CN113630945A - 网络设备的网络形成方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了网络设备的网络形成方法及系统，其中所述方法包括：在物理环境中提供多个网络设备，多个网络设备中的每一个可由可连接到网络设备(60)的移动网络模块(6)控制；提供具有用于存储设备配置数据的存储器单元(3)的网络配置设备(2)；将移动网络模块(6)连接到网络配置设备(2)；通过移动网络模块(6)读出存储在网络配置设备(2)的存储器单元(3)中的设备配置数据；及将移动网络模块(6)连接到网络设备(60)及基于设备配置数据配置网络设备(60)。

Description

网络设备的网络形成方法及系统
技术领域
本发明总体上涉及设备网络。具体地，本发明涉及设备网络的形成方法及系统。
背景技术
已知有多种方法和系统可用于形成和管理设备网络。还已知设备可连接到可由计算机控制的网络。
此外，在网络形成和运行过程中，设备可能必须加入网络并采用所要求的应用设置才能在网络内进行适当的操作。然而，对于具有大量网络设备的大型网络，这是耗时且困难的任务。
发明内容
本申请的目标在于提供一种改进的网络形成方法及系统。
根据第一方面，提供一种网络设备尤其是照明设备的网络形成方法。该方法包括在物理环境中提供多个网络设备，多个网络设备中的每一个可由可连接到网络设备的移动网络模块控制。在照明设备的情形下，网络设备可包括灯、灯具如射灯面板灯等。光引擎可配置成产生具有至少一可调节的光参数的光，如光通量、亮度、照度和/或光相关色温(CCT)。
本发明方法还包括提供具有存储器单元的网络配置设备，存储器单元用于存储设备配置数据。具体地，可提供多个网络配置设备以在物理环境中形成所述网络。在本说明书中，“多个”可包括两个或者任何更高的数量。具体地，可根据具体需要在物理环境中提供和布置网络设备和网络配置设备。物理环境可以是网络设备可布置于其中的任何环境。具体地，物理环境可以是室内或室外区域、建筑物、建筑物的一部分、生产大厅、办公室或者居住空间。
本发明方法还包括将移动网络模块连接到网络配置设备及通过移动网络模块读出存储在网络配置设备的存储器单元中的设备配置数据。
本发明方法还包括将移动网络模块连接到网络设备及基于设备配置数据配置网络设备。具体地，在将移动网络模块连接到网络设备之前，本方法可包括使移动网络模块与网络配置设备断开连接及将移动网络模块及将移动网络模块带到网络设备。
网络可以是集中式或分散型安全网络，及网络配置设备可以是网络的协调器或信任中心，其配置成基于初始的信任中心连接密钥授权网络设备的网络接入。网络配置设备可以是预先配置的网关或网络协调器，其具有用于存储设备配置数据的存储器单元及用于与移动网络模块连接的接口。
通过使用移动网络模块，网络设备可基于设备配置数据容易地进行配置而加入网络，无需针对网络关联及安全连接的建立进行任何耗时的通道扫描，尤其是基于安全密钥交换。此外，如果在附近有一个以上网络开放，设备可能不能区分哪一网络才是用户想要设备加入的网络。因此，存在错误地加入网络设备附近可能存在的错误网络的风险。
通过对多个网络设备重复这些方法步骤，可容易且快速地部署具有大量网络设备的大型网络。
网络设备的配置可包括配置网络设备使得在接通网络设备时其自动加入网络。因而，通过将网络设备配置成自动加入网络，网络设备变成在接通电源时能够马上加入网络的“网络就绪”设备，无需任何另外的动作。
本发明方法可包括在移动网络模块和网络配置设备连接的同时通过网络配置设备读出移动网络模块的制造信息，以验证该移动网络模块为有效的移动网络模块尤其是有资格加入网络的移动网络模块。通过基于制造信息验证移动网络模块有效，可确保使用正确的移动网络模块。
设备配置数据可包括网络设备接入网络所需要的网络数据尤其是网络调试数据。具体地，网络数据可包括表示PAN-ID(个域网标识符)的数据、网络通道、短地址、网络安全密钥及协调器地址。基于网络数据，网络设备可配置成安全地加入网络。
设备配置数据可包括设备应用数据，用于根据网络设备的计划应用或运行机制带入移动网络模块的设置。设备应用数据可包括设备号、设备名称、位置尤其是室内位置、坐标、分组、场景、开/关、等级、CCT等。因而，在网络设备接通之后，网络设备不仅可自动加入网络，而且开始根据计划的运行机制运行，无需人工调整设备的设置。
本发明方法可包括通过将调试数据输入到UI(用户接口)尤其是调试UI而将调试数据提供给网络配置设备。因而，用户可定义或修改调试数据以防止未经授权的接入网络。
本发明方法可包括基于物理环境的布局如楼层布局产生设备配置数据，其存储在网络配置设备的存储器单元中。因而，网络设备可根据物理环境的布局或平面图进行配置。
移动网络模块可包括无线通信接口，及本发明方法可包括经无线通信接口接收用于控制网络设备的控制信号。无线通信接口可以是基于标准通信协议尤其是Zigbee接口或WiFi标准的无线通信接口。Zigbee和WiFi接口为容易获得的接口并为网络设备提供可靠的通信接口。
本发明方法还可包括计算设备应用数据从而存储在网络配置设备的存储器单元中。具体地，本发明方法可包括提供物理环境数据及基于物理环境数据提供物理环境的模型。在照明设备的情形下，本发明方法还可包括提供灯设计布局，尤其是基于照明设备在物理环境中的布置及物理环境的模型。本发明方法还可包括提供灯光设置信息并基于灯设计布局和灯光设置信息计算设备配置数据。因而，照明设备的设置可被使得符合具体物理环境和具体灯设计布局。
本发明方法还可包括在展现照明设备的UI上使物理环境的当前照明状态可视化，例如作为UI的触摸屏上显示的可点击图标或符号，及使每一照明设备的状态可视化，其可显现为在点击相应照明设备时的弹出式列表，具有设置和工作参数，背景为物理环境或房间平面图。
根据第二方面，提供一种移动网络模块。该移动网络模块包括处理器、配置成存储设备配置数据及可由处理器执行的指令的存储器单元。移动网络模块还包括连接接口，配置成将移动网络模块连接到网络配置设备从而接收网络配置设备的存储器单元中存储的设备配置数据，该连接接口还配置成将移动网络模块连接到网络设备的网络模块尤其是照明设备的照明模块，其中可由处理器执行的指令包括基于从网络配置设备接收的设备配置数据配置网络设备的指令。通过将网络设备配置成自动加入网络，网络设备变成能够在接通电源时无需任何另外的动作即可马上加入网络的“网络就绪”设备。
具体地，连接接口可包括一个或多个标准化插接连接接口，如USB(通用串行总线)或UART(通用异步收发器)。USB和UART接口为容易获得的且适合可靠传输设备配置数据的标准串行接口。
移动网络模块可包括无线通信接口，配置成建立网络通信并接收用于控制照明设备的信号。无线通信接口可以是基于标准通信协议的无线通信接口。在一些实施例中，移动网络模块配置成移动Zigbee模块，具有配置为
Figure BDA0002479428450000041
接口的无线通信接口。
移动网络模块可包括用于控制照明设备的光控制接口，尤其是具有多个独立控制通道的接口。在一些实施例中，移动网络模块包括四个用于控制照明设备尤其是其可控光引擎的控制通道。在一些实施例中，控制通道包括三个颜色通道R、G和B，代表基本的颜色即红、绿和蓝色，及包括用于控制光引擎产生的白光的强度水平的通道W。具体地，控制通道R、G、B和W可配置为PWM(脉宽调制)控制信号通道，用于照明设备的颜色和亮度可控的光引擎的基于PWM的控制。经R、G、B和W通道，可实现光引擎的全色和强度控制。
根据另一方面，提供形成具有多个网络设备尤其是照明设备的网络尤其是照明网络的系统。该系统包括具有用于存储设备配置数据的存储器单元及具有连接接口的网络配置设备，连接接口配置成将网络配置设备连接到网络设备的移动网络模块从而基于网络配置设备的存储器单元中保存的设备配置数据配置网络设备。该系统使能基于设备配置数据配置网络设备，无需针对网络关联及安全连接的建立进行任何耗时的通道扫描。
本发明系统可包括具有处理器和配置成存储物理环境数据、灯设计布局数据和光设置数据的存储器单元的计算单元。存储器单元还可配置成存储可由处理器读取的指令，从而基于物理环境数据、灯设计布局数据和光设置数据计算用于配置照明设备的设备配置数据。
本发明系统还可包括用户接口(UI)，配置成接收用于输入和/或修改物理环境数据、灯设计布局数据和/或光设置数据的用户输入。通过输入和/或修改物理环境数据、灯设计布局数据和/或光设置数据，照明系统可被编程，使得照明设备可配置成使得在任何物理环境中实现期望的光情景。
本发明系统还可包括在灯设计布局的背景上显示真实灯状态的UI。该UI可包括交互式用户接口，配置成通过选择UI上的相应图标而控制网络设备。具体地，在一些实施例中，图标可被激活以手动控制对应的网络设备，从而提供特别用户友好的控制接口。因而，用户能检查每一照明设备的状态、干预、采取行动，及能完全控制照明设备。
UI可进一步配置成显示诊断参数，其指明网络设备的运行状态。具体地，UI可配置成显示展现诊断参数和/或网络的状态信息的仪表板。网络状态信息可包括各个网络设备的状态信息和/或与整个网络有关的全局状态信息。具体地，状态信息可包括网络的健康状态信息。健康状态可包括运行或离线网络设备的数量与网络设备总数量的比。在灯具情形下，网络设备的状态信息可包括“开/关”状态、亮度、色温等。UI可配置成显示展现网络设备的能耗、房间或区域的能耗概要的仪表板。UI可配置成显示展现网络设备的剩余寿命的仪表板。UI可配置成显示展现预测性维护数据的仪表板。
在一些实施例中，本发明系统还包括一个或多个可部署在物理环境中的定位基座，其配置成与定位设备的定位标签无线通信从而提供定位数据。位于物理环境中的已知位置处的定位基座能为确定照明设备和网关的实际位置提供参考系。
用定位设备收集位置数据可基于超宽带(UWB)定位技术进行。UWB技术使得能量效率高并使能准确确定设备位置。使用UWB技术，可能高度精确地确定网络设备的位置。在一些实施例中，在位置确定时的空间分辨率或偏差小于50cm。该精度对于许多应用均足够高。为收集位置数据，也可使用其它技术如蓝牙5.0和WiFi。这些技术均已针对定位目的标准化且容易获得。
附图说明
在下面的描述中，将提供描述本申请实施方式的细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式可在没有前述细节的情形下实施。
这些实施方式的一些部分具有类似的元件。类似的元件可具有同样的名称或者类似的元件编号。只要适当，一个元件的描述通过引用应用于另一类似元件，从而减少文本的重复，而非限制本发明。
图1示出了根据一实施例的形成照明设备网络的系统的示意图。
图2示出了根据一实施例的移动网络模块的引线图。
图3示意性地示出了根据一实施例的具有安装的照明设备的物理环境的例子。
图4示出了根据一实施例的照明设备网络的形成方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据一实施例的用于形成网络的照明系统的示意图。照明系统1包括具有存储器单元3和连接接口4的网络配置设备2，存储器单元3用于存储设备配置数据，连接接口4用于将网络配置设备2连接到照明设备的移动网络模块6，使得移动网络模块可基于网络配置设备2的存储器单元3中存储的设备配置数据进行配置。图1的系统还包括具有处理器(未示出)和配置成存储物理环境数据尤其是表示照明网络将部署于其中的环境的布局或平面图的数据的存储器单元的计算单元5或服务器。该存储器单元还可配置成存储灯设计布局数据及光设置数据以及可由处理器执行的指令以基于物理环境数据、灯设计布局数据和/或光设置数据计算用于配置照明设备的设备配置数据。图1还示出了移动网络模块6包括用于存储设备配置数据的存储器单元7、处理器8、连接接口9、用于控制照明设备的光控制接口10及配置成建立网络通信并接收用于控制照明设备的信号的无线通信接口11。
图2示出了根据一实施例的移动网络模块6的引线图。在图2的实施例中，移动网络模块6配置成控制颜色可控的照明设备。具体地，图2示出了用于控制照明设备的移动网络模块6的控制接口10的四个控制插脚或控制通道R、B、G和W。具体地，四个控制通道配置为PWM(脉宽调制)控制信号通道，用于照明设备的颜色和亮度可控的光引擎的基于PWM的控制。图2还示出了两个数据插脚UART_TX和UART_RX，用于在连接到网络配置设备2或照明设备时传输和接收数据。图2还示出了两个功率插脚Vcc和GND，用于移动网络模块6的电源。
在移动网络模块6连接到网络配置设备2或网关或网络协调器时，可使用插脚VCC、GND、UART_TX和UART_RX，使得移动网络模块6可经插脚Vcc和GND供电，同时数据可经插脚UART_TX和UART_RX与网络配置设备2进行交换。具体地，网络配置设备2的存储器单元3中存储的设备配置数据可经插脚UART_RX接收，及网络配置设备2可能需要的数据如制造信息数据可发送到网络配置设备2。
在移动网络模块6与照明设备连接时，可使用插脚VCC、GND、UART_TX、UART_RX、R_PWM、G_PWM、B_PWM、W_PWM，使得移动网络模块6可经插脚Vcc和GND供电，控制信号可经控制插脚R、G、B、W发送到照明设备，及数据可经插脚UART_TX和UART_RX与照明设备进行交换。
图3示意性地示出了根据一实施例的具有安装的照明设备的物理环境的例子。在图3的例子中，物理环境50为景观办公室，具有开放的办公室区域51、多个较小的房间52、电梯53和楼梯54。图3还示出了不同种类的照明设备60，包括射灯(小圆)和不同形状的面板灯(矩形)。应提及的是，目前的原理不限于景观办公室，而是基本上可应用于任何类型的物理环境。图3的景观办公室图示了更复杂的照明网络，通过使用上面描述的方法和系统配置照明设备，许多不同的照明设备可容易地连接到功能网络。
图4示出了根据一实施例的照明设备网络的形成方法的流程图。具体地，该方法100使能形成可控照明设备的网络。在步骤110，在物理环境50中提供多个网络设备尤其是可控照明设备60。多个照明设备60中的每一照明设备可由可连接到照明设备60的、根据上面描述的实施例之一的移动网络模块6控制。在步骤120，提供具有用于存储设备配置数据的存储器单元3的网络配置设备2。进一步地，在步骤130，将移动网络模块6连接到网络配置设备2。在步骤140，移动网络模块6从网络配置设备2的存储器单元3读出设备配置数据。
在步骤150，将移动网络模块6连接到照明设备，及基于网络配置设备2的存储器单元3中存储的设备配置数据配置照明设备。
通过使用移动网络模块6，基于设备配置数据，可容易地配置照明设备从而加入网络，无需任何耗时的通道扫描、网络关联及安全连接的建立，尤其是基于安全密钥交换。具体地，配置照明设备可包括配置照明设备使得在接通照明设备时其自动加入网络。因而，通过将网络设备配置成自动加入网络，网络设备变成在接通电源时能够马上加入网络的“网络就绪”设备，无需任何另外的动作。
在步骤130，在将移动网络模块6连接到网络配置设备2之后，网络配置设备2可读出移动网络模块6的制造信息数据，以验证该移动网络模块6为有效的移动网络模块，有资格读出设备配置数据。
该方法还可包括提供尤其是从数据库取得或者计算设备配置数据从而存储在网络配置设备2的存储器单元3中。
在一些实施例中，提供设备配置数据包括提供物理环境数据。提供设备配置数据还可包括基于物理环境数据提供物理环境的模型。该方法还可包括灯设计布局及基于物理环境数据和灯设计布局将照明设备映射到物理环境的模型。物理环境的模型可基于环境数据，从其可产生物理环境的二维(2D)或三维(3D)模型。该模型可以是基于2D模型或物理环境的平面图进一步构建的3D模型。
方法100还可包括在展现照明设备60的UI上使物理环境的当前照明状态可视化(如图标)，及在物理环境50或房间平面图的背景上使每一照明设备的状态可视化(如弹出)。将网络设备映射到物理环境的模型可通过提供物理环境中设备位置的概览而有利于识别和控制网络设备。该方法可包括创建和/或更新具有设备信息数据及照明设备的位置数据的映射表，使得映射表反映各个照明设备在物理环境中的当前位置。
在物理环境的背景上使照明设备可视化可提供物理环境中的照明设备的位置和状态的清晰概览。在一些实施例中，照明设备的一个或多个光参数如光通量、亮度、照度和/或光相关色温(CCT)可按实现物理环境的期望照明的方式进行调节或均衡。
设备配置数据可包括网络设备接入网络所需要的网络数据尤其是网络调试数据。具体地，网络数据可包括表示PAN-ID(个域网标识符)的数据、网络通道、短地址、网络安全密钥及协调器地址。基于网络数据，网络设备可配置成安全地加入网络。
设备配置数据还可包括设备应用数据，用于根据照明设备的计划应用带入移动网络模块6的设置。设备应用数据可包括设备号、设备名称、位置尤其是相对于作为参考系的物理环境的坐标、分组、场景、开/关状态、等级、CCT等。因而，在网络设备接通之后，网络设备不仅可自动加入网络，而且开始根据计划的运行机制运行，无需人工调整设备的设置。
在一些实施例中，尤其在大型物理环境如景观办公室或生产大厅情形下，系统1还可包括一个或多个网关或通信节点。具体地，网关可配置成将从计算机服务器接收的控制信号传给各个照明设备。在一些实施例中，网关可配置成将控制信号无线传给各个照明设备60。
在一些实施例中，移动网络模块6可包括另外的用于实施智能专家系统的元件。此外，上面描述的原理不仅限于照明网络。应意识到，网络设备可以是任何类型的可连成网络的设备，其可根据上面描述的原理配置。作为代替或者除照明设备或其它类型的网络设备之外，上面描述的方法还可针对传感器进行实施，使传感器能变成智能传感器。具体地，在配置移动网络模块并将其插入到传感器内之后，传感器可加入网络并通过遵循针对特定移动网络模块配置的系统的规则而运行。
在至少一示例性实施方式已在前面的详细描述中呈现的同时，应意识到，存在大量变型。还应意识到，示例性的实施方式仅为例子，并不用于以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。而是，前面的详细描述将向本领域技术人员提供方便的用于实施示例性实施方式的路线图。
附图标记列表
1 系统
2 网络配置设备
3 存储器单元
4 连接接口
5 计算单元
6 移动网络模块
7 存储器单元
8 处理器
9 连接接口
10 光控制接口
11 无线通信接口
50 物理环境
51 开放的办公室区域
52 房间
53 电梯
54 楼梯
60 照明设备
100 方法
110 方法步骤
120 方法步骤
130 方法步骤
140 方法步骤
150 方法步骤
R,G,B,W 控制插脚
Vcc,GND 电源插脚
UART_TX 数据插脚
UART_RX 数据插脚

Claims (15)

1.一种网络设备的网络形成方法，所述方法包括：
在物理环境中提供多个网络设备，多个网络设备中的每一个可由可连接到网络设备(60)的移动网络模块(6)控制；
提供具有用于存储设备配置数据的存储器单元(3)的网络配置设备(2)；
将移动网络模块(6)连接到网络配置设备(2)；
通过移动网络模块(6)读出存储在网络配置设备(2)的存储器单元(3)中的设备配置数据；及
将移动网络模块(6)连接到网络设备(60)及基于设备配置数据配置网络设备(60)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中配置网络设备(60)包括配置网络设备(60)使得在接通网络设备(60)时其自动加入网络。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括在移动网络模块(6)和网络配置设备(2)连接的同时通过网络配置设备(2)读出移动网络模块(6)的制造信息数据，以验证该移动网络模块(6)为有效的移动网络模块。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其中设备配置数据包括用于网络设备(60)接入网络的网络数据。
5.根据前面任一权利要求所述的方法，其中设备配置数据包括设备应用数据，用于根据网络设备(60)的计划应用带入移动网络模块(6)的设置。
6.根据前面任一权利要求所述的方法，其中移动网络模块(6)包括无线通信接口(11)，及其中所述方法还包括经无线通信接口(11)接收控制信号以控制网络设备。
7.根据前面任一权利要求所述的方法，其中所述方法还包括：
提供物理环境数据；
基于物理环境数据提供物理环境的模型；
提供灯设计布局；
提供灯光设置信息；及
基于灯设计布局和灯光设置数据计算设备配置数据。
8.一种用于控制网络设备的移动网络模块，所述移动网络模块(6)包括：
处理器(8)、用于存储设备配置数据及可由处理器(8)执行的机器可读代码的存储器单元(7)；
连接接口(9)，配置成将移动网络模块(6)连接到网络配置设备(2)从而接收网络配置设备的存储器单元(3)中存储的设备配置数据，所述连接接口(9)还配置成将移动网络模块(6)连接到网络设备(60)的网络模块，其中可由处理器(8)执行的指令包括基于从网络配置设备(2)接收的设备配置数据配置网络设备(60)的指令。
9.根据权利要求8所述的移动网络模块，其中移动网络模块(6)包括无线通信接口，其用于建立网络连接和接收用于控制网络设备(60)的控制指令。
10.根据权利要求8或9所述的移动网络模块，其中移动网络模块(6)具有用于控制网络设备(60)的光控制接口。
11.用于在物理环境中形成具有多个网络设备的网络的系统，所述系统包括：
具有用于存储设备配置数据的存储器单元(3)及具有连接接口(4)的网络配置设备(2)，所述连接接口配置成将网络配置设备(2)连接到网络设备(60)的移动网络模块(6)从而基于网络配置设备(2)的存储器单元(3)中保存的设备配置数据配置网络设备(60)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统还包括：
具有处理器和配置成存储物理环境数据、灯设计布局数据和灯光设置数据的存储器单元的计算单元，其中所述存储器单元还配置成存储处理器可执行的代码以基于物理环境数据、灯设计布局数据和灯光设置数据计算用于配置网络设备(60)的设备配置数据。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述系统配置成形成照明网络，及所述系统还包括用户接口，配置成接收用于输入和/或修改物理环境数据、灯设计布局数据和/或灯光设置数据的用户输入。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述系统(1)还包括在灯设计布局的背景上显示真实灯状态的用户接口。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中包括物理环境中的多个照明设备(60)，多个照明设备(60)中的每一照明设备可由可连接到照明设备(60)和网络配置设备(2)的移动网络模块(6)控制。
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