CN104471427A - 连接的消费装置的家庭网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在自组织无线网络中生成动作的方法，包括提供节点的自组织网状网络，所述自组织网状网络具有与消费产品相关联的至少一个节点和能够生成关于消费产品的节点数据的至少一个节点；向计算装置发送节点数据；使用计算装置从数据库检索数据并关联所述数据与所述节点数据；以及在计算装置处基于所述关联确定动作；以及使用计算装置执行动作。

Description

连接的消费装置的家庭网络

背景技术

低功率的个人区域网络诸如ZigBee、Z-Wave、Insteon、JenNet-IP、X10或类似网络变得越来越普及了。器具、照明、加热和冷却、安全和监测系统、娱乐系统、通信、草坪洒水器等现在包括控制微处理器和无线通信装置以允许无线连接到家庭网络。这允许对这些装置的控制驻留在其上存在用户友好型软件控制界面的智能手机、PDA、膝上型计算机、台式计算机或其它装置中，或控制可驻留在网络云中，只有所述界面是本地的。

存在用以组织和配置这些网络的若干不同的方式。现有的技术可基于使用可见光、超声波、红外线、射频和其它通信技术进行通信的能力将家庭装置关联成组，使得这些装置能够基于它们所驻留在其中的限定的空间以及它们所代表的装置种类而被组织成簇。将微处理器整合到所述各个装置中允许这些装置接收编程，所述编程使得用户能够具有高度的灵活性。然而，所述大量的可用构型可使典型的用户无所适从。

本文所用网络技术中的大多数对于消费者来讲均相对较复杂且难以使用。添加、认证和配置新的装置和类型可涉及到雇用受过训练的技术人员来进行安装。随着微处理器、存储器、显示器、无线电发射器和接收器以及视觉通信线路成本的降低，有可能向廉价的且甚至一次性的消费产品添加这些能力。这将导致针对消费者和网络的一系列新的挑战。

附图说明

图1示出了消费产品装置的实施例。

图2示出了网络设备的通信部分的实施例的框图。

图3示出了照明装置的实施例。

图4示出了照明装置的一个可供选择的实施例。

图5示出了一种自组织无线网络中的结构的实施例的示图，所述结构具有多个潜在节点。

图6示出了构建房间列表的方法的实施例的流程图。

图7示出了向房间分配某种功能的方法的实施例的流程图。

图8示出了基于自组织无线网络的构型确定并执行动作的方法的实施例的流程图。

图9示出了形成房屋的三维表示的方法的实施例的流程图。

图10示出了结构中的节点的三维表示的示例。

具体实施方式

一般节点和非照明装置

图1示出了具有网络能力的消费产品装置的实施例。装置10具有包含消费产品的接收器或适配器12。消费产品可为许多物品中的一者。例如，消费产品可由可消费产品分配器组成，所述分配器分配或递送某种类型的可消费产品诸如剃刮膏、空气清新剂、牙膏、洗剂、洗发剂、棉拭子、剃刀刀片、薄纸等。消费产品可由非电动工具组成，诸如剃刀、牙刷、毛发刷、除尘器、扫帚、拖把、硬毛刷、卫生间用杆等。消费产品可由电动装置组成，诸如咖啡机或其它厨房装置比如烤炉、电视机、电吹风、真空吸尘器、空气净化器、加湿器等。这些仅预期作为非电动产品和电动产品的示例，无意于限制于任何特定产品或构型，也不应当作出任何这样的推断。如本文所限定，消费产品不具有任何联网通信能力。这些装置上的通信将仅采取本地通信的形式，诸如用户界面、警示灯等。

接收器12将扣合到消费装置上或允许消费装置以别的方式机械地且可能电气地连接到消费产品装置10。对于电动装置，接收器12可包括标准的带有2或3根插针的接收器诸如在电源出口中所见的带有插针的接收器。

消费产品装置也包括至少一个通信模块或轮毂14。所述通信轮毂可包括一个通信模块、或若干通信模块，它们各自使用不同类型的通信技术。例如，通信模块可由限于室内的通信模块组成。“限于室内的”是指该装置的通信介质使用的是一般不渗透阻隔物诸如壁、地板和顶篷的信号。示例包括视觉信号诸如光学信号和声学信号线路。这些通信模块也可由室内透明的通信模块组成或包括室内透明的通信模块。“室内透明的”是指该装置的通信介质不受壁和地板的限制。这些阻隔物可减弱信号，但它们一般不阻断信号。通信轮毂14可包含这些类型的模块中的一者或二者，并且每种类型可包含多于一个，诸如两个限于室内的模块和一个室内透明的模块等，它们各自具有其自己的连接至自组织网状网络中的其它装置的能力。

所述网络能力允许否则的话不具有该能力的装置接合和脱离自组织网状网络并与否则的话也可能不具有所述能力的其它装置进行通信。向这些装置和产品提供与其它装置进行通信和配合的能力允许用户管理其家务的许多方面。

消费产品装置也可包括电联接至通信模块的电源连接器16。电源连接器可采用许多形式，但通常将由标准的带有2或3根插针的插头组成。电源连接器向通信模块提供电力并且也可向该装置的消费产品部分提供电力。

对消费产品装置的其它变型和修改是可能的。例如，传感器18可允许用户跟踪接收器12内可消费产品的含量。例如，如果消费产品由某种分配器组成，则所述传感器可为光传感器。所述光传感器可被定位成使得通向所述传感器的光被可消费产品阻挡。当可消费产品用尽时，光将到达所述传感器，从而指示所述分配器几乎为空的。其它类型的传感器可包括热传感器、重量传感器、加速计、诊断传感器、空气质量传感器、VOC(挥发性有机化合物)传感器等。通过使用该装置的网络能力，对可消费产品的状态的检测可触发下文将更详细地讨论的动作。

图2示出了提供所述网络能力的通信模块14的实施例。该模块可包含室内透明的模块26。该室内透明的模块可为收音机，在这种情况下其可具有相关联的天线22。该收音机可通过许多不同类型的协议中的一者，但将最有可能使用基于分组的协议诸如互联网协议进行通信。甚至更具体地，所述协议可为IP版本6(IPv6)诸如低功率无线个域网上的IPv6(6LoWPAN)、或邻域交换协议中的一者。

图2示出了室内透明的通信模块和限于室内的通信模块两者，应当理解仅一个是必要的以提供所述联网能力。如前文所提及，限于室内的通信模块一般将由视觉通信模块线路组成，诸如红外线、可见光、和超声波或其它声学信号等。当接收器不在发射器的视觉范围内时，接收器将不接收所述信号。视觉通信模块线路可具有与其联接的发射器诸如24。

通信模块14通常将从电源出口或通过电源连接器16从电池接收其电力。然而，电源连接器16也可由无线电力接收器组成。在一些情况下，基座装置可将信号传输给接收器，所述接收器可将该信号转化为用于所述接收器的电力。当前，这些类型的接收器具有非常有限的功能性，因为它们所接收的电力大小是有限的，并且由于承载所述电力的信号有损失，接收范围也是有限的。然而，可预想到对这些问题的解决方案在将来是可得的，并且本文的实施例不限于直接电力连接。另外，该装置还可包括这两种类型的电源连接器。该装置可被构造成使得通信模块当连接至电力时具有延伸的范围。

当然，其它任选组件也是可能的。例如，存储器20可驻留在通信轮毂内，驻留在每个通信模块内，驻留在该装置的其它部位内，或为联网的或远程存储器诸如云计算机中所常见的存储器。也可存在与通信模块分开的控制器20，每个模块均可具有其自己的控制器，带有与它们分开的中央装置控制器，或联网的控制器。

除了被构造成感测可消费产品的状态的传感器以外，在该装置上还可存在其它类型的传感器，或传感器可驻留在其自己的节点上。所述传感器可为安全传感器、射频识别标签、条形码阅读器、或环境传感器、运动传感器、声音传感器、气味传感器、烟雾警报器、悬浮颗粒传感器、花粉和粉尘传感器、空气净化系统、计量装置、悬浮生物制剂传感器、细菌和病毒传感器、表面污染物传感器、卫生传感器、水质传感器、水分传感器等。环境传感器可感测空气质量、光照水平、温度和气流。例如，感测空气质量的传感器可确定房间需要清新空气并且可通过网络发送信号给空气清新器以使空气清新。对于照明应用，传感器可发送关于光照水平的信息，所述信息将致使照明装置中的一个或多个接通。作为节点的照明装置将在下文中更详细地讨论。

参见图1，通信模块也可具有任选的直接连接通信端口，诸如USB或IEEE 1394(火线)端口17。这可使用户能够将该装置连接至计算装置以便进行初始设定或编程、升级固件或软件，以及允许该装置直接连接至具有类似端口的消费装置，诸如电视机或音乐系统。端口17也可允许连接至网络访问点或网关以提供与外部网络比如互联网的连接。

照明产品

本讨论至此还是集中于不是照明产品的消费产品，所述照明产品包括灯泡和其它照明产品诸如灯具，所述灯泡为任何类型的照明物件，它们螺纹连接到插座中以在接通时接收电力，并且可包括传统的白炽灯泡、LED灯泡、紧凑型荧光(CFL)灯泡等。并且新型灯可通过可供选择的方式诸如电池、感应、声音等获得电力。图3示出了旨在与灯泡一起使用的适配器30的实施例。通信模块14为外壳的一部分，其中外壳具有被构造成接纳灯泡的光发射器插孔32。这允许使用典型的家用灯泡而不是具有已经内置在其中的昂贵适配器的灯泡(本文称为全集成灯泡)、或具有可中央控制的处理器和其它适配器的专用插座。带有房间列表和房间身份的全集成灯泡。

作为另外一种选择，光发射器插孔32可采用类似于电源出口的适配器中的插头的形式，如图4所示。在该实施例中，适配器的背侧面将类似于在图1中被示出为16的适配器的背侧面。通信模块14将具有上文所详述的限于室内的通信模块和室内透明的通信模块中的一者或二者。光发射器插孔可接纳具有电源线的灯泡、灯或灯具，或具有集成电源连接器例如应急照明中所见的电源连接器的灯。

类似于上述非照明适配器，该照明装置也可包括传感器。所述传感器通常将由光传感器组成，但也可由温度传感器、烟雾检测器等组成。所述传感器可与驻留在适配器30中的控制器进行通信，或其可与位于自组织网络中的其它照明装置或非照明装置上的控制器进行通信。所述控制器可控制电力连接、按来自传感器的输入并可能结合用户针对特定时刻或活动所期望的照明水平所作的输入来决定接通或断开对光发射器的电力供应。

照明装置可形成自组织网状网络，其中装置随意进入和退出网络、并且网络中的所有装置均可与其范围内的任何和所有装置进行通信。虽然可存在中央控制器，但每个装置也可具有其自己的控制器。替代中央控制器，一个装置可将其自身命名为主节点并且向其它节点提供控制信号。根据已知的自组织网状网络协议，节点可将其自身命名为主节点，通常基于其跨接自组织网状网络与其它网络的能力。在不存在这种节点的情况下，这些节点将判优谁是主节点。这些过程的具体细节不是本讨论的重点。

本讨论至此集中于提供能够形成自组织无线网状网络的消费产品。消费产品可具有如下范围内的智能：从相对“哑的”诸如灯泡、清扫器、空气清新器等到高复杂度的诸如消费者电子器件和计算装置。具有带有这些能力的装置的网络可允许用户将网络的节点分段配置到房屋或结构的房间中而无需事先对其平面布置图有任何了解。

房间列表/房间身份

图5示出了房屋的平面布置图的示例。本文所采用的技术可应用于具有超过一个房间的任何结构，诸如办公楼、医院。本讨论的重点在于消费产品，将使用房屋作为示例性结构。不应当从该选择预期任何限制或该选择不应当隐含任何限制。该网络的节点驻留在房间中，但用户不需要或具有该平面布置图。应当注意的是，这些技术和实施例的用户不一定是人类消费者。所述“用户”可为被人类消费者用来采集该信息的计算装置使得人无需这样做。

图6示出了确定哪些节点驻留在哪些房间中的方法的实施例的流程图。在40处，形成所述自组织网状网络。这可涉及到部署节点并随后使它们广播信号以通知它们所在的区域中的任何节点。这些节点可为照明产品或消费产品诸如前文所讨论的那些。作为形成所述网络的一部分，这些节点可发送出它们的信号并确定其它节点的存在。

在42处，分析节点之间的信号，其中所述分析可发生在若干位置中，诸如发生在网络中、节点中、所述云中。参见图5的平面布置图，一些节点将看见其它节点所不能够“看见”的节点，其中“看见”节点是指检测到所述节点的存在。例如，节点I可看见节点J、A和H。然而，节点J也可看见节点L和节点K。节点K能够看见节点M。通过分析这些信号，能够确定节点J不能够看见节点M，因此在节点J和M之间必然存在壁。相似地，节点I能够通过门道看见节点H，但节点I不能够看见节点G，即使节点I通过来自节点H的信息知道节点G的存在。

在该分析之外，这些节点也可确定它们自身之间的距离。接收节点可确定从另一个节点开始的传输时间，并且从其确定节点之间的距离，虽然不一定是取向。通过使用作为示例的这两种类型的分析，可确定结构内的房间。依靠视觉数据线路，可将这些节点分段配置到房间中。甚至更进一步，依靠所接收的信号强度，所述网络能够确定这些房间的近似尺度。这些节点具有多种检测彼此的方式，诸如光学方式、电学方式、使用传感器等。

上述分析假设仅使用限于室内的通信模块。在一些实施例中，这些节点也可使用室内透明的通信模块。在该实例中，这些节点可识别它们自身而不依靠限于室内的通信。通过联接该数据与视觉数据线路，所述网络可识别节点之间的壁和开口并且在44处将这些节点分段配置到房间中。例如，参见图5，节点I可基于室内透明的通信模块知道节点C的存在。然而，观察限于室内的信号，节点I将不能够检测到节点C的存在，从而指示壁或其它阻隔物位于它们之间。

一旦这些节点被分段配置到房间中，就在46处更新节点信息以关联所述节点与所述房间。所述网络上的这些节点中的一者可包括非易失性存储器、或非易失性存储器可驻留在所述网络的外部，但与这些节点中的一者通信。房间列表和与这些房间相关联的节点可存储在该存储器中。非易失性存储器所在的节点或具有与非易失性存储器链接的节点可为如前文所讨论的主节点。由于这些节点可附接到或涉及可被用户移动或它们自身可为移动的消费产品，可周期性地重复该过程以获取更新的信息。

应当注意的是，虽然上述过程的重点在于将这些节点分段配置到房间中，但也有可能将这些装置分段成其它类型的片段，诸如按用户、装置类型等对它们进行分段。本讨论的重点在于按房间来分段，但应当认为使用其它类型的片段也在本文所呈现的实施例的范围内。

房间用途

一旦这些节点被分段配置到房间中并且这些节点与那些房间相关联，所述网络就可确定每个房间的用途。图7示出了向房间分配用途的方法的实施例的流程图。过程50-56以对这些信号类似的(如果不是相同的)分析模拟了图6的那些以将这些节点分段配置到房间中。在50处分析了来自所述网络的节点、和这些节点之间的信号。如所提及的，所述分析可发生在所述网络中、所述云中等的每个单个节点处、主节点处(如果命名了主节点的话)。在将这些节点分段配置到房间中之后，所述网络随后将在58处获取所述房间中的这些节点中的一者的身份。

对所述房间中的这些节点中的一者的身份的获取可采用许多形式。这些节点自身可具有它们所编码成它们所传输的信号的信息，诸如装置标识符、名称等。用户可在激活节点时使用USB端口或所述节点上的驻留界面将该信息安装到所述节点中。所述节点将在本文所称的“节点数据”中具有该信息。节点数据包括关于节点的任何信息，诸如节点处的装置类型、装置状态诸如满的或几乎空的、其电力状态、其连接至什么其它节点等。

在一个实施例中，节点数据至少由用于驻留在所述节点处的装置的标识符构成。所述网络上的节点或另一个节点访问标识符数据库并使用该装置标识符作为检索所述数据库的索引。所得的信息向所述网络提供关于所述节点的更多信息。例如，该装置可具有作为标识符的库存单位(SKU)编号。对数据库的访问导致该SKU被识别为牙刷。也可存在其它类型的标识符。所述标识符可为条形码、网络地址、基于对周围装置分析所得的假定身份或关于环境的信息等。基于该信息，所述网络可在60处向房间分配房间功能；在其中有牙刷驻留的该示例中，所述房间功能为浴室。

所述数据库也可采用许多形式。其可为完全填充的产品数据库，或只是小的查找表，和介于那些极端项之间的任何可想象到的选项。所述数据库可驻留在所述网络中的节点上的非易失性存储器中，或其可驻留在所述网络的外部但可通过与所述外部网络的链接被访问。

对数据库的访问也可按层发生。第一数据库可将特定装置识别为牙刷，从而触发对第二数据库的访问，所述第二数据库提供关于所述牙刷的更多信息，诸如型号或品牌名称。在一个实施例中，被访问的数据库可由消费者所填充的数据库组成，所述消费者具有类似的网络并可对向房间中分配所述功能具有更好地洞察力。

可按许多不同的方式来组织数据库。在一个实施例中，节点表、房间表、以及节点表和房间表之间的关联。在另一个实施例中，无线网络中的节点表、房屋中的房间表、房间功能列表、以及房间功能、房间、和节点之间的关联。

在一个实施例中，包含在房间列表中的信息可证明可用于向房间分配某种功能。如果房间列表是使用用以向房间分配功能的身份存储的，则可基于当前房间列表。作为另外一种选择，可基于以下信息来分配房间功能：历史或在前的房间列表、当前节点功能列表、历史节点功能列表、当前节点位置数据、历史节点位置数据、当前传感器数据、历史传感器数据、用户偏好数据、房间功能的外部数据库、居室蓝图、和与居室相关的外部数据。

动作

在识别了房间用途之后，所述网络可具有基于房间用途和房间中的节点采取动作的能力。该过程的实施例示出于图8中。在一个实施例中，在62处，所述网络具有与消费产品相关联的节点，诸如空气清新剂分配器；应当理解，所述节点可与参照图1所讨论的任何类型的消费产品装置相关联。此外，所述网络还具有带有计算装置的节点诸如节点A，其具有与内部网络或外部网络的链接。

在62处，消费产品节点将数据发送给计算装置节点。该数据为上述节点数据，并且可包括节点的标识符、消费产品的状态、电力状态等。所述计算装置随后将在64处访问数据库以采集关于节点的更多数据并关联所述数据与节点数据。然后所述计算装置可在66处确定针对节点处的装置要采取的动作并且在68处执行所述动作。所述动作可为所述网络的内部动作或外部动作。

内部动作可涉及改变节点的功能，诸如将其关闭、减慢其速度、减少其使用等。其可涉及当前节点的伙伴装置，所述伙伴装置已改变了它们的操作，诸如如果一个装置的供应品将用尽的话，则激活另一个装置。其也可涉及更新内部数据库诸如要在特定节点处提供给识别所需供应品的用户的购物列表、或发送消息给所述网络内的用户。

外部动作可涉及通过与移动电话网络的链接发送文本消息给用户、通过互联网网关和邮件客户端发送电子邮件、访问电子商务网关以定购更多供应品、或从外部数据库访问关于驻留在节点处的装置的信息。

例如，假设节点具有空气清新剂分配器。节点数据包括将该装置识别为空气清新器的标识符和指示贮存器中所剩余的清新剂的量的状态。所述节点将该数据传输给计算装置。所述计算装置访问数据库(内部数据库或外部数据库)，并且基于所述量确定贮存器几乎为空的。该实例中的数据库可只是存储在存储器中的列表。所述计算装置随后基于几乎为空的贮存器识别出不同的动作。该装置可联系用户以通知用户所述状态。该装置可访问电子商务网关并且定购更多的空气清新剂。该装置也可关闭空气清新器以避免烧毁空气清新装置。

对要执行的动作的选择可涉及来自传感器的输入、用户输入、用户所设定的在前的条件等。例如，传感器可检测到穿过空气过滤器的气流已降至特定阈值以下，从而指示需要清洁或更换所述过滤器。该信息将有助于所述网络选择要采取的动作。

这样，所述网络就获取了关于网络节点处的这些装置的有价值的情况，从而允许所述网络自动地向用户提供服务。所述网络可处理的任务和服务越多，则用户越易于使用所述产品和网络。通过具有存在于结构中的这种网络，也可获得其它有益效果。

居室发现

上文参照该结构的布局提到，用户可不具有可用于输入给所述网络的蓝图或平面布置图。然而，所述网络的这些节点可按不同方式“看见”该结构。所述网络的一个有益效果可在于其形成该结构的三维表示的能力。

图9示出了执行“居室发现”的方法的实施例，其中所述装置的网络生成房屋的三维表示。在80处，所提供的网络具有至少三个节点。使用三个节点允许所述一个节点相对于其它两个节点对其位置作三角测量。一般来讲，这些节点中的通信模块将为室内透明的模块。具有三个节点为信号分析提供足够的信息，并且由于这些节点中的一者可驻留在一不同的地板上，因此这些限于室内的模块将不允许另一个节点看见所述节点。

通过使用这些信号在所述三个节点之间的飞行时间，如图10所示，所述信号分析可产生结构内的节点的一般布局。除了所述信号分析以外，也可存在其它信息。节点类型以及所述节点是否是移动的也可能有帮助。

例如，这些节点中的一者可附接到地板清扫器，诸如除尘拖把。地板清扫器在被使用时的运动提供关于何处存在非铺有地毯的地板的信息、以及提供关于其它两个节点的位置的更多三角形划分数据。又如，节点可附接到机械手真空装置诸如这将允许识别出铺有地毯的表面、以及可能的关于房间中家具的位置的信息。其它移动的节点当然也是可能的。用户甚至可使用除尘器或其它类型的“杆”结构并且以地图方式为所述网络绘出该结构。另一种替代形式将涉及将节点附接到宠物。

更多信息导致房屋的更精确图片。虽然上述讨论的重点在于使用室内透明的通信模块作为定位这些节点的装置，然而，上述讨论也包括如下可能性：使用限于室内的模块、以及房间分段和先前已识别出的房间用途。所有这些信息均可用来生成房屋的三维表示、以及所述信号分析。该信息将存储在所述网络内或其外部，但可由至少一个节点访问。

上述实施例提供了一种便利的、简单且易于使用的让用户在家中建立消费产品节点网络的方法。所述网络为用户采集信息，或可自主地完成更多任务。最终结果为一种装置网络，其将协助用户维护并享用其居室。

应当理解，上文所公开的结构和功能以及其它结构和功能或它们的替代形式中的若干项可有利地组合到许多其它不同的系统或应用中。另外，本领域的技术人员可随后作出各种目前未预见到的或未预料到的替代形式、修改形式、变型形式、或它们的改进形式，它们也旨在被以下权利要求书所涵盖。

Claims (9)

1.一种在自组织无线网络中生成动作的方法，包括：

提供节点的自组织网状网络，所述自组织网状网络具有与消费产品相关联的至少一个节点和能够生成关于消费产品的节点数据的至少一个节点；

向计算装置发送节点数据；

使用所述计算装置从数据库检索数据并关联所述数据与所述节点数据；

在所述计算装置处基于所述关联确定动作；以及

使用所述计算装置执行动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述动作包括内部动作或外部动作中的一者。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述动作为内部动作并包括节点功能、伙伴器具/装置功能、内部数据库功能、以及向用户发送消息中的至少一者。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述动作为外部动作并包括发送文本消息、发送电子邮件、与经销商连接、以及访问与驻留在所述节点处的装置相关的数据中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的方法，所述网络具有与外部网络的连接，并且所述网络经由所述外部网络向第一数据库发送数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个节点与器具相关联。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括从至少一个传感器接收信号以及将所述信号用于确定所述动作。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括从消费者接收信息以及将所述信息用于确定所述动作。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括识别所述节点在所述网络中的位置。