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Ein „intelligenter“ Boden besteht i.d.R. aus mehreren benachbarten Bodenelementen, und umfasst zusätzliche funktionale (elektrische, datenverarbeitende, etc.) Elemente wie z.B. LED-Visualisierung, kontaktlose Stromversorgung und/oder verschiedene Sensoren. Darüber hinaus umfasst jedes Bodenelement i.d.R. noch ein Bodenelementsteuergerät zum Empfangen der Befehle (z.B. Anschalten einer LED) und zur Ansteuerung der funktionalen Elemente (LED).
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Um die Befehle zu empfangen, ist ein Kommunikationsmechanismus erforderlich,
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Um die funktionalen Elemente (insbesondere LED) anzusteuern, sind ggf. Konfigurationen der funktionalen Elemente und mindestens eines Betriebssystems der Bodenelementsteuergeräte bei der erstmaligen Anwendung erforderlich. Dazu wird beispielsweise entsprechende Firmware und/oder Treiberware in den zugehörigen Bodenelementsteuergeräten installiert, damit die funktionalen Elemente durch mindestens ein Betriebssystem der bezüglichen Bodenelementsteuergeräte bzw. eine Benutzerschnittstelle angesteuert werden können. Auch ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, neue Software zu installieren oder die vorhandenen Software zu aktualisieren oder Bugs zu korrigieren.
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Das technische Problem besteht darin, dass ein intelligenter Boden je nach der Nutzungsfläche aus mehreren hundert oder sogar mehr als 1.000 Bodenelementen zusammengesetzt sein kann und daher ist es sehr aufwendig, die Software jeweils einzeln in jedem Bodenelementsteuergerät zu installieren.
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Daher wäre ein Verfahren zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente in einem Boden hilfreich, um die oben beschriebenen Einschränkungen zumindest teilweise zu überwinden.
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Hiervon ausgehend sollen hier ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente in einem Boden, sowie ein Bodenelement zur Durchführung des Verfahrens beschrieben werden.
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Mit diesem Verfahren kann die Installation einer Software an jedem Bodenelement automatisch erfolgen.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente in einem Boden sowie mit einem Bodenelement, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten an. Die in den Patentansprüchen einzeln genannten Merkmale können beliebig miteinander kombiniert und/oder mit Merkmalen der Beschreibung präzisiert/ausgetauscht werden.
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Hier wird ein Verfahren zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente in einem Boden beschrieben, der aus den intelligenten Bodenelementen derart aufgebaut ist, dass die Bodenelemente benachbart zueinander angeordnet und aneinander angeschlossen sind, aufweisend die folgenden Schritte: Empfangen einer Verteil- und Installationsaufforderung zur Verteilung von Software in einem Bodenelementsteuergerät eines ersten Bodenelementes, Durchführen einer Software-Installation in dem Bodenelementsteuergerät des ersten Bodenelementes, Absenden von Verteil- und Installationsaufforderungen an weitere Bodenelemente, welche benachbart zu dem ersten Bodenelement angeordnet und an das erste Bodenelement angeschlossen sind.
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Das „Bodenelement“ ist die kleinste Einheit des intelligenten Bodens und kann modulartig ausgeführt sein. Mehrere Bodenelemente werden aneinander zu einem intelligenten Boden zusammengefügt.
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Darüber hinaus ist jedes Bodenelement mit aneinander liegenden (benachbarten) Bodenelementen zur Datenübertragung angeschlossen bzw. anschließbar, so dass die Kommunikationsverbindungen zwischen den Bodenelementen in Serie aufgebaut und ein Datenframe von einem Bodenelement über die benachbarten Bodenelemente auf rekursive Weise bis zum Zielbodenelement übertragen werden kann. Dazu ist jedes einzelne Bodenelementsteuergerät zum Empfang der Daten in der Lage, und kann diese anhand von Befehlen verarbeiten und die erhaltenen Ergebnisse wieder ausgeben.
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Um eine Software (z, B, mindestens ein Datenverarbeitungsprogramm, mindestens ein Computerprogrammprodukt, etc.) am Bodenelementsteuergerät eines gewünschten Bodenelementes (Zielbodenelement) zu installieren, kann eine Verteil- und Installationsaufforderung einschließlich der Informationen über Positionspfade des Zielbodenelementes und die Software in Form eines Datenframes gesendet und durch die Kommunikationsverbindungen übertragen werden.
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Zuerst empfängt eines der Bodenelemente in Schritt a) eine Verteil- und Installationsaufforderung, wobei dies Bodenelement als das „erste Bodenelement“ bezeichnet wird.
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Die Verteil- und Installationsaufforderung kann in einem Datenframe mit Binärcode kodiert sein, wobei der Datenframe mindesten zwei Teile umfasst. Das erste Teil enthält die Verteilungsinformation (d.h. wohin soll der Datenframe gehen), indem diese durch einen Positionspfad dargestellt wird, welcher von einem Kartenplan ausgelesen werden kann. Ein Kartenplan kann die Pfade von einem Bodenelement zu einem anderen Bodenelement beschreiben, sodass das Bodenelement die Befehle entlang der Pfade empfangen und ggf. die Daten in gleicher Weise absenden kann. Das zweite Teil enthält die Installationsaufforderung einschließlich der Informationen der zu installierenden Software.
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Gemäß den Informationen der zu installierenden Software vom zweiten Teil werden ggf. in Schritt b) die bezüglichen Software am Bodenelementsteuergerät des ersten Bodenelementes installiert. Die Informationen der zu installierenden Software geben mindestens an, was an welchem Bodenelement in welcher Art installiert wird. Und gemäß der Verteilungsinformation vom ersten Teil wird in Schritt c) ein neuer Datenframe ausgehend vom ersten Bodenelement bezüglich der Verteil- und Installationsaufforderung an eines der bzw. die benachbarten Bodenelemente abgesendet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bodenelement rechteckig, bevorzugt quadratisch, mit jeweils vier Kanten zur Anordnung neben den Kanten benachbarter Bodenelemente ausgeführt.
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Die Form des Bodenelementes ist grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Form beschränkt, sondern sie kann gemäß den räumlichen Anforderungen in eine beliebige Form gebracht werden. Ein rechteckiges, bevorzugt quadratisches Kachelelement ist für die Massenproduktion und eine erleichterte Auslegung insbesondere vorteilhaft.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an jeder Kante ein Datenanschluss zum Anschließen mindestens eines weiteren Bodenelements ausgeführt, welcher datenleitend mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden ist.
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Hierzu können vier Datenanschlüsse jeweils an der Ober-, Unter-, Links- und Rechtskante des Bodenelementes angeordnet sein, welche durch im einfachsten Fall einem 2-poligen Steckverbinder mit glatten Kabeln mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden sind. Dazu umfasst jeder Datenanschluss ein Paar Ein- und Ausgabepins, sodass bevorzugt insgesamt vier Paar Ein- und Ausgabepins mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden sind.
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Darüber hinaus sind die Datenanschlüsse korrespondierend mit den Datenanschlüssen des (mindestens einen) benachbarten Bodenelementes verbunden, damit der Datenframe an die benachbarten Bodenelemente gesendet werden kann.
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Das Bodenelementsteuergerät empfängt die Daten von den Datenanschlüssen und verarbeitet die Daten dort; ggf. sendet es die Daten durch die Datenanschlüsse weiter an die benachbarten Bodenelemente ab. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an einem Datenanschluss eine Schnittstelle vorgesehen, welche als digitaler Speicherbaustein von Software und zur Kommunikation mit dem Bodenelementsteuergerät dient.
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Die Schnittstelle ist ähnlich wie ein USB-Chip (z.B. FTDI Chip) eingerichtet und kann sowohl Daten speichern als auch mit den Bodenelementsteuergeräten kommunizieren. Hierbei wird die Schnittstelle an einem Datenschluss des Bodenelementes angeordnet. Aufgrund der Auslegung des Bodens ist es insbesondere vorteilhaft, die Schnittstellen einheitlich an den bestimmten Kanten (z.B. unteren Kanten) der Bodenelement anzuordnen.
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Aufgrund der datenleitenden Serienverbindung kann die Schnittstelle nicht nur mit dem eigenen Bodenelementsteuergerät, sondern auch mit den Bodenelementsteuergeräten der benachbarten Bodenelemente kommunizieren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vor Schritt b) die Abfrage gestellt, ob die Software-Installation bereits erfolgt ist, und die Software- Installation wird nur dann durchgeführt, wenn diese noch nicht erfolgt ist.
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Wenn ein Bodenelement die Verteil- und Installationsaufforderung empfängt, wird dies als das aktuelle Bodenelement bezeichnet. Bevor Software in diesem aktuellen Bodenelement installiert wird, wird sein Bodenelementsteuergerät zumindest abfragen, ob die Software bereits installiert ist oder nicht.
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Die Abfrage kann bspw. durch Überprüfung des Positionspfades der Verteilungsinformation des ersten Teils der Verteil- und Installationsaufforderung erfolgen. Der Positionspfad umfasst eine Anordnung aus einer Vielzahl von Objekten (d.h. Richtungen), die bspw. durch oben, unten, links und rechts bezeichnet werden. Wenn beispielsweise eine Anordnung aus einer Reihenfolge von oben oben rechts besteht, stellt sich der Pfad zuerst zweimal nach oben und dann nach rechts dar.
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Der Positionspfad kann sich hierbei zwischen dem ursprünglichen Positionspfad und dem echtzeitigen Positionspfad entscheiden. Der ursprüngliche Positionspfad beschreibt den Datenübertragungsweg ausgehend vom ersten Bodenelement bis zum Zielbodenelement, und der echtzeitige Positionspfad beschreibt den Datenübertragungsweg ausgehend vom aktuellen Bodenelement bis zum Zielbodenelement. Der Positionspfad der Verteilungsinformation bezieht sich sowohl auf dem ursprünglichen Positionspfad als auch auf dem echtzeitigen Positionspfad.
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Hierbei kann das Bodenelementsteuergerät des aktuellen Bodenelementes sich z. B. gemäß dem echtzeitigen Positionspfad entscheiden, ob die Softwares installiert werden sollen.
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Wenn die Anordnung des echtzeitigen Positionspfades gar keine Objekte mehr enthält (in diesem Fall könnte der Binärcode des echtzeitigen Positionspfades aus einem vorher vereinbarten Bitmuster z.B. einer Anzahl von Nullen bestehen), bedeutet dies, dass das aktuelle Bodenelement genau das sogenannte Zielbodenelement ist. Dann beginnt es, die Software-Installation durchzuführen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt c) eine Anfrage an jedes benachbarte Bodenelement gestellt, ob die Software bereits installiert ist, und das Absenden der Verteil- und Installationsaufforderungen erfolgt nur dann, wenn die Software noch nicht installiert ist.
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Die Anfrage kann hierbei ebenfalls durch Überprüfung des Positionspfades, insbesondere des echtzeitigen Positionspfades erfolgen. Wenn der echtzeitige Positionspfad z.B. noch eine Anordnung aus einer Vielzahl von Objekten (z.B. oben rechts) umfasst, bedeutet dies, dass der Datenframe weitergeleitet werden soll. Dabei wird das Bodenelementsteuergerät des aktuellen Bodenelementes gemäß dem ersten Objekt der Anordnung (hierbei oben) den Datenframe entsprechend nach oben an das benachbarte Bodenelement weiterleiten. Darüber hinaus wird das erste Objekt (oben) entfernt, sodass der echtzeitliche Positionspfad nunmehr die verbleibenden Objekte (oben rechts) enthält.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abfrage vor Schritt b) und die Anfrage in Schritt c) durch Analyse des Datenframes von den empfangenen Verteil- und Installationsaufford eru ngen.
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Wie oben beschrieben, ist der Positionspfad die Basis des gesamten Verfahrens, und die Informationen des Positionspfades sind im Datenframe enthaltend.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt in Schritt b) eine vollständige Neuinstallation von Software auf dem Bodenelementsteuergerät.
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Bei der erstmaligen Anwendung sind die funktionalen Elemente eines Bodenelementes i.d.R. erforderlich die entsprechende Firmware und /oder Treiberware am Bodenelementsteuergerät dieses Bodenelementes zu installieren, um mit dem Betriebssystem des Bodenelementsteuergerätes konfigurieren zu können. Darüber hinaus enthält das zweite Teil der Verteil- und Installationsaufforderung wie weiter oben beschrieben die Informationen der zu installierenden Software, welche mindestens angeben, was an welchem Bodenelement in welcher Art installiert wird. Daher kann in Schritt b) nach diesen Informationen eine vollständige Neuinstallation von Software auf dem Bodenelementsteuergerät erfolgen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt in Schritt b) eine Aktualisierung von Software auf dem Bodenelementsteuergerät.
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Von Zeit zu Zeit könnte auch ein Bug bei der bereits installierten Software auftreten und/oder eine Änderung der bereits installierten Software auf eine höherwertige Konfiguration oder Version vorgenommen werden, daher kann in Schritt b) gemäß den Informationen der zu installierenden Software eine Aktualisierung von Software auf dem Bodenelementsteuergerät erfolgen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Neuinstallation oder Aktualisierung von Software mithilfe der Schnittstelle.
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Wie weiter oben beschrieben, ist die Schnittstelle an einem Datenanschluss des Bodenelementes derart eingerichtet, dass sie durch die Serienverbindung nicht nur mit dem eigenen Bodenelementsteuergerät, sondern auch mit den Bodenelementsteuergeräten der benachbarten Bodenelemente kommunizieren kann.
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Wenn ein Bodenelementsteuergerät bemerkt, dass der echtzeitige Positionspfad nur noch ein Objekt (z.B. oben) enthält, wird es zunächst die Software der empfangenen Verteil- und Installationsaufforderung in der Schnittstelle des oben benachbarten Bodenelementes speichern und das letzte Objekt (oben) entfernen. Dann sendet es die Verteil- und Installationsaufforderung einschließlich der restlichen Informationen gemäß dem entfernten Objekt (oben) nach oben an das benachbarte Bodenelement ab. Sobald das Bodenelementsteuergerät des oben benachbarten Bodenelementes erkennt, dass der echtzeitige Positionspfad gar keine Objekte enthält, beginnt es, die Software von der Schnittstelle an sich zu installieren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor und/oder nach Schritt c) das Absenden einer Installationsmeldung an ein Zentralsteuergerät, welches an eines der Bodenelemente des Bodens angeschlossen ist.
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Hierbei wird ein unverbundener Datenanschluss eines am Rand des intelligenten Bodens befindlichen Bodenelementes mit einem Zentralsteuergerät verbunden, sodass alle anderen Bodenelemente durch die miteinander in Serie angeschlossen Kommunikationsverbindungen auch mit dem Zentralsteuergerät datenleitend angeschlossen sind.
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Dieses direkt mit dem Zentralsteuergerät angeschlossene Bodenelement ist das erste Bodenelement.
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Nach der Installation der Software wird eine Installationsmeldung vor oder nach Schritt c) entlang des ursprünglichen Positionspfades (stellt den Datenübertragungsweg vom ersten Bodenelement zum Zielbodenelement dar) in der umgekehrten Richtung zurück an das Zentralsteuergerät abgesendet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die iterative Durchführung des Verfahrens für den gesamten Boden.
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Wenn an mehreren Bodenelementen eines Bodens Software installiert werden muss, können die Installationen nacheinander in iterativer Weise erfolgen. Hierbei kann z. B. zuerst ein Datenframe an ein Zielbodenelement gesendet werden. Nach Erhalten der Installationsrückmeldung vom Zielbodenelement, wird der zweite Datenframe an das zweite Zielbodenelement gesendet. Es werden so viele Datenframes gesendet, wie viel Software-Pakete an Bodenelementen installiert werden müssen. Dieses Verfahren wird in iterativer Weise wiederholt, bis die Software an allen Bodenelementen des gesamten Bodens installiert worden sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt initialisiertes Starten des Verfahrens ausgehend von einem an ein Bodenelement des Bodens angeschlossenen Zentralsteuergerät.
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Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, den Softwarezustand jedes Bodenelementes zusammen mit der eindeutigen Kennung und dem Positionspfad desselben Bodenelementes in einer Speichertabelle im Zentralsteuergerät abzulegen. So kann das Zentralsteuergerät einen oben beschriebenen Datenframe ausgehend vom ersten Bodenelement an das Zielbodenelement absenden. Und nach der erfolgten Installation der Software sendet das Zielbodenelement eine Installationsrückmeldung an das Zentralsteuergerät zurück. So kann das Zentralsteuergerät den neuen Softwarezustand des Zielbodenelementes in der Speichertabelle eintragen und weiterhin den zweiten Datenframe an das zweite Zielbodenelement senden, an dem gemäß der Speichertabelle die Software noch nicht installiert worden ist. Dieses Verfahren wird in iterativer Weise wiederholt, bis die Software an allen Bodenelementen des gesamten Bodens installiert worden ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Aufbau eines intelligenten Bodens durch Bodenelemente, welcher zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, soll das Bodenelement mindestens ein Bodenelementsteuergerät und vier Datenanschlüsse umfassen, wobei die vier Datenanschlüsse jeweils an der oberen-, unteren-, linken- und rechten Kante angeordnet und mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden sind. Jeder Datenschluss umfasst mindestens einen Eingabepin und einen Ausgabepin. Die Datenanschüsse können mit Kabeln miteinander verbunden sein. Darüber hinaus ist eine Schnittstelle an einem Datenanschluss angeordnet, welche zum digitalen Speicherbaustein von Software und zur Kommunikation mit dem Bodenelementsteuergerät dient.
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Das Verfahren zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente in einem Boden und das Bodenelement zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren nur bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auf welche die Offenbarung hier jedoch nicht beschränkt ist. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Bodenelementes zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens;
- 2: eine schematische Darstellung über einen Aufbau einer Kommunikationsverbindung zur Durchführung des Verfahrens; und
- 3: eine schematische Darstellung des beschriebenen Verfahrens.
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1 stellt ein quadratisches kachelförmiges Bodenelement 1 mit vier Kanten 6 dar, wobei ein Bodenelementsteuergerät 2 in der Mitte des Bodenelementes 1 angerordnet ist. An jeder Kante 6 des Bodenelementes 1 ist ein Datenanschluss 5 mit einem Eingabepin 4 und einem Ausgabepin 3 ausgeführt. Die insgesamt vier Datenanschlüsse 5 sind verbunden mit dem Bodenelementsteuergerät 2 und in der Lage, eine Serienverbindung durch glatte Kabel mit den Datenanschlüssen 5 der jeweils benachbarten Bodenelemente 1 aufzubauen. Darüber hinaus ist eine Schnittstelle 12 an dem unteren Datenanschluss 5 angeordnet, welche als digitaler Speicherbaustein für die Software und zur Kommunikation mit dem Bodenelementsteuergerät 2 dient.
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2 stellt die schematische Darstellung des Mechanismus der Datenübertragung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dar. Hierbei wird ein Datenframe mit zwei Teilen verwendet, wobei ein Teil sich auf den Positionspfad eines Bodenelementes 8,9,10 bezieht und ein anderer Teil die übertragene Nachricht
enthält. Der Positionspfad wird von einem im Zentralsteuergerät 7 abgelegten Kartenplan ausgelesen.
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Um z.B. die Daten an das Zielbodenelement 10 zu senden, wird ein Datenframe einschließlich des Positionspfades des Zielbodenelementes 10 (oben, rechts) vom Zentralsteuergerät 7 zunächst an das erste Bodenelement 8 gesendet. Das erste Bodenelement 8 leitet gemäß dem Positionspfad des empfangenen Frames den Datenframe nach oben an das benachbarte Bodenelement 9 weiter. Das benachbarte Bodenelement 9 wiederholt denselben Vorgang und leitet den Datenframe nach rechts an das Zielbodenelement 10 weiter, sodass die Nachricht ausgehend vom Zentralsteuergerät 7 über den Positionspfad an das Zielbodenelement 10 gelangt.
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3 stellt eine schematische Darstellung des beschriebenen Verfahrens zur Verteilung von Software an intelligente Bodenelemente dar.
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Um z.B. eine Software am Zielbodenelement 10 zu installieren oder zu aktualisieren, wird ein Datenframe vom Zentralsteuergerät 7 zuerst an das erste Bodenelement 8 gesendet. Der Datenframe umfasst zwei Teile, wobei ein Teil sich auf dem Positionspfad (oben, oben) bezieht und das andere Teil die Nutzdaten der Softwareinstallation oder -aktualisierung enthält.
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Der Positionspfad umfasst eine Anordnung aus einer Vielzahl von Objekten (Richtungen), die durch oben, unten, links und rechts bezeichnet werden. In diesem Beispiel lautet der Positionspfad des Zielbodenelementes 10 „oben, oben“, wobei das erste „oben“ bedeutet, dass das erste Bodenelement 8 den Datenframe an das obere benachbarte Bodenelement 9 weiterleiten soll, und das nachfolgende „oben“ bedeutet, dass das dem ersten Bodenelement 8 oben benachbarte Bodenelement 9 den Datenframe weiter an das ihm oben benachbarte Zielelement 10 senden soll.
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Sobald das erste Bodenelement 8 den Datenframe empfängt, schreibt es den Positionspfad um, indem das erste Oben entfernt wird. D.h. der umgeschriebene Positionspfad umfasst hierbei nur ein Oben. Anschließend leitet es den umgeschriebenen Datenframe in Richtung (oben) an das oben benachbarte Bodenelement 9 weiter.
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Wenn das benachbarte Bodenelement 9 nach Empfang des umgeschriebenen Datenframes bemerkt, dass nur ein Objekt (hierbei Oben) verbleibt, speichert es die Nutzdaten einschließlich der Software an der Schnittstelle des Zielbodenelementes 10 und schreibt den Positionspfad wieder um, indem das letzte Oben entfernt wird. Dann leitet das benachbarte Bodenelement 9 den Datenframe einschließlich der restlichen Informationen weiter in Richtung (Oben) an das oben benachbarte Zielbodenelement 10.
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Wenn das Zielbodenelement 10 nach Empfang des Datenframes bemerkt, dass der Positionspfad leer ist (d.h. gar keine Objekte enthält), beginnt es, die Softwareinstallation oder Aktualisierung durchzuführen. Bei diesem Vorgang wird die Software von der Schnittstelle des Zielbodenelements 10 am Bodenelementsteuergerät 2 des Zielbodenelements 10 installiert oder aktualisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bodenelement
- 2
- Bodenelementsteuergerät
- 3
- Ausgabepin
- 4
- Eingabepin
- 5
- Datenanschluss
- 6
- Kante
- 7
- Zentralsteuergerät
- 8
- erstes Bodenelement
- 9
- benachbartes Bodenelement
- 10
- Zielbodenelement
- 11
- Boden
- 12
- Schnittstelle
