CN104516284A - 使用wifi基础设施交换环境数据的环境控制设备和方法 - Google Patents

使用wifi基础设施交换环境数据的环境控制设备和方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及使用无线通信基础设施交换环境数据的环境控制设备(ECD)和方法。该无线通信基础设施包括第一Wi-Fi热点以及第二Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个。该ECD包括用于通过无线通信基础设施与至少另一个设备交换环境数据的通信模块。该通信模块能够建立第一Wi-Fi热点，与第二Wi-Fi热点相关联，以及通过网状网络通信。该ECD进一步包括处理模块，该处理模块能够处理经由无线通信基础设施从其它设备接收的环境数据，和/或经由无线通信基础设施将所生成的环境数据传送至其它设备。该ECD可以包含环境控制器、传感器、受控装置以及用于有线设备的中继器。

Description

使用WIFI基础设施交换环境数据的环境控制设备和方法
技术领域
本公开涉及环境控制系统的领域。更具体地，本公开涉及使用WiFi基础设施交换环境数据的环境控制设备和方法。
背景技术
用于控制例如建筑物中的环境状况的系统正变得日益复杂。控制系统可以同时控制加热和制冷，监视空气质量，检测诸如火灾、一氧化碳释放、入侵等的危险状况。这样的控制系统一般包括至少一个环境控制器，其一般从外部传感器接收所测量的环境值，并且进而确定要被发送至受控装置的设定点或命令参数。
环境控制器与其控制下的设备(传感器、受控装置)之间的通信当前是基于线路(wire)的。线路部署在环境控制系统操作的建筑物中，例如部署在建筑物中的多个房间的墙壁、天花板和地板中。因此，在建筑物中部署新的环境控制系统意味着部署系统所使用的线路以用于其组件之间的通信。可替代地，对建筑物中的现有环境控制系统进行升级(通过增加新的传感器、受控装置或环境控制器)可能意味着对现有系统所使用的现有通信基础设施进行升级，并且因此部署新的线路。在建筑物中部署线路对于建筑物中的日常操作通常是干扰的并且是高成本的。
因此，存在通过使用Wi-Fi通信技术而不是线路来促成环境控制系统的组件之间的通信基础设施的部署的需要。另外，需要考虑到遗留环境控制系统，其中组件中的一些可能不能从线路升级到Wi-Fi通信技术。
发明内容
根据第一方面，本公开涉及一种环境控制设备(ECD)。该ECD包括通信模块，用于与至少另一个设备交换环境数据。该通信模块包括Wi-Fi热点功能，用于建立第一Wi-Fi热点并且通过该第一Wi-Fi热点交换环境数据。该通信模块还包括以下中的至少一个：Wi-Fi客户端功能，用于与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点交换环境数据；和Wi-Fi网状客户端功能，用于通过网状网络交换环境数据。
该ECD还可以包括处理模块，用于经由通信模块从其它设备接收环境数据并且对所接收的环境数据进行处理，和/或生成环境数据并且经由通信模块将所生成的环境数据传送至其它设备。
根据第二方面，本公开涉及一种环境控制方法。该环境控制方法包括通过ECD建立第一Wi-Fi热点，并且经由该第一Wi-Fi热点在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据。该环境控制方法还包括以下中的至少一个：将该ECD与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据，和通过网状网络在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据。该第一Wi-Fi热点以及第二Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个定义无线通信基础设施。
交换环境数据可以包含：在该ECD处经由无线通信基础设施从其它设备接收环境数据并且对所接收的环境数据进行处理，和/或在该ECD处生成环境数据并且经由无线通信基础设施将所生成的环境数据传送至其它设备。
根据本ECD和方法的另一个方面，实现通信模块的USB钥匙执行以下中的至少一个：建立第一Wi-Fi热点并且通过该第一Wi-Fi热点交换环境数据，与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点交换环境数据，和通过网状网络交换环境数据。
根据本ECD和方法的另一个方面，该ECD包含环境控制器。该环境控制器能够经由无线通信基础设施从传感器或中继器中的一个接收环境特性值，并且基于环境特性值确定环境状态；并且基于环境状态生成命令，并且经由无线通信基础设施将该命令传送至受控装置或中继器中的一个。
根据本ECD和方法的另一个方面，该ECD包含传感器。该传感器能够测量环境特性并且提供相应的环境特性值；并且经由无线通信基础设施将环境特性值传送至环境控制器。
根据本ECD和方法的另一个方面，该ECD包含受控装置。该受控装置能够经由无线通信基础设施从环境控制器接收命令并且执行该命令。
根据本ECD和方法的另一个方面，该ECD包含中继器。该中继器能够进行以下中的一个：经由线路从传感器接收环境特性值并且经由无线通信基础设施将环境特性值传送至环境控制器；或者经由无线通信基础设施从环境控制器接收命令并且经由线路将该命令传送至受控装置。
附图说明
将参考附图仅通过示例的方式描述本公开的实施例，其中：
图1示出了使用线路在其组件之间交换环境数据的遗留环境控制系统；
图2示出了具有使用Wi-Fi热点和网状网络交换环境数据的环境控制设备(ECD)的环境控制系统；
图3A、3B、3C和3D示出了具有用于通过无线通信基础设施交换环境数据的通信模块的ECD；
图4示出了具有集成在USB钥匙上的通信模块的ECD；
图5示出了作为示例性ECD的环境控制器；
图6示出了作为示例性ECD的传感器；
图7示出了作为示例性ECD的受控装置；
图8示出了作为示例性ECD的中继器；
图9A和9B示出了用于本环境控制方法的示例性Wi-Fi热点信号流；
图10A和10B示出了用于本环境控制方法的另一个示例性Wi-Fi热点信号流；
图11A和11B示出了具有带网状联网功能的环境控制设备(ECD)的环境控制系统。
具体实施方式
以上特征和其它特征在阅读以下参考附图仅通过示例的方式给出的其说明性实施例的非限制性描述时将变得更清楚。同样的附图标记在各个附图中表示同样的特征。
本公开的各个方面总体上处理与用于在环境控制系统的组件之间交换环境数据的无线通信基础设施的部署和使用相关的一个或多个问题。
术语
以下术语贯穿本公开被使用：
环境：在诸如例如建筑物中的受控区域或场所中现行的状况(温度、压力、氧气水平、光照水平、安全等)。
环境控制系统：协作以监视并控制环境的组件的集合。
环境数据：可以在环境控制系统的组件之间进行交换的与环境相关的任意数据(例如，信息、命令)。
环境控制设备(ECD)：环境控制系统的组件的通用名称。ECD可以包含环境控制器、传感器、受控装置等。
环境控制器：能够接收与环境相关的信息并基于这样的信息发送命令的设备。
环境特性：环境的可测量、可量化或可验证的属性。
环境特性值：环境特性的数字、数量或可验证表示。
传感器：检测环境特性并提供其数字、数量或可验证表示的设备。该数字、数量或可验证表示可以被发送至环境控制器。
受控装置：接收命令并执行该命令的设备。该命令可以从环境控制器接收。
处理模块：能够执行数学或逻辑运算并执行代码的处理器、计算机或者类似设备或组件。
环境状态：基于环境特性的环境的当前状况，每个环境状态可以包括相应的环境特性的值或可验证表示的范围。
通信模块：能够基于特定的通信技术(例如，标准化或专有有线通信技术，或者标准化或专有无线通信技术)提供通信功能的设备或组件。对应于该特定的通信技术的特定协议或协议集合由该通信模块来实现。该通信模块可以同时支持若干种通信技术(例如，有线和无线、两种不同的无线技术等)。
Wi-Fi：基于电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准的任意无线局域网(WLAN)产品。
Wi-Fi热点：允许设备之间使用基于802.11标准的通信协议进行通信的通信基础设施。该热点由专用设备(例如，Wi-Fi接入点)建立。设备在能够使用Wi-Fi热点以与其它设备进行通信之前需要与其相关联。建立Wi-Fi热点的专用设备被默认地进行关联。
网状(mesh)网络：其中每个参与节点对于网络中继数据的通信基础设施。每个节点在网络中的数据分发上合作并且通常存在多于一条的路径用于将数据从源节点传送至目的地节点(因此提供更大的可靠性和灵活性)。在本公开中，术语网状网络指的是基于诸如IEEE 802.11s的无线网状协议的无线网状网络。
使用线路进行通信的遗留(legacy)环境控制系统
现在参考图1，示出了如现有技术中已知的部署在诸如建筑物(图1中未表示)的受控区域中的遗留环境控制系统100。环境控制系统100包括若干个ECD：环境控制器(150)、传感器(120、122和124)以及受控装置(130和132)。所有这些ECD通过线路105互连以便交换环境数据和命令。例如，传感器122将环境特性值经由线路105传送至环境控制器150，而环境控制器150将命令经由另一线路105传送至受控装置132。
环境控制系统100利用新的传感器126和新的受控装置134进行升级。为了执行升级，要向建筑物增加额外的线路105以将新的传感器126和新的受控装置134连接至环境控制器150。可能部分利用现有线路。然而，在一般情况下，必须对建筑物进行升级以加入用于将额外的ECD与现有的ECD进行互连的缺失线路。如已经提到的，这种类型的升级通常是干扰的、高成本的并且是耗时的。
遗留环境控制系统100示出了需要通过线路以外的其它手段进行互连的ECD，从而促成以每个需要为基础升级和增加新的ECD。
使用无线通信基础设施交换环境数据的环境控制设备和方法
本公开涉及使用无线通信基础设施在ECD与至少另一个设备之间交换环境数据的ECD和方法。
现在参考图2，表示了包括使用无线通信基础设施交换环境数据的ECD的环境控制系统200。
环境控制系统200中的一个(或多个)ECD能够建立第一Wi-Fi热点，并且通过该第一Wi-Fi热点在ECD与至少另一个设备之间交换环境数据。该ECD进一步能够进行以下中的至少一个：与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据，以及通过网状网络在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据。该无线通信基础设施包括第一Wi-Fi热点以及第二Wi-Fi热点和网状网络中的一个(或者两个)。环境控制系统200包括两个这样的ECD：环境控制器250和中继器260。
环境控制器250建立第一Wi-Fi热点210并且通过第一Wi-Fi热点210与ECD 230、234和260交换环境数据。环境控制器250还通过网状网络212与ECD 220和226交换环境数据。
中继器260建立Wi-Fi热点214并且通过Wi-Fi热点214与ECD 222和232交换环境数据。中继器260还与第一Wi-Fi热点210相关联并且通过第一Wi-Fi热点210与环境控制器250交换环境数据。
环境控制器250还可以可选地与第二Wi-Fi热点(例如，216)相关联并且通过第二Wi-Fi热点(例如，216)与至少另一个ECD(例如，主环境控制器255)交换环境数据。主环境控制器255可以使用第二Wi-Fi热点216对多个环境控制器(诸如250)进行控制。
ECD 230和234具有仅能够与第一Wi-Fi热点210相关联并且通过第一Wi-Fi热点210交换环境数据的通信模块。类似地，ECD 222和232具有仅能够与Wi-Fi热点214相关联并且通过Wi-Fi热点214交换环境数据的通信模块。ECD 220和226具有仅能够通过网状网络212交换环境数据的通信模块。环境控制器250具有能够建立第一Wi-Fi热点210，可选地与第二Wi-Fi热点216相关联；并且通过第一Wi-Fi热点210，可选地通过第二Wi-Fi热点216，以及通过网状网络212交换环境数据的通信模块。中继器260具有能够建立Wi-Fi热点214，与第一Wi-Fi热点210相关联；并且通过Wi-Fi热点214和210交换环境数据的通信模块。环境控制系统200中用于交换环境数据的无线通信基础设施包含Wi-Fi热点210、212和216以及网状网络212。
在环境控制器250与其它ECD(例如，220、226、230、234、260和255)之间交换环境数据可以在于：经由Wi-Fi热点210、216和网状网络212中的一个从其它ECD中的一个接收环境数据；并且在环境控制器250处处理所接收的环境数据。可替代地或可补充地，它还可以在于在环境控制器250处生成环境数据；并且经由Wi-Fi热点210、216和网状网络212中的一个将所生成的环境数据传送至其它设备中的一个(或若干个)。
在中继器260与其它ECD(例如，250、222和232)之间交换环境数据可以在于经由Wi-Fi热点210和214中的一个从其它ECD中的一个接收环境数据；并且在中继器260处处理所接收的环境数据。可替代地或可补充地，它还可以在于在中继器260处生成环境数据；并且经由Wi-Fi热点210和214中的一个将所生成的环境数据传送至其它设备中的一个(或若干个)。
若干种类型的ECD可以经由无线通信基础设施交换环境数据和/或命令：环境控制器(例如，250和255)、传感器(例如，220、226和222)、受控装置(例如，230、234和232)以及中继器(例如，260)。然而，本系统和方法并不限于这样的配置，并且其它类型的设备可以通过本无线通信基础设施交换环境数据和/或命令。
环境控制系统200示出了能够经由Wi-Fi热点和网状网络通信的ECD与仅能够经由线路105通信的ECD共存的情形。后者例如包括有线传感器124。在这样的配置中，中继器260用作环境控制器250与有线ECD 124之间的互连点。中继器260能够通过第一Wi-Fi热点210与环境控制器250通信，并且还能够通过线路105与有线ECD 124通信。环境控制器250还可以具有通过线路105直接与有线ECD(例如，有线传感器120)通信而不是通过中继器260与其互连。
ECD(220,226,230,234,222,232,250和260)可以具有原生(native)的Wi-Fi和网状功能，或者可以在可能包括Wi-Fi和网状功能时进行升级。例如，传感器220(对应于图1的有线传感器120)和受控装置230(对应于图1的有线受控装置130)可能已分别利用网状客户端功能和利用Wi-Fi客户端功能进行升级，这允许它们通过网状网络212和第一Wi-Fi热点210与环境控制器250交换环境数据。图1的环境控制器150可能已被具有原生的网状客户端和Wi-Fi热点功能的环境控制器250替换。
ECD中的一些，诸如例如传感器124，可能是不能利用Wi-Fi客户端功能进行升级(和不能被具有Wi-Fi客户端功能的新传感器替换)并且仅通过线路105(例如，利用中继器250)通信的设备。因此，本系统和方法允许通过逐渐升级ECD或改变ECD以便包括Wi-Fi和网状功能来对环境控制系统200逐步升级和现代化。此外，通过同时支持Wi-Fi/网状功能和线路二者，本系统和方法允许利用当前的环境控制基础设施，同时提供了一种对环境控制系统200执行的功能进行优化、修改和/或扩展的成本有效的替代。
环境控制设备
现在同时参考图2、3A、3B、3C、3D和4，示出了具有建立第一Wi-Fi热点210以及与第二Wi-Fi热点216相关联或/和通过网状网络212通信的能力的ECD的组件的一般示意性表示。ECD 300包括通信模块310。通信模块310包括Wi-Fi热点功能312，其允许ECD 300建立第一Wi-Fi热点210以与至少一个其它ECD 400交换环境数据和/或命令。通信模块310还包括以下功能中的至少一个：Wi-Fi客户端功能314，其允许ECD 300与第二Wi-Fi热点216相关联以与至少一个其它ECD 400交换环境数据和/或命令；以及网状客户端功能316，其允许ECD 300通过网状网络212与至少一个其它ECD 400交换环境数据和/或命令。如以前所提到的，第一Wi-Fi热点210与第二Wi-Fi热点216/网状网络212中的至少一个的组合被称为无线网络基础设施318。
ECD 300还包括处理模块320。处理模块320通过通信模块310经由无线通信基础设施318接收其它设备400传送的环境数据。处理模块320进一步处理所接收的环境数据。处理模块320还能够生成命令，并且通过通信模块310经由无线通信基础设施318将命令传送至其它设备400。
例如，处理模块320可以从运动检测器接收房间中的运动的指示，确定房间的占用状况，并且对于所占用的房间确定适当的温度和/或湿度。处理模块320可以进一步生成命令以激活加热或制冷设备、湿度调节设备等。在另一个示例中，处理模块320可以从传感器接收房间中的温度或湿度的当前值，并且对于该房间确定当前值与目标值之间的差。处理模块320可以进一步生成命令以调节加热或制冷设备、湿度调节设备等。目标值可以取决于一天当中的时间(例如，工作时间或夜间)、一周当中的天(例如，工作日或周末)等。
从实现的角度来看，处理模块320和通信模块310一般是ECD 300的两个独立组件。它们经由诸如内部通信总线321的专用手段通信。因此，来自其它设备400的环境数据首先被通信模块310接收，并且然后经由内部通信总线321传送至处理模块320。类似地，由处理模块320生成的命令首先经由内部通信总线321传送至通信模块310，并且然后由通信模块310通过无线通信基础设施318传送至其它设备400。
ECD 300还包括存储器330。存储器330能够存储经由无线通信基础设施318接收的环境数据。存储器330还能够存储源自(由处理模块320)对经由无线通信基础设施318接收的环境数据的处理的数据。虽然存储器330在图3A上被示为单个框，但是本领域技术人员将会理解，存储器330可以包含单个存储器单元或者多个独立的存储器单元。存储在存储器330中的数据可以进一步包括对于每个数据所存储的时间戳以及其它设备400的标识。
ECD 300还可以包括显示器340。显示器340可以显示经由无线通信基础设施318接收的环境数据，或者源自(由处理模块320)对经由无线通信基础设施318接收的环境数据的处理的数据。可替代地，显示器340可以显示环境控制设备300与之进行通信的所有其它设备400的状态。
ECD 300还可以包括用户接口350。例如，用户接口350可以被用于从用户接收有关环境数据的输入，该环境数据然后进一步经由无线通信基础设施318被传送至其它设备400。用户接口350可以通过触摸屏显示器来实现。
通信模块
图3B关注通信模块310的Wi-Fi热点功能312。如本领域已知并且由相应的行业标准所规定的，Wi-Fi热点功能312允许ECD 300建立第一Wi-Fi热点210。一旦第一Wi-Fi热点210被建立，另一个设备400(使用其它设备400的Wi-Fi客户端功能)就能够与之相关联，并且通过ECD300所建立的第一Wi-Fi热点210通信。ECD 300还使用其Wi-Fi热点功能312通过所建立的第一Wi-Fi热点210与其它设备400通信。
图3C关注通信模块310的Wi-Fi客户端功能314。Wi-Fi客户端功能314允许ECD 300与已由另一设备400(使用其它设备400的Wi-Fi热点功能)建立的第二Wi-Fi热点216相关联并通过其通信。Wi-Fi客户端功能314与其它设备400的Wi-Fi热点功能的相关联以本领域已知的任意方式来执行。
图3D关注通信模块310的网状客户端功能316。网状客户端功能316允许ECD 300通过网状网络212与另一个设备400(使用其它设备400的网状客户端功能)通信。节点(例如，300和400)之间通过网状网络212的通信以本领域已知的任意方式来执行。
通信模块310的各种配置是可能的。通信模块310可以仅具有Wi-Fi热点功能312和Wi-Fi客户端功能314。可替代地，通信模块310可以仅具有Wi-Fi热点功能312和网状客户端功能316。在又另一个替代中，通信模块310可以具有Wi-Fi热点功能312、Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316。在还另一个替代中，Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316可以均被通信模块310支持，但是二者中的仅一个可以被激活并被用于在ECD 300与另一个设备400之间交换环境数据。具有Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316二者对于提供标准化的ECD和允许环境控制系统200的灵活部署是特别有用的。标准化的ECD 300然后能够被用于环境控制系统200的部署，并且通过激活Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316中的一个或另一个(或者二者)来与环境控制系统200的部署期间所建立和/或修改的其它设备400发生相互关系。
Wi-Fi热点功能312、Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316可以与不同的虚拟端口相关联。由处理模块320执行的应用软件可以使用与功能中的一个(312、314或316)相关联的特定的虚拟端口来经由该特定的功能(312、314或316)与另一个设备400交换环境数据。这些虚拟端口为处理模块320所执行的应用软件提供抽象层。该应用软件与作为整体的无线通信基础设施318接口(interface)；而并不了解底层第一Wi-Fi热点210以及第二Wi-Fi热点216或/和网状网络212。使用适当的特定的虚拟端口与特定的其它设备400通信由通信软件层确定，该通信软件层可以由处理模块320或通信模块310执行。
通信模块310的功能312、314和316一般包含硬件组件和由这些硬件组件所执行的软件的组合。图3A、3B、3C和3D表示了作为内部组件与ECD 300集成的通信模块310。ECD 300可以被设计为原生地支持经由通信模块310的功能(312、314或/和316)与其它设备400通信的能力。可替代地，ECD 300的硬件和/或软件可以被升级以提供通信模块310的功能中的至少一个(312、314或316)。
图4表示了具有经由USB钥匙(key)500所提供的通信模块510的ECD 300。这样的实现可以被用于遗留ECD，其原本使用有线通信模块(图4中未表示)与其它设备通信并且不能利用内部集成在ECD 300内的额外的通信模块310(如图3A至3D所示)进行升级。在通信模块510的该特定实现中，遗留ECD 300必须包括原生的USB控制器360，或者被升级以集成USB控制器360。因此，使用通过USB钥匙500所实现的通信模块510(当被插入到USB控制器360中并且被处理模块320初始化时)，遗留ECD 300获得了经由无线通信基础设施318与其它设备400通信的能力。另外，可能需要ECD 300的软件升级。软件升级在于向处理模块320提供能力以使用和控制USB钥匙500上所实现的通信模块510。虽然出于简化的目的在图4中未被表示，但是通信模块510包括Wi-Fi热点功能312，以及Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316中的至少一个。
可替代地，ECD 300可以包括集成的通信模块310，其仅提供Wi-Fi热点功能312、Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316中的一些。缺失的功能可以经由USB控制器360和通过USB钥匙500所实现的通信模块510提供。
当前部署在建筑物中并且仅使用线路作为通信手段的如环境控制器之类的遗留ECD可以具有USB控制器360或者可以进行成本有效地翻新以包括USB控制器360。
环境控制器
现在同时参考图5、9A、9B、10A和10B，示出了环境控制器301。环境控制器301是能够经由无线通信基础设施318从传感器302或中继器304(中继器304将环境特性值从图5中未表示的传感器中继到环境控制器301)中的一个接收环境特性值的特定类型的ECD。环境控制器301还能够基于对所接收的环境特性值的处理来生成命令，并且将命令经由无线通信基础设施318传送至受控装置303或中继器304(中继器304将来自环境控制器301的命令中继到图5中未表示的受控装置)中的一个。如以前所提到的，无线通信基础设施318包括由环境控制器301所建立的第一Wi-Fi热点210，以及环境控制器301与之相关联的第二Wi-Fi热点(图5中未表示)和网状网络(图5中未表示)中的至少一个。
环境控制器301包括通信模块310、处理模块320和存储器330。环境控制器301还可以包括显示器340和用户接口350。通信模块310包括Wi-Fi热点功能312，以及Wi-Fi客户端功能314和网状客户端功能316中的至少一个。
环境控制器301经由Wi-Fi热点功能312建立第一Wi-Fi热点210。在建立了第一Wi-Fi热点210之后，需要通过第一Wi-Fi热点210与环境控制器301通信的其它ECD与第一Wi-Fi热点210相关联。该关联过程如本领域已知的那样执行。Wi-Fi热点功能312可以利用适当的参数(例如，服务集标识符(SSID)、密码)进行预配置。其它ECD也可以使需要与第一Wi-Fi热点210相关联的参数被预配置。可替代地，用户可以对用于关联的其它ECD进行配置，例如在若干个不同的热点可用的情况下。如快速响应(QR)码或近场通信(NFC)之类的技术也可以被用于使该配置处理自动化。环境控制器301然后能够经由第一Wi-Fi热点210与其它ECD(诸如传感器302、受控装置303和中继器304)通信。
如果通信模块310包括Wi-Fi客户端功能314，则环境控制器301经由Wi-Fi客户端功能314与第二Wi-Fi热点(其已由另一个ECD建立)相关联。环境控制器301然后能够经由第二Wi-Fi热点与其它ECD(诸如传感器302、受控装置303和中继器304)通信。
如果通信模块310包括网状客户端功能316，则环境控制器301以本领域已知的任意方式在网状网络上通告其存在并且发现网状网络上的其它节点。环境控制器301然后能够经由网状网络与其它ECD(诸如传感器302、受控装置303和中继器304)通信。
处理模块320经由无线通信基础设施318从传感器302接收环境特性值，并且基于所接收的环境特性值确定环境状态。然后，处理模块320基于环境状态生成命令，并且经由无线通信基础设施318将命令传送至相应的受控装置303。环境特性值可以在被处理模块320接收时被立即处理以生成命令。可替代地，环境特性值可以被存储在存储器330中，并且被处理模块320稍后处理以生成命令。命令也可以基于若干个所接收的环境特性值生成。
处理模块320还可以经由无线通信基础设施318从中继器304接收环境特性值。处理模块320还可以经由无线通信基础设施318将命令传送至中继器304。例如，环境控制器301可以从传感器302接收环境特性值并且将相应的命令传送至中继器304。环境控制器301还可以从中继器304接收环境特性值并且将相应的命令传送至受控装置303(或可替代地传送至相同的或另一个中继器304)。
环境控制器301能够经由无线通信基础设施318从多个ECD接收多个环境特性值，基于多个环境特性值确定多个环境状态，基于多个环境状态生成多个命令，并且经由无线通信基础设施318将多个命令传送至多个ECD。
环境控制器301还可以经由无线通信基础设施318与配置/维护终端410通信。例如，处理模块320可以从配置/维护终端410接收数据(例如，配置文件、软件升级等)，并且将它们存储在存储器330中。配置文件可以包括被授权与由Wi-Fi热点功能312所建立的第一Wi-Fi热点210相关联的设备(例如，传感器302、受控装置303和中继器304)的列表。因此，基于请求设备在授权设备的列表中的存在，来自设备的关联请求可以被Wi-Fi热点功能312接受或拒绝。处理模块320还可以维护当前与第一Wi-Fi热点210相关联的所有设备的列表，并且将该列表传送至配置/维护终端410。
环境控制器301还可以经由其通信模块310通过无线通信基础设施318与其它类型的ECD通信。例如，环境控制器310可以与主环境控制器(如图2所示)或者与对等环境控制器通信。
环境控制器301还可以包括有线通信模块(图5中未表示)以经由线路(图5中未表示)与有线ECD(图5中未表示)通信。
传感器
现在同时参考图6、9A和9B，示出了传感器302。传感器302是能够测量环境特性，提供相应的环境特性值，并且经由无线通信基础设施318将环境特性值传送至环境控制器301的特定类型的ECD。在这种情况下，无线通信基础设施318包括由环境控制器301所建立的第一Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个。
传感器302包括通信模块310、处理模块320、存储器330和感测元件370。通信模块310包括用于通过第一Wi-Fi热点通信的Wi-Fi客户端功能314和用于通过网状网络通信的网状客户端功能中的至少一个。
如果通信模块310包括Wi-Fi客户端功能314，则传感器302经由Wi-Fi客户端功能314与第一Wi-Fi热点(其一般已由环境控制器301建立)相关联。传感器302然后能够经由第一Wi-Fi热点与环境控制器301通信。
如果通信模块310包括网状客户端功能316，则传感器302以本领域已知的任意方式在网状网络上通告其存在并且发现网状网络上的其它节点。传感器302然后能够经由网状网络与环境控制器301通信。
感测元件370测量环境特性并且提供相应的环境特性值。该环境特性值由感测元件370传送至处理模块320，其可选地在那里被进一步处理。然后，处理模块320经由无线通信基础设施318将环境特性值传送至环境控制器301。
传感器302还可以经由其通信模块310通过无线通信基础设施318与其它类型的ECD通信。例如，传感器302可以与中继器通信，该中继器对传感器302与环境控制器之间所传送的数据进行中继。传感器302还可以与如图5所示的配置/维护终端通信。
在特定方面，处理模块320和/或存储器330可以不存在，或者与感测元件370集成。
在另一个特定方面，传感器302的通信模块310还可以包括用于建立第二Wi-Fi热点的Wi-Fi热点功能(图6中未表示)。在这种情况下，无线通信基础设施318还包括第二Wi-Fi热点并且传感器302能够与关联于第二Wi-Fi热点的其它ECD通信。
传感器400可以(仅出于说明的目的而并非限制)能够执行以下中的一个：温度测量、湿度测量、气压测量、电压测量、装置通/断状态确定、一氧化碳检测、水灾检测、入侵警报和火警。
受控装置
现在同时参考图7、9A和9B，示出了受控装置303。受控装置303是能够经由无线通信基础设施318从环境控制器301接收命令并且执行命令的特定类型的ECD。在这种情况下，无线通信基础设施318包括由环境控制器301所建立的第一Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个。
受控装置303包括通信模块310、处理模块320、存储器330和致动器380。通信模块310包括用于通过第一Wi-Fi热点通信的Wi-Fi客户端功能314和用于通过网状网络通信的网状客户端功能中的至少一个。
如果通信模块310包括Wi-Fi客户端功能314，则受控装置303经由Wi-Fi客户端功能314与第一Wi-Fi热点(其一般已由环境控制器301建立)相关联。受控装置303然后能够经由第一Wi-Fi热点与环境控制器301通信。
如果通信模块310包括网状客户端功能316，则受控装置303以本领域已知的任意方式在网状网络上通告其存在并且发现网状网络上的其它节点。受控装置303然后能够经由网状网络与环境控制器301通信。
处理模块320经由无线通信基础设施318从环境控制器301接收命令。该命令可选地被处理并且然后由处理模块320执行。该命令的执行一般对致动器380进行激励。
受控装置303还可以经由其通信模块310通过无线通信基础设施318与其它类型的ECD通信。例如，受控装置303可以与中继器通信，该中继器对受控装置303与环境控制器之间所传送的数据进行中继。受控装置303还可以与如图5所示的配置/维护终端通信。
在特定方面，处理模块320和/或存储器330可以不存在，或者与致动器380集成。
在另一个特定方面，受控装置303的通信模块310还可以包括用于建立第二Wi-Fi热点的Wi-Fi热点功能(图7中未表示)。在这种情况下，无线通信基础设施318还包括第二Wi-Fi热点并且受控装置303能够与关联于第二Wi-Fi热点的其它ECD通信。
受控装置可以(仅出于说明的目的而并非限制)包含以下中的一个：恒温器、通风系统、装置通/断开关、监控摄像机。
中继器
中继器是允许在仅使用线路作为通信手段的ECD与使用无线通信基础设施作为通信手段的ECD之间交换环境数据的特定类型的ECD。中继器可以在不可能利用无线通信模块对遗留ECD进行升级或其成本过高时使用。
现在同时参考图8、10A和10B，示出了中继器304。中继器304能够经由线路105从有线传感器120接收环境特性值，并且经由无线通信基础设施318将环境特性值传送至环境控制器301。中继器304还能够经由无线通信基础设施318从环境控制器301接收命令，并且经由线路105将命令传送至有线受控装置130。在这种情况下，无线通信基础设施318包括由环境控制器301所建立的第一Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个。
中继器304包括(无线)通信模块310、处理模块320、存储器330和有线通信模块390。通信模块310包括用于通过第一Wi-Fi热点通信的Wi-Fi客户端功能314和用于通过网状网络通信的网状客户端功能中的至少一个。
如果通信模块310包括Wi-Fi客户端功能314，则中继器304经由Wi-Fi客户端功能314与第一Wi-Fi热点(其一般已由环境控制器301建立)相关联。中继器304然后能够经由第一Wi-Fi热点与环境控制器301通信。
如果通信模块310包括网状客户端功能316，则中继器304以本领域已知的任意方式在网状网络上通告其存在并且发现网状网络上的其它节点。中继器304然后能够经由网状网络与环境控制器301通信。
有线通信模块390经由线路105将中继器304与至少一个有线传感器120和/或至少一个有线受控装置130连接。有线传感器120测量环境特性并且提供环境特性值，该环境特性值经由线路105被传送至有线通信模块390。有线受控装置130经由线路105从有线通信模块390接收命令，并且执行该命令。
处理模块320(通过有线通信模块390)经由线路105从有线传感器120接收环境特性值，并且经由无线通信基础设施318将环境特性值传送至环境控制器301。处理模块320经由无线通信基础设施318从环境控制器301接收命令，并且(通过有线通信模块390)经由线路105将命令传送至有线受控装置130。
中继器304可以通过无线通信基础设施318与一个或若干个环境控制器301通信。中继器304还可以经由其通信模块310通过无线通信基础设施318与其它类型的ECD通信。例如，中继器304还可以与如图5所示的配置/维护终端通信。
在特定方面，中继器304的通信模块310还可以包括用于建立第二Wi-Fi热点的Wi-Fi热点功能(图8中未表示)。在这种情况下，无线通信基础设施318还包括第二Wi-Fi热点并且中继器304能够与关联于第二Wi-Fi热点的其它ECD通信。例如，图2示出了具有中继器260的环境控制系统200，该中继器260具有用于与传感器222和受控装置232通信的Wi-Fi热点功能，和用于与环境控制器250通信的Wi-Fi客户端功能。
WI-FI热点和WI-FI客户端功能
现在同时参考图5、6、7、8、9A和10A，将详述通信模块310的Wi-Fi热点功能312和Wi-Fi客户端功能314。
图9A示出了通过环境控制器301的Wi-Fi热点功能312建立Wi-Fi热点210，并且通过传感器302和受控装置303的Wi-Fi客户端功能314与Wi-Fi热点210相关联。
图10A示出了通过环境控制器301的Wi-Fi热点功能312建立Wi-Fi热点210，并且通过中继器304的Wi-Fi客户端功能314与Wi-Fi热点210相关联。
Wi-Fi热点功能312和Wi-Fi客户端功能314是本领域众所周知的并且符合现有的802.11标准。
通过Wi-Fi热点功能312建立Wi-Fi热点210例如在于建立以基础设施模式操作的802.11接入点。一旦通过Wi-Fi热点功能312建立了Wi-Fi热点210，就广播信标帧。Wi-Fi客户端功能314能够接收并解释信标帧，并且因此检测到Wi-Fi热点210的存在。信标帧包括与Wi-Fi热点210相关的能力信息，其被Wi-Fi客户端功能314用于执行与Wi-Fi热点210的关联。代替使用信标帧的机制，Wi-Fi客户端功能314可以发送探测请求消息并且从Wi-Fi热点功能312接收包含能力信息的探测响应消息。
与Wi-Fi热点210的关联之前为认证阶段，其间在Wi-Fi客户端功能314与Wi-Fi热点功能312之间交换认证帧。一般地，客户端向Wi-Fi热点210认证其自身，但是Wi-Fi热点210也可能必须向客户端认证其自身。认证阶段可以不存在，虽然出于安全原因并不推荐这样。在认证阶段期间，交换安全资料(包括例如密钥和证书)，其进一步被用于对Wi-Fi客户端功能314与Wi-Fi热点功能312之间的所有通信加密。802.11标准支持多个认证和安全协议，例如Wi-Fi保护接入(WPA)和WPA2。
一旦认证阶段成功完成，则由Wi-Fi客户端功能314向Wi-Fi热点功能312发送关联请求帧，并且由Wi-Fi热点功能312向Wi-Fi客户端功能314发送关联响应帧。然后，Wi-Fi客户端功能314与Wi-Fi热点210成功关联，并且能够经由Wi-Fi热点210交换环境数据。特别地，(传感器302、受控装置303和中继器304的)Wi-Fi客户端功能314和(环境控制器301的)Wi-Fi热点功能312能够经由Wi-Fi热点210交换环境数据。
用于通过WI-FI热点交换环境数据的协议
专用的环境控制协议可以被用于支持ECD之间的环境数据交换。环境控制协议为应用层协议。
对于通过线路的通信，环境控制协议层在用于通过线路通信的专用有线通信协议层之上。
对于通过Wi-Fi热点的通信，环境控制协议层可以直接位于因特网协议(IP)层之上，或者可替代地位于通用数据报协议(UDP)或传输控制协议(TCP)层之上。通过Wi-Fi热点通信的ECD可以具有静态或动态IP地址，并且具有唯一的媒体接入控制地址(MAC)。如动态主机配置协议(DHCP)和/或域名系统(DNS)协议之类的特定的控制协议可以被用于识别使用知道其当前IP地址的Wi-Fi热点的任意ECD(例如，通过使用ECD的唯一MAC地址作为参考)。
具有网状联网能力的环境控制设备
现在参考图11A，表示了包括具有用于交换环境数据和/或命令的网状联网能力的ECD的环境控制系统600。一些ECD可以仅具有网状联网能力，而一些ECD则可以具有网状联网能力和Wi-Fi热点联网能力的组合。
出于说明的目的，环境控制系统600包括使用Wi-Fi热点210交换环境数据和/或命令的ECD(220、230和250)和使用网状网络650交换环境数据和/或命令的ECD(610、620、630、640和250)。
网状网络650是自组织网络，其中每个参与的ECD具有网状客户端，其提供与具有网状客户端的其它ECD以端对端方式通信的能力。数据可以通过两个ECD各自的网状客户端之间的直接通信而在它们之间直接交换。可替代地，一个或若干个ECD可以被用作中继器以经由它们各自的网状客户端之间的逐跳通信而将来自源ECD的数据传送至目的地ECD。
示例性环境控制系统600包括环境控制器250，其具有Wi-Fi热点功能，用于建立Wi-Fi热点210，并且与具有Wi-Fi客户端的传感器220和具有Wi-Fi客户端的受控装置230通信。在两个ECD之间通过Wi-Fi热点210的任意通信必然经过具有Wi-Fi热点功能的环境控制器250的意义而言，Wi-Fi热点210上的通信是集中的。
示例性环境控制系统600还包括网状网络650，其允许具有网状客户端的ECD之间的分散式通信。例如，环境控制器250能够通过它们各自的网状客户端与受控装置610和传感器630直接通信。经由它们各自的网状客户端之间的逐跳通信，环境控制器250还能够使用受控装置610作为中继器而与受控装置620通信。类似地，经由它们各自的网状客户端之间的逐跳通信，环境控制器250能够使用传感器630作为中继器而与传感器640通信。可替代地，如果传感器630不能被用作中继器(例如如果传感器630暂时发生故障)，则环境控制器250可以使用受控装置610和620作为中继器而与传感器640通信。该示例示出了网状网络所提供的灵活性：两个ECD之间的通信路径不取决于单个故障点，而是能够实时地适于参与网状网络650的各个ECD的操作状况。
具有网状客户端或Wi-Fi客户端的传感器或受控装置的使用可以取决于各种部署因素，诸如与环境控制器250的距离，部署传感器或受控装置的环境，要传送的数据量和传送频率，传送数据的关键性(网状网络没有单个故障点)等。
网状客户端可以使用802.11s协议建立Wi-Fi网状网络650。这可以简化环境控制器250的实现，因为其热点和网状客户端功能然后基于共同的根标准：802.11。
现在参考图11B，表示了可替代的环境控制系统600，其中所有的ECD(610、620、630、640、220、230和250)都具有网状客户端并且使用网状网络650交换环境数据和/或命令。
环境控制器250也具有Wi-Fi热点功能，用于建立Wi-Fi热点210，并且与诸如例如配置和维护终端650的其它设备通信。环境控制器250的配置能够直接由配置终端650经由Wi-Fi热点210传送至环境控制器250。另一个ECD(例如，传感器630或受控装置610)的配置能够首先由配置终端650经由Wi-Fi热点210传送至环境控制器250，并且然后经由网状网络650被转发至目的地ECD(例如，630或610)。因此，传感器(例如，630)或受控装置(例如，610)不需要嵌入Wi-Fi客户端以便由仅具有Wi-Fi通信能力(而不具有网状通信能力)的配置终端650配置。
另外，环境控制器250的Wi-Fi热点功能可以被用于经由Wi-Fi热点210提供去往各个设备(图11B中未表示)的内联网或因特网的访问。在这种情况下，环境控制器250需要经由图11B中未表示的额外的连接(例如，以太网线缆连接)连接至内联网或因特网。
虽然以上已通过其非限制性的、说明性的实施例的方式描述了本公开，但是这些实施例可以在不背离本公开的精神和本质的情况下在所附权利要求的范围内任意修改。

Claims (18)

1.一种环境控制设备ECD，包括：
通信模块，用于与至少另一个设备交换环境数据，该通信模块包括：
Wi-Fi热点功能，用于建立第一Wi-Fi热点并且通过该第一Wi-Fi热点交换环境数据；和
以下中的至少一个：
Wi-Fi客户端功能，用于与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点交换环境数据；和
网状客户端功能，用于通过网状网络交换环境数据。
2.根据权利要求1的ECD，进一步包括用于接纳实现该通信模块的USB钥匙的USB控制器。
3.根据权利要求1的ECD，进一步包括处理模块，该处理模块能够进行以下中的至少一个：
经由通信模块从其它设备接收环境数据并且对所接收的环境数据进行处理；和
生成环境数据并且经由通信模块将所生成的环境数据传送至其它设备。
4.根据权利要求3的ECD，该ECD包含环境控制器，其中：
该处理模块经由通信模块从传感器或中继器中的一个接收环境特性值，并且基于环境特性值确定环境状态；并且
该处理模块基于环境状态生成命令，并且经由通信模块将该命令传送至受控装置或中继器中的一个。
5.根据权利要求4的ECD，其中该处理模块能够：
经由通信模块从多个设备接收多个环境特性值；
基于多个环境特性值确定多个环境状态；
基于多个环境状态生成多个命令；以及
经由通信模块将多个命令传送至多个设备。
6.根据权利要求3的ECD，该ECD包含传感器，该传感器进一步包括感测元件，其中：
该感测元件测量环境特性并且提供相应的环境特性值；并且
该处理模块经由通信模块将环境特性值传送至环境控制器。
7.根据权利要求3的ECD，该ECD包含受控装置，其中：
该处理模块经由通信模块从环境控制器接收命令并且执行该命令。
8.根据权利要求3的ECD，该ECD包含中继器，其中：
该处理模块执行以下中的至少一个：
经由线路从传感器接收环境特性值并且经由通信模块将环境特性值传送至环境控制器；和
经由通信模块从环境控制器接收命令并且经由线路将该命令传送至受控装置。
9.根据权利要求1的ECD，其中该网状客户端功能实现802.11s标准以通过Wi-Fi网状网络交换环境数据。
10.一种环境控制方法，包括：
通过ECD建立第一Wi-Fi热点，并且通过该第一Wi-Fi热点在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据；以及
以下中的至少一个：
将该ECD与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据；和
通过网状网络在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据；
其中该第一Wi-Fi热点以及第二Wi-Fi热点和网状网络中的至少一个定义无线通信基础设施。
11.根据权利要求10的方法，其中由USB钥匙实现的通信模块用于以下中的至少一个：建立第一Wi-Fi热点并且通过该第一Wi-Fi热点交换环境数据，与第二Wi-Fi热点相关联并且通过该第二Wi-Fi热点交换环境数据，和通过网状网络交换环境数据。
12.根据权利要求10的方法，其中在该ECD与至少另一个设备之间交换环境数据在于以下中的至少一个：
在该ECD处经由无线通信基础设施从其它设备接收环境数据并且对所接收的环境数据进行处理；和
在该ECD处生成环境数据并且经由无线通信基础设施将所生成的环境数据传送至其它设备。
13.根据权利要求10的方法，其中该ECD包含环境控制器，并且在该环境控制器与至少另一个设备之间交换环境数据在于：
在该环境控制器处经由无线通信基础设施从传感器或中继器中的一个接收环境特性值，并且基于环境特性值确定环境状态；并且
在该环境控制器处基于环境状态生成命令，并且经由无线通信基础设施将该命令传送至受控装置或中继器中的一个。
14.根据权利要求13的方法，其中该环境控制器能够：
经由无线通信基础设施从多个设备接收多个环境特性值；
基于多个环境特性值确定多个环境状态；
基于多个环境状态生成多个命令；以及
经由无线通信基础设施将多个命令传送至多个设备。
15.根据权利要求10的方法，其中该ECD包含传感器，并且在该传感器与至少另一个设备之间交换环境数据在于：
在该传感器处测量环境特性并且提供相应的环境特性值；并且
经由无线通信基础设施将环境特性值从该传感器传送至环境控制器。
16.根据权利要求10的方法，其中该ECD包含受控装置，并且在该受控装置与至少另一个设备之间交换环境数据在于：
在该受控装置处经由无线通信基础设施从环境控制器接收命令并且执行该命令。
17.根据权利要求10的方法，其中该ECD包含中继器，并且在该中继器与至少另一个设备之间交换环境数据在于以下中的至少一个：
在该中继器处经由线路从传感器接收环境特性值并且经由无线通信基础设施将环境特性值传送至环境控制器；和
在该中继器处经由无线通信基础设施从环境控制器接收命令并且经由线路将该命令传送至受控装置。
18.根据权利要求10的方法，其中该网状网络支持802.11s标准以通过Wi-Fi网状网络交换环境数据。
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