CN107613413A - 具有开关和插座控制的无线传感器系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，装置包括被配置为与网络网关装置操作耦合的无线传感器，该网络网关装置被配置为从无线传感器接收第一数据分组和第二数据分组中的一个。无线传感器被配置为在第一频率上在第一时间发送第一数据分组，第一数据分组包含与由无线传感器测量的测量值相关的有效载荷。无线传感器被配置为在第二频率上在第二时间发送第二数据分组，第二数据分组包含与该值相关的有效载荷。

Description

具有开关和插座控制的无线传感器系统、方法和装置
本申请是申请日为2013年3月21日、申请号为201380022436.4、发明名称为“具有开关和插座控制的无线传感器系统、方法和装置”的发明专利申请的分案申请。
(对相关申请的交叉引用)
本申请要求在2012年3月21日提交的发明名称为“Wireless Sensor System withSwitch and Outlet Control”的美国临时申请No.61/613753的优先权；在这里通过引用并入该其全部内容。
背景技术
这里描述的一些实施例一般涉及具有开关和插座控制的无线传感器系统、方法和装置。
存在已知的用于远程控制开关和插座的电力的系统。但是，这种系统会使用较长的电缆运行以控制单个开关或插座。其它已知的系统可能频繁使用电池电力，从而导致板载电池的迅速耗尽，并且/或者可能使用附加的电缆以向局部开关和插座控制器提供电力。
因此，需要具有开关和插座控制的无线传感器系统、方法和装置。
发明内容
在一些实施例中，装置包括被配置为与网络网关装置操作耦合的无线传感器，该网络网关装置被配置为从无线传感器接收第一数据分组和第二数据分组中的一个。无线传感器被配置为在第一频率上在第一时间发送第一数据分组，第一数据分组包含与由无线传感器测量的测量值相关的有效载荷。无线传感器被配置为在第二频率上在第二时间发送第二数据分组，第二数据分组包含与该值相关的有效载荷。
附图说明
图1是根据实施例的无线传感器系统的示意图。
图2是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图3是根据实施例的无线传感器系统的示意图。
图4是根据实施例的无线传感器系统的示意图。
图5是根据实施例的无线传感器系统的示意图。
图6是根据实施例的与网络网关装置耦合的无线传感器的示意图。
图7是根据实施例的无线传感器的示图。
图8是根据实施例的无线传感器的前视图的示图。
图9是图8所示的无线传感器的侧视图的示图。
图10是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图11是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图12是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图13是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图14是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图15是根据实施例的无线传感器和接线盒的示意图。
图16是根据实施例的无线传感器、面板和接线盒的示图。
图17是根据实施例的无线传感器的天线的透视前视图的示图。
图18是图17所示的天线的透视后视图的示图。
图19是图17所示的天线的第二透视后视图的示图。
图20是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的透视前视图的示图。
图21是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的透视后视图的示图。
图22是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的第二透视后视图的示图。
具体实施方式
在一些实施例中，一种装置包括被配置为与网络网关装置操作耦合的无线传感器，该网络网关装置被配置为从无线传感器接收第一数据分组和第二数据分组中的一个。无线传感器被配置为在第一频率上在第一时间发送第一数据分组，第一数据分组包含与由无线传感器测量的测量值相关的有效载荷。无线传感器被配置为在第二频率上在第二时间发送第二数据分组，第二数据分组包含与该值相关的有效载荷。
在一些实施例中，无线传感器进一步被配置为与被配置为接收第一数据分组或第二数据分组的无线中继器操作耦合。在一些实施例中，无线中继器具有对于某个时间量存储第一数据分组或第二数据分组中的至少一个的缓冲器。在一些实施例中，无线中继器是第一无线中继器，并且第一无线中继器在已从第二无线中继器发送第二数据分组且第一数据分组存储于无线中继器的缓冲器中时基于第一数据分组的有效载荷与第二数据分组的有效载荷相同舍弃第一数据分组。
在一些实施例中，无线中继器在第一数据分组或第二数据分组被接收时将接收的信号强度值加算到第一数据分组或第二数据分组上。在一些实施例中，第二时间在第一时间之后，在第一时间之后且在第二时间之前基本上没有延迟。在一些实施例中，无线传感器被配置为与来自网络网关装置的指令无关地发送第一数据分组和第二数据分组。在一些实施例中，无线传感器被配置为与(1)通过与第一收发器相关的第一天线接收第一数据分组和(2)通过与第二收发器相关的第二天线接收第二数据分组的无线中继器操作耦合。在一些实施例中，无线传感器被配置为与(1)基于接收的信号强度选择第一天线或第二天线以接收第一数据分组且(2)基于接收的信号强度选择第三天线或第四天线以接收第二数据分组的网络网关装置耦合。
在一些实施例中，一种装置包括与网络网关装置操作耦合的无线传感器。无线传感器在第一频率上在第一时间传送第一数据分组，并且在第二频率上在第二时间传送第二数据分组。装置还包括被配置为重新传送第一数据分组和第二数据分组的至少一个无线中继器。无线中继器具有与第一收发器相关的第一天线和与第二收发器相关的第二天线。第一天线和第一收发器被配置为接收第一数据分组，第二天线和第二收发器被配置为接收第二数据分组。装置包括被配置为接收第一数据分组或第二数据分组中的一个的网络网关装置。
在一些实施例中，至少一个无线中继器包含对于某个时间量存储第一数据分组或第二数据分组中的至少一个的缓冲器。在一些实施例中，至少一个无线中继器被配置为在接收第一数据分组或第二数据分组时向第一数据分组或第二数据分组加算接收的信号强度值。在一些实施例中，第二时间在第一时间之后，在第一时间之后且在第二时间之前基本上没有延迟。在一些实施例中，无线传感器被配置为与来自网络网关装置的指令无关地发送第一数据分组和第二数据分组。
在一些实施例中，一种装置包括包含天线部分并且被配置为通过天线部分与网络网关装置操作耦合的无线传感器。无线传感器包含被配置为至少部分地设置在电气外封壳内的外壳。无线传感器被配置为向网络网关装置发送指示无线传感器的特性值的信号。
在一些实施例中，无线传感器被配置为通过使用偶极天线发送信号。在这些实施例中，天线部分是偶极天线的第一半，电气外封壳的金属部分是偶极天线的第二半。在一些实施例中，无线传感器被配置为通过使用天线发送信号。在一些实施例中，天线部分是天线的单极元件，并且，电气外封壳的金属部分是单极元件的接地面。在一些实施例中，无线传感器的“地(ground)”通过电介质与电气外封壳隔离。在一些实施例中，无线传感器的天线部分被配置为与作为天线接地面的接线盒的金属部分操作耦合。在一些实施例中，无线传感器被配置为与设置在外壳内的电池操作耦合。在一些实施例中，无线传感器包含和与接线盒相关的能源分开的能量收获器装置。在一些实施例中，特性是能量使用。在一些实施例中，无线传感器包含交流插座。在一些实施例中，无线传感器包含交流开关。在一些实施例中，特性是开关的状态。
无线传感器系统可被用于测量和监视例如建筑物的房间的环境特性、无线传感器自身的特性，例如，插头是否处于使用中，并且/或者实现房间或无线传感器的特性。作为例子，无线传感器可包含被配置为感测和/或控制用于控制灯或插座的电气开关是打开还是关闭的灯或插座开关。在另一例子中，无线传感器可包含被配置为测量某个区域中的一氧化碳水平的一氧化碳传感器。在一些实施例中，无线传感器系统的多个方面可在不需要对现有系统提出另外的变化的情况下被改造到现有的系统中。例如，这里描述的灯开关类型的无线传感器可在不需要增加另外的布线、替换接线盒等的情况下替代现有的灯开关。
除非上下文清楚地另外指示，否则，在本说明书中使用的单数形式“一种”、“一”和“该”包括多个指称对象。因此，例如，术语“数据分组”要意味着数据分组或数据分组的组合。
图1是根据实施例的无线传感器系统(“系统”)100的示意图，系统100包括无线传感器110。在一些实施例中，无线传感器110的至少一部分可被设置在电气外封壳(未示出)内。系统100包含无线中继器130、无线中继器130′和网络网关装置140。
系统100包含被配置为测量无线传感器110和/或定位无线传感器110的房间的特性的无线传感器110。在一些实施例中，无线传感器110可包含例如用于测量温度、压力、碳气体水平、湿度等的环境传感器。在一些实施例中，无线传感器110可包含例如用于测量移动、光水平、接近度、触摸等的区域传感器。在一些实施例中，无线传感器110可包含例如用于测量和/或控制能量使用、开关状态、插座状态等的电气传感器。在一些实施例中，无线传感器110的至少一部分可被设置在电气外封壳内。在一些实施例中，电气外封壳可以是标准电气接线盒，例如，被配置为被设置在墙壁和/或其它支撑中和/或上并且被配置为容纳例如为开关、插座等的一个或更多个电气连接和/或相关部件的金属和/或塑料盒。在一些实施例中，电气外封壳可一般是用于容纳AC或DC布线电连接的任何外封壳，诸如接地外封壳(例如，灯具、开关盒、分布面板等)。在一些实施例中，无线传感器110可包含传感器模块(图1未示出)、处理器模块(图1未示出)、第一无线电模块(图1未示出)、第二无线电模块(图1未示出)、第一天线(图1未示出)、第二天线(图1未示出)。在一些实施例中，无线传感器110可包含电池(未示出)、开关(未示出)、模数转换器(未示出)、端口(未示出)、接口(未示出)等。在一些实施例中，例如，对于其它的无线传感器，与后面描述的无线中继器130类似，无线传感器110可作为无线中继器动作。
无线传感器110可包含用于测量无线传感器110和/或无线传感器110所处于的环境的特性值的传感器模块。例如，传感器模块可测量环境值(温度、压力、移动等)、移动和/或占有率值、和/或与无线传感器110相关的电气部件(打开或关闭灯开关、插入或使用中的电气插座等)的特性和/或状态。在一些实施例中，传感器模块可包含于处理器模块中。传感器模块可响应事件等在预定的时间和/或按预定的时刻表测量值。传感器模块可向处理器模块提供测量的值。在一些实施例中，传感器模块110可包含基于预定的时间和/或时刻表提示测量的时钟模块(未示出)。在这些实施例中，时钟模块可包含约5～10％的“宽松容限”。在这种实施例中，时钟模块可包含基于RC的振荡器以实现宽松容限。在这些实施例中，基于RC的振荡器可包含于处理器模块中。以这种方式，包含多于一个的分别包含具有基本上相同的设置的时钟模块的无线传感器110的系统100可通过无线电/天线组在不同的时间发送信号以减少通信冲突。在一些这样的实施例中，时钟可确定什么时候进行测量以及/或者什么时候发送包含测量值的数据分组。用于测量值和/或传送相关的分组的预定时间可被编程、由用户通过输入装置调整、事件驱动、随机导出、或者由网络网关装置140设定。
无线传感器110可包含用于限定包含与传感器模块的测量相关的值的至少一个数据分组的处理器模块。传感器模块可限定一个或更多个数据分组的一个或更多个拷贝。数据分组可包含传感器数据(例如，由传感器模块进行的测量的值)、控制数据(例如，开关被打开或关闭)、控制请求(例如，开关应该被打开或关闭)，网络识别信息(例如，节点识别号、网络识别号)、安全信息(例如，数据密钥)等。处理器模块可包含计算机处理器或微处理器和/或存储器，例如，随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲器、硬盘驱动、数据库、可擦可编程只读存储器(EPROM)和/或电可擦只读存储器(EEPROM)等。存储器可被用于保持数据，诸如但不限于用于控制无线传感器110、中继器130、131′或网络网关装置140或者向无线传感器110、中继器130、131′或网络网关装置140传送数据的调度、设定点、指令等。以这种方式，处理器模块存储并在不同的时间向第一无线电和/或向第二无线电发送至少一个数据分组和至少一个数据分组的一个或更多个拷贝。以这种方式，无线传感器110可多于一次地从多于一个的天线发送可包含测量值、控制数据、控制请求等的数据分组。
无线传感器110可包含一个或更多个传送器组，例如，第一传送器组(例如，第一无线电和相关的第一天线)和第二传送器组(例如，第二无线电和相关的第二天线)，以从无线传感器110向例如无线中继器130、130′传送包含测量值、控制数据、控制请求的数据分组。传送器组可通过使用例如为直接序列扩频(DSSS)或跳频展频(FHSS)的任何调制类型传送数据分组。在一些实施例中，可以使用跨着频率和时间扩展数据分组的混合DSSS和FSSS系统、跳频直接序列扩频(FHDSSS)以减少与其它传送器组(例如，在无线传感器110、另一无线传感器或包含传送器组的另一装置内)干涉的可能性。在混合系统中，可通过使用可从信道跳到信道的DSSS信号传送数据分组，以增加稳健性。在一些实施例中，第一天线和/或第二天线可以是偶极(例如，全向)天线，或者可以是贴片(例如，方向)天线。
在一些实施例中，无线传感器110的各传送器组可基本上同时在不同的信道上动作。在一些实施例中，无线传感器110的传送器组可依次在两个或更多个不同的信道上动作。以这种方式，无线传感器110可能不需要验证系统100的其它部件在特定的信道上动作。换句话说，通过在系统100的多个信道上发送数据分组的拷贝，系统100的其它部件应接收数据分组和/或数据分组的拷贝中的至少一个。在一些这样的实施例中，并且，如下面讨论的那样，系统100的其它部件可包含多个传送器组，使得这些部件可接收数据分组和/或数据分组的拷贝中的至少一个。在这些实施例中，用于在多个时间上并且/或者在多个信道上发送数据分组和/或数据分组的拷贝的能量可比用于验证部件在特定的信道上动作的能量少。在这些实施例中，第一信道和第二信道可以是频带的基本上相对的端部，以使其它信道避免潜在干涉的任何来源的可能性最大化。作为例子，在902～928MHz频带中，无线传感器110可基本上同时或者依次在903MHz下在第一信道上并且在927MHz下在第二信道上传送。
在一些实施例中，并且，如上所述，无线传感器110可在两个或更多个信道上并且在两个或更多个时间上发送数据分组和/或数据分组的拷贝。在这些实施例中，无线传感器110可对于时间的一部分处于睡眠模式(或其它低功率或零功率动作模式)中，以节省电源(例如，电池)的电力。在预定的间隔和/或调度上，无线传感器110可从睡眠模式醒来并且可处于活动模式中。无线传感器110可测量特性值并且限定包含该值的数据分组。无线传感器110可限定包含控制数据或控制请求的数据分组。在这些实施例中，如以上讨论的那样，无线传感器110可在第一时间通过第一传送器组发送数据分组，并然后在第一时间之后的第二时间从第一传送器组发送数据分组的第一拷贝。在这些实施例中，无线传感器110可在第三时间通过第二传送器组发送数据分组的第二拷贝，并然后在第三时间之后的第四时间从第二传送器组发送数据分组的第三拷贝。
在一些实施例中，无线传感器110可接收用于设置系统100的数据，包括网络ID、安全特征和无线传感器识别号。在一些实施例中,在设置系统100之后，无线传感器110可被指定为仅传送无线传感器。在一些实施例中，如果必要的话，无线传感器110可通过无线中继器130和无线中继器130′向网络网关装置140周期性地发送状态请求数据分组，并且可被指定为用于接收命令的传送/接收装置。
系统100包含被配置为从无线传感器110和/或无线中继器130′接收数据分组并且向网络网关装置140发送数据分组的无线中继器130。系统100包含与无线中继器130类似并且被配置为从无线传感器110接收数据分组并且向无线中继器130发送数据分组的无线中继器130′。无线中继器130、130′可包含计算机/微处理器或微处理器和/或存储器，例如，随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲器、硬盘驱动、数据库、可擦可编程只读存储器(EPROM)和/或电可擦只读存储器(EEPROM)等。存储器可被用于保持数据，诸如但不限于用于控制无线传感器110、中继器130、131′或网络网关装置140或者向其传送数据的调度、设定点、指令等。以这种方式，中继器130、131′可在缓冲器中对于预定的时间周期存储接收的数据分组。在一些实施例中，无线中继器的缓冲器可存储接收的数据分组并且可比较数据分组与缓冲器中的其它数据分组和/或最近接收和/或转送的数据分组。在这些实施例中，无线中继器可舍弃拷贝的数据分组。作为例子，无线中继器130可从无线传感器110接收第一数据分组，并且可通过无线中继器130′从无线传感器110接收与第一数据分组相同的第二数据分组。在这些实施例中，无线中继器130可舍弃例如首先接收(例如，先入先出，“FIFO”)的第一数据分组或第二数据分组，该数据分组具有较强的接收信号强度和/或另一度量。在一些实施例中，无线中继器130可在例如为5秒的时间周期之后舍弃分组。
无线中继器130、130′可包含用于接收和/或发送包含数据分组的信号的至少一个传送器组。在一些实施例中，无线中继器130、130′可至少包含数量与无线传感器110相同的传送器组。以这种方式，无线中继器130、130′可发送和接收从无线传感器110发送的任何数据分组。作为例子，无线传感器110可包含在第一时间和第二时间在第一信道上发送数据分组的第一传送器组，并且可包含在第三时间和第四时间在第二信道上发送数据分组的第二传送器组。在这种例子中，无线中继器130、130′可包含在第一信道上动作的第一传送器组和在第二信道上动作的第二传送器组，使得无线中继器130、130′中的任一个可接收数据分组的四个拷贝。作为例子，无线传感器110可包含在第一时间在第一信道上以及在第二时间在第二信道上发送数据分组的第一传送器组。在这种例子中，无线中继器130、131′可分别包含在第一信道上动作的第一传送器组和在第二信道上动作的第二传送器组，使得无线中继器130、131′中的任一个可在不需要信道之间的切换的情况下接收数据分组的两个拷贝。在这种例子中，系统100可包含多个频率、多个时间、多个数据路径和多个天线，即，系统100具有频率多样性、时间多样性、空间多样性和天线多样性。换句话说，系统100具有同时的频率、时间、空间和天线多样性。作为另一例子，无线中继器130、130′可分别包含在第一时间在第一信道上发送或接收数据分组的第一传送器组和在第二时间在第二信道上发送或接收数据分组的第二传送器组。在这种例子中，第一时间和第二时间可重叠。
在一些实施例中，无线中继器130、130′可在接收数据分组时计算接收信号强度指示(RSSI)。在这些实施例中，无线中继器130、130′可例如在数据分组有效载荷结尾处向数据分组添加该数据。以这种方式，网络网关装置140可检查无线传感器110与网络网关装置140之间的各跳跃的RSSI数据。在一些这样的实施例中，网络网关装置140可使用添加的数据以确定无线传感器110与网络网关装置140之间的跳跃的数量。在这些实施例中，网络网关装置140可比较实际用于期望的跳跃数量的跳跃数量，以例如确定系统100的效率和/或健康状况。
系统100包含被配置为从无线中继器130、130′或者直接从无线传感器110接收数据分组的网络网关装置140。网络网关装置140可例如通过一个或更多个传送器组通过使用无线协议接收数据分组，并且可将数据分组转换成有线协议，以供通过与网络网关装置140耦合的有线网络(未示出)进一步传送。作为例子，网络网关装置140可变换以例如为802.15.4、WiFi、蜂窝(GSM、CDMA等)或卫星的无线格式接收的数据分组，并且将它们转换成不同的无线协议和/或有线协议，诸如1)以太网：BACnet/IP、BACnet/Ethernet、ModbusTCP、Ethernet/IP、Omron FINS、DNP3、SNMP、XML 2)RS-485：BACnet/MSTP、Metasys N2、Modbus RTU、JBus、DNP、YorkTalk、Allen Bradley DF1和3)FTT-10：LonWorks。在一些实施例中，网络网关装置140可将数据分组转换成无线协议，以供通过诸如例如802.15.4、WiFi、蜂窝(GSM、CDMA等)或卫星无线网络的无线网络(未示出)进一步传送。在这些实施例中，网络网关装置或无线中继器可具有一个或更多个输入/输出，每个输入/输出被配置为通过使用不同的协议动作。作为例子，关于建筑物，网络网关装置140可包含通过使用用于与建筑物加热、通风和空气调节系统通信的BACnet/IP协议动作的第一输入/输出，可包含通过使用用于通过诸如因特网的网络通信的TCP/IP协议动作、用于在基于浏览器的页上观看的第二输入/输出，并且可包含通过使用用于本地(例如，在网络网关装置140上)通信、配置等的串行总线连接(例如，通用串行总线)动作的第三输入/输出。输入/输出可例如用于无线网络的监视、绘图、报警(通过电子邮件、文本消息或其它方法)、设置等。
与上述的无线中继器130、130′类似，在一些实施例中，网络网关装置140可包含数量与无线传感器110和/或无线中继器130、130′相同的传送器组。以这种方式，网络网关装置140可发送和/或接收从无线传感器110和/或从无线中继器130、130′发送的任何数据分组。与无线中继器130、130′和无线传感器110类似，网络网关装置140可包含计算机/微处理器和/或存储器，例如，随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲器、硬盘驱动、数据库、可擦可编程只读存储器(EPROM)和/或电可擦只读存储器(EEPROM)等。存储器可被用于保持数据，诸如但不限于用于控制无线传感器110、中继器130、131′或网络网关装置140或者向其传送数据的调度、设定点、指令等。以这种方式，网络网关装置140可例如在上述的从第一协议向第二协议的转换之前和/或之后或者响应从一个或更多个输入/输出接收的数据存储和发送数据分组。
在一些实施例中，网络网关装置140可协调无线传感器110和无线中继器130、130′动作的信道(或多个传送器组实施例的信道)的频率。在这些实施例中，网络网关装置可传送周期性指令以切换信道和/或网络ID。在这种实施例中，网络网关装置140可例如每十秒发送这种指令。在一些实施例中，是否发送指令以例如改变信道以及指令包含什么可基于网络的健康状况，例如，数据分组取得的跳跃的数量、数据分组传送的RSSI等。在一些实施例中，网络网关装置140可通过以无线的方式或者通过有线连接向无线传感器110和/或无线中继器130、130′传送诸如安全密钥的安全数据协调无线系统100的安全性。
图2是至少部分地设置在电气外封壳220内的无线传感器210的示意图。无线传感器210可与上述无线传感器类似，并且可包含与上述无线传感器类似的部件。例如，无线传感器210可包含可与以上参照无线传感器110描述的处理器类似的处理器216。无线传感器210包含传感器模块214、处理器216、无线电262、无线电262′、天线264和天线264′。在一些实施例中，无线电262、262′可包含多于一个的天线，例如，无线电262包含天线264，并且可包含第二天线(未示出)。在这种实施例中，无线传感器210可选择天线264或第二天线中的具有供无线电262使用的较强的RSSI的任一个。
图3是根据实施例的无线传感器系统(“系统”)300的示意图，系统300可与系统100类似，并且可包含类似的部件。例如，系统300包含与无线传感器110类似且至少一部分可被设置在电气外封壳(未示出)内的无线传感器310。系统300包含无线中继器330、无线中继器330′和网络网关装置340。与图1所示的无线传感器110不同，无线传感器310包含被配置为与电气外封壳320的能量供给(未示出)无关地向无线传感器310供给能量的能源312。在一些实施例中，能源312可包含电池，例如，利用稳定的电池化学的电池，诸如可在化学上持续达到和超过25年的锂亚硫酰氯或锂二硫化铁。在一些实施例中，能源312可包含单独或与电池组合的能量收获器。在一些实施例中，能量收获装置可例如与在发明名称为“METHOD ANDAPPARATUS FOR HIGH EFFICIENCY RECTIFICATION FOR VARIOUS LOADS”的美国专利No.7868482中描述的能量收获装置类似，在这里通过引用并入该专利。
图4是根据实施例的无线传感器系统(“系统”)400的示意图。系统400可与系统100类似，并且可包含类似的部件。例如，系统400包含与无线传感器110类似且至少一部分可被设置在电气外封壳(未示出)内的无线传感器410。系统400包含无线中继器430、无线中继器430′和网络网关装置440。与图1所示的系统100不同，系统400包含网络网关装置440′。在这些实施例中，网络网关装置440、441′可被配置为从无线传感器410和无线中继器430、430′接收数据分组。以这种方式，如果网络网关装置440、440′中的一个应失效，那么网络网关装置440、440′中的另一个可继续动作。在一些实施例中，网络网关装置440可与第一有线网络相关，并且，网络网关装置440′可与至少一部分与第一有线网络不同的第二有线网络相关。在一些实施例中，网络网关装置440可与系统400的一组无线中继器和/或无线传感器(未示出全部)的一部分通信，并且，网络网关装置440′可与系统400的一组无线中继器和/或无线传感器的不同部分通信。在这些实施例中，无线中继器430、430′中的任一个可包含于多个无线中继器的一部分和/或一组无线中继器的不同部分中。
在一些实施例中，可能未必在无线传感器系统内安装新的网络网关装置(未示出)或第二网络网关装置(未示出)。可通过使用由网络网关装置440、440′上的按钮按压发起的收听模式或者通过使用网络网关装置440、440′上的计算机界面和图形用户界面执行这一点。作为例子，通过在无线传感器410与网络网关装置440、440′之间连接迷你USB电缆，无线传感器410可与网络网关装置440、440′连接。此时，网络网关装置440、440′将通过电缆指示无线传感器410以设定适当的信道和网络ID并且向无线传感器410分配唯一无线传感器ID。如果网络网关装置440、440′停止动作，那么，可通过启用收听模式以对于预定的时间周期收听网络并且存储所有无线传感器410的ID并将无线传感器410数据映射到适当的存储器位置，部署新的网络网关装置440、440′。
图5是根据实施例的无线传感器系统(“系统”)500的示意图。系统500可与系统100类似，并且可包含类似的部件。例如，系统500包含与无线传感器110类似且至少一部分可被设置在电气外封壳(未示出)内的无线传感器510。系统500包含无线中继器530、无线中继器530′和网络网关装置540。如图5所示，无线传感器510可在时间t发送数据分组C，示为C(t)。无线中继器530可从无线传感器510接收数据分组C，并且可通过与存储器中的其缓冲器比较确定数据分组C还没有被无线中继器530发送。无线中继器530可随机延迟约25ms～100ms，并且可然后在时间(t+y)广播数据分组C，示为C(t+y)。在一些实施例中，由于数据分组C被广播，因此，无线传感器510可接收数据分组C，其收据可以是成功传送的确认。在例子中，无线中继器530′可接收数据分组C，并且通过与存储器中的其缓冲器比较确定数据分组还没有被无线中继器530′发送。无线中继器530′可随机延迟约25ms～100ms，并且可然后在时间(t+x)广播数据分组，示为C(t+x)。数据分组C(t+x)可被无线中继器530接收。无线中继器530可比较数据分组C(t+x)与存储器中的其缓冲器，可确定已发送等于数据分组C(t+x)的数据分组C(t+x)，并且可舍弃和/或另外忽略数据分组C(t+x)。
图6是通过电缆650耦合的无线传感器610和网络网关装置640的示意图。无线传感器610和网络网关装置640可分别与无线传感器110和网络网关装置140类似。图6示出例如初始设置过程中的无线传感器610与网络网关装置640之间的暂时硬件连接。网络网关装置640可分配网络ID、信道、数据加密、安全密钥和/或任何其它安全特征。
图7是无线传感器701的示图，具体而言，是摇臂型开关的示图。图8是无线传感器810的前视图的示图，图9是无线传感器801的侧视图的示图，该无线传感器810具体而言是拨动(例如，瞬时)型开关。无线传感器710、810可与上述的无线传感器110类似并且可包含与其类似的部件。无线传感器710、810可被配置为被设置在标准接线盒内。在一些这样的实施例中，无线传感器710、810可包含要在不需要中性线的情况下与负载线、热线和接地点耦合的三个端子和/或导线。在这些实施例中，可通过包含于无线传感器710、810内的可至少部分地安装在接线盒内的电池(未示出)获得用于无线传感器710、810的动作的电力。在一些实施例中，无线传感器710、810可通过从缓释从负载线到接地连接的少量电流收获能量。
图10～15是根据这里描述的实施例的无线传感器的示意图。具体而言，图10示出包含设置在接线盒1020内的天线1064的无线传感器1010；图11示出包含设置在接线盒1120外的天线1164的无线传感器1110；图12示出第一配置中的包含能量收获器1212的无线传感器1210；图13示出第二配置中的包含能量收获器1312的无线传感器1310；图14示出第三配置中的包含能量收获器1412的无线传感器1410；图15示出包含与接线盒1520操作耦合的电源1513的无线传感器1510。作为例子，例如为无线传感器1010、1110、1210、1310、1410、1510的无线传感器可包含被配置为感测和/或控制是打开还是关闭控制灯或插座的电气开关的灯或插座开关。
参照图10，无线传感器1010可至少部分地设置在电气外封壳1020内，并且可包含处理器模块1016、无线电1062、天线1064、按钮1066、电流变压器1072、开关1074(作为例子，为继电器或TRIAC)、DC/DC转换器1076和调节器1078。无线传感器1010可作为灯开关动作。例如，当按钮1066被按压时，通过连接或断开负载与AC主线1022、1024(优选处于120～277VAC、50或60Hz下)，与无线传感器1010相关的灯会接通或关断。无线传感器1010可被配置为使得，当按钮1066被按压时，在处理器1016内产生中断，这可使得无线传感器1010离开睡眠模式。处理器1016可切换开关1074的状态，以将与无线传感器1010耦合的负载(例如，灯)通电或者断电。处理器1016可基于例如通过例如上述的无线传感器系统到达建筑物自动化系统(BAS)的开关1074的状态通过使用无线电1062和天线1064发送无线传感器1010的状态的变化。在一些实施例中，处理器1016可存储开关的状态并且返回到睡眠。在这些实施例中，处理器1016在预定的调度上和/或在预定的间隔上传送与状态相关的数据分组。电流变压器1072可测量提供给负载的电流量并且可发送提供给数据处理器1016的电流的(if)值，使得数据处理器1016可限定并且通过无线传感器系统向例如BAS发送数据分组。在一些实施例中，天线1064可使用电气外封壳1020的至少一部分作为天线1064的一部分。在这些实施例中，射频(RF)电流可在支持无线(RF)数据信号的辐射的电气外封壳1020的外部流动。
在一些实施例中，BAS可监视负载的能量使用。在这些实施例中，具有许多标准(例如，不是无线传感器)开关、插座和传感器的建筑物可通过这里描述的无线传感器被改造，以除了用户的本地控制以外允许BAS无线控制所有开关和插座上的负载。在一些实施例中，BAS可具有什么时候占据和不占据房间的调度，并且使用该数据以接通和关断该房间内的无线传感器。在这些实施例中，用户可处于标为未占据的房间内，并且可手动操作开关以启用负载。在一些实施例中，无线传感器可包含使接通状态保持诸如1小时的预定或可编程的时间的定时器。在这些实施例中，无线传感器可基于调度收听来自BAS的关于房间是否仍标为未占据的数据。当房间仍被标为未占据时，无线传感器可以按电子的方式去除来自负载的电力。
参照图11，无线传感器1110可至少部分地设置在电气外封壳1120内，并且可包含处理器模块1116、无线电1162、天线1164、按钮1166、电流变压器1172、开关1174、DC/DC转换器1176和调节器1178。电气外封壳1120可包含AC主线1122、1124。无线传感器1110可与无线传感器1010类似并且包含与其类似的部件。例如，无线传感器可包含与处理器模块1016类似的处理器模块1116。与图10所示的无线传感器1010不同，无线传感器1110的天线1164至少部分地被设置在电气外封壳1120外面。
参照图12，无线传感器1210可至少部分地设置在电气外封壳1220内，并且可包含能量收获器1212、处理器模块1216、无线电1262、天线1264、按钮(图12未示出)、电流变压器1272、开关1274、DC/DC转换器1276和调节器1278。电气外封壳1220可包含AC主线1222、1224。无线传感器1210可与无线传感器1010类似并且包含与其类似的部件。例如，无线传感器1210可包含与处理器模块1016类似的处理器模块1216。与图10所示的无线传感器1010不同，无线传感器1210包含可与上述的能量收获器类似的能量收获器1212。具体而言，当能量收获器1212处于例如第一配置中时，能量收获器1212可从流过无线传感器1210的电流收获能量。能量收获器1212可将小部分的电流变换为可用的电压。电压可被整流为DC，并且可被用于将电池或诸如超电容器的另一存储装置再充电。如图12所示，能量收获器1212可仅在开关1274被关闭时收获能量，从而连接线1222和负载1224。在一些实施例中，能量收获器1212可通过接地线(未示出)缓释小的电流，这使得无线传感器1210能够在通过开关1274断开负载1224时从线1222收获能量。在这些实施例中，涓细电流可小于6mA，具体而言，小于3mA。
参照图13，无线传感器1310可至少部分地设置在电气外封壳1320内，并且可包含能量收获器1312、处理器模块1316、无线电1362、天线1364、按钮(图13未示出)、电流变压器1372、开关1374、DC/DC转换器1376和调节器1378。电气外封壳1320可包含AC主线1322、1324。无线传感器1310可与无线传感器1010类似并且包含与其类似的部件。例如，无线传感器1310可包含与处理器模块1016类似的处理器模块1316。与图10所示的无线传感器1010不同，无线传感器1310包含可与上述的能量收获器类似的能量收获器1312。具体而言，当能量收获器1312处于例如第二配置中时，能量收获器1312可与AC电路无关。具体而言，在一些实施例中，能量收获器1312可以是太阳电池。在这些实施例中，太阳电池可被设计为通过面板露出到无线传感器1310外面。面板可以是标准设计或者可以定制并且集成于无线传感器1310中。
参照图14，无线传感器1410可至少部分地设置在电气外封壳1420内，并且可包含能量收获器1412、处理器模块1416、无线电1462、天线1462、按钮(图14未示出)、电流变压器1472、开关1474、DC/DC转换器1476和调节器1478。电气外封壳1420可包含AC主线1422、1424。无线传感器1410可与无线传感器1010类似并且包含与其类似的部件。例如，无线传感器可包含与处理器模块1016类似的处理器模块1416。与图10所示的无线传感器1010不同，无线传感器1410包含可与上述的能量收获器类似的能量收获器1412。具体而言，当能量收获器1412处于例如第三配置中时，能量收获器1412可被设计为与电池无关地向无线传感器1410提供电力。在这些实施例中，能量收获器1412和电池可以是二极管OR-ed。在一些实施例中，当不存在用于收获的能量的来源(即，没有光)时，电池可以是用于向无线传感器1410供电的能量的一次来源。在这些实施例中，随着用于收获的能量的来源增加，例如，随着房间中的环境光增加，能量收获器1412可增强电池。在这些实施例中，当用于收获的能量的来源达到足够大的值时，能量收获器1412可以是用于将无线传感器1410供电的能量的一次来源。在一些实施例中，所有能量可由能量收获器1412提供，并且，可以不向电池提供能量以将能量收获器1412供电。在这些实施例中，如果能量收获器1412具有足够的能量，那么它可向无线传感器1410供电并且保持电池能量。在一些实施例中，能量收获器1412可将超电容器或可充电电池充电。
参照图15，无线传感器1510可至少部分地设置在电气外封壳1520内，并且可包括电源1513、处理器模块1516、无线电1562、天线1562、按钮(图15未示出)、电流变压器1572、开关1574、DC/DC转换器1576和调节器1578。电气外封壳1520可包含AC主线1522、1524和中性线1526。无线传感器1510可与无线传感器1010类似并且包含与其类似的部件。例如，无线传感器可包含与处理器模块1016类似的处理器模块1516。与图10所示的无线传感器1010不同，无线传感器1510包含电源1513。具体而言，由于电气外封壳1520包含中性线1026，因此，无线传感器1510可从例如建筑物电力接收电力。电源1513可包含AC/DC转换器。
如这里参照图10～15描述的那样，无线传感器可通过诸如劈开来自导线的AC输入的任何方法或者通过通向外部调光装置(未示出)的0～10V信号调整或减弱负载导线上的电连接。
图16是设置在电气外封壳1620内的无线传感器1610的一部分的示图。具体而言，无线传感器1610包含天线1664、面板1668、按钮1666、电池室门1682和电池室门安全装置1684。如图16所示，天线1664可被设置在面板1668内或者与其相邻。电池室门1682可提供用于安装和/或替换电池(未示出)的入口。电池室门安全装置1684在闭合位置中固定电池室门1682，并且可包含例如螺钉或咬合机构。在一些实施例中，可通过使用利用一个或更多个感测位置的电容触摸技术实现按钮1666。在一些实施例中，按钮1666可赋予控制开关并且还减弱导线和负载线之间的电连接的能力。
如这里参照图1～16描述的那样，无线传感器可至少部分地被设置在具体而言为接线盒的电气外封壳内，并且，一个或更多个天线可被设置在接线盒内、外、部分内或与其一体化。在一些实施例中，接线盒的特性可确定天线的定位。在一些实施例中，接线盒可包含金属或者可包含塑料。在一些实施例中，与接线盒和/或无线传感器相关的面板可包含塑料，并且，当接线盒是金属时，允许安装在接线盒内的天线和RF能量可离开盒子。作为替代方案，当接线盒是塑料时，RF能量可通过面板和接线盒摇离开。在一些实施例中，天线可离开接线盒以通过使金属接线盒的影响最小化使性能最大化。在一些实施例中，天线可通过电缆连接到接线盒或者可以面板安装于接线盒、螺柱或墙壁的侧边或顶部。
在一些实施例中，天线可使用接线盒作为接地面或者作为天线的辐射结构的一部分。在一些实施例中，也可通过使用金属接线盒和面板以及使用面板内的狭缝形成天线。作为例子，接线盒可以是金属。接线盒的金属可适当地防止标准天线工作，原因是接线盒可屏蔽辐射并且/或者使天线失谐。
在一些实施例中，天线可在没有无线电的RF接地点与接线盒的接地点的物理连接的情况下使用接线盒作为用于天线的接地面。通过使用电介质执行接地点之间的隔离。RF信号通过使用通过电介质在RF接地点和大地之间形成的电容建立虚拟接地连接。
在一些实施例中，天线可使用接线盒的金属作为天线的一部分以提高性能。在这些实施例中，天线可使用塑料接线盒盖子。在这些实施例中，天线结构包含金属面、正交金属布线和点馈送面。点馈送面可在诸如RF4的电介质上被构建，并且也可具有可覆盖该面的基板，并且可由例如为塑料的第二电介质制成。在这些实施例中，天线是贴片天线、反转F天线和偶极天线的混合。另外，金属面可包含正交布线以确信号多套或塑料接线盒中的共振。在这种实施例中，接线盒用作偶极天线的一半，而点馈送面用作另一半。点馈送面下面的金属面可强制与RF波相关的电流在接线盒外面流动以形成偶极型天线(点馈送面可以是偶极的正侧，并且，与接线盒金属和正交布线组合的金属面可以是偶极的负侧)。在另一例子中，接线盒是塑料接线盒，并且，正交布线允许电流与RF波关联以如金属接线盒的情况那样向后流动。这可允许保持天线的共振(返回损失小于-7dB)。换句话说，当天线的阻抗是源或负载阻抗的复共轭时，出现天线的共振频率。在例子中，天线可被设计为50欧姆以匹配连接的无线电收发器的50阻抗。在这种例子中，返回损失可以是天线多接近50欧姆(或用于非50欧姆系统的其它阻抗)的测量。在例子中，小于-10dB的返回损失可以是良好的匹配，例如，天线在该频率上或在超过该频率范围时共振。另外，正交布线可允许天线在被安装在多套接线盒中时停留在共振中。在一些实施例中，金属面和金属正交布线可由单件弯曲金属形成。正交布线可例如与接线盒壁分开至少1mm。在一些实施例中，天线可被用作无线传感器中的按钮的一部分。在一些实施例中，点馈送点可被用作天线的一部分并且用作电容触摸按钮，以消除天线的机械部分。
图17～22示出具有和不具有相关的接线盒的无线传感器的天线的各种示图。具体而言，图17是根据实施例的无线传感器的天线的透视前视图的示图；图18是图17所示的天线的透视后视图的示图；图19是图17所示的天线的第二透视后视图的示图；图20是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的透视前视图的示图；图21是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的透视后视图的示图；图22是根据实施例的至少部分地设置在接线盒中的图17所示的天线的第二透视后视图的示图。如图17～22所示，天线1764包含金属面1794、正交布线1792和点馈送面1796。并且，如图20～22所示，天线1764可至少部分地设置在接线盒1720中。
虽然这里描述的各种实施例描述了特定数量的无线传感器、无线中继器和/或网络网关装置，但这里描述的无线传感器系统可包含任意数量的无线传感器、无线中继器和/或网络网关装置，以例如提供冗余性。作为例子，多层建筑物可在顶层和底层上包含网络网关装置，并且，各无线传感器可包含通过无线中继器通向顶层和/或底层上的网络网关装置的至少一个路径。
虽然以上描述了本发明的各种实施例，但应理解，仅作为例子而不是限制给出它们。在以上描述的方法指示以某种次序出现的某些事件的情况下，某些事件的次序可改变。另外，在可能的情况下可在并行的处理中同时执行某些事件，并且可如上面描述的那样依次执行某些事件。
在一些实施例中，装置可包含或者涉及具有非暂时性计算机可读介质(也可称为非暂时性处理器可读介质)的计算机存储产品，在这些非暂时性计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实现的动作的指令或计算机代码。计算机可读介质(或处理器可读介质)在不包含暂时性传播信号本身(例如，承载关于诸如空间或电缆的传送介质的信息的传播电磁波)的意义上是非暂时性的。介质和计算机代码(也可称为代码)可以是出于特定的目的设计和构建的那些。非暂时性计算机可读介质的例子包含但不限于：磁性存储介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学存储介质，诸如紧致盘/数字视频盘(CD/DVD)、紧致盘-只读存储器(CD-ROM)和全息装置；磁光学存储介质，诸如光盘；载波信号处理模块；和被具体配置为存储和执行程序代码的硬件器件，诸如应用特定集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)器件。
计算机代码的例子包括但不限于诸如由编译程序产生的微代码或微指令、机器指令、用于产生网络服务的代码和包含通过使用解释程序由计算机执行的高级指令的文件。例如，可通过使用Java、C++或其它编程语言(例如，面向对象的编程语言)和开发工具实现实施例。计算机代码的其它例子包括但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
虽然各种实施例被描述为具有特定的特征和/或部件的组合，但是，在适当的情况下，具有来自实施例中的任一个的任何特征和/或部件的组合的其它实施例是可能的。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
被配置为可操作地耦合到网络网关设备的无线设备，
所述无线设备被配置为在第一频率上在第一时间向所述网络网关设备发送第一数据分组，
所述无线设备被配置为在与第一频率不同的第二频率上在第二时间向所述网络网关设备发送第二数据分组，第二时间在第一时间之后，并且在第一时间的结束和第二时间的开始之间基本上没有延迟，第二数据分组包括与第一数据分组的有效载荷相对应的有效载荷，所述无线设备被配置为独立于来自所述网络网关设备的指令发送第一数据分组和第二数据分组。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线设备还被配置为可操作地耦合到被配置为接收第一数据分组或第二数据分组的无线中继器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述无线设备被配置为可操作地耦合到所述无线中继器，所述无线中继器具有缓冲器以对于某个时间量存储第一数据分组或第二数据分组中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述无线中继器是第一无线中继器，所述无线设备被配置为可操作地耦合到接收第一数据分组和第二数据分组的第一无线中继器，并且，当第二数据分组已经从第二无线中继器被发送并且第一数据分组被存储在无线中继器的缓冲器中时，基于第一数据分组的有效载荷与第二数据分组的有效载荷相同，丢弃第一数据分组。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述无线设备被配置为耦合到所述无线中继器，当第一数据分组或第二数据分组被接收时，所述无线中继器将所接收的信号强度值添加到第一数据分组或第二数据分组。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线设备被配置为可操作地耦合到无线中继器，所述无线中继器(1)经由与第一收发器相关联的第一天线接收第一数据分组，以及(2)经由与第二收发器相关联的第二天线接收第二数据分组。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述无线设备被配置为耦合到所述网络网关设备，所述网络网关设备(1)基于所接收的信号强度选择第一天线或第二天线以接收第一数据分组，以及(2)基于所接收的信号强度来选择第三天线或第四天线以接收第二数据分组。
8.一种装置，包括：
被配置为可操作地耦合到网络网关设备的无线设备，
所述无线设备被配置为在第一频率上在第一时间发送第一数据分组，
所述无线设备被配置为在与第一频率不同的第二频率上在第二时间发送第二数据分组，第二时间在第一时间之后，并且在第一时间的结束和第二时间的开始之间基本上没有延迟，第二数据分组的数据对应于第一数据分组的数据，
所述无线设备被配置为独立于来自网络网关设备的指令发送第一数据分组和第二数据分组，使得网络网关设备接收第一数据分组或第二数据分组中的至少一个，
至少一个无线中继器被配置为重新发送第一数据分组和第二数据分组，无线中继器具有与第一收发器相关联的第一天线和与第二收发器相关联的第二天线，第一天线和第一收发器被配置为接收第一数据分组，第二天线和第二收发器被配置为接收第二数据分组。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个无线中继器被配置为：当在至少一个无线中继器处接收到第一数据分组或第二数据分组时，将所接收的信号强度值添加到第一数据分组或第二数据分组。
10.一种装置，包括：
被配置为可操作地耦合到网络网关设备的无线设备，
所述无线设备被配置为在第一频率上在第一时间发送第一数据分组，第一数据分组包括与由所述无线设备测量的测量值相关联的有效载荷，
所述无线设备被配置为在与第一频率不同的第二频率上在第二时间发送第二数据分组，第二时间在第一时间之后，并且在第一时间的结束和第二时间的开始之间基本上没有延迟，第二数据分组包括与第一数据分组的有效载荷相对应的有效载荷，所述无线装置被配置为与来自网络网关装置的指令无关地发送第一数据分组，使得所述网络网关装置接收第一数据分组，
至少一个无线中继器被配置为重新发送第一数据分组和第二数据分组，无线中继器具有与第一收发器相关联的第一天线和与第二收发器相关联的第二天线，第一天线和第一收发器被配置为接收第一数据分组，第二天线和第二收发器被配置为接收第二数据分组。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述至少一个无线中继器包括用于对于某个时间量存储第一数据分组或第二数据分组中的至少一个的缓冲器。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述至少一个无线中继器被配置为：当接收到第一数据分组或第二数据分组时，将所接收的信号强度值添加到第一数据分组或第二数据分组。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述无线设备被配置为可操作地耦合到所述无线中继器，使得所述无线中继器(1)经由与第一收发器相关联的第一天线接收第一数据分组，以及(2)经由与第二收发器相关联的第二天线接收第二数据分组。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述无线设备被配置为耦合到所述网络网关设备，所述网络网关设备(1)基于所接收的信号强度来选择第一天线或第二天线以接收第一数据分组，以及(2)基于所接收的信号强度来选择第三天线或第四天线以接收第二数据分组。
15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述至少一个无线中继器被配置为：当接收到第一数据分组或第二数据分组时，将所接收的信号强度值添加到第一数据分组或第二数据分组。
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