TWI543552B - Adaptive control method and system - Google Patents

Description

適應性控制方法及系統

本發明是有關於一種適應性控制方法及系統，特別是指一種能提供多元控制機制之適應性控制方法及系統。

目前市面上的照明設備大都是使用傳統式照明控制，亦即將照明設備主電路與控制電路電性連接，當需由多數開關控制一個或多個照明設備時，每一開關皆需獨立與其所欲控制之照明設備電性連接，甚至在特殊情況下，需再進一步細分為傳輸電力用之線路及傳輸控制訊號用之線路，所以當控制開關及照明設備越多，線路越複雜，施工作業也相對複雜且耗時，後續維修更是不容易。另外，當要擴充整體照明系統時，除了施工複雜和維修不易之外，亦會造成大量線材的浪費。

有鑑於此，目前業界中已發展出利用電力線載波(PLC)方式同時進行電力、控制訊號或資料之傳輸，其是藉由單一條多域傳輸通道(multi carrier channel)來進行電子元件間的電力、控制訊號或資料的傳輸，如此一來雖然可以降低系統之實體線路數量，但由於所有訊號皆集中 在同一多域傳輸通道上，為使整體系統能夠順利運作，電子裝置之間的通訊協定以及耦合電路的設計皆會變得相當複雜，進而導致設備及維護成本的提高。此外，若要加入新的電子裝置至既有系統時，系統管理者亦需要先去了解既有系統之多域傳輸通道的使用狀態及其相關設定等等，以進行通訊頻段之規劃並對應調整新加入或既有電子裝置的通訊設定，故在系統之安裝及擴充上也不甚便利。

因此，本發明之一目的，即在提供一種能在既有之多域傳輸通道上自動尋找未被使用之閒置頻段，使得至少任二電子裝置能透過該閒置頻段相互聯繫之適應性控制系統。

本發明之另一目的，即在提供一種能在既有之多域傳輸通道上自動尋找未被使用之閒置頻段，可使至少任二電子裝置能透過該閒置頻段相互聯繫，或是藉由該閒置頻段傳遞電力，提供多元控制機制之適應性控制方法。

於是，本發明適應性控制系統包含一多域傳輸通道、多數透過該多域傳輸通道而相互聯繫之電子裝置，及多數耦合電路。每一耦合電路與該多域傳輸通道及其中一電子裝置電性連接，任一電子裝置是藉由相對應之該耦合電路於該多域傳輸通道搜尋一閒置頻段，經由該閒置頻段而與另一電子裝置進行相互聯繫。

另一方面，本發明適應性控制方法包含一頻段掃描步驟、一偵測步驟、一傳送步驟，以及一確收步驟。

該頻段掃描步驟是於一多域傳輸通道搜尋一頻段區間。

在該偵測步驟中，偵測該頻段區間的訊號是否為雜訊，當確認為非雜訊時，重新進行該頻段掃描步驟，以搜尋另一頻段區間，當確認為雜訊時，所尋獲之該頻段區間定義為閒置頻段。

在該傳送步驟中，任一電子裝置藉由相連接之一耦合電路經由該閒置頻段傳送一訊號封包至位於一接受端之另一電子裝置。

在該確收步驟中，確認位於該接受端之該電子裝置是否已收到該訊號封包，若未收到該訊號封包，則重新進行該頻段掃描步驟以搜尋另一頻段區間或進行另一相對應的處理程序，若已收到該訊號封包，位於該接受端之該電子裝置與發出該訊號封包之該電子裝置進行相互聯繫。

本發明之功效在於能尋找閒置頻段，使得至少任二電子裝置能透過閒置頻段相互聯繫，或是藉由閒置頻段傳遞電力，提供多元控制機制。

1‧‧‧多域傳輸通道

21‧‧‧第一開關器

22‧‧‧第一燈具

23‧‧‧第二開關器

24‧‧‧第二燈具

3‧‧‧耦合電路

31‧‧‧訊號峰值偵測器

32‧‧‧數位濾波器

33‧‧‧類比數位轉換器

34‧‧‧解調器

35‧‧‧調變器

36‧‧‧直接數位合成器

37‧‧‧驅動器

38‧‧‧低通濾波器

41‧‧‧頻段掃描步驟

42‧‧‧偵測步驟

43‧‧‧傳送步驟

44‧‧‧確收步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明適應性控制系統之一較佳實施例；圖2是一示意圖，輔助說明圖1； 圖3是一方塊圖，說明本發明適應性控制方法之一較佳實施例；及圖4是一方法流程圖，輔助說明圖3。

參閱圖1、2，本發明適應性控制系統之一較佳實施例，包含一多域傳輸通道1、多數電子裝置，及多數耦合電路3。每一耦合電路3與該多域傳輸通道1及其中一電子裝置電性連接，且每一耦合電路3包括一訊號峰值偵測器31、一電性連接該多域傳輸通道1與該訊號峰值偵測器31之濾波器、一電性連接該濾波器與該多域傳輸通道1之類比數位轉換器33、一與該濾波器電性連接之解調器34、一調變器35、一與該調變器35電性連接之直接數位合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)36、一與該直接數位合成器36電性連接之驅動器37，及一電性連接該多域傳輸通道1而用以過濾低頻並供傳遞電力至相對應之電子裝置的低通濾波器38。

在本較佳實施例中，用以電性連接該多域傳輸通道1與該訊號峰值偵測器31之濾波器是以數位濾波器32做說明，但不以此為限，例如當該濾波器為類比濾波器時，則後續自該多域傳輸通道1所載之訊號不需要經過類比數位轉換器33之轉換，而直接以類比之方式進行對應處理。另外，該適應性控制系統是以應用於照明系統做說明，其中該等電子裝置分別以一第一開關器21、一受該第一開關器21控制啟閉或亮度或作動模式之第一燈具22、 一第二開關器23、一受該第二開關器23控制啟閉或亮度或作動模式之第二燈具24做說明，但不以此為限。

在使用上，一電力源(圖未示)所輸出之電力是藉由該多域傳輸通道1進行傳輸，一般來說，該電力源為交流(AC)或直流(DC)電力，其頻率約在400Hz以下，各耦合電路3則藉由該低通濾波器38自該多域傳輸通道1過濾出低頻之電力訊號，使電力能進一步傳遞至相對應之電子裝置(如第一開關器21、第一燈具22、第二開關器23及第二燈具24)，供應運作所需之電力。

當該第一開關器21受使用者之啟、閉或其他操作指令時，對應該第一開關器21之該耦合電路3中的數位濾波器32與訊號峰值偵測器31即會相配合地於該多域傳輸通道1上搜尋一目前尚未被使用之閒置頻段(詳細搜尋方式將在後續段落中說明)，在找到該閒置頻段後，相關之操作指令即藉由調變器35調變形成一控制訊息封包，之後再傳遞至直接數位合成器36進行數位合成處理，再透過該驅動器37放大後經由該閒置頻段將該控制訊息封包傳送至該多域傳輸通道1。而該第一燈具22之耦合電路3則會自該多域傳輸通道1接收到該控制訊息封包，並經其類比數位轉換器33之類比數位轉換處理，以及該解調器34之解調處理，進而獲悉該操作指令並指示該第一燈具22進行對應之作動。

接下來即說明前述閒置頻段之搜尋及判斷方法，配合參閱圖2、3、4，本發明適應性控制方法係包含 一頻段掃描步驟41、一偵測步驟42、一傳送步驟43，以及一確收步驟44。在該頻段掃描步驟41中，係藉由該數位濾波器32以帶通濾波之方式設定出一頻段區間(例如10kHz~20kHz)，並過濾出該頻段區間內之所有訊號。

接著進行該偵測步驟42，在本步驟中，係藉由該訊號峰值偵測器31偵測該頻段區間內訊號是否為雜訊，當確認為非雜訊時，重新進行該頻段掃描步驟41，以搜尋另一頻段區間，當確認為雜訊時，所尋獲之該頻段區間定義為閒置頻段。在本實施例中，由於所有訊號皆是以數位化方式處理，以二進位制的數位訊號來說，該訊號峰值偵測器31係判斷該二進位數位訊號之前兩個最高有效位(Most Significant Bit,MSB)之數值，若前兩個最高有效位之數值皆非為0時，即判定該訊號為有效訊號(非雜訊)，也就是說，該頻段區間已被佔用，並非一閒置頻段，此時即回到該頻段掃描步驟41進行下一個頻段區間(例如20kHz~30kHz)之確認，若數值均為0，則判斷該頻段區間中並不存在有效訊號(皆為雜訊)，此時則認定該頻段區間為一閒置頻段，並進行該傳送步驟43，而後續之通訊則是透過該閒置頻段來進行傳送。另外，於決定一頻段區間是否為可用之閒置頻段時，亦可採用偵測該頻段區間內平均能量之方式進行，例如，若待傳送之控制訊號其能量是明顯大於某頻段區間內之平均能量(或是某頻段區間內之平均能量低於一預設值時)，亦可將該頻段區間視為一閒置頻段。

在此要特別注意的是，前述頻段區間之範圍設定，以及雜訊或非雜訊之判斷準則，可依實際使用狀況調整，並不以此為限。

在該傳送步驟43中，任一電子裝置(如圖2所示之第一開關器21)藉由相連接之該耦合電路3經由該閒置頻段傳送一訊號封包(即上述之控制訊息封包)至位於一接受端之另一電子裝置(如如圖2所示之第一燈具22)。

最後進行確收步驟44，在本步驟中，係確認位於該接受端之該電子裝置是否已收到該控制訊號封包，若該接受端之該電子裝置已收到該控制訊號封包，位於該接受端之該電子裝置即執行該控制訊號封包內之操作指令，並回傳一確認封包至發出該控制訊號封包之該電子裝置，若發出該控制訊號封包之該電子裝置在預定的時間內未收到自該接受端之該電子裝置所回傳之確認封包，則重新進行該頻段掃描步驟41及該偵測步驟42，以嘗試搜尋出另一閒置頻段，或是進行其他相對應的處理程序(如再次傳遞該控制訊號封包)。

藉由上述控制機制，本發明之系統可自動且快速地在該多域傳輸通道1上搜尋出目前尚未被佔用之閒置頻段，並利用該閒置頻段作為各電子裝置之間的通訊管道，據此，當新的電子裝置被加入系統時，系統管理者不需先去了解既有多域傳輸通道1之各頻段的佔用狀況，也不需先進行各個電子裝置之通訊頻段規劃，即可直接將新的電子裝置導入系統中使用，而各電子裝置之間即會藉由 上述機制自行規劃出能夠進行訊號傳遞之頻段，進而提升系統在建立及擴充時的方便性。

除此之外，任何採用本發明之控制架構之電子裝置，其皆可輕易地透過同一條多域傳輸通道(例如一電力線、WIRELESS)來進行整合，並透過操作指令來觸發電子裝置之間的雙向溝通，再藉由空閒之頻段來進行控制訊號之傳送，進而成為可獨立運作且不相互干擾之系統，相較於習知系統之單向訊息播送，因此各頻段皆需預先規劃之限制，本發明在使用彈性上明顯高於習知系統。

綜上所述，本發明適應性控制方法及系統，藉由上述設計，透過在該多域傳輸通道1上自動尋找閒置頻段，使得至少任二電子裝置能透過閒置頻段相互聯繫，或是藉由閒置頻段傳遞電力，藉此提供較佳之系統適應性，並能夠增加系統在建立及擴充時的方便性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧多域傳輸通道

21‧‧‧第一開關器

22‧‧‧第一燈具

23‧‧‧第二開關器

24‧‧‧第二燈具

3‧‧‧耦合電路

Claims (9)

1. 一種適應性控制系統，包含：一多域傳輸通道；多數電子裝置，透過該多域傳輸通道而相互聯繫；及多數耦合電路，每一耦合電路與該多域傳輸通道及其中一電子裝置電性連接，任一電子裝置是藉由相對應之該耦合電路於該多域傳輸通道搜尋一閒置頻段，並經由該閒置頻段而與另一電子裝置進行相互聯繫；其中，各該電子裝置是透過該多域傳輸通道傳遞二進位數位訊號，每一耦合電路包括一電性連接該多域傳輸通道而用以搜尋所述閒置頻段之訊號峰值偵測器，該訊號峰值偵測器係依據該二進位數位訊號之前兩個最高有效位(Most Significant Bit,MSB)之數值是否為0，來判定該訊號是否為有效的、非雜訊的訊號。
2. 如請求項1所述之適應性控制系統，其中，每一耦合電路還包括一與相對應之該電子裝置電性連接之調變器、一與該調變器電性連接之直接數位合成器，及一與該直接數位合成器電性連接之驅動器，各該電子裝置所輸出之訊號經相對應之調變器進行編碼處理，再經該直接數位合成器進行數位合成處理，並由該驅動器傳遞至該多域傳輸通道。
3. 如請求項2所述之適應性控制系統，其中，每一耦合電 路還包括一電性連接該多域傳輸通道與相對應之該訊號峰值偵測器的濾波器。
4. 如請求項3所述之適應性控制系統，其中，各該濾波器為數位濾波器，且各該耦合電路還包括一類比數位轉換器，各該類比數位轉換器電性連接該多域傳輸通道與相對應之各該數位濾波器，藉此該等類比數位轉換器自該多域傳輸通道接收訊號並經該等類比數位轉換器進行訊號數位化處理及該等數位濾波器之數位濾波處理，傳輸至各該訊號峰值偵測器以進行所述閒置頻段之搜尋。
5. 如請求項4所述之適應性控制系統，其中，各該耦合電路還包括一與各該數位濾波器電性連接之解調器，任一耦合電路於找到所述閒置頻段後，經相對應之調變器進行編碼處理，再經該直接數位合成器進行數位合成處理，並經該驅動器藉由所述閒置頻段傳遞至該多域傳輸通道，該等類比數位轉換器自所述閒置頻段下載訊號，再經該等類比數位轉換器進行訊號數位化處理及該等數位濾波器進行濾波處理，再由各該解調器進行解碼處理，進而使相對應之該電子裝置執行功能運作。
6. 如請求項2所述之適應性控制系統，其中，各該耦合電路還包括一電性連接該多域傳輸通道與各該電子裝置之低通濾波器，用以過濾低頻。
7. 如請求項3所述之適應性控制系統，其中，該等濾波器為類比濾波器，藉此後續自該多域傳輸通道所載之訊 號不需要經過類比數位轉換，而能直接以類比之方式進行對應處理。
8. 一種適應性控制方法，包含：一頻段掃描步驟，於一多域傳輸通道搜尋一頻段區間；一偵測步驟，偵測該頻段區間的訊號是否為雜訊，其中，該頻段區間的訊號為二進位數位訊號，並利用一訊號峰值偵測器依據該二進位數位訊號之前兩個最高有效位(Most Significant Bit,MSB)之數值是否為0，來判定該訊號是否為有效的、非雜訊的訊號，當確認為非雜訊時，重新進行該頻段掃描步驟，以搜尋另一頻段區間，當確認為雜訊時，所尋獲之該頻段區間定義為閒置頻段；一傳送步驟，任一電子裝置藉由相連接之一耦合電路經由該閒置頻段傳送一訊號封包至位於一接受端之另一電子裝置；以及一確收步驟，確認位於該接受端之該電子裝置是否已收到該訊號封包，若未收到該訊號封包，則重新進行該頻段掃描步驟以搜尋另一頻段區間或進行另一相對應的處理程序，若已收到該訊號封包，位於該接受端之該電子裝置與發出該訊號封包之該電子裝置進行相互聯繫。
9. 如請求項8所述之適應性控制方法，其中，在該確收步驟中，所述另一相對應的處理程序是再次傳遞該訊號 封包。