用于提供室外照明系统的自适应测量和协调维护的系统和方法
【专利说明】用于提供室外照明系统的自适应测量和协调维护的系统和 方法
[0001] 本申请涉及照明网络系统的领域，并且更具体地涉及提供用于室外照明系统的自 适应测量和协调维护的系统。
[0002] 随着MEMS、计算和通信技术方面的发展，室外照明网络（0LN)已经被若干公司引 入以使得能够实现室外灯的远程和智能管理。如图1中所示的常规室外照明管理系统100 可以具有两层架构。在下层，灯点被成组到段中。每一个段形成室外照明网络（0LN) 110、 120、130,其可以基于诸如电力线或射频（RF)之类的不同通信技术。在上层，中央管理系统 (CMS) 150通过IP网络140连接到段控制器（SC)，并且通过SC管理灯点。在实践中，由于 (对应网络的）SC110. 1、120. 1、130. 1部署在室外远程位置中，因此连接CMS和SC的网络 可以是有线、无线和/或蜂窝网络。如果每一个灯点（即网络元件)通过蜂窝网络可到达，则 CMS150还可以直接管理每一个灯点。
[0003] 远程监测是检测或预测失效的室外照明管理的一个关键部分。该远程监测依赖于 从远程0LN检索状态测量。例如，可以通过监测功能来检索燃烧时间、电流、电压和其它属 性。同时，还可以从附接在灯点上的传感器收集其它传感数据以支持一些智能城市应用，诸 如交通监测和污染监测。因此，从SC110. 1、120. 1、130. 1或灯点向CMS150中继测量的网 络(有线、无线和/或蜂窝）成为通信的瓶颈并且构成操作成本的主要部分。例如，在具有 1000个灯点的小城市中，假定CMS150每15分钟从每一个灯点收集一个80字节的测量样 本，则总业务量为每月230. 4MB。在实践中，该数字由于信令开销而通常高得多。然后，单单 针对小城市的0LN测量的年度成本可以是大约$ 5, 000,这取决于(例如蜂窝)网络提供商所 收取的费用。
[0004] 此外，维护是针对城市中的室外灯的最常见和重要的操作之一。在实践中，维护服 务可以由客户（即城市）或厂商提供。它还可以由客户和厂商二者联合提供。例如，客户可 以负责清洗设备和为设备更换灯泡而厂商可以维护网络连接性。然而，在这些维护模型中 的任一个中，维护实体(客户、厂商)由于在0LN系统集成和信息共享方面的困难性而缺乏协 调。
[0005] 因而，在产业中存在对于提供高效通信以便提供0LN的高效管理以便降低网络开 销和维护网络的成本的方法和系统的需要。
[0006] 在本发明的一方面中，公开了一种用于管理包括多个网络元件的外部灯网络的方 法。该方法包括以下步骤：标识网络元件的属性，将所述所标识的属性中的对应那些成组到 至少属性组中，从至少一个属性组中的每一个中的网络元件中的所选那些收集属性数据， 以及基于所收集的属性数据确定至少一个属性组内的网络元件的每一个属性的状态。
[0007] 在本发明的一个方面中，通过从所述网络元件中的所选那些收集数据来限制在组 内的元件之中收集的数据量：通过限定比M/N，其中N是对应属性组中的元件数目并且M小 于N;并且对于对应属性组内的每一个元件，生成随机数R，其中R在0和1的范围中；以及 在R〈M/N时传输与元件相关联的对应属性值。
[0008] 在本发明的另一方面中，公开了一种用于管理包括多个网络元件的灯网络的系 统，该系统包括接收属性信息的接收系统、与存储器通信的处理器，存储器包括代码，其在 被处理器访问时使处理器标识网络元件的属性、将所述所标识的属性中的对应那些成组到 至少属性组中、从至少一个属性组中的每一个中的网络元件中的所选那些收集属性数据、 以及基于所收集的属性数据确定至少一个属性组内的网络元件的每一个属性的状态。
[0009] 在本发明的又一方面中，公开了一种包括多个厂商的系统，每一个厂商管理多个 网络元件的网络；该系统包括从每一个厂商接收状态信息的接收系统，信息至少包括与对 应网络内的元件相关联的所选属性，监测每一个网络之中的属性信息，在对应属性的状态 超过阈值时生成至少一个工作订单，以及在厂商之中协调至少一个工作订单以满足所述工 作订单。
[0010] 在考虑要结合附图详细描述的说明性实施例时，本发明的优点、性质和各种附加 特征将看起来更加完整，在附图中贯穿各图的相同参考标记用于标识相同元件： 图1图示了常规命令管理系统（CMS)。
[0011] 图2图示了依照本发明的原理的示例性过程。
[0012] 图3图示了依照本发明的原理的示例性过程的流程图。
[0013] 图4图示了依照本发明的原理的示例性消息格式。
[0014] 图5图示了其中不同运营商单独管理对应网络的示例性网络配置。
[0015] 图6图示了用于提供不同网络和运营商之中的高效协调的示例性实现。
[0016] 图7图示了依照本发明的原理的示例性维护工作流过程。
[0017] 图8图示了依照本发明的原理的示例性维护协调过程。
[0018] 要理解的是，本文所描述的本发明的各图和描述已经被简化成说明与本发明的清 楚理解相关的元件，同时出于清楚的目的而排除许多其它元件。然而，因为这些元件在本领 域中是公知的，并且因为它们并不促进对本发明的更好理解，所以在本文中未提供这样的 元件的讨论。本文中的公开还针对对于本领域技术人员而言已知的变型和修改。
[0019] 在本发明的一个方面中，可以通过降低从灯点到CMS的业务量、通过排除不必要 的测量样本来实现开销及相关联的成本的降低。例如，如果两个灯点具有在短时段内安装 的相同照明器，则两个灯点的负载电流可以相同，如果它们的照明器工作在相同调光水平 上的话。通过使用该相关性，可以取两个灯点中的仅一个的电流样本并且单个样本可以用 于两个灯点。可以在循环基础上（即下一发光体的选择)或者在随机基础上基于两个照明器 中的固定一个的选择而做出两个照明器样本中的哪个的选择。
[0020] 本文所描述的自适应采样方法是有利的，因为室外照明测量中的自适应采样表示 取决于灯的属性的测量中的相关性，所述灯的属性在管理系统中已经是可得到的。
[0021] 此外，对于本文所描述的自适应采样，数据压缩和/或数据聚合也可以用于降低 从灯点到CMS的业务量。这些方法正交于本文中的本发明所描述的方法，并且因此可以一 起用于进一步节省测量成本。
[0022] 尽管所提出的方法可以应用于收集针对其它0LN设备(例如温度或环境光传感器） 的测量，但是传感器读数中的相关性的精度取决于室外环境，这是难以预测和量化的。因 此，本发明关注发现照明相关测量中的相关性。
[0023] 图2图示了依照本发明的原理的示例性过程200。在该示例性过程中，在块210 处，0LN设备或网络元件属性被收集和存储在CMS中。在块220处，具有要监测的属性中的 所期望的一个的设备被成组到对应相关性组中。在块230处，做出组内的设备之中的相关 性是否的确存在的确定（即验证)。如果相关性不保持或不存在，则在块240处丢弃相关性 组。然而，如果确定相关性组有效，则在块250处本文所描述的自适应方法被用于对相关性 组中的元件进行采样。
[0024] 图3图示了依照本发明的原理的示例性过程300的流程图。在该示例性过程中， 在部署0LN设备之后，在块310处收集其静态特征。可以通过安装工程师手动地执行收集， 或者可以通过0LN设备发起到CMS的连接以注册其特征(属性)来动态地执行收集。所收集 的静态特征可以包括设备类型、由CMS用于标识和与设备通信的设备地址、安装日期、设备 名称、制造商、型号、序列号等，以及设备的位置。一旦设备被部署，这些静态特征（即属性） 就是静态的。它们将仅在发生更换或修理时更新。
[0025] 在块320处，基于静态特征将0LN设备合并到组中，或者可以基于设备的静态特征 形成设备的组。例如，可以基于设备类型和安装日期形成组。可以基于例如制造商形成其 它相关性组。
[0026] 在块330处，收集组内的元件或设备的动态特征。动态特征或属性值可以是诸如 负载电流、负载电压和输出亮度、设备温度、环境温度等之类的值。
[0027] 在块340处，做出组的0LN设备或元件之中的相关性的验证。每一个相关性组内 的0LN设备应当具有在形成组的（多个）属性的值中的强相关性。例如，可以基于照明器的 模型和调光水平来构建针对负载电流的相关性组，而可以基于设备所连接到的电力网的段 来构建针对负载电压的相关性组。
[0028] 将已经确定其中的相关性不强的设备从组中移除。在块350处，这些被移除的设 备然后与其它类似的设备成组。成组过程重复直到网络内的设备被包括在至少一个组中为 止。
[0029] 在块360处，然后对相关性组中的0LN设备或元件进行采样。采样可以使用多个 方法中的一个或多个来执行。例如，采样可以从组中随机地选取一个或多个设备以进行采 样，或者样本可以以循环方式从一个或多个设备来选择。因此，向CMS提供限定组的特性的 有限数目的样本。此外，有限数目的样本还可以用于提供组内的元件之中的强相关性的进 一步验证。
[0030] 在本发明的另一示例性方面中，可以使用调度来设立采样，其中在给定N个设备 的组的情况下，可以在每一个周期P对M个设备的子集进行采样。在该情况中，CMS可以向 组中的设备发送关于（M，N)的信息。在每一个周期P内，组内的每一个设备生成随机数R。 例如设备可以实现在（〇, 1)中的均匀分布。
[0031] 设备然后可以确定是R〈M/N还是R>M/N。如果设备确定R〈M/N，则设备向CMS报告 对应属性。否则设备不报告属性。以此方式，在概率上，在组中