特征和优点进行了描述且其由此将变得明显。

附图说明

图1举例说明了依照在此提供的公开配置的智能家居系统的实施例；

图2举例说明了可以结合图1所示的智能家居系统来利用的无线设备或自动化组件的实施例；

图3举例说明了表示通信和更新配置的示例性流程图；

图4举例说明了表示通信算法的示例性流程图；以及

图5举例说明了表示另一通信算法的示例性流程图。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。

此处所讨论的实施例包括自动化组件、无线设备和收发机。设备可以是IEEE802.15.4/ZigBee兼容自动化组件，诸如：个域网(PAN)协调器，其可以实现为现场面板收发机(FPX)；全功能设备(FFD)，其被实现为楼层级设备收发机(FLNX)；以及精简功能设备(RFD)，其被实现为可以在智能家居系统中利用的无线室温传感器(WRTS)。此处所识别的设备被提供为自动化组件、无线设备和收发机的示例，其可以在体现此处所公开的教导的智能家居系统内集成和利用且并不意图限制此处所讨论和主张的设备和教导的类型、功能和互操作性。此外，所公开的智能家居系统描述了可以包括单独无线设备和收发机的自动化组件，然而，应理解的是可以将无线设备和收发机可以被集成为可在楼宇自

动化系统内操作的单个自动化组件。

I.智能家居系统概述

可以包括如上所述的设备并如上所述地配置的一个示例性智能家居系统是由西门子建筑技术公司提供的系统。系统可以实现RS-485有线通信、以太网、专有和标准协议、以及已知无线通信标准，诸如符合ZigBee标准的IEEE802.15.4无线通信和/或ZigBee认证的无线设备或自动化组件。通常在可以利用低数据速率和/或需要低功耗的嵌入式应用中实现ZigBee标准、专有协议或其它标准。此外，ZigBee标准和协议适合于建立可以适合于诸如楼宇自动化的工业控制和感测应用的廉价、自组织网状网络。因此，依照ZigBee标准或协议配置的自动化组件可能需要允许单独无线设备在有限的电池充电(battery charge)上操作延长的时间段的有限功率量。

诸如IEEE802.15.4/ZigBee兼容自动化组件的有线或无线设备可以包括例如具有RJ11的RS-232连接其它类型的连接器、RJ45以太网兼容端口、和/或通用串行总线(USB)连接。这些有线、无线设备或自动化组件又可以被配置为包括单独的无线收发机或其它通信外围设备或与之接口，从而允许有线设备经由上述无线协议或标准与智能家居系统通信。或者，可以将单独的无线收发机耦合到诸如IEEE802.15.4/ZigBee兼容自动化组件的无线设备以允许经由诸如例如802.11x协议(802.11a、802.11b...、802.11n等)的第二通信协议进行通信。这些示例性有线、无线设备还可以包括人机接口(MMI)，诸如基于web的接口屏幕，其提供对设备的可配置属性的访问并允许用户在智能家居系统的其它设备和元件之间建立通信或排除故障。

图1举例说明可以结合此处所提供的方法、系统和教导的示例性智能家居系统或控制系统100。控制系统100包括第一网络102，诸如自动化级网络(ALN)或管理级网络(MLN)，其与诸如多个终端104和模块化设备控制器(MEC)106的一个或多个控制器通信。模块化设备控制器或控制器106是可以将第一网络102耦合到诸如楼层级网络(FLN)的第二网络108的可编程设备。在本示例性实施例中，第二网络108可以包括连接到楼宇自动化组件110(单独地识别为自动化组件110a至110f)的第一有线网络部分122和第二有线网络部分124。第二有线网络部分124可以经由自动化组件126耦合到无线楼宇自动化组件112。例如，楼宇自动化组件112可以包括被单独地识别为自动化组件112a至112f的无线设备。在一个实施例中，自动化组件112f可以是可以包括或可以不包括无线功能并连接到自动化组件112e的有线设备。在这种配置中，自动化组件112f可以利用或共享由自动化组件112e提供的无线功能以定义互连无线节点114。自动化组件112a至112f又可以经由例如控制器106和/或自动化组件126向第一网络102进行传送或连接到第一网络102。自动化组件126可以是与第二有线网络部分124通信的现场面板、FPX或另一全功能设备，第二有线网络部分124又可以与第一网络102通信。

控制系统100还可以包括一般由参考标号116a至116g识别的自动化组件。自动化组件116a至116g可以被配置或布置为建立一个或多个网络或子网118a和118b。诸如例如全功能或精简功能设备和/或可配置终端设备控制器(TFC)的自动化组件116a至116g协同工作以在第一网络102、控制系统100与网状网络或子网118a和118b内的其它设备之间无线地传送信息。例如，自动化组件116a可以通过发送被寻址到分配给互连自动化组件116a至116g中的每一个和/或现场面板120的网络标识符、别名和/或媒体接入控制(MAC)地址的消息来与网状网络118a内的其它自动化组件116b至116d通信。在一种配置中，子网118a内的单独自动化组件116a至116d可以直接与现场面板120通信，或者，可替换地，可以以分级方式来配置单独自动化组件116a至116d，使得例如只有自动化组件116c的一个组件与现场面板120通信。网状网络118b的自动化组件116e至116g又可以与网状网络118a的单独自动化组件116a至116d或现场面板120通信。

定义无线节点114的自动化组件112e和112f可以与第二网络108、和网状网络118b的自动化组件116c至116g无线通信以促进控制系统100内的不同元件、部分和网络之间的通信。可以通过节点或包括节点的设备或网络102、108、114和118以直接的或点对点的方式或以间接的或路由的方式进行单独自动化组件112、116和/或子网118a、118b之间的无线通信。在替换实施例中，未提供第一有线网络部分122，并且可以利用其它无线连接。

图2举例说明可以在控制系统100内利用的示例性自动化组件200。自动化组件200可以是全功能设备或精简功能设备，并且可以与结合图1所示和所讨论的自动化组件110、112和116互换地使用。在本示例性实施例中，自动化组件200可以包括与存储器204或存储介质通信的处理器202，诸如PENTIUM、ATHLONTM或其它8、12、16、24、32或64位级别的处理器。存储器204或存储介质可以包含随机存取存储器(RAM)206、可擦写或不可擦写只读存储器(ROM)208和/或硬盘驱动器(未示出)、或任何其它已知或预期的存储设备或机制。自动化组件还可以包括通信组件210。通信组件210可以包括例如实现与控制系统100的有线通信所需的端口、硬件和软件。通信组件210可替换地或另外含可通信地耦合到天线216或其它广播硬件的无线发射器212和接收器214。

示例性自动化组件200的子组件202、204和210可以经由通信总线218彼此耦合并能够彼此共享信息。这样，可以将诸如软件或固件的计算机可读指令或代码存储在存储器204上。处理器202可以经由通信总线218读取并执行该计算机可读指令或代码。所产生的命令、请求和询问可以被提供给通信组件210以便经由发射器212和天线216传输到在第一和第二网络102和108内操作的其它自动化组件200、112和116。子组件202-218可以是分立的组件，或者可以集成为一(1)个或多个集成电路、多芯片模块，和/或混合体。

示例性自动化组件200可以是例如部署或设置在结构内的WRTS。在操作中，WRTS可以监视或检测结构的区或区域内的温度。还可以由WRTS生成表示所检测的温度信号或指示。在另一实施例中，自动化组件200可以是例如耦合到传感器或其它自动化组件的执行机构。在操作中，执行机构可以从另一自动化组件200接收信号或指示，并依照接收到的信号来调整机械组件的位置。可以将该信号或指示存储或保存在存储器204内。此外，可以存储该信号或指示以指示在自动化组件200内已发生值变化。换言之，信号或指示的检测或接收可以操作为值变化标记，其表示存储在存储器204内的信息、设置、信号和/或指示已经被改变、更新或否则修改。或者，单独的值变化标记可以被设置和/或对应于每个所检测或接收到的信号或指示。

II.自动化组件通信和更新

图3举例说明可以在自动化组件200之间实施的示例性通信和更新配置300。在本示例性配置中，可以将自动化组件200a配置为实现请求-响应(轮询)通信302，以便将信息从200b设备拉到轮询设备或用于200b设备将值推到200a设备。例如，自动化组件200a可以表示现场面板、FPX或另一全功能设备。同样地，自动化组件200b可以表示TEC、FLNX、全功能或精简功能设备、无线执行机构或可在智能家居系统100内操作的任何其它有线或无线设备。此外，自动化组件200a、200b可以是在例如网状网络或子网118a内可操作的。

A.请求-响应(轮询)通信

图4举例说明可以例如在自动化组件200a、200b之间实现的轮询通信算法400或方法。在方框402处，可以是现场面板或其它全功能设备的自动化组件200a可以生成值变化(COV)请求消息并将其传送到在智能家居系统100内和/或在构成智能家居系统100的单独的FLN内操作的一个或多个自动化组件200b。COV请求消息可以请求或命令自动化组件200b指示本地检测值、接收值、参数、或测量结果是否已被修改或改变超过预定义报告极限，例如COV极限。

在方框404处，自动化组件200b接收COV请求消息。例如，如果自动化组件200b自动接收到最后一个COV请求消息起已检测或接收到表示值变化的新值，则在方框406处，自动化组件200b可以生成用于传送到自动化组件200a的COV确认消息。或者，如果自动化组件200b未检测或接收到表示值变化的新值，则在方框408处，自动化组件200b可以生成用于传送到自动化组件200a的否定的COV确认消息。

在方框410处，如果自动化组件200a已成功地接收到由自动化组件200b提供的COV确认消息，则自动化组件200a可以生成并发送用于答复自动化组件200b的确认COV请求消息。

在方框412处，自动化组件200b响应于由自动化组件200a提供的确认COV请求消息知道OCV被成功地传送到设备200a并清除那些报告的COV，并提供确认COV请求确认消息。在方框412后，通信算法400可以重启且可以对智能家居系统100内的另一无线设备或自动化组件进行轮询。应理解的是可以在有线或无线智能家居系统100中实现示例性通信算法400。

B.推式通信

图5举例说明可以例如在自动化组件200a、200b之间实现的替换通信算法500或方法。可以在被配置为用于利用有线和无线通信两者的混合通信的智能家居系统100中采用示例性通信方法500。

在方框502处，可以是例如全功能设备、FLNX和/或TEC的自动化组件200b将检查其输入和输出的新或变化值。如果新值与最后报告的值相比已改变超过预定义的量，则将在下一次COV通信上报告该变量。

在方框504处，自动化组件200b将以由内部COV报告时间间隔确立的定期间隔或按照内部算法的需要进行检查以查看是否等待报告值变化(COV)。如果是，则自动化组件200b将创建包含所有排队的(queued)COV值的推动COV消息并将其发送到自动化组件200a。在方框506处，自动化组件200a在接收到并理解了该消息的情况下可以用推动COV确认响应对自动化组件200b进行响应，或者，在方框508处，在未理解该消息的情况下用否定的确认(NAK)和错误代码进行响应。在接收到时，在方框510处，自动化组件200b清除COV状态。在方框512处，自动化组件200b可以返回到其正常操作，直至对新值的下一次检查为止。

自动化组件200a现在将那些排队的COV处理到自动化组件200a的内部数据库中，并且可以可选地如图1的附图和说明所定义的那样将那些值报告给其它设备。

如果自动化组件200b实际上是具有外部无线网络接口的硬连线设备，诸如具有FLNX配置的TEC，则FLNX将需要针对COV对TEC进行轮询，并在发生到自动化组件200a的通信时将其保持在FLNX内。另外，FLNX将需要如图4的算法所定义的那样对来自TEC的COV进行确认。

如果自动化组件200a是具有外部无线网络接口的硬连线设备，诸如具有FPX的现场面板，则FPX将需要动作具有用于被推动的COV的缓冲器和使用于现场面板的COV排队。现场面板将依照图4的算法对FPX进行轮询以将COV接受到自动化组件200a的数据库中。

在这种配置中，通信算法500允许从一个或多个自动化组件200b直至200a设备并从200a设备到如图1所定义的其它系统组件收集并推动COV相关消息。通过与对每个自动化组件200b进行轮询相反地推动COV直至自动化组件200a，使用较少的无线带宽并缩短了系统端到端延迟。

如果自动化组件200b在没有任何COV的情况下在稳定状态下操作了延长的时间段(如内部变量定义)的，自动化组件200b将与自动化组件200a通信，以便自动化组件200a知道自动化组件200b仍在操作。如果自动化组件200a在长于自动化组件200b内所定义的内部变量的时间段内未从自动化组件200b接收到消息，则自动化组件200a将报告与自动化组件200b的通信的丢失。

通信算法500还可以被配置为解决并处理例如自动化组件200a、200b之间的通信困难或错误。例如，如果不能传送COV轮询请求或者其未得到预期的接收自动化组件的确认，则算法500可以被配置为从通信故障中恢复。通信恢复可以包括重复通信尝试预定次数(例如十次尝试)。同样地，如果重复的通信尝试不成功，则通信恢复可能超时并且可以在预定延迟(例如每三十分钟)之后重新尝试该程序。此外，在不可能进行通信的时间段期间，仍在通信重建期间聚集并存储COV相关消息。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，包括：

无线通信组件；

处理器，其与所述无线通信组件通信；

存储器，其与所述处理器通信，所述存储器被配置为存储可由处理器执行的计算机

读指令；其中所述计算机可读指令被编程为：

处理经由所述无线通信组件接收到的值变化请求消息；

响应于所述值变化请求消息生成值变化更新；以及

经由所述无线通信组件来传送所述值变化更新。

2.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，从无线设备接收所述值变化消息。

3.权利要求2的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，所述无线设备选自由以下各项组成的组：ZigBee兼容设备、终端设备控制器、无线室温传感器、精简功能设备和全功能设备。

4.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，所述值变化更新包括从多个无线设备接收到的多个值变化消息。

5.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，所述值变化更新是值变化响应消息。

6.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，自动地传送所述值变化更新。

7.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，响应于所述无线通信组件接收到所述值变化消息将所述值变化更新拉到现场面板收发机。

8.权利要求1的智能家居系统中传送值变化信息的自动化组件，其特征在于，所述计算机可读指令还被编程为：响应于所述值变化更新来处理由所述现场面板收发机传送的确认消息。

9.一种智能家居系统的自动化组件之间传送信息的方法，该方法包括：

检测表示值变化的指示；

生成值变化消息；

响应于所检测的指示传送所述值变化消息；以及

接收所传送的值变化消息的确认。

10.权利要求9的智能家居系统的自动化组件之间传送信息的方法，其特征在于，所述指示选自由以下各项组成的组：传感器读数、温度指示和执行机构位置；其中生成值变化消息包括生成包括多个值变化消息的值变化更新；其中所述值变化消息包括值变化和设备指示符；其中传送值变化消息包括自动地传送所述值变化消息。

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