CN107949745A - 作为通信网络中的接入点的灯具 - Google Patents

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CN107949745A CN201680049497.3A CN201680049497A CN107949745A CN 107949745 A CN107949745 A CN 107949745A CN 201680049497 A CN201680049497 A CN 201680049497A CN 107949745 A CN107949745 A CN 107949745A
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A·A·杰亚瓦狄纳
J·M·马纳汉
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Abstract

本文描述了一种灯具。所述灯具可包括具有形成腔体的至少一个壁的壳体。所述灯具还可包括控制器，所述控制器被配置为控制位于所述壳体外部的至少一个传感器并且与其通信。所述灯具可进一步包括至少一个灯具部件，所述至少一个灯具部件耦合至所述控制器并且被设置在所述壳体的所述腔体内，其中所述控制器进一步控制所述至少一个灯具部件。

Description

作为通信网络中的接入点的灯具
技术领域
本公开总体上涉及无线网络中的灯具，并且更具体地涉及用于用作通信网络中的接入点的灯具的系统、方法和装置。
背景技术
在无线网络中，存在彼此通信的节点和一个或多个接入点。节点通过接入点发送和接收数据，并且接入点向无线网络内的控制器发送数据并且从其接收其它数据。使用通信协议在通信网络内发送和接收数据。
发明内容
一般来说，在一个方面中，本公开涉及一种灯具。所述灯具可包括壳体，所述壳体包括形成腔体的至少一个壁。所述灯具还可包括控制器，所述控制器被配置为控制位于所述壳体外部的至少一个传感器并且与其通信。所述灯具可进一步包括至少一个灯具部件，所述至少一个灯具部件耦合至所述控制器并且被设置在所述壳体的所述腔体内，其中所述控制器进一步控制所述至少一个灯具部件。
在另一方面中，本公开总体上可涉及一种灯具的控制器。所述控制器可包括存储器，所述存储器包括多个指令。所述控制器还可包括耦合至所述存储器的控制引擎，其中所述控制器被配置为基于所述多个指令发送和接收与至少一个传感器的通信信号，其中所述至少一个传感器在所述灯具外部。所述控制器可进一步包括耦合至所述控制引擎的通信模块，其中所述通信模块被配置为在所述控制引擎与所述至少一个传感器之间传输所述通信信号。所述控制模块可使用至少一个时间同步通信协议传输所述通信信号。
在又一方面中，本公开总体上可涉及一种电气系统。所述电气系统可包括至少一个传感器和可通信地耦合至所述至少一个传感器的灯具。所述电气系统的所述灯具可包括壳体，所述壳体包括形成腔体的至少一个壁。所述电气系统的所述灯具还可包括控制器，所述控制器控制所述至少一个传感器并且与其通信。所述电气系统的所述灯具可进一步包括至少一个灯具部件，所述至少一个灯具部件耦合至所述控制器并且被设置在所述壳体的所述腔体内，其中所述控制器进一步控制所述至少一个灯具部件。所述至少一个传感器可位于所述灯具的所述壳体外部。
根据以下描述和所附权利要求，这些和其它方面、目的、特征和实施例将变得显而易见。
附图说明
附图仅说明了示例实施例，并且因此不被认为是对范围的限制，因为示例实施例可允许其它等效实施例。附图中所示的元件和特征不一定按比例绘制，而是强调清楚地说明示例实施例的原理。另外，某些尺寸或位置可能被夸大以帮助视觉传达这样的原理。在附图中，附图标记表示相似或对应但不一定相同的元件。
图1示出了根据某些示例实施例的包括灯具的照明系统的系统图。
图2示出了根据某些示例实施例的计算装置。
图3示出了根据某些示例实施例的网络通信系统的架构的系统图。
图4和5示出了本领域中当前已知的网络通信系统的系统图。
图6和7示出了根据某些示例实施例的网络通信系统的系统图。
图8示出了根据某些示例实施例的网络数据帧架构。
具体实施方式
一般来说，示例实施例提供了用于用作通信网络中的接入点的灯具的系统、方法和装置。用作通信网络中的接入点的示例灯具提供多种益处。这样的益处可包括但不限于通信网络中传感器布置的灵活性增加、功耗降低、通信效率提高、维护简便以及符合适用于位于某些环境中的电气外罩的工业标准。
在一些情况下，本文讨论的示例实施例可用于任何类型的危险环境，包括但不限于飞机机库、钻机(关于石油、天然气或水)、生产钻机(关于石油或天然气)、炼油厂、化工厂、发电厂、采矿作业、废水处理设施和钢厂。用户可为与用作通信网络中的接入点的示例灯具交互的任何人。用户的示例可包括但不限于工程师、电工、仪器控制技术员、机械师、操作员、顾问、承包商和制造商的代表。
本文描述的用作通信网络中的接入点的示例灯具(或其部件，包括控制器)可由多种合适材料中的一种或多种材料制成，以允许灯具和/或系统的其它相关部件满足某些标准和/或规定，同时鉴于灯具和/或系统的其它相关部件可能暴露在一个或多个条件下还需要维持耐用性。这样的材料的示例可包括但不限于铝、不锈钢、玻璃纤维、玻璃、塑料、陶瓷和橡胶。
本文描述的用作通信网络中的接入点的示例灯具或其部分可由单个零件(如由模具、注塑模具、压铸或挤压工艺)制成。另外或替代地，用作通信网络中的接入点的示例灯具可由彼此机械耦合的多个零件制成。在这种情况下，可使用包括但不限于环氧树脂、焊接、紧固装置、压缩配件、配合螺纹和开槽配件的多种耦合方法中的一种或多种方法将多个零件彼此机械地耦合。彼此机械地耦合的一个或多个零件可以包括但不限于固定地、铰接地、可移除地、可滑动地和螺纹地的多种方式中的一种或多种方式彼此耦合。
在示出用作通信网络中的接入点的灯具的示例实施例的前述附图中，可省略、重复和/或替换所示出的一个或多个部件。因此，用作通信网络中的接入点的灯具的示例实施例不应被认为局限于任何图中所示的部件的具体布置。例如，在一个或多个图中示出或关于一个实施例描述的特征可应用于与不同的图或描述相关联的另一个实施例。
如本文所定义，电气外罩是其内部设置有电气和/或电子设备的任何类型的机柜或壳体。这样的电气和/或电子设备可包括但不限于控制模块、硬件处理器、功率模块(例如，电池、驱动器、镇流器)、传感器模块、安全屏障、传感器、传感器电路、光源、电缆和电导体。电气外罩的示例可包括但不限于用于灯具的壳体、用于传感器装置的壳体、电气连接器、接线盒、电动机控制中心、断路器箱、电气壳体、导管、控制面板、指示面板和控制机柜。
在某些示例实施例中，用作通信网络中的接入点的灯具要满足某些标准和/或要求。例如，国家电气规范(NEC)、国家电气制造商协会(NEMA)、国际电工委员会(IEC)、联邦通信委员会(FCC)和电气与电子工程师协会(IEEE)设定关于电气外罩、接线和电气连接的标准。当需要时，本文描述的示例实施例的使用满足(和/或允许对应的装置满足)这样的标准。在一些(例如，PV太阳能)应用中，该应用所特有的附加标准可由本文描述的电气外罩来满足。
如果描述了图的部件但该图中没有明确示出或标记该部件，那么可对该部件推断用于另一图中的对应部件的标签。相反，如果图中的部件被标记但未被描述，那么对于这样的部件的描述可与对于另一图中的对应部件的描述基本相同。本文中的图中的各个部件的编号方案使得每个部件是三位数字，且其它图中的对应部件具有相同的最后两位数字。
在下文将参考附图更全面地描述用作通信网络中的接入点的灯具的示例实施例，在附图中示出了用作通信网络中的接入点的灯具的示例实施例。然而，用作通信网络中的接入点的灯具可以许多不同形式实施并且不应被解释为限于本文陈述的示例实施例。实情是，提供这些示例实施例使得本公开将变得透彻完整，并且将向本领域一般技术人员完整地传达用作通信网络中的接入点的灯具的范围。相似但不一定相同，各个图中的元件(有时也称为部件)为了一致性而由相似的附图标记来表示。
诸如“第一”、“第二”和“在……内”等术语仅用于将一个部件(或部件的一部分或部件的状态)与另一者进行区分。这样的术语并不意味着表示偏好或特定的方向，而且并不意味着限制用作通信网络中的接入点的灯具的实施例。在示例实施例的以下详述中，陈述数种特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的一般技术人员将明白，本发明可在没有这些具体细节的情况下实践。在其它实例下，尚未详细描述众所周知的特征以避免不必要地使描述变得复杂化。
图1示出了根据某些示例实施例的包括灯具102的照明系统100的系统图。照明系统100可包括一个或多个传感器160、用户150、网络管理器180和灯具102。灯具102可包括控制器104、功率模块140、多个灯具部件142和可选安全屏障136。控制器104可包括多个部件中的一个或多个。这样的部件可包括但不限于控制引擎106、通信模块108、定时器110、功率模块112、存储库130、硬件处理器120、存储器122、收发器124、应用程序接口126，以及可选安全模块128。图1中所示的部件不是穷尽的，并且在一些实施例中，图1中所示的一个或多个部件可不包括在示例灯具中。示例灯具102的任何部件均可为分立的或与灯具102的一个或多个其它部件组合。
用户150与上文定义的用户相同。用户150可使用可包括显示器(例如，GUI)的用户系统(未示出)。用户150经由应用程序接口126(下面描述)与灯具102的控制器104交互(例如，向控制器发送数据、从其接收数据)。用户150还可与网络管理器180和/或一个或多个传感器160交互。使用通信链路105在用户150与灯具102、网络管理器180和传感器160之间进行交互。每个通信链路105可包括有线(例如，1类电缆、2类电缆、电气连接器)和/或无线(例如，Wi-Fi、可见光通信、蜂窝网络、蓝牙、WirelessHART、ISA100、电力线载波、RS485、DALI)技术。例如，通信链路105可为(或包括)耦合至灯具102的壳体103和耦合至传感器160的一个或多个电导体。通信链路105可在灯具102与用户150、网络管理器180和/或一个或多个传感器160之间传输信号(例如，功率信号、通信信号、控制信号、数据)。
网络管理器180是控制通信网络的全部或一部分的装置或部件，该通信网络包括灯具102的控制器104和可通信地耦合至控制器104的传感器160。网络管理器180可基本上类似于控制器104。可替代地，网络管理器180可包括作为下面描述的控制器104的特征的补充或从其更改的多个特征中的一个或多个特征。
一个或多个传感器160可为测量一个或多个参数的任何类型的感测装置。传感器160的类型的示例可包括但不限于无源红外传感器、光电池、压力传感器、气流监视器、气体检测器和电阻温度检测器。可由传感器160测量的参数可包括但不限于运动、环境光的量、空间占用以及环境温度。在一些情况下，可使用由传感器160测量的参数或多个参数来操作灯具102的一个或多个灯具部件142。每个传感器160可使用多个通信协议中的一个或多个。
在某些示例实施例中，传感器160可包括电池，该电池用于至少部分地向传感器160的其余部分中的一些或全部供电。当系统100(或至少传感器160)位于危险环境中时，传感器160可为本质安全的。如本文所使用的，术语“本质安全”是指放置在危险环境中的装置(例如，本文描述的传感器)。为了保证本质安全，装置使用有限的电能使得短路或故障不产生火花(火花可导致点燃在危险环境中发现的爆炸性气体)。安全屏障通常与本质安全的装置一起使用，其中安全屏障限制被传递至传感器或其它装置的功率量以降低在危险环境中可能由大量功率引起的爆炸、火灾或其它不利状况的风险。
根据一个或多个示例实施例，用户150、网络管理器180和/或传感器160可使用应用程序接口126与灯具102的控制器104进行交互。具体地，控制器104的应用程序接口126从用户150、网络管理器180和/或每个传感器160接收数据(例如，信息、通信、指令)并且向其发送数据(例如，信息、通信、指令)。在某些示例实施例中，用户150、网络管理器180和/或每个传感器160可包括接口以从控制器104接收数据并且向其发送数据。这样的接口的示例可包括但不限于图形用户界面、触摸屏、应用程序接口、键盘、监视器、鼠标、网络服务、数据协议适配器、一些其它硬件和/或软件，或它们的任何合适组合。
在某些示例实施例中，控制器104、用户150、网络管理器180和/或传感器160可使用其自身的系统或共享系统。这样的系统可为能够与各种软件通信的基于因特网或基于内联网的计算机系统，或包含其的一种形式。计算机系统包括任何类型的计算装置和/或通信装置，包括但不限于控制器104。这样的系统的示例可包括但不限于具有LAN、WAN、因特网或内联网接入的台式计算机、具有LAN、WAN、因特网或内联网接入的膝上型计算机、智能电话、服务器、服务器场、安卓装置(或等同物)、平板电脑、智能手机和个人数字助理(PDA)。这样的系统可对应于下面关于图2描述的计算机系统。
进一步，如上文所讨论，这样的系统可具有对应的软件(例如，用户软件、传感器软件、控制器软件、网络管理器软件)。根据一些示例实施例，该软件可在相同或单独的装置(例如，服务器、主机、台式个人计算机(PC)、膝上型计算机、个人台式助理(PDA)、电视机、有线电视盒、卫星电视盒、一体机、电话、移动电话或其它计算装置)上执行，并且可通过通信网络(例如，因特网、内联网、外联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)或其它网络通信方法)和/或通信信道与有线和/或无线段耦合。一个系统的软件可为系统100内的另一个系统的软件的一部分，或与其它系统的软件分开但结合操作。
灯具102可包括壳体103。壳体103可包括形成腔体101的至少一个壁。在一些情况下，壳体可被设计为符合任何适用标准，使得灯具102可位于特定环境(例如，危险环境)中。例如，如果灯具102位于爆炸性环境中，那么壳体103可为防爆的。根据适用的工业标准，防爆外罩是如下外罩：被配置为包含源自外罩内部或可传播通过外罩的爆炸。
继续该示例，防爆外罩被配置为允许来自外罩内部的气体从外罩的接头处逸出，并且在气体离开防爆外罩时冷却。接头也被称为火道，并且存在于两个表面相遇的位置处并且提供从防爆外罩内部至防爆外罩外部的路径，一种或多种气体可沿着该路径行进。接头可为任何两个或更多表面的配合。每个表面可为任何类型的表面，包括但不限于平坦表面、螺纹表面和锯齿表面。
灯具102的壳体103可用于容纳灯具102的一个或多个部件，包括控制器104的一个或多个部件。例如，如图1中所示，控制器104(在这种情况下包括控制引擎106、通信模块108、定时器110、功率模块112、存储库130、硬件处理器120、存储器122、收发器124、应用程序接口126和可选安全模块128)、功率模块140和灯具部件142被设置在由壳体103形成的腔体101中。在替代实施例中，灯具102的这些或其它部件中的任何一个或多个可被设置在壳体103上和/或远离壳体103。
存储库130可为存储软件和数据的持久性存储装置(或一组装置)，该软件和数据用于帮助控制器104与系统100中的用户150、网络管理器180以及一个或多个传感器160通信。在一个或多个示例实施例中，存储库130存储一个或多个通信协议132和传感器数据134。通信协议132可为用于在控制器104与用户150、网络管理器180以及一个或多个传感器160之间发送和/或接收数据的多个协议中的任何协议。一个或多个通信协议132可为时间同步协议。这种时间同步协议的示例可包括但不限于高速公路可寻址远程传感器(HART)协议、无线HART协议和国际自动化协会(ISA)100协议。以此方式，一个或多个通信协议132可向系统100内传递的数据提供安全层。
传感器数据134可为与可通信地耦合至控制器104的每个传感器160相关联的任何数据。这样的数据可包括但不限于传感器160的制造商、传感器160的型号、传感器160的通信能力、传感器160的功率要求以及传感器160取得的测量值。存储库130的示例可包括但不限于数据库(或多个数据库)、文件系统、硬盘驱动器、闪速存储器、一些其它形式的固态数据存储装置或它们的任何适当的组合。根据一些示例实施例，存储库130可位于多个物理机器上，每个物理机器存储通信协议132和/或传感器数据134的全部或一部分。每个存储单元或装置可物理地位于相同或不同的地理位置中。
存储库130可操作地连接至控制引擎106。在一个或多个示例实施例中，控制引擎106包括与系统100中的用户150、网络管理器180和传感器160进行通信的功能。更具体地，控制引擎106向存储库130发送信息和/或从其接收信息，以便与用户150、网络管理器180和传感器160进行通信。如下面所讨论的，在某些示例实施例中，存储库130还可操作地连接至通信模块108。
在某些示例实施例中，控制器104的控制引擎106控制控制器104的一个或多个部件(例如，通信模块108、定时器110、收发器124)的操作。例如，当控制器104与系统100中的另一部件(例如，传感器160、用户150)之间没有通信时或当控制器104与系统100中另一部件之间的通信遵循规则模式时，控制引擎106可使通信模块108处于“睡眠”模式。在这种情况下，当需要通信模块108时，仅通过启用通信模块108来节省控制器104所消耗的功率。
作为另一个示例，控制引擎106可引导定时器110何时提供当前时间、开始跟踪时间段，和/或执行定时器110的能力内的另一个功能。作为又另一个示例，控制引擎106可引导功率模块112向系统100中的一个或多个传感器160发送功率信号和/或停止向其发送功率信号。该示例提供了如下另一个情况：控制引擎106可节省由控制器104和系统100的其它部件使用的功率。
控制引擎106可向用户150、网络管理器180以及一个或多个传感器160提供控制、通信和/或其它类似的信号。类似地，控制引擎106可从用户150、网络管理器180以及一个或多个传感器160接收控制、通信和/或其它类似的信号。控制引擎106可自动地(例如，基于存储在控制引擎106中的一个或多个算法)和/或基于通过通信链路105从另一装置接收的控制、通信和/或其它类似的信号来控制每个传感器160。控制引擎106可包括印刷电路板，硬件处理器120和/或控制器104的一个或多个分立部件位于该印刷电路板上。
在某些示例实施例中，控制引擎106可包括使得控制引擎106能够与灯具102的一个或多个部件(例如，功率模块140)通信的接口。例如，如果灯具102的功率模块140在IEC标准62386下操作，那么功率模块140可包括数字可寻址照明接口(DALI)。在这样的情况下，控制引擎106还可包括DALI以实现与灯具102内的功率模块140的通信。这种接口可与用于在控制器104与用户150、网络管理器180和传感器160之间进行通信的通信协议132结合或独立于该通信协议进行操作。
控制引擎106(或控制器104的其它部件)还可包括一个或多个硬件和/或软件架构部件以执行其功能。这样的部件可包括但不限于通用异步收发器(UART)、串行外围接口(SPI)、直接附接容量(DAC)存储装置、模数转换器、内置集成电路(I2C)和脉宽调制器(PWM)。
通过使用如本文描述的控制引擎106，控制器104可(例如，使用通信链路105)充当系统100的通信网络中的接入点。换言之，虽然控制器104的至少一部分(例如，控制引擎106)总是接通的，但是控制器104和传感器160的其余部分可在不被使用时处于睡眠模式。另外，控制器104可控制传感器160而不是仅仅收集由传感器160测量的数据，这允许控制器104用作接入点而不是系统100的通信网络中的节点。
系统100的通信网络可具有任何类型的网络架构。例如，系统100的通信网络可为网状网络。作为另一个示例，系统100的通信网络可为星形网络。在任何情况下，控制器104充当接入点，从而省电。当控制器104包括能量存储装置(例如，作为功率模块112的一部分的电池)时，在系统100的操作中可节省更多功率。另外，使用本文描述的时间同步通信协议132，在控制器104与用户150、网络管理器180和传感器160之间传递的数据是安全的。
控制器104的通信模块108确定并且实施当控制引擎106与用户150、网络管理器180和/或一个或多个传感器160通信(例如，向其发送信号、从其接收信号)时使用的通信协议(例如，来自存储库130的通信协议132)。在一些情况下，通信模块108存取传感器数据134以确定哪个通信协议在由控制引擎106发送的通信的接收者的能力之内。另外，通信模块108可解译由控制器104接收的通信的通信协议，使得控制引擎106可解译通信。
通信模块108可将数据(例如，通信协议132、传感器数据134)直接发送至存储库130和/或直接从存储库130检索数据。可替代地，控制引擎106可促进通信模块108与存储库130之间的数据传递。通信模块108还可对由控制器104发送的数据提供加密并且对由控制器104接收的数据提供解密。通信模块108还可对从控制器104发送和由控制器104接收的数据提供多种其它服务中的一种或多种。这样的服务可包括但不限于数据分组路由信息以及在数据中断的情况下遵循的程序。
控制器104的定时器110可跟踪时钟时间、时间间隔、时间量和/或任何其它时间量度。定时器110还可对事件的发生次数进行计数，这与时间无关。可替代地，控制引擎106可执行计数功能。定时器110能够同时跟踪多个时间测量值。定时器110可基于从控制引擎106接收的指令、基于从用户150接收的指令、基于在控制器104的软件中编程的指令、基于某个其它条件、或从其它部件或从它们的任何组合跟踪时间段。
控制器104的功率模块112向控制器104的一个或多个其它部件(例如，定时器110、控制引擎106)供电。另外，在某些示例实施例中，功率模块112可向灯具102的功率模块140供电。功率模块112可包括多个单个或多个分立部件(例如，晶体管、二极管、电阻器)和/或微处理器中的一个或多个。功率模块112可包括印刷电路板，微处理器和/或一个或多个分立部件位于该印刷电路板上。
功率模块112可包括(例如，通过电缆)从灯具102外部的来源接收功率并且产生可由控制器104的其它部件和/或由功率模块140使用的类型(例如，交流、直流)和电平(例如，12V、24V、120V)的功率的一个或多个部件(例如，变压器、二极管电桥、逆变器、转换器)。另外或替代地，功率模块112本身可为功率源，以向控制器104和/或功率模块140的其它部件提供信号。例如，功率模块112可为电池。作为另一个示例，功率模块112可为局部光伏功率系统。
在某些示例实施例中，控制器104的功率模块112还可直接或间接地向一个或多个传感器160供电和/或提供控制信号。在这种情况下，控制引擎106可将由功率模块112产生的功率引导至灯具102的传感器160和/或功率模块140。以此方式，由控制引擎106所确定，当灯具102的传感器160和/或功率模块140需要电力时，可通过向这些装置发送功率来省电。
根据一个或多个示例实施例，控制器104的硬件处理器120执行软件。具体地，硬件处理器120可在控制引擎106或控制器104的任何其它部分上执行软件以及执行由用户150、网络管理器180和/或一个或多个传感器160使用的软件。在一个或多个示例实施例中，硬件处理器120可为集成电路、中央处理单元、多核处理芯片、包括多个多核处理芯片的多芯片模块或其它硬件处理器。硬件处理器120因其它名称而众所周知，包括但不限于计算机处理器、微处理器和多核处理器。
在一个或多个示例实施例中，硬件处理器120执行被存储在存储器122中的软件指令。存储器122包括一个或多个高速缓冲存储器、主存储器和/或任何其它合适类型的存储器。根据一些示例实施例，存储器122相对于硬件处理器120分立地位于控制器104内。在某些配置中，存储器122可与硬件处理器120集成。
在某些示例实施例中，控制器104不包括硬件处理器120。在这种情况下，作为示例，控制器104可包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。使用FPGA和/或本领域中已知的其它类似装置允许控制器104(或其部分)可被编程，并且根据某些逻辑规则和阈值但不使用硬件处理器来起作用。
控制器104的收发器124可发送和/或接收控制和/或通信信号。具体地，收发器124可用于在控制器104与用户150、网络管理器180和/或传感器160之间传递数据。
收发器124可使用有线和/或无线技术。收发器124可以如下方式进行配置：由收发器124发送和/或接收的控制和/或通信信号可由作为用户150、网络管理器180和/或传感器160的一部分的另一个收发器接收和/或发送。
当收发器124使用无线技术时，收发器124可使用任何类型的无线技术来发送和接收信号。这种无线技术可包括但不限于Wi-Fi、可见光通信、蜂窝网络和蓝牙。当发送和/或接收信号时，收发器124可使用任何数量的合适通信协议(例如，ISA100、HART)中的一个或多个。这样的通信协议可被存储在存储库130的通信协议132中。进一步，用户150、网络管理器180和/或传感器160的任何收发器信息可为存储库130的传感器数据134(或类似区域)的一部分。
可选地，在一个或多个示例实施例中，安全模块128确保控制器104、用户150、网络管理器180和/或传感器160之间的交互。更具体地，安全模块128基于验证通信源的身份的安全密钥从软件认证通信。例如，用户软件可与使得用户150的软件能够与控制器104和/或传感器160交互的安全密钥相关联。进一步，在一些示例实施例中，安全模块128可限制信息的接收、对信息的请求和/或对信息的存取。
如上文所提及，除了控制器104及其部件之外，灯具102可包括功率模块140、一个或多个灯具部件142以及可选安全屏障136。灯具102的灯具部件142是通常在灯具中发现用于允许操作灯具102的装置和/或部件。灯具部件142可为电气的、电子的、机械的或它们的任何组合。灯具102可具有任何数量和/或类型的灯具部件142中的一个或多个。这样的灯具部件142的示例可包括但不限于控制模块、光源、光引擎、散热器、电导体或电缆、接线盒、透镜、漫射器、反射器、通风装置、挡板、调光器和电路板。
灯具102的功率模块140向一个或多个灯具部件142供电。功率模块140可与控制器104的功率模块112基本相同或不同。功率模块140可包括多个单个或多个分立部件(例如，晶体管、二极管、电阻器)和/或微处理器中的一个或多个。功率模块140可包括印刷电路板，微处理器和/或一个或多个分立部件位于该印刷电路板上。
功率模块140可包括(例如，通过电缆)从控制器104的功率模块112接收功率并且产生可由灯具部件142使用的类型(例如，交流、直流)和电平(例如，12V、24V、120V)的功率的一个或多个部件(例如，变压器、二极管电桥、逆变器、转换器)。另外或替代地，功率模块140可从灯具102外部的来源接收功率。另外或替代地，功率模块140本身可为功率源。例如，功率模块140可为电池、局部光伏功率系统或某个其它独立功率源。
当灯具102位于危险环境中时，可选安全屏障136可为灯具102的一个或多个部件提供保护(例如，过压保护、过电流保护)。例如，安全屏障136可限制被传递至控制器104的功率模块112的功率的量，以降低在危险环境中可能由大量功率引起的爆炸、火灾或其它不利条件的风险。当灯具102位于危险环境中时，安全屏障136通常可为所需的部件。安全屏障136可包括多个单个或多个分立部件(例如，电容器、电感器、晶体管、二极管、电阻器、熔断器)和/或微处理器中的一个或多个。
如上所述，灯具102可被放置在许多环境中的任何一种环境中。在这样的情况下，灯具102的壳体102可被配置为符合用于许多环境中的任何一种环境的适用标准。例如，在NEC标准下，灯具102可被评定为第一部分或第二部分外罩。类似地，传感器160或可通信地耦合至灯具102的其它装置中的任一个可被配置为符合用于许多环境中的任何一种环境的适用标准。例如，在NEC标准下，传感器160可被评定为第一部分或第二部分外罩。
图2说明了根据某些示例性实施例的计算装置218的一个实施例，该计算装置218实施本文描述的各种技术中的一种或多种技术，并且其全部或部分地表示本文描述的元件。计算装置218是计算装置的一个示例，并且不旨在表明对计算装置和/或其可能架构的使用范围或功能有任何限制。计算装置218也不应被解译为具有与示例计算装置218中说明的部件中的任何一个或组合相关的任何依赖性或要求。
计算装置218包括一个或多个处理器或处理单元214、一个或多个存储器/存储部件215、一个或多个输入/输出(I/O)装置216以及允许各种部件和装置彼此通信的总线217。总线217表示若干类型的总线结构中的任何一种总线结构中的一个或多个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、加速图形端口以及使用各种总线架构中的任一种架构的处理器或本地总线。总线217包括有线和/或无线总线。
存储器/存储部件215表示一个或多个计算机存储介质。存储器/存储部件215包括易失性介质(诸如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性介质(诸如只读存储器(ROM)、闪速存储器、光盘、磁盘等)。存储器/存储部件215包括固定介质(例如，RAM、ROM、固定硬盘驱动器等)以及可移动介质(例如，闪速存储器驱动器、可移动硬盘驱动器、光盘等等)。
一个或多个I/O装置216允许客户、公用设施或其它用户向计算装置218输入命令和信息，并且还允许将信息呈现给客户、公用设施或其它用户和/或其它部件或装置。输入装置的示例包括但不限于键盘、光标控制装置(例如，鼠标)、麦克风、触摸屏和扫描仪。输出装置的示例包括但不限于显示装置(例如，监视器或投影仪)、扬声器、照明网络的输出(例如，DMX卡)、打印机和网卡。
本文在软件或程序模块的一般上下文中描述了各种技术。通常，软件包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。这些模块和技术的实施方案被存储在某种形式的计算机可读介质上或在其两端传输。计算机可读介质是可由计算装置存取的任何可用的非暂时性介质或非暂时性介质。作为示例而非限制，计算机可读介质包括“计算机存储介质”。
“计算机存储介质”和“计算机可读介质”包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于计算机可读介质，诸如RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其它存储器技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其它光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储装置，或可用于存储期望信息并且可由计算机存取的任何其它介质。
根据一些示例性实施例，计算机装置218经由网络接口连接(未示出)连接至网络(未示出)(例如，局域网(LAN)、诸如因特网等广域网(WAN)或任何其它类似类型的网络)。本领域技术人员将明白的是，存在许多不同类型的计算机系统(例如，台式计算机、膝上型计算机、个人媒体装置、诸如蜂窝电话或个人数字助理等移动装置，或能够执行计算机可读指令的任何其它计算系统)，并且在其它示例性实施例中，上述输入和输出装置采取现在已知或以后开发的其它形式。一般来说，计算机系统218包括至少实践一个或多个实施例所必需的最小处理、输入和/或输出装置。
进一步，本领域技术人员将明白的是，在某些示例性实施例中，上述计算机装置218的一个或多个元件位于远程位置并且通过网络连接至其它元件。进一步，在具有一个或多个节点的分布式系统上实施一个或多个实施例，其中实施方案的每个部分(例如，控制引擎106)位于分布式系统内的不同节点上。在一个或多个实施例中，该节点对应于计算机系统。可替代地，在一些示例性实施例中，该节点对应于具有相关物理存储器的处理器。在一些示例性实施例中，节点可替代地对应于具有共享存储器和/或资源的处理器。
图3示出了根据某些示例实施例的网络通信系统300的架构的系统图。参考图1至3，图3的系统300包括网络管理器380，该网络管理器380使用通信链路305可通信地耦合至三个不同的灯具：灯具A 302-1、灯具B 302-2和灯具C 302-3。在某些示例实施例中，灯具可被称为“料斗”。
系统300中的每个灯具可被配置为使用通信链路305可通信地耦合至系统300中的一个或多个其它灯具。系统300还包括总共六个传感器：传感器A 360-1、传感器B 360-2、传感器C 360-3、传感器D 360-4、传感器E 360-5和传感器F 360-6。传感器A 360-1和传感器B360-2使用通信链路305可通信地耦合至灯具A 302-1。传感器C 360-3和传感器D 360-4使用通信链路305可通信地耦合至灯具B 302-2。传感器E 360-5和传感器F 360-6使用通信链路305可通信地耦合至灯具C 302-3。图3的一个或多个传感器360可至少部分地由电池供电。直接可通信地耦合至灯具302的传感器360可测量影响灯具302的操作或对灯具302的操作没有影响的一个或多个参数。
换言之，图3的系统300中的网络管理器380不与系统300中的任何传感器直接通信。在某些示例实施例中，网络管理器380不知道传感器360或网络管理器380不可直接通信地耦合的任何其它装置的存在。以此方式，因为网络管理器380可直接通信地耦合的装置的数量是有限的(例如，网络管理器380在无线HART通信协议下仅具有250个信道)，所以系统300可通过允许一个或多个示例灯具302采取传感器360和其它远程装置的直接通信和控制来扩展。
这不同于本领域中当前已知的网络通信系统，这些网络通信系统的示例在图4和5中示出。具体地，图4示出了本领域当前已知的网络通信系统400，并且图5示出了本领域中当前已知的网络通信系统500。参考图1至5，图4的系统400包括使用通信链路405可通信地耦合至传感器A 490-1的网络管理器480。传感器A 490-1使用通信链路405可通信地耦合至传感器B 490-2。传感器B 490-2使用通信链路405可通信地耦合至传感器C 490-3。
在这种情况下，除了图4的传感器包括允许传感器与系统400中的一个或多个装置进行双向通信的多个部件(诸如控制器)中的一个或多个部件之外，图4的传感器(传感器A460-1、传感器B 460-2、传感器C 460-3)与本文描述的示例传感器(例如，传感器160)基本相同。图4的系统400不包括灯具。相反，传感器A 490-1充当与网络管理器480的任何通信的中继，并且传感器B 490-2充当与网络管理器480的任何通信的中继，这不仅仅意图针对传感器A 490-1。结果，传感器A 490-1本质上始终“接通”，相对于示例实施例中的传感器消耗的功率量消耗显著更大量的功率。类似地但在较小程度上，相对于示例实施例中的传感器消耗的功率，传感器B 490-2消耗更多的功率。
图5的系统500包括使用通信链路505可通信地耦合至光源A 592-1的网络管理器580。光源A 592-1可通信地耦合至光源B 592-2和光源C 592-3，并且光源B 592-2和光源C592-3使用通信链路505可通信地耦合至光源D 592-4。除了图5的系统500中的光源不具有控制器(例如，控制器104)之外，图5中的每个光源592基本上类似于本文描述的示例灯具(例如，灯具102)。因此，因为图5的灯具中没有一个包括控制器，所以图5中的光源(例如，光源A 592-1)仅充当与网络管理器480相关联的任何通信的中继。结果，图5的系统500中的每个光源相对于示例实施例中的系统的光源消耗的功率消耗显著更大的功率量。另外，系统500中没有传感器。
图6和7示出了根据某些示例实施例的网络通信系统的系统图。具体地，图6示出了当系统600中的所有部件正常工作(在正常操作条件下)时的网络通信系统600。图7示出了具有图6的系统600的所有部件的系统700，除了其中一个部件没有正常工作的情况之外。参考图1至7，图6的系统600包括使用通信链路505可通信地耦合至灯具A 602-1的网络管理器680。
灯具A 602-1使用通信链路605可通信地耦合至灯具C 602-3。灯具C 602-3使用通信链路605可通信地耦合至灯具B 602-2和灯具D 602-4。灯具D 602-4使用通信链路605可通信地耦合至传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3。虽然未在图6中示出，但是在正常操作条件期间，灯具A 602-1、灯具B 602-2和灯具C 602-3可各自可通信地耦合至一个或多个其它传感器。
在该示例中，多个不同的装置省电。例如，当特定传感器被灯具(在这种情况下，灯具D 602-4)被调用时，仅传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3是活动的(“接通”)。因此，如果传感器由电池供电，那么电池的寿命可显著长于本领域中当前已知的系统中使用的传感器(例如，传感器A 490-1)中的电池的寿命。在系统600中，网络管理器680与单个灯具(在这种情况下，灯具A 602-1)通信以由传感器(例如，传感器B 660-2)接收信号。
结果，网络管理器680可与系统600中的更大数量的装置进行通信，因为系统600中的许多装置可间接地(而不是直接地)通信地耦合至网络管理器680。换言之，灯具(例如，灯具C 602-3)可使用示例控制器来控制系统600的子网络。结果，网络管理器680仅需要发送信号以在系统600中执行功能(读取温度、检测光量)。系统600的各种灯具(每一个均利用示例控制器起作用)确定哪个传感器应当执行功能并且命令传感器按需执行功能。
图6的示例系统600还能够在系统的其它部件的灯具损失的情况下自动重新配置。例如，除了灯具D 602-4不能使用之外，图7的系统700与图6的系统600基本相同。结果，与图6的系统600中的灯具D 602-4相关联的传感器(在这种情况下，传感器A660-1、传感器B660-2和传感器C 660-3)需要由另一灯具控制并且与另一灯具通信。在这种情况下，当灯具D 602-4不能使用(例如，失去电力、故障)时，指示灯具B 602-2控制传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3并且与其通信。
当灯具602-4不能使用时，可指示灯具B 602-2以多种方式中的一种或多种方式与传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3通信并且对其进行控制。例如，灯具B602-2可直接或间接地从网络管理器680接收指令，以与传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3进行通信并且对其进行控制。作为另一个示例，当灯具D 602-4变得不能使用时，自动产生信号以指示灯具B 602-2的控制器与传感器A 660-1、传感器B660-2和传感器C 660-3建立通信和控制。作为又另一个示例，当一个传感器(例如，传感器A 660-1)与灯具D 602-4失去通信时，传感器可向最接近传感器的灯具(在这种情况下，灯具B 602-2)发送信号。
当灯具D 602-4变得不能使用时，选择灯具B 602-2以采取传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C 660-3的通信和控制可基于多个因素中的一个或多个因素。这样的因素可包括但不限于相对于网络700中的其它灯具与传感器A 660-1、传感器B 660-2和传感器C660-3的接近性、相对于网络600中的其它活动灯具已经在灯具B 602-2控制下的传感器的数量、通信链路605的配置以及默认设置。在某些示例实施例中，当灯具D602-4恢复使用时，部件的配置可通过来自用户的指令或基于某个其它因素或事件自动地恢复至图6中所示的系统600。
图8示出了根据某些示例实施例的网络数据帧架构800。如上所述，在某些示例实施例中，网络管理器不知道传感器或网络管理器不可直接通信地耦合的任何其它装置的存在。以此方式，只有服务器中的应用程序软件和灯具中的控制器才知道可通信地耦合至灯具的各种传感器的存在。
参考图1至8，网络管理器可通过产生和发送数据分组(例如，数据分组880)来与灯具通信。数据分组可具有多个部分中的任何部分。例如，图8的数据分组880可包括识别部分881、维护部分882、优先级部分883、可靠性部分884和有效载荷部分885。这些部分中的每一个均可用数据填充(或在一些情况下是未填充的)。可通信地耦合至网络管理器的灯具包括其控制器的一部分886，该部分886具有本地传感器ID 887的列表以及与可通信地耦合至灯具的各种传感器相关联的控制数据888。
当灯具接收到数据分组时，灯具的控制器可执行数据映射889以将数据分组中的数据映射至传感器所理解的通信协议。该通信协议可与在网络管理器与灯具之间使用的通信协议相同或不同。所得数据分组890可由灯具的控制器发送至适当的传感器。
如由网络管理器产生的数据分组880一样，数据分组890可包括多个部分中的任何部分。例如，图8的数据分组890可包括识别部分891、维护部分892、优先级部分893、可靠性部分894和有效载荷部分895。这些部分中的每一个均可用数据填充(或在一些情况下是未填充的)。数据分组890的各个部分可与数据分组880的各个部分相同或不同。传感器可以期望格式(例如，HART)接收数据分组890，并且以相同格式将一个或多个数据分组发回给灯具。随后，灯具可使用从传感器接收的数据来执行数据映射889以产生数据分组，并且将所得数据分组发送至网络管理器。示例实施例提供用作通信网络中的接入点的灯具。具体地，某些示例实施例允许灯具的控制器与系统内的位于灯具外部的一个或多个传感器通信并且控制该一个或多个传感器。在一些情况下，示例灯具可位于特定环境(例如，危险环境)中。在这种情况下，灯具可符合该环境的一个或多个适用标准。示例灯具与系统的其它部件(例如，用户、传感器、网络管理器)之间的通信可使用有线和/或无线技术来进行。
通过控制传感器，示例实施例可用于在传感器未被使用时将其置于睡眠模式。示例实施例使用多个时间同步协议中的一个或多个用于在灯具与用户、网络管理器和传感器之间传递数据。因此，示例实施例可导致较低的功率使用，以及灯具与相关传感器装置、用户和/或网络管理器之间的更有效且安全的通信。当灯具放置在危险环境中时，可使用被设置在示例灯具内的安全屏障来改进安全实践并且帮助确保灯具和/或传感器符合用于危险环境的适用标准。
虽然本文描述的实施例是参考示例实施例进行的，但是本领域技术人员应当明白的是，各种修改完全在本公开的范围和精神内。本领域技术人员将明白的是，本文描述的示例实施例不限于任何具体讨论的应用，并且本文描述的实施例是说明性的而不是限制性的。从示例实施例的描述中，将向本领域技术人员表明其中所示的元件的等同物，并且将向本领域从业者表明使用本公开构造其它实施例的方式。因此，示例实施例的范围在本文不受限制。

Claims (20)

1.一种灯具，包括：
壳体，所述壳体包括形成腔体的至少一个壁；
控制器，所述控制器被配置为控制位于所述壳体外部的至少一个传感器并且与其通信；以及
至少一个灯具部件，所述至少一个灯具部件耦合至所述控制器并且被设置在所述壳体的所述腔体内，其中所述控制器进一步控制所述至少一个灯具部件。
2.根据权利要求1所述的灯具，进一步包括：
被设置在所述腔体内的功率模块，其中所述功率模块向所述控制器和所述至少一个传感器供电。
3.根据权利要求2所述的灯具，其中所述功率模块包括能量存储装置。
4.根据权利要求2所述的灯具，其中当所述控制器空闲时，所述功率模块进入降低功率模式。
5.根据权利要求2所述的灯具，进一步包括：
被设置在所述腔体内的附加功率模块，其中所述附加功率模块向所述至少一个灯具部件供电。
6.根据权利要求1所述的灯具，其中所述控制器包括无线收发器。
7.根据权利要求1所述的灯具，其中所述壳体满足危险环境的适用标准。
8.根据权利要求7所述的灯具，进一步包括：
被设置在所述壳体内的安全屏障，其中所述安全屏障耦合至至少一个电导体，所述至少一个电导体耦合至所述壳体外部的另一个装置。
9.根据权利要求1所述的灯具，其中所述控制器包括：
硬件处理器；
存储器，所述存储器包括多个指令；
控制引擎，所述控制引擎在所述硬件处理器上执行所述多个指令以控制所述至少一个传感器并且与其通信；以及
耦合至所述控制引擎的通信模块，其中所述通信模块在所述控制器与位于所述壳体外部的所述至少一个传感器之间传递通信。
10.根据权利要求9所述的灯具，其中所述通信模块使用至少一个时间同步通信协议来传递所述控制器与所述至少一个传感器之间的通信。
11.一种灯具的控制器，所述控制器包括：
存储器，所述存储器包括多个指令；
耦合至所述存储器的控制引擎，其中所述控制器被配置为基于所述多个指令发送和接收与至少一个传感器的通信信号，其中所述至少一个传感器在所述灯具外部；以及
耦合至所述控制引擎的通信模块，其中所述通信模块被配置为在所述控制引擎与所述至少一个传感器之间传输所述通信信号，
其中所述控制模块使用至少一个时间同步通信协议传输所述通信信号。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中所述存储器和所述控制引擎被设置在由所述灯具的壳体形成的腔体内。
13.根据权利要求11所述的控制器，其中所述控制引擎进一步控制功率模块，所述功率模块向所述灯具的至少一个光源供电。
14.一种电气系统，包括：
至少一个传感器；
可通信地耦合至所述至少一个传感器的灯具，其中所述灯具包括：
壳体，所述壳体包括形成腔体的至少一个壁；
控制器，所述控制器控制所述至少一个传感器并且与其通信；以及
至少一个灯具部件，所述至少一个灯具部件耦合至所述控制器并且被设置在所述壳体的所述腔体内，其中所述控制器进一步控制所述至少一个灯具部件，
其中所述至少一个传感器位于所述灯具的所述壳体外部。
15.根据权利要求14所述的电气系统，其中所述控制器是相对于所述至少一个传感器的接入点。
16.根据权利要求14所述的电气系统，进一步包括：
网络管理器，所述网络管理器可通信地耦合至所述控制器。
17.根据权利要求16所述的电气系统，其中所述网络管理器和所述控制器是网状通信网络的一部分。
18.根据权利要求17所述的电气系统，其中网络管理器检测所述灯具何时变得不可用并且指示另一个灯具发起与所述至少一个传感器的通信。
19.根据权利要求14所述的电气系统，其中所述灯具和所述至少一个传感器位于危险环境中。
20.根据权利要求14所述的电气系统，其中使用至少一个时间同步协议传递所述控制器与所述至少一个传感器之间的信号。
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