专利名称：智能建筑物管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑物管理系统，尤其是这样的一种适合于家庭或者办公室应用并设计有分布式智能的系统。
然而在传统的建筑中，独立的器具诸如照明、暖气和空调设备由用户操纵单独控制器对每个器具分别控制，近年来存在朝建筑管理系统方向发展的倾向，其中为控制上述的器具提供控制装置。这对于很大的办公大楼来说尤其是如此，但是对于家庭、公寓及其他的居住建筑物来说也变得越来越如此了。在其最简单的形式中，这种的常规的建筑管理系统中可以包括一个在建筑物中暖气和照明的集中控制器，例如允许在给定的时间开启或者关闭暖气或者照明。
虽然这样的控制系统最初着眼于诸如办公大楼、百货公司、宾馆、医院、学院等等大型建筑设计，越来越多的家庭和公寓正在着眼于建立建筑物管理系统，而且＂智能家庭＂变得更接近于现实。例如，在这样的家庭中，当下班回家时，远程操纵暖气或者空调将是可能的。或者当人们渡假或者商务旅后行在机场着陆时，接通热水系统将是可能的。
虽然以现在的技术可以设计和建造这样的家庭，它们还没有被普遍地接受。仍然是需要相对低成本的灵活的、可靠的和易于使用的建筑物管理系统。该系统应该不仅容易地结合进新的建筑中，而且应该可能容易地安装进旧的房屋中。
一种公知的系统很大略地示于
图1。这个系统装备有用于一个家庭的单个控制器1，可以控制位于该家庭不同点的多达32个不同的器具2。这些器具可以是照明、空调设备、供暖系统、电视接收机等等。该控制器可以装备有可编程的定时控制装置，使得例如在给定的时间无论居住者在家与否某些照明可以被打开。这个现有系统的另一个特点是，它可以经电话调制解调器3以话音确认反馈远程操纵。
这个系统的一个缺点是，它仅用于一个独立的家庭，不能推广到宽阔面积的系统中。更严重的是，它是一个集中系统，其中所有的控制功能局限于该控制装置上。控制装置的故障将导致整个系统的故障。此外改变系统的操作必须由用户在设置于该控制装置的控制接口输入。这些缺点意味着该系统严重地缺乏灵活性，例如一旦该系统已经建立时，其很难增加新的器具进入到该系统之内。
按照本发明提供了一种用于在建筑物的控制多个电器的管理系统，包括多个开关，每个所述开关包括一个信号模块和一个电源模块，所述开关是相互连接的以形成交换网络，以及每个所述电源模块适合于给至少一个所述器具供给电源，其中每个所述信号模块适合于发出用于控制在所述交换网络中的任何开关的电源模块的信号。
最好是每个信号模块包括一个用户接口，借此用户可以输入命令。
在本发明的一个优选实施例中，交换网络经至少一个路由器连接到通信网络，并且最好是经通信网络用户可以输入命令给交换网络，例如或者经因特网、经内部网或者经电话连接。
最好是电源模块的状态被提供给至少一个路由器，借此电源模块的输出状态可以从该通信网络查看。此外该电源模块的输出状态可以在路由器定期地更新。该路由器可以包括永久记忆存储装置，用于存储网络配置，以及该网络配置按照电源故障可以保存到网络。尤其是，配置可以被保存在配置文件中，并且其中在电源被恢复以后，路由器从所述配置文件的内容中产生网络配置信息。
本发明的一个优点是比现有的提议容易从该系统增加或者除去器具，而无须完全地重新配置该系统。在本发明的一个优选实施例中，当一个器具被增加给或者从系统中去掉时，网络配置消息由与电源模块有关的信号模块发送给该路由器，该电源模块是该器具被增加给它或者该器具从它拆除的电源模块。
最好是该通信网络是一个开放的协议网络。最好是该交换网络通信是经预先规定的协议，并且其中至少一个路由器适合于在所述开放的协议通信网络和预先确定的交换网络协议之间接口。
在一个优选实施例中，该信号模块适合于从辅助控制设备，例如温度传感器、湿度传感器、光传感器、火警报警器和安全报警器接收输入信号。
本发明的另一个优点是器具可以组合在一起，借此由信号模块发出的单个信号可以操纵所述多个器具。
为了安全起见最好信号模块是一个低电压的设备，因为它提供用户接口，并且其中电源模块是一个高电压设备。
从另一个广义的方面考虑，本发明提供一种用于在建筑物中控制多个电器的管理系统，包括；一个由彼此联系的多个开关形成的第一网络，每个所述开关包括用于给多个电器供给电源的装置，并且每个所述开关装备有用户输入装置，借此用户可以输入命令，用于控制在该系统之内的任何电气设备，以及其中所述第一网络连接到第二网络，所述第二网络是一个通信网络。
从另一个广义的方面考虑，本发明提供一种用于建筑物管理系统的开关，包括一个信号模块和一个电源模块，其中所述信号模块根据用户输入发出命令信号，以及其中所述电源模块是一个装备有多个输出端的电子电源装置，用于给多个相应的电器提供电源。
现在将参考附图通过例子来详细描述本发明的某些优选实施例，其中图1是一个常规的现有技术建筑物管理系统的工作原理的示意图；图2是一个方框图，举例说明按照本发明的一个实施例的管理系统的结构；图3是一个流程图，解释在图2的实施例中信息流的例子；图4是一个流程图，解释在图2的实施例中信息流的另一个例子；图5是一个流程图，举例说明在图2的实施例中分组控制的概念；图6是一个流程图，举例说明网络配置更新的过程，和图7是一个流程图，举例说明自动网络配置恢复的过程。
首先参考图2，其示意地示出按照本发明的一个实施例的建筑物管理系统的第一个实施例。这个系统是一个基于LONWork网络的分布式管理系统。LONWork是一个由Echelon公司开发的开放的协议系统，用于它的协议是公开地可得到的，因此在这里不详细描述。
该系统利用经多个路由器11连接到LONWork数据总线12和服务器13的多个开关装置(LUSH)20。开关20和路由器11的数目和位置随管理系统设置于其中的建筑物或者家庭的具体需要而变化。
每个开关20具有接通和关闭家用器具的基本功能，以及接收来自诸如温度和湿度传感器的控制设备的输入信号。尤其是，每个开关20包括很多子模块，尤其是信号模块21和电源模块22。信号模块21包括用于经路由器11将开关连接到数据总线12的装置，并用于处理在它自己的开关与其他开关之间的数据传送，信号模块也包括用于和电源模块22通信的装置。信号模块21也可以接收来自诸如温度传感器、湿度传感器以及测光表等辅助装置的输入，并且如将在下面进一步描述的那样，也可以给诸如电动门、报警器等等辅助输出装置提供信号。信号模块21也可以包括输入装置，借此用户可以输入想要的命令以控制器具。
电源模块22包括在开关20的控制下用于给器具供给电源的大功率电子设备。电源模块22将包括器具可以连接于其上的多个输出端。具有代表性的器具包括照明、空调装置、电风扇、热水器等等。因此，电源模块22可以是一种高电压设备，但是信号模块21可以是一种低电压设备。因为来自用户的输入命令是输入给低电压信号模块21，用户与高电压电源模块22隔离。
一个开关20可以直接和所有其他的开关20通信。因而开关20可以被认为是配置形成第一网络，但是数据总线和路由器可以被认为是形成第二通信网络。第一网络开关之间的通信可以经用于现有的建筑物的电力线载波或者可以经用于新建筑物的专用双扭线电缆实施。信号模块21和电源模块22之间的通信可以使用预先规定的协议，但是在数据总线上的通信可以使用标准LONWork开放协议。路由器11可以用来提供在这些协议之间的转换，借此任何开关或者模块的状态(例如连接到该电源模块的器具的信息和该电源模块的输出端的状态)可以从连接到数据总线的任何其他的设备中看到。尤其是，电源模块22的每个电源输出端口的状态对于网络是可用的，使得整个网络了解每个电源输出端口的状态(例如灯是开的还是关闭的)，从而电源输出端口的状态可以从远方查看。
本实施例的一个重要的特点是每个信号模块21和每个电源模块22装备有微处理器装置，借此器具的控制可以在全网络分布。而且，开关20连接在一网络中，在该网络中在所有的时间都可以进行多向通信，而且在该网络中每个开关装备有其自己的ID。这意味着这些开关可以彼此通信，尤其是当器具可以由它们直接连接于其上的开关20的信号模块21控制时，它们也可以用任何其他的信号模块控制。这与传统的系统相比不仅提供更大的灵活性，而且也提供更大的可靠性。
作为本发明的一个例子，可以设想开关20提供给住宅或者公寓的每个房间，并且包括一个电源模块22，它给该系统试图控制的哪个房间里的所有器具供给电源。例如，如果该房间里的灯被控制，想要的输入可以由用户经适当的接口输给信号模块。然后信号模块21发送一个控制信号给电源模块22去打开或者关闭或者要么调节那个房间所述照明器具的电源。然而，此外，第一开关20的信号模块21可以用于控制第二开关20的电源模块22。以这种方式，例如从位于建筑物另一部分的开关控制建筑物某个部分的器具是可能的。这有很多优点。首先它提供更大的可靠性，即使在一个信号模块中存在故障时，该系统仍然可以运行。其次它提供更大的灵活性，在建筑物中的器具可以从任何位置控制。
第一个例子将给出一个在交换网络内产生的远程命令，它举例说明在离开另一个屋子之前将如何去把在一个屋子中的灯打开。图3举例说明这些如何实现。第一步，一个信号模块A接收来自用户的控制输入去控制在第二开关B的电源模块控制下的器具。然后开关A的信号模块发送一个带有相当于开关B的接收机ID的控制信息通过该交换网络。该控制信息由开关B的信号模块拾取，并且被所有其他的信号模块(因为存在的ID对应于开关B)忽略。然后信号模块B传递该控制信息给其相关的电源模块B，然后电源模块以适当的方式运行该控制信号，以及认可该控制动作，并且将其当前状态传播给网络。在这里应该注意，即使信号模块B的用户接口部分不起作用，只要信号模块B有足够的功能去接收来自交换网络信号并且将它们传递给电源模块B，那么电源模块B仍然可以由用户从不同的信号模块控制。
因为交换网络中的所有输出电源端口的状态对于在数据总线上的设备经路由器是可用的，连接到数据总线的任何远程LONWork设备还可以产生远距离控制。一种利用LONWork设备遥控器具的方法示于图4中。连接到LONWork数据总线的LONWork设备在LONWork路由器中改变网络变量(对应于一个输出端状态的改变)的值。从这个改变的网络变量中，LONWork路由器知道在交换网络中的哪个端口将被改变，然后路由器在交换网络中产生一个远距离控制信消息，用于相应的输出端。对应于输出端的开关接收该远程信息(它被其他开关忽略)，并相应地对它起作用。
还应理解，该开关或者经因特网，或者经连接于数据总线的内部网、或者直接经链接于路由器的电话可以被远距离控制。
至少在其最佳形式中，本发明的另一个优点是作为在每个开关内的信号模块是以微处理机为基础的，它们可以由用户编程去产生一个单个控制之下的组合，使得很多端口可以同时被控制。这些端口可以全部来自于单个开关或者来自于很多不同的开关。当组合控制在一个开关上被触发时，一序列信息被发送给交换网络，并且包括该组合的一部分端口的开关将接收该信息并对该信息起作用。这个例子示于图5中。一个组合可以定义称作＂盥洗室＂，它包括对应于卧室灯、走廊灯和盥洗室灯以及盥洗室排风扇的输出端。当这个组合控制被启动时(例如在夜里如果用户想要去上盥洗室)，假若三个不同的开关的三个不同的电源模块即使它们可以对应于输出端，卧室灯、走廊灯、盥洗室灯以及排风扇将全部运转。
本发明的另一个重要的优点是附加的设备和开关可以以最小的困难被加到网络。图6示出当一个新的设备被增加给一开关(或者从其除去)时，该系统如何更新。当一个设备被从一开关增加或者除去时，该开关的信号模块将发送一个网络配置信息给通信网络，通知这个改变，并且更新的网络配置被自动地保存在文件中。为实现这些，至少一个路由器可以装备有永久存储器设备以及装备有电池组，在电源发生故障时，以使存储器能继续起作用。
为了便于网络恢复，路由器也可以定期地，例如每小时，以及在电源故障以后保存网络配置。图7是一个流程图，示出电源故障后的网络自动恢复。一旦电源被重新建立，路由器搜索配置文件，并且一旦它被发现该路由器装载该文件，并发送一个配置信息给网络。为了获得在电源故障之前存在的原始配置，该配置信息被所有的开关接收和按对其起作用。
权利要求
1.一种用于建筑物中控制多个电器的管理系统，包括多个开关，每个所述开关包括一个信号模块和一个电源模块，所述开关相互连接以形成一交换网络，并且每个所述电源模块适合于至少给一个所述器具供给电源，其中每个所述信号模块适合于发出用于控制在所述交换网络中的任何开关的电源模块的信号。
2.如权利要求1所述的一种管理系统，其中每个所述信号模块包括一个用户接口，借此用户可以输入命令。
3.如权利要求1或2所述的一种管理系统，其中所述交换网络经至少一个路由器连接于一通信网络。
4.如权利要求3所述的一种管理系统，其中用户可以经所述通信网络输入命令给所述交换网络。
5.如权利要求4所述的一种管理系统，其中所述命令可以由用户经因特网、经内部网或者经电话连接输入。
6.如权利要求3、4或者5中任何一项所述的一种管理系统，其中所述电源模块的状态被提供给所述至少一个路由器，借此所述电源模块的状态可以从所述通信网络查看。
7.如权利要求3至6中任何一项所述的一种管理系统，其中所述电源模块的状态在所述路由器中定期地更新。
8.如权利要求3至7中任何一项所述的一种管理系统，其中所述路由器包括永久记忆存储装置，用于存储网络配置，并且其中网络配置在电源故障后保存到所述网络中。
9.如权利要求8所述的一种管理系统，其中所述配置被保存在配置文件中，并且其中在电源恢复以后，所述路由器从所述配置文件的内容中产生网络配置信息。
10.如权利要求3至9中任何一项所述的一种管理系统，其中当一个器具被增加给该系统或从该系统中去掉时，网络配置信息由与电源模块有关的信号模块发送给所述路由器，所述器具被增加给该电源模块或者从该电源模块去掉。
11.如权利要求3至10中任何一项所述的一种管理系统，其中所述通信网络是一个开放的协议网络。
12.如权利要求11所述的一种管理系统，其中所述交换网络通信是经预先规定的协议，并且其中所述至少一个路由器适合于在所述开放的协议通信网络和预先确定的交换网络协议之间接口。
13.如前述权利要求中任何一项所述的一种管理系统，其中所述信号模块适合于接收来自辅助控制设备的输入。
14.如权利要求13所述的一种管理系统，其中所述辅助控制设备包括温度传感器、湿度传感器、光传感器、火警报警器和安全报警器。
15.如前述权利要求中任何一项所述的一种管理系统，其中多个器具可以组合，借此由信号模块发出的单个信号可以操纵所述多个器具。
16.如前述权利要求中任何一项所述的一种管理系统，其中所述信号模块是一个低电压设备，以及其中所述电源模块是一个高电压设备。
17.一种用于建筑物中控制多个电器的管理系统，包括一个由彼此联系的多个开关形成的第一网络，每个所述开关包括用于给很多电器供给电源的装置，以及每个所述开关装备有用户输入装置，借此用户可以输入命令，用于控制在该系统之内的任何电气设备，并且其中所述第一网络连接到第二网络，所述第二网络是一个通信网络。
18.一种用于建筑物管理系统的开关，包括一个信号模块和一个电源模块，其中所述信号模块随用户输入而发出命令信号，并且其中所述电源模块是一个装备有多个输出端的电子电源装置，用于给多个相应的电器提供电源。
19.如权利要求18所述的一种开关，其中所述开关装备有用于连接到另一个所述开关以形成交换网络的装置。
全文摘要
本发明公开了一种智能地控制分布于建筑物中的多个电器的管理系统。该系统由多个开关构成,每个所述开关设有一个信号模块和一个电源模块。所述开关连接以形成一网络。每个电源模块给一个相关的装置提供给电源,但该网络中的任何电源模块可以被任何信号模块控制。
文档编号H02J13/00GK1356807SQ0113961
公开日2002年7月3日 申请日期2001年11月23日 优先权日2000年11月24日
发明者A·T·P·苏 申请人:迪臣－智能电子系统工程有限公司