CN110687995A - 改进的无线hvac组件 - Google Patents

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Abstract

本公开介绍了效率提升的HVAC组件。在一个实施例中，具有微控制器的电池供电装置中的过强休眠电流通过以下方式来被检测：测量以正向导通朝向串联耦合于电池和所述微控制器之间的MOSFET装置两端的电压降、当所述电压降超过预定阈值时促使晶体管导通以产生第一触发信号、对所述第一触发信号进行积分以产生第二触发信号及产生对所述微控制器的中断。在另一个实施例中，运行HVAC组件的节省电池的方法包括使所述HVAC装置保持于休眠模式、接收用户输入以唤醒所述装置、发送数据请求并使所述HVAC组件返回休眠模式、唤醒所述HVAC装置以问询存储有已缓存的响应的相邻网络节点、显示所述响应并使所述HVAC装置重新休眠。

Description

改进的无线HVAC组件
专利说明
本专利申请为2017年9月13日递交的、申请号为“201680015579.6”、发明名称为“改进的无线HVAC组件”的母案专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及用于改进无线HVAC组件的系统、设备和方法，尤其涉及能耗降低、制造成本减少且可靠性增加的HVAC传感器和HVAC控制器。
背景技术
加热、通风和空调系统(下文简称暖通空调(HVAC)系统)通常采用一个或多个传感器、恒温器和/或HVAC控制器以监控建筑物内的环境条件并运行安装于建筑物内的HVAC设备。现有技术中的系统使用采用传统的硬布线技术(hard-wiring techniques)互联的组件，该硬布线技术使用布设于物理结构中的电导体。硬布线系统通常较可靠，但是，缆线和安装的成本较高。以下情况尤其如此，当在已有结构中安装装置时，缆线必须穿行于墙体和天花板间。最近，由于安装简单且成本低，无线HVAC装置的使用已变得受欢迎。现有无线装置的缺点在于这些装置中使用的电池寿命有限且需要定期维护和更换以确保HVAC系统继续可靠运行。取决于多种系统要求，这样的无线传感器、HVAC控制器和其他无线装置可包括或不包括用户可视面板或用户界面。不同型号的无线装置的设计、检验及生产需求增加了成本且降低了利润和市场优势。在本领域中，能耗降低、生产成本减少且可靠性增加的无线HVAC装置将会广受欢迎。
发明内容
在一方面，本公开涉及感应电池供电装置中过强休眠电流的方法，所述电池供电装置具有微控制器。在一实施例中，本公开的方法包括测量MOSFET装置两端的电压降，其中所述MOSFET装置以正向导通的朝向串联耦合在电池和所述微控制器间；当所述电压降超过预定阈值时，促使晶体管导通以产生第一触发信号；对所述第一触发信号进行积分以产生第二触发信号；及响应于所述第二触发信号产生对所述微控制器的中断。在一实施例中，所述预定阈值与休眠期间的过强电流一致。在一实施例中，所述方法包括自所述微控制器发送响应于所述中断的故障信号。
在另一方面，本公开涉及用于受电装置的休眠电流故障检测电路，所述受电装置能够在休眠模式和清醒模式运行。在一实施例中，所述电路包括MOSFET，其漏极耦合于电流源、栅极耦合于受电装置、源极接地；第一晶体管，其发射极耦合于所述MOSFET的漏极且所述第一晶体管被配置为在所述MOSFET的漏极和所述MOSFET的源极之间的电压超过预定电压时导通；第二晶体管，其基极耦合于所述第一晶体管的集电极、集电极耦合于R-C滤波器；和第三晶体管，其基极耦合于所述R-C滤波器、集电极耦合于所述受电装置的中断极。在一实施例中，所述MOSFET的栅极可被耦合于所述受电装置的输出端。在一实施例中，在所述受电装置进入休眠模式前，所述受电装置的输出使所述MOSFET关断。在一实施例中，在所述受电装置进入清醒模式时，所述受电装置的输出使所述MOSFET导通。在一实施例中，预定电压可为约0.5伏。
在又一方面，本公开涉及在具有端节点的网状网络中高效能地自端节点至目的节点发送数据的方法，所述端节点能够在休眠模式和清醒模式运行。所述方法包括自所述端节点至所述端节点的父节点发送第一消息，所述第一消息包括所述目的节点的标签ID和消息数据；所述端节点接收来自所述父节点的第一确认，该第一确认用以确认父节点接收到所述第一消息；响应于所述第一确认，促使所述端节点进入休眠模式；所述父节点判断所述父节点是否为所述目的节点；并响应于所述父节点不是所述目的节点的判断结果向所述目的节点发送第二消息，所述第二消息包括目的节点的标签、所述消息数据及所述父节点的网络地址。
在一实施例中，所述方法包括所述父节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址间的关系，其中中间节点从该节点接收到所述第二消息。在一实施例中，自所述父节点向所述目的节点发送包括来自所述第一消息的数据的第二消息包括通过中间节点中继所述第二消息。在一实施例中，所述方法包括所述中间节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址之间的关系，其中所述中间节点从该节点接收到所述第二消息。在一实施例中，所述方法包括所述父节点接收来自所述目的节点的第二确认；所述父节点缓存所述第二确认；接收来自所述端节点的问询请求；及响应于所述问询请求向所述端节点发送所述第二确认。在一实施例中，所述第一确认包括数据链路层确认。在一实施例中，所述第二确认包括应用层确认。
在再一实施例中，本公开涉及延长无线HVAC组件中电池寿命的方法，所述HVAC组件可在具有第一耗电量的休眠模式中且在具有比所述组件在第一模式下时的耗电量更大的耗电量的清醒模式下运行。在一实施例中，所述方法包括使所述HVAC组件在休眠模式下运行；所述HVAC组件的用户界面元素接收用户输入；使所述HVAC组件在清醒模式下运行；从所述HVAC组件发送数据请求消息，其中，所述数据请求消息包括被请求提供数据的目的装置的装置标识；使所述HVAC组件返回休眠模式；向所述目的装置转发所述数据请求消息；从所述目的装置发送对于所述数据请求消息的响应；使所述HVAC组件返回清醒模式；由所述HVAC组件问询相邻的网络节点；所述HVAC组件接收对所述数据请求消息的响应；所述HVAC组件显示由所述响应生成的信息；并使所述HVAC组件返回休眠模式。在一实施例中，所述方法包括相邻的网络节点缓存对所述数据请求消息的响应。在一实施例中，所述用户界面元素可包括按键和近距离传感器。在一实施例中，所述转发包括通过一个或多个中间装置中继所述数据请求消息。在一实施例中，所述数据请求消息可包括设定点、模式指示、温度指示、HVAC系统状态、燃料指示、能量指示、电池水平指示和信号强度指示。在一实施例中，所述模式指示可包括制冷模式指示、加热模式指示、风扇模式指示、通风模式指示和服务模式指示。在一实施例中，所述温度指示可包括室内温度、室外温度、冰箱温度、HVAC设备入口温度和HVAC设备出口温度。在一实施例中，所述燃料指示可包括燃料流速指示、燃料水平指示和燃料压力指示。在一实施例中，所述能量指示可包括电压指示、电流指示、交流电流频率指示、实用能量源指示和备用能量源指示。
在又一实施例中，本公开涉及用于制造HVAC传感器的套件，所述HVAC传感器能够被装配为具有暴露显示器的第一构型和具有隐藏显示器的第二构型。在一实施例中，所述套件包括具有显示器侧和非显示器侧的印刷电路板，所述显示器侧上设置有显示器组件；具有用户面和安装面的第一壳体组件，所述用户面上开设有显示器开口，所述第一壳体组件被配置为能够以所述显示器组件朝向所述用户面且通过所述显示器开口可见的方式容纳所述印刷电路板；及具有用户面和安装面的第二壳体组件，且所述第二壳体组件被配置为能够以所述显示器组件朝向所述壳体的内表面的方式容纳所述印刷电路板。在一实施例中，所述印刷电路板包括设置于其显示器侧上的开关组件；所述第一壳体组件进一步包含开设于其用户面上的开关组件开口，所述开关组件开口被配置为能够容纳所述开关组件。
附图说明
本文将结合附图对所公开的系统和方法的多种实施例进行介绍，其中：
图1为根据本公开示出的改进的无线HVAC装置的实施例的框图。
图2为根据本公开示出的休眠电流故障检测电路的实施例的示意图。
图3A至图3F为示出现有技术中网状网络的图。
图4A至图4F为根据本公开一实施例示出的高能效网状网络的各个方面的图。
图5A至图5D示出了无线HVAC装置的实施例，该无线HVAC装置具有双面可用且能够被装配为具有暴露显示器的第一构型和具有隐藏显示器的第二构型的印制电路板。及
图6和图7示出了根据本公开一实施例的延长无线HVAC装置中电池寿命的方法。
上文提及的本公开的各个方面将结合上述附图和下面的示例性实施例的具体实施方式进一步详细介绍。
具体实施方式
本公开的具体示例性实施例将结合附图在下文中说明，但是，所公开的实施例仅是本公开的示例，其可以多种形式实施。已熟知的功能或构造和重复的内容将不再赘述以避免在不必要的或多余的细节上使本公开模糊。因此，本文所公开的具体的结构和功能细节不应被理解为限制性的，而仅应被理解为权利要求的基础及作为用于教导本领域普通技术人员在几乎任何合适的具体结构中多样地应用本公开的有代表性的基础。在具体实施方式及附图中，相同的标号表示可执行相同、相似、或等价的功能的元件。词语“示例性的”在本文中用于表达“用作示例、实例、例证”。本文中所描述为“示例性的”的任何实施例并不一定被理解为优选的或较其他实施例有优势。词语“示例”与术语“示例性的”可互换使用。
本文中以功能块组件和多种处理步骤的角度来描述本公开。应当理解这样的功能块可通过任何数量的用于执行特定功能的硬件和/或软件组件来实现。例如，本公开可运用例如存储器元件、处理元件、逻辑元件、查找表等的多种集成电路组件，所述集成电路组件可在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。
类似地，本公开的软件元素可通过任何编程或脚本语言例如C、C++、C#、Java、COBOL、assembler、PERL、Python、PHP等来执行，其中通过数据结构、对象、步骤、程序或其他可编程元素的任意组合来实现不同的算法。生成的对象代码可被任何装置在多种操作系统上执行，操作系统包括但不限于RTOS、Apple
Figure BDA0002229226370000061
Apple Google
Figure BDA0002229226370000063
HP
Figure BDA0002229226370000064
Linux、
Figure BDA0002229226370000065
Microsoft
Figure BDA0002229226370000066
和/或Microsoft Windows
Figure BDA0002229226370000067
应当理解，本文所述的特定实施方式是本公开及其最优模式的示例，且并非意在以任何方式限制本公开的范围。本文中示出了可包括旨在作为示例而不可被理解为限制性的数据项在内的示例。其实，为简洁起见，常规数据网络、应用开发和系统的其他功能方面(和所述系统的各运行组件的组件)将不在本文中详述。应当注意，在实际电子系统或设备中可存在许多附加的或备选的功能关系或物理的或虚拟的联系。在本文中所含的论述中，术语用户界面元件和/或按钮应被理解为非限制性的且包括(但不限于)比如按键、近距离传感器、超链接、可点击图像等的其他用户界面元素。
正如本领域普通技术人员所理解的，本公开可以实施为方法、数据处理系统、数据处理装置、和/或计算机程序产品。本公开可采用计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品在该存储介质中实现为计算机可读程序代码手段。可采用任何合适的计算机可读存储介质，包括硬盘、CD-ROM、DVD-ROM、光存储装置、磁存储装置、半导体存储装置(例如，EEPROM、掩膜ROM、闪存、USB拇指驱动器)等。
体现本公开的计算机程序指令亦可被储存于能够指导计算机或其他可编程数据处理装置来以特定方式运行的计算机可读存储器中，使得存储于所述计算机可读存储器中的所述指令产生包括指令手段在内的可实现具体实施方式或流程图块中详细介绍的功能的制品。所述计算机程序指令亦可被载入计算机或其他可编程数据处理设备中以促使一系列操作步骤被在所述计算机或其他可编程装置上执行以产生计算机执行过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于执行本公开中所详述的功能的步骤。
本领域普通技术人员也可理解，出于安全原因，任何组件、数据结构和通信链接可包括多种合适的安全特征(比如防火墙、访问码、加密、解密、压缩、解压等)中的任一个。在一些示例中，本文所列举的步骤可以任何顺序但不限于所示顺序来执行。
本文中所公开的是按照
Figure BDA0002229226370000071
无线网状网络标准运行的示例性实施例，但是，应当理解，本公开的实施例可应用于包括但不限于
Figure BDA0002229226370000072
的任何有线或无线网络结构，其中，本文中讨论的特征和益处可被优势运用。
参考图1，其示出了根据本公开的无线HVAC装置1。无线HVAC装置1包括电池4或其他电源，用于向例如微控制器的控制器6、网络接口7、一个或多个输入装置5和/或显示器8提供运行电力。微控制器6可包括处理器和与所述处理器运行关联的存储器，该存储器存储可执行指令，当在该处理器上执行可执行指令时，可执行本文描述的一个或多个方法。无线HVAC装置1包括休眠电流故障检测器3，当HVAC装置1处于低电或休眠模式时，所述检测器检测来自电池4的过强电流(excessive current draw)。休眠电流故障检测器3包括休眠电流故障检测电路10，其将在下文中详细讨论。
显示器8可包括但不限于LCD显示器、电子纸显示器(e-paper)或满足HVAC传感器的低电和环境要求的任何其他合适的显示器。如下所述，显示器8在正常使用期间是外部可视的，或在正常使用期间可被视觉隐藏但是在初始设置任务期间可视。输入装置5可包括一个或多个开关、按键、触摸屏、近距离传感器、或其他输入装置。HVAC装置1包括传感器9，比如(但不限于)温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、光传感器、近距离传感器(proximity sensor)等。
网络接口7可包括用于方便按照802.15.4标准通信的射频(RF)收发器。在实施例中，网络接口7按照
Figure BDA0002229226370000073
无线通信协议运行。
参考图2，公开了休眠电流故障检测电路10。电路10适于与装置11协作，装置11可包括微控制器、射频模块、或其他任何集成的或分立的电路，且装置11能够在正常、“清醒”或“活动”模式，以及在低电或“休眠”模式下运行。休眠电流故障检测电路10适合于长期处于低电(例如，休眠)模式的电池供电的装置。尽管这样的装置在休眠，如果发生故障且电流增大，电池寿命可极大地缩短。所公开的休眠电流故障检测电路10被设计为以可忽略的能耗检测这样的故障。
继续参考图2，电池12的正极被耦合至Vcc。MOSFET 13(Q2)被串联耦合于电池12的负极和地面26之间。MOSFET 13被设置为使得，当装置11上电--例如MOSFET 13的漏极被耦合至电池12的负极且MOSFET 13的源极被耦合至地面26时，MOSFET 13的体二极管处于正向导电状态。注意，由于MOSFET 13的漏极和源极间的电压降，电池12的负极处于比地面26更低的电势。装置11的接地端24也连接至地面26。
运行状态中，在进入休眠模式前，MOSFET 13通过GPIO输出25关断。当装置11从休眠中唤醒时，MOSFET 13通过GPIO输出25导通。在休眠模式期间，如果装置11消耗的电流增加，则MOSFET 13的漏极和源极间的电压降也增加。在MOSFET 13关断的休眠模式期间，这一电压降为约0.3V。如果在休眠期间装置11的电流增加，则MOSFET 13两端的电压降将增加。因此，通过检测电压降的增加，可确定装置11的电流。如果该电压降超过预定限制，例如大于约0.5V，则装置11的中断极(interrupter terminal)23产生(flagged)中断。较优地，装置11具有在休眠模式下监控中断极23的活动的能力，并响应于休眠故障条件执行任务(唤醒、执行中断处理等)。在一个典型场景中，休眠时装置11的电流可为约2μA。根据本示例性实施例的休眠电流故障检测电路会检测休眠电流的一个或多个数量级的增加。因此，例如，根据本示例性实施例的休眠电流故障检测电路会在约20μA的电流下触发。其他检测电流的甚至更小的变化的实施例也包含在内。在实施例中，所公开的休眠电流故障检测电路10还可被用于检测除了装置11以外的其他电路元件中的休眠电流故障。
晶体管14(Q3)的发射极被耦合至MOSFET 13的漏极。晶体管14的基极被耦合至地面26。在正常休眠模式期间，对应于MOSFET 13两端的电压降的、电阻15(R20)两端的基极-发射极电压较低，这导致晶体管14保持关闭。但是，如果休眠故障发生，导致过强电流，晶体管14会导通。晶体管16(Q4)和晶体管18(Q6)被用作缓冲的增益级，当检测到休眠电力故障时，该增益级驱动装置11的中断极23。由晶体管20(R4)和电容器21(C8)形成的R-C网络19延迟晶体管18的导通时间以阻止误报和其他假的或瞬态的状况触发对装置11的中断。
装置11在休眠模式下监控中断极23。当晶体管18导通时，中断极23被拉低，这导致装置11苏醒并执行预期任务。例如，装置11可显示错误代码、向接收机发送其遇到休眠电流问题、将部分的传感器断电以隔绝问题或执行响应于休眠电流故障的适当的任何其他任务。
转向图3A至图3F，示出了现有技术中的
Figure BDA0002229226370000091
无线网状网络30。典型的
Figure BDA0002229226370000092
网络包括充当协调器31的一个路由器、可选地一个或多个其他路由器32(例如，路由器32a、32b、32c)和可选地一个或多个端节点33。协调器31和其他路由器32具有充当中介以对从源装置至目的装置的数据进行中继的能力。协调器31和路由器均保持在上电模式，即协调器31和路由器32均不会进入休眠模式。端节点33可具有执行任务(比如感应状况或接受用户输入)的功能。端节点33通过协调器31或路由器32通信，并被称为该路由器的子节点，而该路由器被称为该端节点的父节点。父节点直接与其子节点通信且在其子节点和网状网络中的其他节点间中继消息。端节点33可进入休眠模式且实际上在大多时间中可处于休眠模式以节约电池寿命。此外，端节点33通常包括数量相对适中的计算资源，且因此通常较协调器31或路由器32的生产成本低。
现有技术中的网络30通常如下运行：假设端节点33向目的节点32c发送消息。消息通常由包含对应于该目的节点的目的地址和将发送至该目的节点的数据的一个或多个报文组成。将消息从端节点33发送至父节点32a，且可通过一个或多个其他路由器节点对该消息进行中继直至其到达目的地。每次移交时，接收节点向发送节点发送低电平确认(例如，数据链路层或MAC确认等)以确认接收。当该消息到达目的节点时，该目的节点如果被请求则向起始节点发送回高电平确认信息，比如APS确认(APS ack)。该APS ack可通过一系列相同的节点反向中继转发至起始节点，或者也可选取不同的路径。
消息源--比如端节点33必须确定目的节点的目的地址。为了确定该目的地址，包括与该目的节点相关的识别信息的站标签(station tag)ID被用来确定该目的地址。通常，该目的地址本身并不被用作标签ID，因为在
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网络中，网络地址为随机分配的且可变化。标签可包括，比如，无线节点的MAC地址、实现通用隧道集的
Figure BDA0002229226370000102
装置的协议地址、或由用户通过用户界面(比如跨接线或旋转拨码开关的设置)或者通过触摸屏、按钮等设置的一些独立信息。
如图3A所示，端节点33苏醒以向例如路由器32c发送包含数据的消息。在首次向目的节点发送该消息前，该目的节点的地址必须由端节点33确定。端节点33查询网络以得到该目的节点的地址。比如，
Figure BDA0002229226370000103
标准规定了用以发现具有特定MAC地址的节点的广播请求，通用隧道集提供了为节点匹配协议地址的广播请求。应用通常能发现与任何预期标签匹配的节点。端节点33随后通过将消息数据与该目的节点(路由器32c)的地址结合来设定消息的格式，以生成一个或多个消息报文。该消息随后被发送给父节点，在本示例中，为路由器32a。接收节点(此处为路由器32a)会向发送节点(此处为端节点33)发送MAC确认，以在数据链路层级上确认接收到所发送的报文。路由器32a接收该消息、检查目的地址、确定该目的地址属于其自身以外的一个节点，并如图3B所示，将该消息转发至下一个节点。如果路由器32a没有存储用于抵达该目的节点的路径，则路由器32a在转发该消息前必须发现路径。在一些示例中，路由器32可丢弃该消息，且仅在以后当路由器32存储有到达该目的节点的路径时才转发端节点33发送的消息。继续本示例，下一个节点为协调器31。协调器31重复该过程，且如图3C所示，向目的节点例如路由器32c转发该消息。在接收到该消息后，该目的节点通过与原始消息相反的路径向起始端节点33发送应用确认消息(APS ack)，如图3D、图3E和图3F所示。APS ack的功能在于增加可靠性。由于基于无线链路的质量、任一中继都有失败的可能，且向目的节点传送消息失败的总概率为任一中继失败的概率，因此应用支持层可使用APS ack来确定何时要反复发送消息，使得消息传送更加可靠。APS ack的另一功能在于便于检测目的地址何时发生变化，使得源能确定目的地的新地址。
现有技术的网络中存在若干缺点。由于端节点试图针对其发送的每条消息接收APS ack，该端节点使用电池电力来反复苏醒以问询(poll)其父节点。所需的时间和电力可包括用于路径发现和反复发送的时间和电力。每个路由器均维护有一个路由表，该路由表存储有该路由器在网状网络中可向其转发报文的每个目的地所对应的下一中继。这样的路由表被分配了有限的存储量，因此仅能保有一定数量的表项。为了为新路由腾出空间，较陈旧的或不常用到的旧表项被从该表中清除。为了避免不必要的路径发现过程，该表必须足够大以包含针对数据目的地和端装置(其为APS ack的目的地)的地址的表项。这些需求在耗电量和计算资源使用方面是昂贵的。
图4A至图4F示出了高能效无线网状网络50的示例性实施例，其通过使端节点需要保持清醒的时间量最少、且将发现目的地址的责任委托给路由器来显著延长电池寿命。本公开的实施例通过以下操作来消除反复苏醒/问询/休眠循环以接收应用确认的需要，即：允许从端节点利用单次无线传输来可靠发送消息，同时通过向目的地发送带有APS ack的消息来保持网络可靠性。
参考图4A，网络50包括电池供电的端节点51，路由器节点52、53和54，及协调器节点55。图4A至图4F中示出的网络构型仅是示例性的，应当理解具有其他构型(例如不同数量或类型的节点、链路、装置等)的实施例均包含在本公开的范围内。每个节点都被分配一个逻辑节点地址。在本实施例中，端节点51被分配地址A1，路由器52、53和54被分别分配地址A2、A3和A5，且协调器55被分配地址A4。端节点51被分配标签TA，路由器52、53和54分别被分配标签TB、TC和TE，且协调器55被分配标签TD。路由器52、53和54分别包括地址图56、57和58且协调器55包括地址图59。地址图包含源地址图和目的地址图。
如图4A所示，端节点51发起向对应于路由器54的标签的消息发送。通常处于休眠模式的端节点51苏醒并向其父节点(此处为路由器52)发送消息1。接收到消息1后，路由器52将MAC确认发送回端节点51。该MAC确认在数据链路层向端节点51通知消息1已被成功发送。作为响应，端节点51返回休眠模式。较优地，端节点51保持休眠模式直至预定的下一次苏醒，即一旦发送/MAC确认的简洁循环完成，端节点51无需在实现消息1的发送上再消耗电池能量。消息1包括目的节点(此处为路由器54)的标签TE。
如图4B所示，路由器52现在是消息1的接收方。路由器52根据标签确定其是否为数据的目的地。如果消息1中的标签与路由器52的标签(TB)匹配，则路由器52接受该数据为其所用。由于在本示例中，消息1中的标签(TE)与路由器54的标签(TE)匹配，路由器52会通过发送消息2来转发数据，消息2带有与消息1相同的标签和数据，且包括端节点51的数据源地址(A1)。路由器52通过
Figure BDA0002229226370000121
网络优选地使用APS ack向协调器55发送消息2。如果路由器52无法与协调器通信，比如当该协调器断电时或者如果在网络设计上与协调器通信消息并无优势，则如下所述，由路由器52而非协调器发现目的地并向该目的地发送消息3。在本示例性实施例的网络设计中，朝向协调器采用多对一路由，自协调器向外采用了沿相同路径的源路由，因此，与协调器通信消息是有优势的，避免了路径发现和针对其他路由器间的路径的路由表项。
在图4C中，协调器55接收到消息2。路由器52、53、54和55分别包括存储有消息源地址和对应的数据源地址的源地址图56、57、58和59。接收消息2的任一路由器在其源地址图中存储消息源地址和数据源地址。源地址图便于根据请求、无需发现路径而自目的地向源发送回响应。协调器确定目的地址并优选采用APS ack向该目的地址发送消息3，消息3包括与消息1相同的标签和数据，且带有端节点51的数据源地址。路由器在存储有标签和相应目的地址的图56等中包括目的地址图。需要发送消息3的任一路由器在其目的地址图中存储标签和数据目的地址。
消息3已抵达目的节点--路由器54。如果消息3中的标签与路由器54中的标签不匹配，则路由器54会用与路由器52处理消息1相同的方式处理消息3，且消息3的发送方当接收到消息2时，会从其目的地址图中存储的地址检测到该图表项不再有效，随即确定新的目的地址并发送新的消息3。否则，消息3中的标签会与目的地(此处为路由器54)的标签相匹配，因此路由器54会处理该消息。本领域普通技术人员可理解的是，目的节点例如可根据该消息针对的应用功能对该消息作出响应，例如，记录温度、开启或关闭热泵等。如果初始节点请求响应，如图4D所示，包含数据源标签ID和响应的响应消息4会被发送到消息3的来源，或者，如果数据源为该目的地的子节点，则响应消息被发送至该数据源。当最近发送过消息3的路由器接收到响应消息4时，其向对应于其源地址图中的数据源地址的消息源地址发送响应消息5，或者，如果该数据源为发送消息3的路由器的子节点，则发送至该数据源。在这种情况下，图59指示对应于标签T1的消息源为地址A2(路由器52)，因此，协调器53向该节点发送响应消息5(图4E)。
该响应抵达路由器52。路由器52确定其为该数据源即端节点51的父节点，因此其向该数据源发送响应消息。由于端节点51为能够进入休眠模式的装置，该父节点缓存发送至该子节点的消息。当该子节点苏醒时，其问询该父节点并自该父节点接收待处理的缓存消息(图4F)。
现在转向图5A至5D，介绍的能够以具有暴露显示器的第一构型100(图5A和5B中所示)和具有隐藏显示器的第二构型110(图5C和5D中所示)组装的HVAC传感器90。较优地，所公开的HVAC传感器90使用了可以两种构型被使用的印刷电路板102，这增加了规模经济效益、减少了开发和测试费用并简化了库存控制。印刷电路板102包括显示器侧和非显示器侧，且如在下文中详述的，可以以显示器侧朝内或朝外的方式安装于传感器90内。
在图5A和图5B中的显示器可见的第一构型100中，传感器90包括具有通常适合于面向用户的正面部分106和通常适合于附装于安装面(比如墙)的背面部分107的壳体101。壳体的正面部分106包括其中限定的显示器开口105和一个或多个开关开孔119。在图5C和图5D中的隐藏显示器的第二构型110中，传感器90包括具有通常适于面向用户的正面部分116和通常适于附装于安装面(比如墙或柱子)的背面部分117的壳体111。在实施例中，正面部分106、正面部分116、背面部分107、背面部分117和/或印刷电路板102的一个或多个可被包括于套件中，该套件可使安装者能够现场选择何种构型(可见显示器或隐藏显示器)对于特定安装位置更合适。在一些实施例中，背面部分107与背面部分117可相替换，因此，仅背面部分107和背面部分117中的一者需要被包括于套件中。
传感器90包括两面可用的印刷电路板102，在该印刷电路板102上可操作地安装有显示器组件103。在一些实施例中，显示器组件103可包括液晶显示器(LCD)。可选地，如本领域普通技术人员所理解的，电子纸显示器(e-paper)或满足HVAC传感器的低电和环境要求的任何其他合适的显示器均可被采用。印刷电路板102包括可操作地耦合于其上的开关组件104，该开关组件使得用户可以与传感器90交互，比如，设置装置标识、连接无线网状网络、激活显示器等。印刷电路板102包括沿其周向边缘开设的一个或多个槽口108，这些槽口尺寸适合与传感器壳体101和/或传感器壳体111提供的相应的安装凸舌(mounting tab)118卡扣配合。印刷电路板102包括用于可操作地配合一个或多个电池114的电池接触片对109。如图5B和图5D所示，因在暴露显示器的构型100和隐藏显示器的构型110中容纳印刷电路板102的需要，壳体101和111被设置为在相对于彼此相反的一侧放置一个或多个电池114。
在使用中，安装者可使用显示器组件103和开关组件104来执行传感器90的初始设置，例如，设定装置地址、连接无线网状网络等。在暴露显示器的构型100中，这可轻易执行，因为显示器103和开关组件104为开放可用的。对于隐藏显示器的构型110，安装者可将壳体111的两部分分开以接触到隐藏于壳体内的显示器103和/或开关组件104。一旦初始设置完成，通过将正面部分116和背面部分117重新相接以重新组装壳体，传感器90可被投入使用。传感器90可为包括休眠电流故障检测器3、运行无线HVAC装置的高能效方法200和/或本文所述的其他节能特征的高能效HVAC传感器。
转到图6和图7，其示出了运行无线HVAC装置210的高能效方法200。HVAC装置210包括开关组件205、显示器206且可包含无线传感器、恒温器等。在实施例中，显示器206可包括触屏显示器。HVAC装置210适于与一个或多个无线节点220、230无线通信。如图所示，无线节点220a、220b、230包括但不限于路由节点(例如无线通信接口或WCI)和/或
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协调器节点。
HVAC装置210通常被安装于用户可轻易接触到的墙面或其他表面上。多数时间中，HVAC装置210以低电休眠模式运行，这延长了电池寿命。在一些实施例中，在休眠模式期间，显示器206可仅显示本地可获取的数据项目，例如，无需网络发送便可得到的数据。这样，通过阻止网络线路(例如，802.15.4收发器)在休眠期间上电，可进一步省电。在一些实施例中，HVAC装置210在休眠期间会停用显示器206以进一步节电。在HVAC装置210包括传感器的实施例中，HVAC装置210可周期性地苏醒进入活动模式、发送当前传感器读数并返回休眠模式。
HVAC装置210有在显示器206上展指示据的能力，例如，其可显示本地感应到的传感器值或通过无线连接从其他网络节点获得的数据。由于在其生命周期的大部分时间里HVAC装置210仅安装于墙上且不被用户看到或不与用户交互，HVAC装置210一直处于休眠模式直至用户明确地做出显示请求。
具体来说，用户在步骤241发起数据显示请求，于是，用户通过操作按键205，例如可为单击、双击或类似的手势，来与HVAC装置210交互。在显示器206为触屏显示器的实施例中，用户可轻点或拂动显示器以发起请求。额外地或备选地，用户可输入所选择的其希望看到的数据条目。例如，单次初始的启动(actuation)可促使HVAC装置210来显示默认的或者预选的数据条目(比如系统温度设定值)。其他的启动，例如，可导航一系列的用户界面选项、菜单等的启动，可允许用户选择备选的数据条目、条目组等。用户执行启动后，HVAC装置210苏醒并准备数据请求消息。
在步骤242，HVAC装置210向目的节点发送数据请求消息并返回休眠模式。该数据请求消息由无线网络(例如，路由器220a、220b)中继至目的节点230。在步骤243中，目的节点230向HVAC装置210发送被请求的数据。路由器220a是最靠近HVAC装置210的节点，因此，路由器220a具有到HVAC装置210的最后一跳。路由器220a试图将响应中继至HVAC装置210。由于HVAC装置210之前已返回休眠模式，并可能仍处于休眠模式，路由器220a暂时无法向HVAC装置210发送该响应。因此，在步骤244中，路由器220a缓存了该响应并开始等待来自HVAC装置210的问询消息。
在步骤245，HVAC装置210苏醒并向其网络邻居例如路由器220a发送问询消息。作为响应，在步骤246，路由器220a向HVAC装置210发送数据消息。反过来，在步骤247，HVAC装置210在显示器206上以预先设定的时长，例如，约3-5秒，显示所请求的数据，且在步骤248，HVAC装置210返回休眠模式。通过尽可能长地使HVAC装置210保持在休眠模式且避免网络传送，在不影响用户体验的情况下，本公开的方法以可靠的方式提供无线HVAC装置中延长的电池寿命。
方案
应当注意，以下方案1-3和方案4-8中的任一者可彼此以任何组合方式组合，且可与方案9-15中的任一者、方案16-24中的任一者和/或方案25-26中的任一者组合。方案9-15中的任一者、方案16-24中的任一者、和/或方案25-26中的任一者可以任何组合方式彼此组合。
方案1.一种感应电池供电装置中过强休眠电流的方法，所述电池供电装置具有微控制器，所述方法包含：测量装置两端的电压降，其中所述装置串联耦合在电池和所述微控制器之间；当所述电压降超过预定阈值时，促使晶体管导通以产生第一触发信号；对所述第一触发信号进行积分以产生第二触发信号；及响应于所述第二触发信号，产生对所述微控制器的中断。
方案2.根据方案1的方法，其特征在于，所述预定阈值与休眠期间的过强电流相一致。
方案3.根据方案1-2中任一项的方法，还包含自所述微控制器发送响应于所述中断的故障信号。
方案4.一种用于受电装置的休眠电流故障检测电路，所述受电装置能够在休眠模式和清醒模式运行，所述休眠电流故障检测电路包含：MOSFET，其漏极耦合于电流源、栅极耦合于受电装置、源极接地；第一晶体管，其发射极耦合于所述MOSFET的漏极、且所述第一晶体管被配置为在所述MOSFET的漏极和所述MOSFET的源极之间的电压超过预定电压时导通；第二晶体管，其基极耦合于所述第一晶体管的集电极、且集电极耦合于R-C滤波器；及第三晶体管，其基极耦合于所述R-C滤波器、集电极耦合于所述受电装置的中断极。
方案5.根据方案4的电路，其特征在于，所述MOSFET的栅极耦合于所述受电装置的输出端。
方案6.根据方案4-5中任一的电路，其特征在于，在所述受电装置进入休眠模式前，所述受电装置的输出使所述MOSFET关断。
方案7.根据方案4-6中任一的电路，其特征在于，在所述受电装置进入清醒模式时，所述受电装置的输出使所述MOSFET导通。
方案8.根据方案4-7中任一的电路，其特征在于，所述预定电压为约0.5伏。
方案9.一种在具有端节点的网状网络中高效能地自所述端节点向目的节点发送数据的方法，所述端节点能够在休眠模式和清醒模式运行，所述方法包含：自所述端节点向所述端节点的父节点发送第一消息，所述第一消息包括所述目的节点的标签ID和消息数据；所述端节点接收来自所述父节点的第一确认，该第一确认用以确认父节点接收到所述第一消息；响应于所述第一确认，促使所述端节点进入休眠模式；所述父节点判断所述父节点是否为所述目的节点；及响应于所述父节点不是所述目的节点的判断结果，向所述目的节点发送第二消息，所述第二消息包括目的节点的标签、所述消息数据和所述父节点的网络地址。
方案10.根据方案9所述的方法，还包含所述父节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址之间的关系，其中中间节点从该节点接收到所述第二消息。
方案11.根据方案9-10中任一的方法，其特征在于，从所述父节点向所述目的节点发送包括来自所述第一消息的数据的第二消息，包括：通过中间节点中继所述第二消息。
方案12.根据方案9-11中任一的方法，还包含：所述中间节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址之间的关系，其中所述中间节点从所述节点接收到所述第二消息。
方案13.根据方案9-12中任一的方法，还包含所述父节点接收来自所述目的节点的第二确认；所述父节点缓存所述第二确认；接收来自所述端节点的问询请求；并响应于所述问询请求，向所述端节点发送所述第二确认。
方案14.根据方案9-13中任一的方法，其特征在于，所述第二确认包括应用层确认。
方案15.根据方案9-14中任一的方法，其特征在于，所述第一确认包括数据链路层确认。
方案16.一种延长无线HVAC组件中电池寿命的方法，所述无线HVAC组件能够在具有第一耗电量的休眠模式和具有比所述组件在所述第一模式时的耗电量更大的耗电量的清醒模式运行，所述方法包含使所述HVAC组件在所述休眠模式运行；所述HVAC组件的用户界面元素接收用户输入；使所述HVAC组件在所述清醒模式运行；自所述HVAC组件发送数据请求消息，其中，所述数据请求消息包括被请求提供数据的目的装置的装置标识；使所述HVAC组件返回所述休眠模式；向所述目的装置转发所述数据请求消息；自所述目的装置发送对所述数据请求消息的响应；使所述HVAC组件返回所述清醒模式；由所述HVAC组件问询相邻的网络节点；所述HVAC组件接收对所述数据请求消息的响应；所述HVAC组件根据所述响应生成的信息；及使所述HVAC组件返回所述休眠模式。
方案17.根据方案16的方法，还包含相邻网络节点缓存对所述数据请求消息的所述响应。
方案18.根据方案16-17中任一的方法，其特征在于，从包括按键和近距离传感器的组中选择所述用户界面元素。
方案19.根据方案16-18中任一的方法，其特征在于，所述转发包括通过一个或多个中间装置中继所述数据请求消息。
方案20.根据方案16-19中任一的方法，其特征在于，所述数据请求消息包括选从如下组中选择的数据项，该组包括设定点、模式指示、温度指示。HVAC系统状态、燃料指示、能量指示、电池水平指示和信号强度指示。
方案21.根据方案16-20中任一的方法，其特征在于，所述模式指示选自如下组，该组包括制冷模式指示、加热模式指示、风扇模式指示、通风模式指示和服务模式指示。
方案22.根据方案16-21中任一项的方法，其特征在于，所述温度指示选自如下组，该组包括室内温度、室外温度、冰箱温度、HVAC设备入口温度和HVAC设备出口温度。
方案23.根据方案16-22中任一的方法，其特征在于，所述燃料指示选自如下组，该组包括燃料流速指示、燃料水平指示和燃料压力指示。
方案24.根据方案16-23任一的方法，其特征在于，所述能量指示选自如下组，该组包括电压指示、电流指示和交流电流频率指示、实用能量源指示和备用能量源指示。
方案25.一种用于制造HVAC传感器的套件，所述传感器能够被装配被具有暴露显示器的第一构型和具有隐藏显示器的第二构型，所述套件包含具有显示器侧和非显示器侧的印刷电路板，在所述显示器侧上设置有显示器组件；具有用户面和安装面的第一壳体组件，在所述用户面上开设有显示器开口；所述第一壳体组件被配置为能够以所述显示器组件朝向所述用户面且通过所述显示器开口可见的方式容纳所述印刷电路板；及具有用户面和安装面的第二壳体组件，且所述第二壳体组件被配置为能够以所述显示器组件朝向所述壳体的内表面的方式容纳所述印刷电路板。
方案26.根据方案25所述的套件，其特征在于：所述印刷电路板还包含在所述印刷电路板的显示器侧上设置的开关组件；第一壳体组件还包含在所述第一壳体组件的用户面上开设的开关组件开口，所述开关组件开口被配置为能够容纳所述开关组件。
本公开的特定实施例已在本文中做了描述，但是，应当理解，所公开的实施例仅是本公开的示例，其可以多种形式实施。已熟知的功能或构造和重复的内容将不再赘述以避免不必要的或多余的细节使本发明的内容变得模糊。因此，本申请所公开的具体的结构和功能细节不应被理解为限制性的，而仅应被理解为权利要求的基础及作为用于教导本领域普通技术人员在几乎任何合适的具体结构中多样地应用本公开的有代表性的基础。

Claims (13)

1.一种在具有端节点的网状网络中高效能地自所述端节点向目的节点发送数据的方法，所述端节点能够在休眠模式和清醒模式运行，所述方法包含：
自所述端节点向所述端节点的父节点发送第一消息，所述第一消息包括所述目的节点的标签ID和消息数据；
所述端节点接收来自所述父节点的第一确认，该第一确认用以确认所述父节点接收到所述第一消息；
响应于所述第一确认，促使所述端节点进入休眠模式；
所述父节点判断所述父节点是否为所述目的节点；及
响应于所述父节点不是所述目的节点的判断结果，向所述目的节点发送第二消息，所述第二消息包括所述目的节点的标签、所述消息数据和所述父节点的网络地址。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含：
所述父节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址之间的关系，其中中间节点从该节点接收到所述第二消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述父节点向所述目的节点发送包括来自所述第一消息的数据的第二消息，包括：
通过中间节点中继所述第二消息。
4.根据权利要求3所述的方法，还包含：
所述中间节点存储所述端节点的标签ID与节点的网络地址之间的关系，其中所述中间节点从该节点接收到所述第二消息。
5.根据权利要求1所述的方法，还包含：
所述父节点接收来自所述目的节点的第二确认；
所述父节点缓存所述第二确认；
接收来自所述端节点的问询请求；并
响应于所述问询请求，向所述端节点发送所述第二确认。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二确认包括应用层确认。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一确认包括数据链路层确认。
8.一种高能效的无线网状网络，包含：
协调器节点；
路由器节点，其被构造为：
接收来自电池供电的端节点的消息，并
向所述端节点发送数据链路层确认；及
电池供电的端节点，其被构造为：
从休眠模式醒来，
向所述路由器节点发送消息，
接收来自所述路由器节点的所述数据链路层确认，并
在接收到所述数据链路层确认后返回休眠模式。
9.根据权利要求8所述的网络，其特征在于，所述电池供电的端节点被配置为在返回休眠模式后，不再为完成所述消息的传输消耗电池能量。
10.根据权利要求8所述的网络，其特征在于，所述消息包括用于指示所述消息的目的节点的目的标签和用于指示所述消息的源节点的源标签。
11.根据权利要求10所述的网络，其特征在于，所述路由器节点被配置为：
若所述消息的所述目的标签与所述路由器节点的标签匹配，则接受所述消息；且
若所述消息的所述目的标签与所述路由器节点的标签不匹配，则向所述目的节点转发所述消息。
12.根据权利要求11所述的网络，其特征在于，被转发的所述消息的源标签为所述端节点的标签。
13.根据权利要求8所述的网络，其特征在于，所述路由器节点进一步被配置为：
接收带有所述电池供电的端节点的目的标签的第二消息；
缓存所述第二消息，直至所述路由器节点被所述电池供电的端节点问询；及
向所述电池供电的端节点转发所述第二消息。
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