专利名称：一种集中-分布式无线控制系统及控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于无线无源技术领域，尤其涉及一种集中-分布式无线控制系统及控制
O
背景技术：
EnOcean是无线无源(Wireless and Batteryless)传感控制技术应用的领跑 者。EnOcean联盟(EnOcean Alliance)在全世界已经有超过100家成员开发和制造基于 EnOcean无线无源技术的传感器和其它楼宇控制产品。该控制器装置的最大特点是1、集中和分布式使安装迅速、节省开支。2、具于CAN总线的microchip微处理器设计，自行设计帧结构通信协议。3、冗余数据保存，自诊断、纠错。4、无线收发控制。这些巨大的优点是近几年来无线的研究和应用得到飞速发展的动力。遗憾的是， 目前还没有任何无线的控制器装置具有冗余参数备份来增强系统可靠性和降低系统维护 开销以及利用集中_分布式控制来优化系统性能和降低系统造价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集中_分布式无线控制系统，旨在解决现有技术提供 的分布式无线控制系统不能通过无线的方式实现远程控制并且主控制器和从控制器之间 不能够实现数据参数冗余备份的问题。本发明是这样实现的，一种集中-分布式无线控制系统，所述系统包括主控制器、 多个从控制器、受所述主控制器集中控制的多个无线设备所述主控制器和所述多个从控制器通过局域控制总线连接；所述多个无线设备通过无线的方式与所述主控制器通信；所述主控制器存储有自身的控码表和控制参数以及所述多个从控制器的控码表 和控制参数，以在从控制器出现故障时，通过局域控制总线将自身的控码表和控制参数以 及该从控制器的控码表和控制参数传输给该从控制器；所述从控制器存储有自身的控码表和控制参数以及所述主控制器的控码表和控 制参数；所述主控制器还用于在自身出现故障时，通过局域控制总线接收所述多个从控制 器传输的自身的控码表和控制参数以及所述主控制器的控码表和控制参数。本发明的另一目的在于提供一种主控制器，所述主控制器包括微处理器，用于存储自身的控码表和控制参数以及多个从控制器的控码表和控制 参数，以在从控制器出现故障时，通过局域控制总线将自身的控码表和控制参数以及从控 制器的控码表和控制参数传输给从控制器；还用于在主控制器自身出现故障时，通过局域 控制总线接收多个从控制器传输的主控制器的控码表和控制参数以及多个从控制器的控
4码表和控制参数；与所述微处理器连接的无线收发器，用于无线接收整个无线网络区内的无线设备 上传的参数及命令和发射整个无线网络区内学习状态设置的参数，以及传输至局域网。本发明的另一目的在于提供一种从控制器，所述从控制器包括微处理器，用于存储自身的控码表和控制参数以及主控制器的控码表和控制参 数，以在主控制器出现故障时，通过局域控制总线将主控制器的控码表和控制参数以及该 控制器自身的控码表和控制参数传输给主控制器；还用于在所述从控制器自身出现故障 时，通过局域控制总线接收主控制器传输的主控制器的控码表和控制参数以及该从控制器 的控码表和控制参数。在本发明中，主控制器和各个从控制器均存储有自身的控码表和控制参数以及对 方的控码表和控制参数，在一方出现故障控码表或控制参数被破坏或者丢失后，或者在更 换主控制器或从控制器后，可以由对方通过局域控制总线传输该方的控码表或控制参数至 该方，实现控制器的自动恢复，系统维护异常方便，另外，由于局域控制总线一般采用简单 廉价及其容易安装的双绞线将各个从控制器链状串接，用线量极少，安装方便省事，节省系 统成本。
图1是本发明第一实施例提供的集中_分布式无线控制系统的结构框图；图2是本发明实施例提供的主控制器的结构框图；图3是本发明实施例提供的从控制器的结构框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。在本发明实施例中，主控制器和各个从控制器均存储有自身的控码表和控制参数 以及对方的控码表和控制参数，在一方出现故障控码表或控制参数被破坏或者丢失后，或 者在更换主控制器或从控制器后，可以由对方通过局域控制总线传输该方的控码表或控制 参数至该方，实现控制器的自动恢复，系统维护异常方便，另外，由于局域控制总线一般采 用简单廉价及其容易安装的双绞线将各个从控制器链状串接，用线量极少，安装方便省事， 节省系统成本。图1是本发明实施例提供的集中-分布式无线控制系统的结构示意图，为了便于 说明，仅示出了本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该集中-分布式无线控制系统包 括包括微处理器111和一个无线收发器112的主控制器11、多个从控制器12以及多个无 线设备13。带无线收发器112的主控制器11和多个不带无线收发器112的从控制器12之 间由局域控制总线(例如，CAN总线、RS232总线、RS485总线以及Modbus等，在本实施例中， 采用CAN总线)连接，组成集中-分布式结构。另外，主控制器11和多个从控制器12共享 一个无线收发器112，与无线设备13，如开关、传感器以及其它网络设备等组成无线-有线 混合式控制网络。
其中，主控制器11和每个从控制器12都可以有一路或多路独立的控制通道，以满 足一个房间或区域的控制需求。另外，分布的各从控制器12与主控制器11之间的距离一 般应该在无线通讯能够达到的范围，除了与主控制器11直接绑定的无线设备13 (比如开关 和传感器)可以对主控制器11的各通道进行直接无线控制外，每个无线设备13发送到从 控制器12的信号是先通过主控制器11的无线收发器112，然后再通过局域控制总线传送到 从控制器12的。在本发明实施例中，主控制器11的微处理器111存储有主控制器11的控码表和 控制参数以及多个从控制器12的控码表和控制参数，在从控制器12出现故障时，微处理器 111通过CAN总线将存储的主控制器11的控码表和控制参数以及从控制器12的控码表和 控制参数传输给从控制器12，同时，在主控制器11自身出现故障时，也可通过CAN总线接收 从控制器12传输的主控制器11的控码表和控制参数以及各个从控制器12的控码表和控 制参数，实现控码表和控制参数可以从其它的控制器中自动恢复。其中，控码表是根据不同用户的具体操作需求而产生的，没有控码表的无线控制 系统好比没有软件的计算机，是不能提供给用户使用的。一旦控码表被破坏或更换存储控 码表的设备，控码表就需要重新进行设置，这个工作一般需要专业人员或者具有一定能力 的人来做，要把系统控制方式和模式设置成与原来相同，这还要求工作人员知道原来系统 是如何绑定的，在许多情况下这会带来很大麻烦，代价也很高。具体的绑定过程就是把没有联系的各个控制元素联系起来以完成预先设定的控 制功能和效果。以一个照明控制系统为例，控制系统由开关，各种传感器，灯控器，以及由网 关，路由器，网络控制器和总线及上位机等等组成的无线及其有线系统组成。绑定过程要完 成的任务和作用具体为1、把发送控制命令的开关或发送数据的传感器(光照度传感器，人体传感器等) 与作为接收端的灯控器进行关联(简单来说就是定义哪个开关或信号控制哪路灯)。通常 是通过把开关及传感器的地址代码与控制器的地址代码进行绑定来实现。如果发送端和接 收端有多个应用端点，那么绑定应该在各应用端点之间原地址应用端点_目的地址应用端点2、绑定可以是一对多或者多对一，以实现控制的灵活性。例如一个开关控制多盏 灯，或多个开关控制一盏灯。3、场景控制设置，即一个开关信号把多盏(路)灯设置为一个预定的亮度模式。4、控制模式设置。5、绑定过程产生的地址配对和控制状态信息生成所谓的“控码 表”(BindingTable)。根据无线控制系统技术和协议的不同，控码表可以存储在发送端，接 收端，或者同时存储于发送端和接收端。从上述的描述可以看出生成控码表之前的绑定过程异常复杂，要人工实现绑定恢 复系统到原来的控制功能和效果，是非常麻烦的。在本实施例中，提供的主控制器11存储 有自身和远端从控制器12的控码表，在从控制器12出现故障，控码表被破坏或者丢失后， 或者在更换从控制器后，可以由主控制器11通过局域控制总线传输从控制器12的控码表 以及主控制器11自身的控码表至从控制器12，实现从控制器12控码表的自动恢复，系统维 护异常方便。
此外，在本发明实施例中，从控制器12包括微处理器121，该微处理器121存储有 主控制器11的控码表和控制参数以及该从控制器12自身的控码表和控制参数，在主控制 器11出现故障时，微处理器121通过CAN总线将存储的主控制器11的控码表和控制参数 以及该从控制器12自身的控码表和控制参数传输给主控制器11，同时，在从控制器12自 身出现故障时，也可通过CAN总线接收主控制器11传输的主控制器11的控码表和控制参 数以及该从控制器12的控码表和控制参数，由于从控制器12存储有自身和远端主控制器 11的控码表和控制参数，在主控制器11出现故障，控码表或控制参数被破坏或者丢失后， 或者在更换主控制器后，可以由从控制器12通过局域控制总线传输主控制器11的控码表 和控制参数以及从控制器12自身的控码表和控制参数至主控制器11，实现主控制器11控 码表和控制参数的自动恢复，系统维护异常方便。多个无线设备13通过无线的方式与主控制器11的无线收发器112通信，每个无 线设备13在主控制器11上处理各自操作码段内的操作码，因为本发明的主控制器11和从 控制器12的控码表是分级的，使得在一个无线网络控制器内划分多个无线设备13的操作 码段，这样每一个用户终端的控制能分布到区域中所属的所有无线区域内，既提高了操作 码的查找速率，又减少了主控制器、从控制器及其与各个无线设备13之间通信的冲突。另 外，现场可安装的无线设备13的个数的多少取决于选择的主控制器的微处理器111和多个 从控制器12的微处理器121存储空间有多大(不够还可扩展)，而且整个控制区域的系统 中仅用一块无线收发器112。其中，无线设备13可以是无线无源的无线设备，也可以是只具备无线特性的无线 设备，当该无线设备不具备无源特性时，按就近从控制器12或者主控制器11的“取电”原 则来给无线设备13提供工作电源。本发明实施例中的主控制器11和每个从控制器12的控码表(BindingTable)和 控制参数是分布冗余交叉储存于主控制器11和从控制器12中的，当用一个新的无任何记 忆的控制器替换系统中任何一个出故障的控制器后，控码表可以从其它的控制器中自动恢 复。相对以往，控制器出现故障时，其中存储的所有信息会丢失，系统需要重新进行设置 (Binding)，这种控码表和控制参数的分布冗余交叉储存方式给系统维护带来很大方便；另 外，以主控制器为中心的集中-分布式无线控制系统有效地结合了“无线”和“有线”两种 通讯方式各自的优点，对“面状”的通讯(控制器到众多无线设备，比如开关及传感器)采 用了无线方式，而对“线状”的通讯(控制器到控制器)采用了局域总线方式(例如，CAN 总线、RS232总线、RS485总线以及Modbus等)，一方面使系统各个控制设备之间的联线大 大减少，节约了材料和安装工时费用，另一方面，由于局域控制总线一般采用简单廉价及其 容易安装的双绞线将各个从控制器链状串接，用线量极少，安装方便省事，此外，主控制器 和多个从控制器共用一个无线收发器，这就省掉了在每个从控制器上安装昂贵的无线收发 器，显著地降低了系统成本。图2是本发明实施例提供的主控制器的结构框图，为了便于说明，仅示出了本发 明实施例相关的部分。在本实施例中，该主控制器包括微处理器21、无线收发器22、键功 能模块23、现场通道驱动模组24、总线驱动模块25、电源模块26以及指示模块27。其中，键功能模块23与微处理器21、现场通道驱动模组24以及电源模块26分别 连接，用于实现通道选择、学习和信息清除，以此保证各通道上的受控对象按客户的意志完成工作状态，不会彼此发生误控的现象。现场通道驱动模组24与微处理器21和电源模块26分别连接，用于驱动键功能模 块23所选择的通道。总线驱动模块25与微处理器21和电源模块26分别连接，用于驱动CAN总线。电源模块26与微处理器21、无线收发器22、键功能模块23、现场通道驱动模组 24、总线驱动模块25以及指示模块27分别连接，用于提供这些模块的工作电源。指示模块27与微处理器21连接，用于指示各通道的选择和工作状态。其中，微处理器21包括存储单元、传输单元。其中，存储单元用于存储主控制器的控码表和控制参数以及多个从控制器的控码 表和控制参数；传输单元用于在从控制器出现故障时，通过CAN总线将存储单元111中存储的主 控制器的控码表和控制参数以及从控制器的控码表和控制参数传输给从控制器，同时，在 主控制器自身出现故障时，也可通过CAN总线接收从控制器传输的主控制器的控码表和控 制参数以及各个从控制器的控码表和控制参数，实现控码表和控制参数可以从其它的控制 器中自动恢复。图3是本发明实施例提供的从控制器的结构框图，为了便于说明，仅示出了本发 明实施例相关的部分。在本实施例中，该从控制器包括微处理器31、键功能模块32、现场 通道驱动模组33、总线驱动模块34、电源模块35以及指示模块36。其中，键功能模块32与微处理器31、现场通道驱动模组33以及电源模块35分别 连接，用于实现通道选择、学习和信息清除，以此保证各通道上的受控对象按客户的意志完 成工作状态，不会彼此发生误控的现象。现场通道驱动模组33与微处理器31和电源模块35分别连接，用于驱动键功能模 块32所选择的通道。总线驱动模块34与微处理器31和电源模块35分别连接，用于驱动CAN总线。电源模块35与微处理器31、键功能模块32、现场通道驱动模组33、总线驱动模块 34以及指示模块36分别连接，用于提供这些模块的工作电源。指示模块36与微处理器31连接，用于指示各通道的选择和工作状态。其中，微处理器31包括存储单元311和传输单元312。其中，存储单元311用于存储主控制器的控码表和控制参数以及从控制器自身的 控码表和控制参数；传输单元312用于在主控制器出现故障时，通过CAN总线将存储单元311中存储 的主控制器的控码表和控制参数以及从控制器自身的控码表和控制参数传输给主控制器， 同时，在其自身出现故障时，也可通过CAN总线接收主控制器传输的主控制器的控码表和 控制参数以及该从控制器的控码表和控制参数，实现控码表和控制参数可以从其它的控制 器中自动恢复。在本发明实施例中，主控制器和各个从控制器均存储有自身的控码表和控制参数 以及对方的控码表和控制参数，在一方出现故障控码表或者控制参数被破坏或者丢失后， 或者在更换主控制器或从控制器后(通过监测校验码)，可以由对方通过CAN总线传输该方 的控码表至该方，实现控制器的自动恢复，系统维护异常方便，另外，可以通过无线的方式实现主控制器和无线设备之间的通信，主控制器可以无线接收整个无线网络区内的无线设 备上传的参数及命令和发射整个无线网络区内学习状态设置的参数，以及传输至局域网， 实现了集中控制。总之，本发明实施例将有线通信协议和无线新的通信协议进行有机配合，实现有 线通信和无线通信并行传输的方法和基于操作码表诊断和预测调度，使现场装置可人性化 随意添加到现有控制系统中，需要升级控制器或更换新的控制器时，系统仍支持新通信协 议；主控制器和从控制器集中诊断和分散诊断也可添加到控制系统以在现场装置与诊断监 视之间建立起高效的，实时性强的通信路径，而且在同一应用领域内，其可靠性增加，安装 简便，成本大大降低；各无线设备与控制器是通过无线的方式通讯的，使系统各个控制设备 之间的联线大大减少，节约了材料和安装工时费用，另外，整个控制区域的系统中仅用一块 无线收发器，节省成本；采用局域控制总线连接主从控制器，可避免上行下行操作码表的交 互请求而产生错误码，另外，由于局域控制总线一般采用简单廉价及其容易安装的双绞线 将各个从控制器链状串接，用线量极少，安装方便省事；每个无线设备在主控制器上处理各 自操作码段内的操作码，因为主控制器和从控制器的控码表是分级的，使得每一个用户终 端的控制能分布到区域中所属的所有无线区域内，既提高了操作码的查找速率，又减少了 主控制器、从控制器及其所在各个无线控制设备之间通信的冲突；应用本发明所生产的产 品可广泛应用于楼宇控制及自动化、工业自动化、农业自动化、环境监测等等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种集中-分布式无线控制系统，所述系统包括主控制器、多个从控制器以及受所述主控制器集中控制的多个无线设备，其特征在于所述主控制器和所述多个从控制器通过局域控制总线连接；所述多个无线设备通过无线的方式与所述主控制器通信；所述主控制器存储有自身的控码表和控制参以及所述多个从控制器的控码表和控制参数，以在从控制器出现故障时，通过局域控制总线将自身的控码表和控制参数以及该从控制器的控码表和控制参数传输给该从控制器；所述从控制器存储有自身的控码表和控制参数以及所述主控制器的控码表和控制参数；所述主控制器还用于在自身出现故障时，通过局域控制总线接收所述多个从控制器传输的自身的控码表和控制参数以及所述主控制器的控码表和控制参数。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器包括微处理器；与所述微处理器连接的无线收发器；所述微处理器包括存储单元，用于存储所述主控制器的控码表和控制参数以及多个从控制器的控码表和 控制参数；传输单元，用于在从控制器出现故障时，通过局域控制总线将所述存储单元中存储的 主控制器的控码表和控制参数以及从控制器的控码表和控制参数传输给从控制器；还用于 在主控制器自身出现故障时，通过局域控制总线接收多个从控制器传输的主控制器的控码 表和控制参数以及多个从控制器的控码表和控制参数；所述无线收发器，用于无线接收整个无线网络区内的无线设备上传的参数及命令和发 射整个无线网络区内学习状态设置的参数，以及传输至无线局域网。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从控制器包括微处理器；所述微处理器包括存储单元，用于存储主控制器的控码表和控制参数以及从控制器自身的控码表和控制 参数；传输单元，用于在主控制器出现故障时，通过局域控制总线将存储单元中存储的主控 制器的控码表和控制参数以及从控制器自身的控码表和控制参数传输给主控制器；还用于 在所述从控制器自身出现故障时，通过局域控制总线接收主控制器传输的主控制器的控码 表和控制参数以及该从控制器的控码表和控制参数。
4.一种主控制器，其特征在于，所述主控制器包括微处理器，用于存储自身的控码表和控制参数以及多个从控制器的控码表和控制参 数，以在从控制器出现故障时，通过局域控制总线将自身的控码表和控制参数以及从控制 器的控码表和控制参数传输给从控制器；还用于在主控制器自身出现故障时，通过局域控 制总线接收多个从控制器传输的主控制器的控码表和控制参数以及多个从控制器的控码 表和控制参数；与所述微处理器连接的无线收发器，用于无线接收整个无线网络区内的无线设备上传的参数及命令和发射整个无线网络区内学习状态设置的参数，以及传输至局域网。
5.如权利要求4所述的主控制器，其特征在于，所述微处理器包括存储单元，用于存储该控制器自身的控码表和控制参数以及远端多个从控制器的控码 表和控制参数；传输单元，用于在远端从控制器出现故障时，通过局域控制总线将所述存储单元中存 储的自身的控码表和控制参数以及远端从控制器的控码表和控制参数传输给远端从控制 器；还用于在该控制器自身出现故障时，通过局域控制总线接收多个远端从控制器传输的 该控制器的控码表和控制参数以及多个远端从控制器的控码表和控制参数；所述无线收发器，用于无线接收整个无线网络区内的无线设备上传的参数及命令和发 射整个无线网络区内学习状态设置的参数，以及传输至局域网。
6.一种从控制器，其特征在于，所述从控制器包括微处理器，用于存储自身的控码表和控制参数以及主控制器的控码表和控制参数，以 在主控制器出现故障时，通过局域控制总线将主控制器的控码表和控制参数以及该控制器 自身的控码表和控制参数传输给主控制器；还用于在所述从控制器自身出现故障时，通过 局域控制总线接收主控制器传输的主控制器的控码表和控制参数以及该从控制器的控码 表和控制参数。
7.如权利要求6所述的从控制器，其特征在于，所述微处理器包括存储单元，用于存储主控制器的控码表和控制参数以及自身的控码表和控制参数；传输单元，用于在主控制器出现故障时，通过局域控制总线将存储单元中存储的主控 制器的控码表和控制参数以及该从控制器自身的控码表和控制参数传输给主控制器；还用 于在所述从控制器自身出现故障时，通过局域控制总线接收主控制器传输的主控制器的控 码表和控制参数以及该从控制器的控码表和控制参数。
全文摘要
本发明适用于无线无源技术领域，提供了一种集中-分布式无线控制系统及控制器，所述系统包括主控制器、多个从控制器以及多个无线设备，主控制器和多个从控制器通过局域控制总线连接；多个无线设备通过无线的方式与主控制器通信；主控制器和各个从控制器均存储有自身以及对方的控码表和控制参数，在一方出现故障控码表后，可以由对方通过局域控制总线传输该方的控码表和控制参数至该方，实现控制器的自动恢复，系统维护异常方便，另外，系统结合“无线”和“有线”，使各个控制设备之间的联线大大减少，局域控制总线采用双绞线，用线量极少，安装方便省事，并且从控制器上不必安装昂贵的无线收发器，系统成本低。
文档编号G05B19/418GK101887256SQ20101017466
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者伍玻 申请人:深圳绿拓科技有限公司