CN106464008A - 安装质量反馈系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提供关于负载元件（30）的安装质量的信息的系统。诸如以太网供电（PoE）系统之类的功率分配系统的性能取决于总体系统安装性能，比如功率控制设备（20）（例如PoE交换机）和被供电负载元件（30）（例如照明器）之间的连接（10）的质量、Cat5/6线缆质量、线缆类型、线缆长度、连接的老化等。所提出的系统能够在t=0处和随时间提供反馈并且判定系统安装性能。

Description

安装质量反馈系统

技术领域

本发明涉及用于控制功率经由例如局域网（LAN）连接的有线网络连接向诸如——但不限于——照明系统的灯或照明器之类的负载元件的分配的系统的领域。

背景技术

智能对象是其主要功能利用智能行为和通信能力来扩充的设备。许多日常设备可以通过在它们中嵌入某种智能性来更加有效地或者以新的方式利用。该趋势已经出现在用于家庭和办公市场的一些照明产品中。示例是日光感测或存在检测。这些是组合若干对象与通信能力并且使它们多于其部件之和的简单示例。随着越来越多的设备将配备有微处理器和通信能力，将涌现更加复杂的设备间行为。

针对新通信骨干的非常可能的候选者是因特网，其通过以太网或其它LAN联网来使得能够实现。以太网具有以下主要优点：其无处不在，并且由于所涉及的大体积，为设备配备有以太网通信构件可以以低成本容易地完成。以太网在1975年左右由Xerox开发并且自此已经经历了多次升级和改进。自从以太网转变成众所周知的8P8C/10BASE-T（或RJ45）连接器和线缆，其已经享有与较旧设备的全面后向兼容性。由于与该技术兼容的大量设备，这种形式的以太网预计将存活更多年。

对以太网的最有意思的最新添加是还通过以太网线缆递送DC功率的能力，而同时保持与不利用这一点的装备全面兼容。以太网供电（PoE）是IEEE标准（IEEE 802.2.af和IEEE 802.3.at），其允许通过低成本Cat5/6线缆供应DC低电压。当前的IEEE 802.3at标准允许向被供电设备（PD）递送25.5W（以42.5V-57V）的功率。随着工业越来越多地讨论作为众所周知的AC市电的高效未来可替换方案的DC分配，同样经由PoE向照明设备供应功率可以得到广泛使用。

PoE系统中的功率效率正在变得更加重要。存在确定PoE系统中的功率效率的许多因素。除其它之外，PoE系统性能取决于功率源装备（PSE）（例如PoE交换机）和PD（例如照明器）之间的总体系统安装性能。劣质安装的系统（例如过长线缆、劣质线缆/连接、错误线缆类型等）可以具有对总体系统的功率效率的主要影响，包括维护。

然而，线缆的长度和质量通常被忽略。作为示例，安装者可能简单地使用过长的标准长度线缆（造成能量损失）而不是在正确的长度处切割它们或者适当长度的标准长度线缆。作为另外的示例，安装者可能使用比（例如由客户）所要求的更低质量的线缆。因而在安装期间（和之后）得到涉及这方面的反馈将是有价值的。

US 2008/172564 A1公开了一种用于控制以太网供电宽范围（PoE-BR）应用中的功率向被供电设备的递送的系统和方法。PoE-BR应用中的线缆功率损失涉及线缆自身的电阻。PHY可以设计成测量以太网线缆的电气特性（例如插入损失、串扰、长度等）以使得能够确定线缆电阻。在宽范围线缆中确定的电阻可以使用在增加分配到功率源装备（PSE）端口的功率预算中。由此，可以实现取决于线缆电阻的动态功率位置以在每一个端口处提供所要求的功率预算。

此外，EP 1 928 121 A2公开了一种类似的系统，其可以用于诊断线缆基础设施以便确定处置特定应用的能力。

而且，US 2008/229120 A1公开了另一类似系统，其中确定线缆电阻以确定线缆是否超过特定操作阈值（例如线缆热量）。另外，提供诊断能力以确定线缆的劣化。

此外，EP 1 936 861 A1公开了另一类似系统，其中分配到PSE端口的功率预算基于所确定的以太网线缆类型来调节。另外，提供诊断工具，其可以用于标识连接到PSE端口的以太网线缆。

另外，EP 2 498 444 A1公开了又一类似系统，其中交换链路诊断能力信息（例如线缆类型）以使得被供电设备对能够协调并且利用由其链路诊断生成的链路相关信息。

此外，EP 2 439 496 A1公开了一种用于通过使用所计算的导电性参数以检测从所计算的电流值测量的电流值关于给定消耗点或供应点的任何偏离而分析从消耗点接收到的平均测量电压和电流值来检测网络中的损失的系统。

最后，US 2008/170509 A1公开了一种能够基于所测量的电气特性确定线缆类型的PoE系统。所确定的线缆类型可以使用在线缆基础设施或动态配置的诊断中。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够优选地不仅在安装之后而且还随时间提供反馈并且判定系统性能的系统。

该目的通过如权利要求1中所要求保护的控制装置、通过如权利要求10中所要求保护的功率控制设备、通过如权利要求11中所要求保护的系统、通过如权利要求12中所要求保护的方法以及通过如权利要求13中所要求保护的计算机程序产品来实现。

相应地，可以提供关于系统安装质量的反馈以使得能够在安装之后并且随时间判定系统安装性能。

根据第一选项，预确定位置可以基于负载元件的投用或定位来确定，其中例如由装置检查负载元件是否是相邻设备，并且基于相邻设备的平均距离估计负载元件的预期实际距离。由此，可以获得负载元件的实际距离的良好估计。

根据可以与第一选项组合的第二选项，功率损失可以基于在装置的输出处和在负载元件的输入处测量的电压值和通过线缆/连接器的电流来计算。所要求的测量功能或工具可以容易地安装，如果尚未提供的话，使得所提出的反馈系统不要求PoE系统的任何实质修改。

可选地，第二选项的测量可以执行若干次以获得平均测量结果。

根据可以与以上第一或第二选项中的至少一个组合的第三选项，功率损失可以通过将所测量的电压值与在网络连接上测量的电流相乘并且确定乘法结果之间的差异来计算。电阻然后可以基于功率损失和所测量的电流来确定。由此，可以提供确定沿网络连接的电阻的功率损失的直接方案。

根据可以与以上第一至第三选项中的至少一个组合的第四选项，网络连接的类型可以基于连接类型及其典型电阻值存储在其中的查找表来确定。这提供用于揭示非最优安装结果的简单的基于查找的方案。

根据可以与第一至第四选项中的至少一个组合的第五选项，网络连接的长度可以基于所确定的电阻和网络连接的特定电阻率来确定。

根据可以与第一至第五选项中的至少一个组合的第六选项，电阻的确定可以重复以检查所确定的电阻是否稳定。由此，可以检查和传送连接或连接器随时间的劣化。

要指出的是，控制设备可以基于具有分立硬件组件的分立硬件电路、集成芯片或芯片模块的布置或基于由存储在存储器中、写入在计算机可读介质上或从诸如因特网之类的网络下载的软件例程或程序控制的信号处理设备或芯片来实现。

应当理解的是，权利要求1的控制装置、权利要求10的功率控制设备、权利要求11的系统、权利要求12的方法和权利要求13的计算机程序产品具有类似和/或等同的优选实施例，特别地，如从属权利要求中所限定的。

应当理解的是，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任何组合。

本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例显现并且参照以下描述的实施例进行阐述。

附图说明

在以下附图中：

图1示出根据本发明的第一实施例的安装质量反馈系统的示意性架构，

图2示出用于估计连接类型和质量的电阻表，以及

图3示出根据第二实施例的安装质量反馈过程的流程图。

具体实施方式

现在基于用于照明系统的功率分配控制系统来描述本发明的实施例，其中各个照明器的安装质量可以由至少一个PoE交换机或其它PSE设备评价。

图1示出根据第一实施例的PoE照明安装的示意性架构，其中测量可以在PSE设备200和PD设备（例如照明器）30每端口处发起。

PD设备30经由Cat5或Cat6线缆10（或任何其它多导线线缆）和相应连接器12,14连接到PSE设备20。在图1的示例中，经由功率供应单元（PSU）26从功率供应网向PoE交换机20供应功率。功率的供应由PoE控制器（PoE C）24控制。另外，经由交换机单元（Sw）22向PSE设备20提供有线以太网，其提供到以太网连接或总线（Eth）的连接。多个这样的PSE设备可以通过Cat5或Cat6菊花链式链接以向每一个PSE设备提供以太网。每一个PSE设备可以使其相应PD设备（例如照明器）连接到它，但是这还可以是照明器和其它PSE设备的组合。此外，可以连接传感器以检测例如占用或日光的存在。传感器可以向PD设备的特定子集给出命令，例如以当检测到存在时接通灯。

根据第一实施例，在PSE设备20处提供至少一个测量单元或功能28以测量输出电压V_PSE和输出电流I_PSE中的至少一个。测量结果可以被供应到PoE控制器24或可以由其读取。

另外，PD设备30在其连接器14处具有预确定的输入负载电阻RL并且包括用于测量PD设备30的输入电压V_PD的测量单元或功能32。

测量单元或功能28和32可以实现为分立的测量设备或电路或分别作为运行在PSE设备20或PD设备30的处理器或控制器上的程序子例程，其具有用于提供作为可以由PoE控制器24处理的数字数据的其测量结果的数字到模拟转换功能。

图2示出指示由美国线规（AWG）系统指定的用于特定类型的线缆的典型电阻值和范围（R）、横截面面积（S）和具体温度的表格，以基于从PSE设备20和PD设备30的测量单元或功能28,32获得的测量结果确定线缆类型或劣质线缆/连接。还被称为布朗沙普线规的AWG是自1857年主要在美国和加拿大使用的针对圆形、固体、不含铁、导电导线的标准化线规系统。每一个量规的横截面面积是用于确定其电流承载容量的重要因素。增加AWG量规数目给出减小的导线直径，其类似于许多其它非计量的量规系统。AGW量规系统起源于用于产生导线的给定量规的数个拉取操作。非常精细的导线（例如AWG=30）要求比更强导线（例如AWG=10）更多地经过拉模。

AWG表是用于单个、固体、圆形导体。绞线的AWG由导体的总体横截面区域确定，其确定其电流承载容量和电气电阻。由于还存在绞线之间的小间隙，因此绞线将总是具有比具有相同AWG数目的固体线缆略微更大的总体直径。

在图2的AWG表中提供的信息可以存储在可以由PoE控制器24访问的查找表中。

为了提供关于系统性能的反馈和判定，要求PSE设备20和PD设备30或其它PD设备之间的每一条链路的充足信息数据。关于线缆和连接质量、已安装线缆类型、线缆长度的信息将与相邻PD的线缆安装比较（假定PD的位置在投用之后是已知的）等。所收集的信息可以存储在PSE设备20或PD设备中或在更高系统设备处，比如地板/区域控制器（在图1中未示出）。为了判定安装性能，必须处理所收集的数据。

在第一实施例中，PoE控制器24或PSE设备20处的另一处理单元可以适配成发起PSE输出电压（V_PSE）、通过线缆10的电流I和输入电压（V_PD）的（多个）测量并且使用这些测量结果以用于确定线缆10的电阻，基于此可以使用图2的表格中提供的信息来判定安装性能。

图3示出根据第二实施例的安装性能检查过程的流程图，其可以实现在图1的PSE设备20处。

在过程开始之后，在步骤S110中发起PSE设备20处的PSE电压V_PSE和输出电流I以及PD设备30处的PD电压V_PD的测量。所获得的测量结果可以基于单个测量或者利用后续的平均计算而基于若干测量。然后，在步骤S120中，每端口计算线缆和连接器中的（多个）功率损失，例如基于以下等式：

。

基于此，可以评价关于安装和功率预算的功率效率。在下一步骤S130中，可以例如基于以下等式计算线缆电阻（包括连接器的电阻）：

。

此后，在步骤S140中，例如基于图2的表格检查线缆位于哪个电阻范围中。该检查的结果可以是线缆类型或（非常）劣质的线缆/连接。

然后，基于横截面面积S、例如35℃的环境温度T_amb处的具体电阻率ρ，可以基于以下等式在步骤S150中计算线缆长度：

。

在随后步骤S160中，将所确定的端口的线缆长度与相邻PD设备或与预确定的最大线缆长度比较。在PD设备（例如照明器或其它灯或负载设备）的投用/定位之后，每一个PD设备的区域中的物理位置是已知的。PD设备的物理位置和连接到某个PSE设备的PD设备的总数目同样是已知的。利用该额外信息可以容易地检查PD设备是否是邻近或相邻设备。如果是，PD设备的预期实际距离必须等于例如平均距离加上/减去有限增量距离（当然，其它算法或统计计算是可能的并且对技术人员是已知的）。该信息可以用于得到更加精确且可靠的判定。当然，这对于平均功率损失、平均电阻R（例如线缆类型决定或劣质连接决定）同样有效。在步骤S170中然后检查所确定的线缆长度是否在正常范围内。如果不是，过程分支到步骤S180并且为所关注的端口传送或输出“错误”消息或类似物，作为指示功率效率和/或功率预算问题的反馈。如果在步骤S170中所确定的线缆长度被判定为正常，过程结束或跳回到步骤S110以用于继续测量。

在针对PSE设备的每一个端口的这样的随时间的继续测量的过程中，可以确定所确定的线缆/连接电阻值是否增加。如果是，可以决定“劣质连接”。

图3的以上过程可以实现在适配成控制图1的PoE控制器24的软件中。

总结来说，已经描述了用于提供关于负载元件的安装质量的信息的系统。诸如PoE系统之类的功率分配系统的性能取决于总体系统安装性能，比如功率控制设备（例如PoE交换机）和被供电负载元件（例如照明器等）之间的连接质量、Cat5/6线缆质量、线缆类型、线缆长度、连接的老化等。所提出的系统能够在t=0处并且随时间提供反馈并且判定系统安装性能。

虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述要被视为是说明性或示例性而非限制性的。本发明不限于其中灯或照明器作为PD设备的所公开的实施例。其可以结合用于DC分配网络的任何类型的负载设备而实现，诸如所有种类的低功率负载，比如照明装备（传感器、开关、光源等）或娱乐器具，比如有源扬声器、互联网无线电设备、DVD播放器、机顶盒和甚至电视（TV）机。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以履行权利要求中叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

前述描述详述本发明的某些实施例。然而，将领会到的是，无论前文在文本上看起来多么详细，本发明都可以以许多方式实践，并且因而不限于所公开的实施例。应当指出的是，当描述本发明的某些特征或方面时地特定术语的使用不应当被认为暗示该术语在本文中被重新限定成限于包括该术语与其相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。

单个处理器或其它单元可以履行权利要求中叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

如已经所述的，比如图3中所指示的一个那样的所描述的操作可以实现为计算机程序的程序代码构件和/或作为专用硬件。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，其与其它硬件一起或者作为其部分而供应，但是还可以以其它形式分布，诸如经由因特网或其它有线或无线电信系统。

Claims (13)

1.一种用于提供关于用于连接至少一个负载元件（30）的网络线缆（10）的连接质量的信息的控制装置，所述控制装置（20）适配成确定所述网络线缆（10）的电阻，并且使用所述所确定的电阻以用于估计所述网络线缆（10）的类型和长度中的至少一个，其特征在于所述装置适配成基于所述网络线缆的所计算的功率损失来确定所述网络线缆（10）的所述电阻并且基于所述至少一个负载元件（30）的已知物理位置和所述所估计的所述网络线缆的类型和长度中的至少一个评估所述连接质量。

2.权利要求1的装置，其中所述装置（20）适配成基于网络中的所述负载元件（30）的投用来确定物理位置，检查所述负载元件是否是相邻设备，并且基于相邻设备的平均距离估计所述负载元件（30）的预期实际距离。

3.权利要求1的装置，其中所述装置（20）适配成基于在所述装置的输出处和在所述负载元件（30）的输入处测量的电压和电流值和通过网络线缆的所确定的电流来计算所述功率损失。

4.权利要求3的装置，其中所述装置（20）适配成执行测量若干次以获得平均测量结果。

5.权利要求3或4的装置，其中所述装置（20）适配成通过将所述所测量的电压值与在网络线缆（10）上测量的电流相乘并且确定乘法结果之间的差异来计算所述功率损失。

6.权利要求5的装置，其中所述装置（20）适配成基于所述功率损失和所述所测量的电流确定所述电阻。

7.权利要求1的装置，其中所述装置（20）适配成基于线缆类型及其典型电阻值存储在其中的查找表来估计所述网络线缆的所述类型。

8.权利要求1的装置，其中所述装置（20）适配成基于所述所确定的电阻和所述网络线缆（10）的特定电阻率来估计所述网络线缆的所述长度。

9.权利要求1的装置，其中所述装置（20）适配成针对每一个所述负载元件（30）重复所述电阻的所述确定以检查所述所确定的电阻是否稳定。

10.一种适配成使用所述网络线缆以用于向所述至少一个负载元件（30）输送功率的功率控制设备（20），所述功率控制设备（20）包括根据权利要求1的装置。

11.一种用于控制经由局域网LAN连接向负载元件（30）分配功率的系统，所述系统包括根据权利要求10的至少一个功率控制设备。

12.一种用于提供关于用于连接至少一个负载元件（30）的网络线缆（10）的连接质量的信息的方法，所述方法包括以下步骤：

- 计算所述网络线缆（10）的功率损失；

- 确定所述网络线缆（10）的电阻；以及

- 使用所述所确定的电阻以用于估计所述网络线缆（10）的类型和长度中的至少一个，其特征在于

- 基于所计算的功率损失来确定所述网络线缆（10）的所述电阻；并且

- 基于所述至少一个负载元件（30）的已知物理位置和所述所估计的所述网络线缆（10）的类型和长度中的至少一个评估所述连接质量。

13.一种计算机程序产品，包括用于当在计算机设备上运行时产生权利要求12的步骤的代码构件。