CN105474553A - 一种电源插座终端网络、终端和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电源插座终端网络，包括：至少一个电源插座从终端，所述电源插座从终端包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于提供无线通信的无线通信模块；以及至少一个电源插座主终端，所述电源插座主终端包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于通过所述电力线提供电力线通信的电力线通信模块；以及用于提供无线通信的无线通信模块；其中所述至少一个电源插座从终端利用所述无线通信模块与所述至少一个电源插座主终端无线通信。

Description

一种电源插座终端网络、终端和方法
技术领域
本发明涉及一种电源插座终端网络、终端和方法。
背景技术
电力线通信网络是指通过电力线发送数据信号的网络。在家庭和办公环境中存在多种可供应用的系统。例如，HomePlug为一种标准族的名称；HomePlug旨在在家庭环境中提供附加网络。本申请人已经在公开号为GB2,450,904和GB2,490,738A的英国专利申请中公开了两种这类系统的细节。
普遍采用电力线通信终端的其中一个问题在于其成本和复杂度。在每个壁箱中安装基于电力线的插座终端是昂贵的。此外，在诸如办公室的环境中，一些壁箱处于不同的网络中，使得电力线通信不可能实现。
需要在电源插座终端网络方面或相关方面作出改进，以解决上述问题。本申请提供了该改进的细节。
发明内容
第一方面，本发明提供一种电源插座终端网络，其包括：至少一个电源插座从终端，包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于提供无线通信的无线通信模块；以及至少一个电源插座主终端，其包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于通过所述电力线提供电力线通信的电力线通信模块；以及用于提供无线通信的无线通信模块；其中所述至少一个电源插座从终端利用所述无线通信模块与所述至少一个电源插座主终端无线通信。
因此，该网络使建筑内的所有终端能够执行通信，即使当这些终端与主终端处于不同的电力线电路上。位于相同电路上的主终端可利用电力线通信进行通信。此外，通过从从终端中省去电力线通信模块和其他复杂组件，从终端可以比主终端制作得更简单并且更廉价。该无线通信模块优选使用轻权通信协议，如6LoWPAN，进一步降低了从终端的复杂度。如下文描述的，该构造可使大量技术能够实现。
第二方面，本发明提供了一种电源插座终端，其包括：至少一个连接到电力线的用于为装置供电的电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；以及用于提供无线通信的无线通信模块。
第三方面，本发明提供了一种电源插头，所述电源插头利用电源线连接到装置；所述电源插头包括用于插入到电源插座终端的插座的引脚；所述插头还包括近场通信标签，所述标签适用于存储装置数据。
第五方面，本发明提供了一种将装置登记到电源插座终端网络的方法，所述方法包括：将装置的电源插头插入到电源插座终端的电源插座上，所述电源插头具有贴附在所述电源插头上的近场通信标签，所述标签包括装置数据；利用位于所述电源插座终端内的近场通信阅读器，从所述标签读取所述装置数据；将所述数据无线传送至主终端；以及将所述数据登记到电源插座数据库。
本发明的实施例的特征的其他示例包括在所附的权利要求中。
附图说明
下面结合附图，对本发明实施例进行描述，该描述仅为示例性的，其中：
图1所示为根据本发明一实施例的电源插座终端网络；
图2所示为根据本发明一实施例的电源插座从终端；
图3所示为如图2所示的从终端的电路示意图；
图4所示为根据本发明一实施例的电源插座主终端；
图5所示为如图4所示的主终端的电路示意图；
图6所示为与图1所示的网络结合使用的电源插座数据库；
图7所示为根据本发明一实施例的方法的流程图；
图8所示为根据本发明另一实施例的方法的流程图；以及
图9所示为根据本发明又一实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1所示为根据本发明一实施例的电源插座控制系统100。系统100包括电线102，该电线102可以是环形干线的形式。该电线102连接到一总配电箱104；该总配电箱104将该电线连通到干线电力供应。在本示例中，该电线102用于向居住或商用建筑的墙壁开关电掣供电。在本示例中，电线是形成单个环形干线的单根线。可以理解，在一些示例中，也可以提供两个或更多的环形干线。
电力线102在多个区域中的每一个区域内均形成本地回路。在本实施例中，电线形成本地回路106A、106B和106C。本地回路106A形成于第一房间108A中，而本地回路106B和C形成于第二房间108B中。因此，本地回路106A表示第一区，而本地回路106B和106C表示第二区。
在第一房间108A中，本地回路106A与多个暗线箱连接在一起。每个暗线箱包括用于向任意数量的装置以常规方式供电的电源插座终端。所述电源插座终端提供有两种配置。首先是电源插座从终端。该从终端为具有例如可远程控制的继电器开关、功耗监测器、NFC标签阅读器以及无线通信功能等特定特征的基本电源插座终端。下文会对从终端及其特征予以更详细的描述。在本示例中，本地回路106A包括从终端110A、110B和110C；本地回路106B包括从终端112A、112B和112C；而本地回路106C包括从终端114A和114B。
第二种类型的电源插座终端为电源插座主终端。本地回路106A包括电源插座主终端116A，而本地回路106B包括电源插座主终端116B。主终端包括与从终端同样的特征，但是还包括电力线通信(PLC)模块，该模块可使主终端之间互相通信。该等主终端还用于以一对多的方式与从终端通信。可以看出，房间108A、108B中的每一个都包括多个从终端和一个主终端。该主终端用于利用无线技术与从终端通信，这在下文中会更详细地描述。
主终端116B还利用常规的网络布线连接到路由器120。该路由器120以常规方式连接网络122。该系统100还包括功率控制服务器124，下文会对其细节进行进一步描述。在使用过程中，主终端116B用于与服务器124通信，从而使远端存储的信息，如功耗，在主终端处得到校核。
图2所示为根据本发明一实施例的电源插座从终端200。该从终端200与从终端110A、110B、110C、112A、112B、112C、114A和114B相同。终端200包括包含电源插座204的面板202。在本案例中，电源插座204为具有孔206的三孔电源插座，该孔206以英国标准规范排列。符合英国以外的其他国家的标准规范的其他类型的电源插座也可以被使用。该终端200还包括位于终端内的近场通信(NFC)阅读器208。终端200还包括同样位于该终端内的功耗监测器210。图2还显示了电源插头212，该电源插头212包括引脚214。插头212为标准的电源插头(在本案例中符合英国标准)。插头212连接到电力线216，可连接到任意合适的装置。该插头212还包括NFC标签218。当插头212位于阅读器208附近时，该NFC标签218可被该阅读器208读取，尤其是在插头插入到插座204内时。标签218可位于插头内。作为替换方案，该标签218可贴附在插头的外侧。标签218包括存储于存储器内的装置数据，包括装置ID和组ID。该电源插座从终端200还包括近距离传感器220。关于该终端200和插头212的操作的其他细节会在下文中给出。
图3所示为电源插座从终端200的示意图。该终端200包括连接到电线102的电源插座204。该电线102并不构成该终端的一部分。相反地，在使用过程中，该终端200连接到电线102，如本地回路106A，该电线102位于建筑的墙内。该终端200还包括数据总线222。该数据总线222用于传输终端200的多个组件之间的数据。终端200还包括中央处理器(CPU)224和存储器226。该CPU224和存储器226还连接到数据总线222。该CPU224控制终端200的操作。此外，终端包括NFC阅读器208、功率监测器210和近距离传感器220，这些元件分别连接到数据总线222。此外，插座204包括继电器228。该继电器228用于打开关闭该插座204。最后，该从插座200包括无线模块230，用于使该从终端与该主终端能够通信。
传感器220用于确定插头212插入到插座204的时刻。当传感器220检测到插头212的存在时，从终端通过继电器228打开插座204。相反地，当传感器220检测到插头212已经被拔出，则自动关闭插座204。其次，从终端200会指示NFC阅读器208阅读贴附在插头212上的标签218。然后将该装置登记到网络上，并指示功率监测器210开始监测能耗。
图4所示为根据本发明一实施例的电源插座主终端300。该主终端同终端116A和116B相同。在一些方面，主终端300与从终端200一样。然而，主终端300具有很多另外的特征。终端300包括包含电源插座304的面板302。在本案例中，电源插座304为具有孔306的三孔电源插座，该孔306以英国标准规范排列。符合英国以外的其他国家的标准规范的其他类型的电源插座也可以被使用。面板302还包括数据端口308，如以太网端口。主终端300还包括位于终端内的近场通信(NFC)阅读器308。主终端300还包括同样位于该终端内的功耗监测器312。主终端300适于与图2所示的电源插头212结合使用。该电源插座主终端300还包括近距离传感器314。关于该终端300的操作的其他细节会在下文中给出。
图5为主终端300的示意图。该终端300包括连接到电线102的电源插座304。该电线102并不构成该终端的一部分。相反地，在使用过程中，该主终端300连接到电线102，该电线102位于建筑的墙内。该主终端300还包括电力线接口316和以太网接口318。该电力线接口316具有电力线处理器(未示出)并且与电线102连接。该电力线接口316向以太网接口318发送信号，并从以太网接口318接收信号，并将信号传送到电线102或从电线102处传回。这使得主终端116A和116B利用PLC互相通信。主终端300还包括数据总线320。该数据总线320用于传输终端300的多个组件之间的数据。终端300还包括中央处理器(CPU)322和存储器324。该CPU322可以是双核处理器。该CPU322和存储器324还连接到数据总线320。该CPU322控制终端300的操作。该终端300还包括数据端口308。此外，终端包括NFC阅读器310、功率监测器312和近距离传感器314，这些元件分别连接到数据总线320。终端300还包括供终端使用的存储单元326，该存储单元326用于存储应用程序和操作系统。此外，插座304包括继电器328。该继电器受操作系统的控制打开和关闭该插座304。该主插座300还包括无线通信模块330。
如上文所述，终端300具有存储在存储器326中的操作系统。在使用过程中，处理器322运行该操作系统。该操作系统控制终端300，并且与其他主终端上的操作系统进行通信。该操作系统还具有用户界面，通过该用户界面，用户可以访问主终端。适用于终端300的一个示例在申请人的英国专利申请GB2,490,738A中有所描述。如GB2,490,738A所提出的，操作系统具有所有终端共有的通信层，其中一个终端作为主终端。
在使用过程中，主终端300可以以一对多的关系与从终端110A、110B、110C、112A、112B、112C、114A和114B中的每一个无线通信。这种配置可使从终端比主终端复杂度更低，且生产成本更低廉。每个房间可以包括一个主终端以及多个从终端。例如，在图1中，第一房间108A表示包括主终端116A的第一区；第二房间118B表示包括主终端116B的第二区。
如图6所示，主终端300还包括插座数据库400。该插座数据库400包括涉及到电源插座从终端和主终端的插座的多个记录。特别地，每个记录包括字段，字段包括插座ID字段402、装置ID字段404、组ID字段406以及能耗字段408。该插座数据库保持有记录集合，对于存储在网络中的插座和装置而言，该集合由主终端116A和116B共享。该信息通过网络被传送到功率控制服务器124。该功率控制服务器为系统用户提供用户界面(未示出)。该用户界面可使用户看到存储在插座数据库400中的信息。这还使用户可以远程控制插座。
现对电源插座控制系统100的操作进行描述。图7显示了登记已经插入到电源插座的装置的过程。当装置需要电源时，连接到装置的插头212被插入从终端200的插座204(S500)。在本示例中，装置被插入从终端110A的插座204。近距离传感器220确定该插头212被插入到插座204内，并传送信号到继电器228以向装置供电(S502)。信号被传送到询问标签218的NFC阅读器218(S504)。如上文所指出的，NFC标签218在其上存储有信息，该信息识别连接到插头上的装置(装置ID)，以及装置组信息(组ID)。该信息被NFC阅读器208读取。该NFC阅读器208通过无线模块230将该信息传送到主终端116A(S506)。该主终端在插座数据库400中创建该装置的新的记录(S508)。该记录包括装置ID、组ID和插座ID。同时，功率监测器210开始监测该装置的功耗(S510)。
插座数据库400还保留有哪些装置与哪些装置ID关联的记录。这使得用户界面能够提供关于装置的信息。该装置ID本身对用户看起来没有用处。表1为插座数据库400事项的示例。
事项 1 2 3
装置ID 0003 0005 0012
装置描述 干发器 冰箱 路由器
插座ID 0012 0016 0003
插座描述 卧室2 厨房1 客厅3
组ID 0001 0002 0003
组描述 非关键 一直开 优选开
能耗 1000W 500W 90W
涉及电源使用的信息被收集并存储，从而历史记录可以被保存。用户界面将信息显示给用户。用户界面还使用户可以打开或关闭单个插座。或者，用户可以利用组标识信息打开和关闭插座组。除上述信息外，插座数据库还可以存储其他信息，如a)使用时间；以及b)使用频率。
现在结合图8，对打开和关闭装置的过程进行描述。首先，当用户想要控制建筑内的插座时，他们通过插座控制服务器124登陆用户界面(S600)。然后，用户可以看到如表1所示的所有连接的设备的列表。用户界面向用户提供打开或关闭任意一个插座的选项。在本示例中，用户决定关闭连接到插座“卧室2”的干发器。该插座在本示例中被确定为从终端110A。用户在用户界面上选择必要的选项(S602)。插座控制服务器124发送信号到主终端116B(S604)。主终端116B确定从终端110A不是第二区(第二房间108B)的一部分，并发送信号到主终端116A(S606)。然后主终端116A发送无线信号到从终端110A，指示从终端110A关闭终端110A的插座204的继电器228(S608)。然后该从终端110A调节继电器228，关闭干发器(S610)。
现在结合图9，对打开和关闭装置组的过程进行描述。首先，当用户想要控制建筑内的插座时，他们通过插座控制服务器124登陆用户界面(S700)。然后，用户可以看到如表1所示的所有连接的设备的列表。用户界面基于组标识ID向用户提供打开或关闭任意一个插座的选项。例如，用户想要关闭所有具有组标识ID“0001”的“非关键”装置。在本示例中，用户决定关闭具有组标识ID“0001”的装置。用户在用户界面上选择必要的选项(S702)。插座控制服务器124发送信号到主终端116B(S704)。主终端116B确定哪些从终端具有与它们连接的组标识ID“0001”装置。如果那些插座中的任意一个在第二区(第二房间108B)，则主终端116B无线连接那些终端，并指示他们关闭该插座(S706)。如果从终端中的任意一个是第一区(第一房间108A)的一部分，则主终端116B发送信号到主终端116A(S708)。然后主终端116A发送无线信号到第一区的从终端，指示该从终端关闭继电器。然后该从终端调节它们的继电器，关闭组标识ID“0001”(S710)。
为了使插座数据库400保持最新的信息，主终端116A、116B会定期获得所有登记插座的能耗信息。因此，不仅要保持更新能耗数据，还要保留一直以来的用户记录。
现描述注销装置的过程。当装置从插座204被拔出时，近距离传感器220检测到插头被移除，然后利用无线模块230发送信号到主终端。然后该主终端从插座数据库400中删除该装置的事项。历史记录被保存下来，供用户之后查看。
优选地，无线模块230使用轻权无线协议，如基于IPv6的低功率无线个人区域网络(6LoWPAN)。然而，其他协议也可以使用。应该理解，从终端的所有这些特征和功能也可由主终端提供。在替换性实施例中，从装置还包括电力线通信模块，使它们可以利用PLC与主装置通信。
如上文指出的，NFC标签包括识别插头连接的装置的信息。可使用已启用NFC的移动智能手机对NFC标签程序化。该手机可读取数据并向NFC标签写入数据。可以使用存储在智能手机上的App使用户确定将哪些数据写入到NFC标签。该智能手机可以将独一无二的数字写入到标签，该数字代表该装置。操作系统存储数字，以及与数字关联的装置。替换性地，该标签存储标签本身的标识。例如，标签可以识别干发器、咖啡机、熨斗和冰箱等。
上述网络相对于现有系统具有特别的优势。具体地，电力线通信和无线通信的结合应用提供了区域广泛的网络覆盖，解决了单纯的无线网络和单纯的电力线网络的诸多问题。例如，使用简单的仅具有基本的无线连接功能的从终端可减少组件的数量，复杂度、成本以及由主终端类型装置产生的热量。此外，通过保留主-主通信的电力线通信，不同区之间的高数据带宽是可能实现的。此外，在特定区使用无线通信避免了不同插座处于不同电力线网络导致的问题。如上文所述，这样的配置可以以特别有效且高效的方式监测和控制电源插座。

Claims (31)

1.一种电源插座终端网络，其特征在于，所述电源插座终端网络包括：
至少一个电源插座从终端，所述电源插座从终端包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于提供无线通信的无线通信模块；以及
至少一个电源插座主终端，所述电源插座主终端包括：连接到电力线的用于为装置供电的至少一个电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；用于通过所述电力线提供电力线通信的电力线通信模块；以及用于提供无线通信的无线通信模块；其中
所述至少一个电源插座从终端利用所述无线通信模块与所述至少一个电源插座主终端无线通信。
2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述至少一个电源插座从终端为多个从终端，并且每个所述至少一个主终端与多个从终端通信。
3.根据权利要求1或2所述的网络，其特征在于，所述网络包括两个或更多的区，并且每个区包括区特定主终端和多个电源插座从终端。
4.根据权利要求3所述的网络，其特征在于，还包括两个或更多的电力线电路，其中在同一区内的从终端和主终端连接到不同的电力线电路。
5.根据权利要求3或4所述的网络，其特征在于，所述至少一个主终端为多个主终端，并且不同区的主终端连接到同一个电力线电路，并且通过电力线通信互相通信。
6.根据前述任一项权利要求所述的网络，其特征在于，所述开关是可远程控制的，并且所述至少一个主终端用于控制所述至少一个从终端的开关，以打开或关闭所述至少一个电源插座。
7.根据前述任一项权利要求所述的网络，其特征在于，所述至少一个从终端包括能耗监测器，所述能耗监测器用于监测连接到所述至少一个电源插座的装置的能耗。
8.根据权利要求7所述的网络，其特征在于，所述能耗监测器用于发送能耗信息到所述至少一个主终端。
9.根据前述任一项权利要求所述的网络，其特征在于，所述至少一个从终端包括近场通信标签阅读器，所述近场通信标签阅读器用于读取来自近场通信标签的装置数据，并发送装置数据到所述至少一个主终端。
10.根据权利要求6所述的网络，其特征在于，还包括用于让用户远程控制所述至少一个从终端，以打开或关闭所述至少一个电源插座的用户界面。
11.根据权利要求8所述的网络，其特征在于，还包括用于让用户查看与所述至少一个电源插座相关的能耗数据的用户界面。
12.根据权利要求9所述的网络，其特征在于，还包括用于让用户查看所述装置数据的用户界面。
13.根据权利要求12所述的网络，其特征在于，所述装置数据包括组ID，并且所述主终端用于根据所述装置组ID打开和关闭开关。
14.根据前述任一项权利要求所述的网络，其特征在于，还包括电源插座数据库，所述电源插座数据库用于存储装置数据，所述装置数据包括装置ID、插座ID、组ID以及/或者能耗数据。
15.根据前述任一项权利要求所述的网络，其特征在于，所述无线通信采用轻权无线通信协议。
16.一种电源插座终端，其特征在于，包括：
至少一个连接到电力线的用于为装置供电的电源插座；用于打开和关闭所述至少一个电源插座的开关；以及用于提供无线通信的无线通信模块。
17.根据权利要求16所述的终端，其特征在于，还包括近场通信阅读器，所述近场通信阅读器用于无线读取位于一个或多个对应装置的电源插头的近场通信标签，所述标签在其上存储有装置数据。
18.根据权利要求17所述的终端，其特征在于，所述近场通信阅读器用于通过所述无线通信模块发送所述装置数据到主终端。
19.根据权利要求16、17或18所述的终端，其特征在于，还包括连接到所述至少一个插座，用于读取插入到所述插座的任何装置的能耗的至少一个能耗监测器。
20.根据权利要求19所述的终端，其特征在于，所述能耗监测器还用于通过所述无线通信模块发送所述能耗数据到主终端。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的终端，其特征在于，所述开关是可被主终端通过所述无线通信模块远程控制的。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的终端，其特征在于，还包括插头检测器，所述插头检测器用于检测插头插入到所述至少一个插座的时刻。
23.一种电源插头，其特征在于：所述电源插头利用电源线连接到装置；所述电源插头包括用于插入到电源插座终端的插座的引脚；所述插头还包括近场通信标签，所述标签适用于存储装置数据。
24.根据权利要求23的插头，其特征在于，所述装置数据包括装置ID、装置描述和组ID中的一项或多项。
25.根据权利要求23的插头，其特征在于，所述标签为颜色编码的，所述标签的颜色对应于组ID。
26.一种将装置登记到电源插座终端网络的方法，其特征在于，所述方法包括：
将装置的电源插头插入到电源插座终端的电源插座上，所述电源插头具有贴附在所述电源插头上的近场通信标签，所述标签包括装置数据；
利用位于所述电源插座终端内的近场通信阅读器，从所述标签读取所述装置数据；
将所述数据无线传送至主终端；以及
将所述数据登记到电源插座数据库。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，其中所述装置数据包括装置ID和/或组ID。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，还包括将插座ID以及所述装置数据传送到所述主终端。
29.根据权利要求26、27或28所述的方法，其特征在于，还包括：
利用位于所述电源插座终端内的电源阅读器读取连接到所述电源插座终端的装置的能耗；
将所述能耗的数据无线发送到所述主终端；以及
将所述能耗数据记录在所述电源插座数据库中。
30.一种控制电源插座终端网络中的电源插座的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用用户界面，选择打开或关闭一个或多个插座；
通过主终端，无线传送信号到一个或多个电源插座从终端，以打开一个或多个开关；以及
改变所述开关的打开或关闭状态。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述用户界面让用户基于连接到插座的装置的组ID打开或关闭插座组。
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