CN111869166A - 用于对家居自动化的终端设备进行配置和/或控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对家居自动化的终端设备进行配置和/或控制的方法，其中，所述方法包括：‑在控制设备与家居自动化的至少一个终端设备之间建立无线的点对点连接，‑借助点对点连接，在控制设备与终端设备之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制，‑调整终端设备，以解除点对点连接，而利用mesh网络建立无线连接，‑借助mesh网络，在终端设备与mesh网络的集线器之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制。

Description

用于对家居自动化的终端设备进行配置和/或控制的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对家居自动化的终端设备进行配置和/或控制的方法。
背景技术
家居自动化的终端设备例如应当理解为(通过无线电)可控制的开关、调光器或其它执行器。该术语同样应当理解为在家居/建筑自动化中使用的传感器。其示例是亮度传感器、湿度传感器或风传感器。
通过组合不同的终端设备，可以进行家居自动化，例如可以借助自动开关，在预先确定的时间接通灯光和/或放下百叶窗。同样可以例如在太阳辐射太强时，使遮阳帘自动打开。通常借助控制设备(例如借助智能电话)来配置终端设备，以便例如对何时放下百叶窗进行设置。
也就是说，在不同的使用场景中使用家居自动化的终端设备，由此需要能够实现终端设备的灵活使用。在这些不同的使用场景中，相应地必须确保对终端设备的简单并且顺利的配置。此外，终端设备必须尽可能成本低廉。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，给出一种用于配置家居自动化的终端设备的方法，其使得能够灵活地使用可成本低廉地制造的终端设备。
根据本发明，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的方法来解决。
根据本发明，给出一种用于对家居自动化的终端设备进行配置和/或控制的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-在控制设备与家居自动化的至少一个终端设备之间建立无线的点对点连接，
-借助点对点连接，在控制设备与终端设备之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制，
-调整终端设备，以解除点对点连接，而利用mesh网络(多跳网络)建立无线连接，
-借助mesh网络，在终端设备与mesh网络的集线器之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制。
也就是说，根据本发明，终端设备能够首先提供点对点连接(PTP连接，例如借助蓝牙)，来对终端设备进行配置和/或控制，然后解除点对点连接，并且替代地利用mesh网络(例如ZigBee网络)建立连接，以便随后使得能够借助mesh网络进行配置和/或控制。
根据本发明，以这种方式，使得能够覆盖不同的使用场景。因此，当仅对一个或几个终端设备进行配置和/或控制时，例如可以使用点对点连接，其中，控制设备于是相应地(借助相应的点对点连接)与相应的终端设备建立单个连接，由此于是借助点对点连接，对每一个终端设备进行配置和/或控制。如果存在多个终端设备，那么可以“切换”到mesh网络的模式，由此可以借助mesh网络，来对所有(借助mesh网络)包含在网络中的终端设备进行配置和/或控制。
借助点对点连接的配置和/或控制，特别是适用于特别是使得单个功能或者单个房间能够自动化的所谓的“Device Kits(设备套件)”或“Room Kits(房间套件)”。相反，借助mesh网络的配置和/或控制设置用于所谓的“House Kits(家庭套件)”，在“House Kits”中，终端设备分布在整个建筑中。然后，借助mesh网络，例如可以将多个终端设备视为联合体，其中，例如借助运动传感器确定运动，并且借助空气质量传感器确定空气质量，其中，然后，可以从所获得的联合体的信息，推导出控制或控制命令(例如通风和/或接通通风设备)。
通过从点对点连接过渡到mesh网络，根据本发明的方法使得能够例如将稍早获得的迄今为止“仅”借助点对点连接配置的终端设备接收到mesh网络中，以便因此使得能够以低廉的成本扩展mesh网络。
此外，根据本发明，有利的是，通过在利用mesh网络建立连接之前解除点对点连接，终端设备例如仅必须具有单个无线电模块，其中，该无线电模块于是可以被配置为用于不仅建立点对点连接，而且用于利用mesh网络建立连接。由此，避免集成用于点对点连接和mesh网络的不同的硬件，由此所使用的终端设备是成本低廉的，因此可以经济地制造。
因此，本发明提供了一种对终端设备提出小的硬件需求的灵活的解决方案。
应当理解，这里通常提到例如通过点对点连接或mesh网络来配置和/或控制的单个终端设备。但是根据本发明的方法也可以同时或依次用于多个终端设备。
mesh网络的集线器可以用于在mesh网络内协调和/或发起通信。特别是，控制设备可以与mesh网络的集线器通信，以便对终端设备进行配置和/或控制，其中，将配置和/或控制终端设备所需的数据从控制设备传输至集线器，并且随后从集线器传输至终端设备。集线器可以附加地具有网络/因特网连接，其使得配置和/或控制终端设备所需的数据也能够传输至更远距离的终端设备或其它集线器(或由这些集线器接收)。
对终端设备的配置特别地是指，例如通过向终端设备告知开关时间、开关间隔、要传输的数据、要接收的数据等，来传输期望的行为。对终端设备的控制特别地是指传输要及时执行的控制命令、例如接通开关。
在将点对点连接调整为利用mesh网络进行连接之后，当然也可以解除或结束利用mesh网络的连接，并且与控制设备又建立点对点连接。之后，控制设备可以通过执行数据通信，来借助点对点连接对终端设备进行配置和/或控制。
本发明的有利的扩展方案从说明书、附图和从属权利要求中得到。
根据有利的第一实施方式，在一个时间点，终端设备相应地仅保持和/或使用无线的点对点连接，或者仅保持和/或使用利用mesh网络的无线连接。由此，终端设备的无线电硬件不仅可以用于点对点连接，而且可以用于mesh网络。相应地，终端设备可以仅具有刚好一个发送器和刚好一个接收器或者刚好一个收发器。
根据另一个有利的实施方式，集线器接收控制设备在控制设备上进行的对终端设备的配置和/或控制，并且将配置和/或控制命令传输至终端设备。控制设备例如可以用于，为开关设置在哪些时间点触发开关过程。然后，控制设备例如通过WLAN，向集线器传输如此进行的对终端设备的配置/控制。然后，在集线器中，优选对接收到的配置和/或接收到的控制命令进行转换，更确切地说，使得可以借助mesh网络(例如通过ZigBee)将配置/控制传输至终端设备。最后，终端设备应用接收到的配置和/或接收到的控制命令，从而终端设备在相应的期望的时间，进行配置/命令的开关过程。
根据另一个有利的实施方式，终端设备使用软件定义无线电(SDR)来建立无线的点对点连接和利用mesh网络的无线连接。特别是，使用相同的软件定义无线电(相应地具有不同的软件配置)，来建立无线的点对点连接和利用mesh网络的无线连接。软件定义无线电特别是表示如下收发器，在该收发器中，借助软件来实现或至少由软件来影响信号处理的一部分、优选信号处理的主要部分。
优选终端设备使用PTP软件镜像(PTP-Softwareabbild)来建立无线的点对点连接，并且使用mesh软件镜像(Mesh-Softwareabbild)来建立利用mesh网络的无线连接。软件镜像优选分别包含软件定义无线电所需要的数据，以便可以相应地借助点对点连接或mesh网络进行通信。通过在终端设备中使用软件定义无线电，使得点对点连接的调整以及利用mesh网络的连接的建立能够特别简单，因为在终端设备中，仅必须用mesh软件镜像来代替PTP软件镜像。一旦在软件定义无线电中使用mesh软件镜像，那么于是不能建立无线的点对点连接，但是，然后，为此可以利用mesh网络建立连接。
点对点连接应当理解为仅刚好两个参与者相互通信的数据通信。相反，在mesh网络中，多个参与者也可以分别与多个其它参与者通信。在mesh网络中，也可以至少一部分参与者被配置为转发数据通信的数据包。以这种方式，相对于彼此没有布置在直接的无线电有效范围内的mesh网络的参与者也可以相互通信。简而言之，相应的一个参与者(例如终端设备或集线器)与一个或多个其它参与者连接，其中，传输的信息优选从参与者转发到参与者，直到信息达到目的地。
根据另一个有利的实施方式，PTP软件镜像和mesh软件镜像两者都存储在终端设备中。替换地或附加地，借助点对点连接，将mesh软件镜像(和/或PTP软件镜像)传输到终端设备。进一步替换地或附加地，借助mesh网络，将PTP软件镜像(和/或mesh软件镜像)传输至终端设备。
如果两个镜像都存储在终端设备中，那么相应地可以例如借助软件定义无线电使得执行刚好需要的软件镜像。例如，终端设备可以包括数据存储器(例如闪存)，在数据存储器中存储有PTP软件镜像和mesh软件镜像。除了这两个软件镜像之外，还可以存储工厂设置软件镜像，其使得终端设备能够重置为其交付状态。
数据存储器和软件定义无线电分别可以作为集成电路来构建，其借助SPI总线((Serial-Peripheral-Interface-Bus，串行外围设备接口总线)来连接。然后，可以借助SPI总线，将相应地需要的软件镜像传输到软件定义无线电，并且在那里用于建立无线的点对点连接，或利用mesh网络建立无线连接。当然，除了SPI总线之外，还可以想到数据传输的其它可能性、例如使用I2C总线。
如果首先仅PTPT软件镜像存储在终端设备中，以使得能够进行无线的点对点连接，那么例如可以借助点对点连接，将mesh软件镜像从控制设备传输至终端设备。然后，可以在终端设备中，将mesh软件镜像加载到数据存储器中或直接加载到软件定义无线电中，并且执行。在将mesh软件镜像传输到终端设备之前，控制设备例如可以在(例如在供应商的服务器上的)数据库中搜索mesh软件镜像的最新版本，并且下载该最新的版本。由此得到如下优点，即，mesh软件镜像相应地处于最新的状态。此外，控制设备可以在需要时将PTP软件镜像的更新后的版本和/或mesh软件镜像的更新后的版本传输至终端设备。不仅可以借助点对点连接，而且可以借助mesh网络，来进行更新后的版本的传输。
也可以与传输相应的软件镜像一起，同时进行对终端设备的第一配置。为此，例如可以将期望的终端设备的参数直接写入相应的软件镜像中。然后，特别是可以在控制设备中相应地改变或调整要设置的参数或要设置的配置。
此外，已经提到的返回点对点连接也是可能的，其方法是，代替mesh软件镜像，又使用PTP软件镜像。
优选在切换为另一个软件镜像(即从PTP软件镜像切换为mesh软件镜像或相反)之后，对终端设备或者至少对软件定义无线电进行重启(Reboot)。
根据另一个有利的实施方式，将与点对点连接和/或利用mesh网络的连接有关的终端设备的设置，存储在控制设备和/或集线器中。
例如可以在安装mesh软件镜像之前，和/或在安装PTP软件镜像之前，进行终端设备的设置的存储，以确保对点对点连接和/或利用mesh网络的连接的配置或设置。由此可以获得如下优点，即，在例如返回点对点连接时，可以将设置从控制设备传输回终端设备，从而例如可以保持与蓝牙设备的配对。控制设备可以将存储的设置存储在本地，和/或例如可以将存储的设置传输至供应商的服务器。也可以将设置存储在集线器中，和/或借助集线器将设置转发到供应商的服务器。
根据另一个有利的实施方式，在将终端设备调整为利用mesh网络进行连接之后，集线器与控制设备借助无线数据连接进行通信，其中，无线数据连接使用与mesh网络不同的通信协议。除了通信协议之外，控制设备与集线器之间的无线数据连接也可以由于所使用的频率、无线电标准和/或发送功率而不同。例如，集线器可以借助WLAN(WiFi)、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)等与控制设备通信。相应地，集线器可以用作“桥”(Bridge/Gateway(网关))，其中，优选集线器将控制命令和/或数据转换为终端设备的配置和/或控制，使得可以借助mesh网络，将其传输到终端设备。
根据另一个有利的实施方式，将集线器的设置存储在控制设备中和/或单独的存储器中，其中，在替换集线器时，将所存储的设置加载到替换的集线器中。例如可以借助无线数据连接，将集线器的设置传输到控制设备。替换地或附加地，集线器也可以具有因特网连接，并且集线器将其设置例如存储在供应商的服务器上(即“云”中)。有利地，然后，可以顺利地、特别以自动化的方式进行集线器的替换。
根据另一个有利的实施方式，点对点连接是低功耗蓝牙(BLE)连接，和/或mesh网络是ZigBee网络。BLE连接的优点特别是一方面在于非常小的电力消耗。另一方面，BLE也可以动态地在省电模式与数据传输模式之间来回切换，其中，BLE提供的数据速率适用于家居自动化。ZigBee网络例如可以包括单个集线器和单个终端设备，或者也可以包括一个或多个集线器和多个终端设备。终端设备可以构造为用于转发数据，从而也可以向无法直接从集线器到达的终端设备传输数据。
根据另一个有利的实施方式，特别是如果终端设备在比预先确定的时间段更长的时间内没有接收到数据，那么终端设备自动在点对点连接和利用mesh网络的连接之间来回切换。如果终端设备例如在比一个小时更长的时间内，在比一天更长的时间内，或在比两天更长的时间内，没有接收到数据，那么可以假定不再需要点对点连接或mesh网络。在这种情况下，终端设备可以自己切换为相应的其它的连接方式。由此，例如在点对点连接的较长时间的不活动之后，终端设备可以自动连接至mesh网络。
替换地，控制设备可以相应地促使终端设备在点对点连接和利用mesh网络的连接之间来回切换。应当理解，特别是当PTP软件镜像和mesh软件镜像都存储在终端设备中时，可以自动进行来回切换。
本发明的另一个主题是用于家居自动化的集线器，其中，集线器被设计为，
-借助无线的mesh网络与家居自动化的终端设备通信，
-借助无线数据连接与控制设备通信，并且
-从控制设备接收在控制设备上进行的设置，并将其传输到终端设备。
集线器特别是可以具有两个单独的无线电模块(例如收发器)，两个无线电模块中的一个与无线的mesh网络进行通信，并且另一个无线电模块借助无线数据连接与控制设备进行通信。无线数据连接例如可以是借助WLAN(Wifi)、蓝牙或低功耗蓝牙(BLE)的连接。
此外，本发明涉及一种用于家居自动化的终端设备，其中，终端设备包括发送和接收系统(例如收发器)，该发送和接收系统借助无线的点对点连接或者借助mesh网络来传输数据。终端设备例如可以是开关、调光器、传感器或是KNX网关。
终端设备可以构造为自动加入mesh网络。此外，终端设备可以构造为，借助相同的发送和接收硬件(即借助相同的收发器)，来建立无线的点对点连接和与mesh网络的连接。相应地，终端设备可以包括刚好一个收发器。
最后，本发明涉及一种用于家居自动化的系统，该系统包括用于家居自动化的至少一个终端设备、控制设备和mesh网络的集线器。该系统构造为，
-在控制设备与至少一个终端设备之间建立无线的点对点连接，
-借助点对点连接，在控制设备与终端设备之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制，
-调整终端设备，以解除点对点连接，而与mesh网络建立无线连接，
-借助mesh网络，在终端设备与集线器之间进行数据通信，来对终端设备进行配置和/或控制。
前面关于根据本发明的方法的描述对应地适用于根据本发明的集线器、根据本发明的终端设备和根据本发明的系统。这特别是在优点和优选实施方式方面适用。
附图说明
下面，仅示例性地参考附图来描述本发明。
图1以示意性的视图示出了用于家居自动化的示例性系统；以及
图2以示意性的视图示出了从借助点对点连接的通信到借助mesh网络的通信的过渡。
具体实施方式
图1示出了用于家居自动化的系统10。系统10包括多个终端设备，在附图中例如作为开关12示出了这些终端设备。该系统还包括智能电话14形式的控制设备以及集线器(Hub)16。在智能电话14上执行App 18，App 18用于对开关12、由此对终端设备进行配置和/或控制。
智能电话14包括低功耗蓝牙(Bluetooth-Low-Energie，BLE)收发器20和WLAN收发器22。
集线器16同样包括WLAN收发器22和ZigBee收发器24。
在开关12中，分别作为无线电模块设置软件定义无线电(Software-Defined-Radio，SDR)26。此外，在开关12中分别布置有存储器模块28，存储器模块28存储PTP软件镜像30和mesh软件镜像32。如果激活PTP软件镜像30，那么开关12能够借助低功耗蓝牙与智能电话14通信。然而，如果激活mesh软件镜像32，那么开关12相应地能够借助ZigBee与集线器16通信。此外，在借助ZigBee通信的情况下，开关12构造为用于将数据从集线器16转发至远距离的开关12。
在图1中，借助BLE连接34、ZigBee连接36和WLAN连接38，示意性地示出了借助低功耗蓝牙、ZigBee和WLAN的不同的通信方式。
图2示出了智能电话14，智能电话14相应地借助BLE连接34与开关12通信。智能电话14还借助BLE连接34与KNX网关40通信，也就是说，与另一个终端设备通信，该另一个终端设备是用于建筑/家居自动化的现场总线的网关。KNX网关40也包括SDR 26。也就是说，图2的左侧涉及具有几个终端设备的使用场景，借助点对点连接对这些终端设备进行配置和/或控制(例如“Room Kit(房间套件)”)。
现在，如果要过渡到更大数量的终端设备(例如“House Kits(家庭套件)”内，参见图2的右侧)，即，如果要用ZigBee连接36来代替BLE连接34，那么智能电话14向开关12和KNX网关40给出解除BLE连接34并且切换为ZigBee连接36的命令。然后，在SDR 26中相应地使用mesh软件镜像32，以便能够借助ZigBee连接36进行通信。
在转换为ZigBee连接36之后，智能电话14与集线器16连接。对于该连接，使用WLAN连接38。之后，集线器16借助ZigBee连接36与开关12和KNX网关40通信。然后，在智能电话14上进行的对开关12和KNX网关40的配置/控制，首先借助WLAN连接38传输至集线器16，随后借助ZigBee连接36从集线器16传输至开关12和KNX网关40。
基于(这里示例性地示出的)SDR 26的使用，能够容易地在短时间内实现BLE连接34与ZigBee连接36之间的切换，从而能够实现系统10的灵活使用。
附图标记列表
10 系统
12 开关
14 智能电话
16 集线器
18 App
20 BLE收发器
22 WLAN收发器
24 ZigBee收发器
26 SDR
28 存储器模块
30 PTP软件镜像
32 mesh软件镜像
34 BLE连接
36 ZigBee连接
38 WLAN连接
40 KNX网关

Claims (14)

1.一种用于对家居自动化的终端设备(12、40)进行配置和/或控制的方法，其中，所述方法包括：
-在家居自动化的至少一个终端设备(12、40)和控制设备(14)之间建立无线的点对点连接(34)，
-借助点对点连接(34)，在控制设备(14)与终端设备(12、40)之间进行数据通信，来对终端设备(12、40)进行配置和/或控制，
-调整终端设备(12、40)，以解除点对点连接(34)，而利用mesh网络(36)建立无线连接，
-借助mesh网络(36)，在终端设备(12、40)与mesh网络的集线器(16)之间进行数据通信，来对终端设备(12、40)进行配置和/或控制。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在一个时间点，终端设备(12、40)相应地仅保持和/或使用无线的点对点连接(34)，或者仅保持和/或使用利用mesh网络(36)的无线连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
终端设备(12、40)使用软件定义无线电(SDR)(26)来建立无线的点对点连接(34)和利用mesh网络(36)的无线连接。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
终端设备(12、40)使用PTP软件镜像(30)来建立无线的点对点连接(34)，并且使用mesh软件镜像(32)来建立利用mesh网络(36)的无线连接。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
PTP软件镜像(30)和mesh软件镜像(32)两者都存储在终端设备(12、40)中，和/或
借助点对点连接(34)向终端设备(12、40)传输mesh软件镜像(32)。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
将与点对点连接(34)和/或利用mesh网络(36)的连接相关的终端设备(12、40)的设置，存储在控制设备(14)中和/或集线器(16)中。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
在将终端设备(12、40)调整为利用mesh网络(36)进行连接之后，集线器(16)借助无线数据连接(38)与控制设备(14)通信，其中，所述无线数据连接(38)使用与mesh网络不同的通信协议。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
将集线器(16)的设置存储在控制设备(14)中和/或单独的存储器中，其中，在替换集线器(16)时，将所存储的设置加载到替换的集线器中。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
集线器(16)从控制设备(14)接收在控制设备(14)上进行的对终端设备(12、40)的配置和/或控制，并将其传输到终端设备(12、40)。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
点对点连接是低功耗蓝牙(BLE)连接(34)，和/或mesh网络是ZigBee网络(36)。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，
其特征在于，
特别是如果终端设备(12、40)在比预先确定的时间段更长的时间内没有接收到数据，那么终端设备(12、40)自动在点对点连接(34)和利用mesh网络(36)的连接之间来回切换。
12.一种用于家居自动化的集线器(16)，其中，
集线器(16)被设计为，
借助无线的mesh网络(36)与家居自动化的终端设备(12、40)通信，
借助无线数据连接(38)与控制设备(14)通信，并且
从控制设备(14)接收在控制设备(14)上进行的设置，并将其传输到终端设备(12、40)。
13.一种用于家居自动化的终端设备(12、40)，其中，
终端设备(12、40)包括发送和接收系统(26)，所述发送和接收系统借助无线的点对点连接(34)或者借助mesh网络(36)来传输数据。
14.一种用于家居自动化的系统(10)，其包括用于家居自动化的至少一个终端设备(12、40)、控制设备(14)和mesh网络的集线器(16)，其中，所述系统(10)被构造为，
-在控制设备与至少一个终端设备(12、40)之间建立无线的点对点连接(34)，
-借助点对点连接(30)，在控制设备(14)与终端设备(12、40)之间进行数据通信，来对终端设备(12、40)进行配置和/或控制，
-调整终端设备(12、40)，以解除点对点连接(34)，而利用mesh网络(36)建立无线连接，
-借助mesh网络(36)，在终端设备(12、40)与集线器(16)之间进行数据通信，来对终端设备(12、40)进行配置和/或控制。
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