用于在楼宇自动化系统中传送值变化信息的方法和设备的制作方法

专利名称：用于在楼宇自动化系统中传送值变化信息的方法和设备的制作方法
技术领域：
本公开一般地涉及楼宇自动化系统内的通信。特别地，本公开涉及用于在楼宇自 动化系统中传送值变化(change-of-value)信息的方法和设备。
背景技术：
楼宇自动化系统(BAS)通常集成并控制诸如加热、通风和空调(HVAC)系统、安全 服务、消防系统等结构内的元件和服务。集成和受控系统被布置和组织成包含应用或过程 专用控制器、传感器、执行机构、或被分布或布线而形成网络的其它设备的一个或多个楼层 级网络(FLN)。该楼层级网络为结构的特定楼层或区域提供一般控制。例如，楼层级网络可 以是RS-485兼容网络，其包括被配置为控制楼层或区域内的元件或服务的一个或多个控 制器或应用专用控制器。控制器又可以被配置为接收来自传感器或例如被部署为监视该楼 层或区域的室温传感器(RTS)的其它设备的输入。在本示例中，提供给控制器的输入、读数 或信号可以是表示物理温度的温度指示。该温度指示可以被诸如由控制器执行的比例积分 控制例行程序的进程控制例行程序用来驱动或朝着预定义设定点调整阻尼器、加热元件、 冷却元件或其它执行机构。提供给在给定楼层级网络内操作的一个或多个控制器的诸如温度指示、传感器读 数和/或执行机构位置的信息又可以被传送到自动化级网络(ALN)或楼宇级网络(BLN)，其 被配置为例如执行控制应用程序、例行程序或循环指令、基于坐标时间的活动调度、基于监 视器优先级的撤消或警报并将现场级信息提供给技术员。楼宇级网络和所包括的楼层级网 络又可以被集成到可选管理级网络(MLN)，其提供用于分布式访问和处理以允许远程监视、 遥控、统计分析及其它较高级功能的系统。关于BAS配置和组织的示例和附加信息可以在 2006年10月31日提交的共同待决美国专利申请序号11/590，157 (2006P18573US)和2004 年8月8日提交的共同待决美国专利申请序号10/915，034(2004P13093US)中找到，这些申 请的内容出于一切目的在此通过引用结合到本文中。可以在楼宇自动化系统的控制方案内实施诸如符合IEEE802. 15. 4/Zigbee协议 的设备的无线设备而不引起附加布线或安装成本。可以将诸如全功能设备(FFD)和精简功 能设备(RFD)的Zigbee兼容设备互连以便在楼宇自动化系统内提供设备网或网状结构。例 如，全功能设备设计有建立与其它全功能设备的对等连接和/或执行特定于楼层级网络的 楼层或区域的控制例行程序所需的处理能力。每个全功能设备又可以与成中心辐射(hub and spoke)布置的一个或多个精简功能设备通信。诸如上述温度传感器的精简功能设备设 计有执行特定任务或直接向所连接的全功能设备传送信息所需的有限处理能力。供在楼宇自动化系统内使用的无线设备可以被配置为用于建立与包括楼宇自动 化系统的不同元件、组件和网络的通信。可能期望用于配置并建立无线设备与自动化组件 之间的通信的系统和方法且有利于楼宇自动化系统的安装、配置、维护和操作。

发明内容
本公开一般提供用来在在楼宇自动化系统(BAS)内操作的无线设备和/或自动化 组件之间传送信息。无线设备和/或自动化组件可以被配置为在检测到所感测或监视的 值、组件和/或指示符的值变化或状态变化时自动地提供或否则推动从一个设备到另一设 备的通信。在一个实施例中，公开了一种被配置为用于楼宇自动化系统内的无线通信的自动 化组件。该自动化组件包括无线通信组件、与无线通信组件通信的处理器、与处理器通信且 被配置为存储可由处理器执行的计算机可读指令的存储器。所述计算机可读指令被编程为 处理经由无线通信组件接收到的值变化消息，响应于该值变化消息生成值变化更新，并经 由无线通信组件来传送该值变化更新。在另一实施例中，还公开了一种用于使在楼宇自动化系统内操作的自动化组件之 间的通信最优化的方法。该方法包括检测表示值变化的指示，生成值变化消息，响应于所检 测的指示来传送该值变化消息并接收所传送的值变化消息的确认。在另一实施例中，公开了一种被配置为用于楼宇自动化系统内的无线通信的自动 化组件。该自动化组件包括无线通信组件、与无线通信组件通信的处理器、与处理器通信且 被配置为存储可由处理器执行的计算机可读指令的存储器。所述计算机可读指令被编程为 经由所述无线通信组件来接收至少一个值变化更新，存储对应于至少一个无线设备的该至 少一个值变化更新，并响应于轮询(polling)请求来传送该至少一个值变化更新。在另一实施例中，公开了一种在在楼宇自动化系统内操作的自动化组件之间传送 信息的方法。该方法包括接收表示无线设备指示的值变化消息，根据相应的无线设备存储 接收到的值变化消息，并传送包括该值变化消息的值变化更新。在以下详细说明和附图中对本发明的附加特征和优点进行了描述且其由此将变
得明显。


所提供的方法、系统和教导涉及楼宇自动化系统(BAS)内的绑定自动化组件。图1举例说明了依照在此提供的公开配置的楼宇自动化系统的实施例；图2举例说明了可以结合图1所示的楼宇自动化系统来利用的无线设备或自动化 组件的实施例；图3举例说明了表示通信和更新配置的示例性流程图；图4举例说明了表示通信算法的示例性流程图；以及图5举例说明了表示另一通信算法的示例性流程图。
具体实施例方式此处所讨论的实施例包括自动化组件、无线设备和收发机。设备可以是IEEE 802. 15.4/ZigBee兼容自动化组件，诸如个域网(PAN)协调器，其可以实现为现场面板收 发机(FPX)；全功能设备(FFD)，其被实现为楼层级设备收发机(FLNX)；以及精简功能设备 (RFD)，其被实现为可以在楼宇自动化系统(BAS)中利用的无线室温传感器(WRTS)。此处所 识别的设备被提供为自动化组件、无线设备和收发机的示例，其可以在体现此处所公开的
5教导的楼宇自动化系统内集成和利用且并不意图限制此处所讨论和主张的设备和教导的 类型、功能和互操作性。此外，所公开的楼宇自动化系统描述了可以包括单独无线设备和收 发机的自动化组件，然而，应理解的是可以将无线设备和收发机可以被集成为可在楼宇自 动化系统内操作的单个自动化组件。I.楼宇自动化系统概述可以包括如上所述的设备并如上所述地配置的一个示例性楼宇自动化系统是由 西门子建筑技术公司提供的APOGEE 系统。APOGEE 系统可以实现RS-485有 线通信、以太网、专有和标准协议、以及已知无线通信标准，诸如符合ZigBee标准的IEEE 802. 15. 4无线通信和/或ZigBee认证的无线设备或自动化组件。通常在可以利用低数 据速率和/或需要低功耗的嵌入式应用中实现ZigBee标准、专有协议或其它标准。此外， ZigBee标准和协议适合于建立可以适合于诸如楼宇自动化的工业控制和感测应用的廉价、 自组织网状网络。因此，依照ZigBee标准或协议配置的自动化组件可能需要允许单独无线 设备在有限的电池充电(battery charge)上操作延长的时间段的有限功率量。诸如IEEE 802. 15. 4/ZigBee兼容自动化组件的有线或无线设备可以包括例如具 有RJ 11的RS-232连接其它类型的连接器、RJ45以太网兼容端口、和/或通用串行总线 (USB)连接。这些有线、无线设备或自动化组件又可以被配置为包括单独的无线收发机或 其它通信外围设备或与之接口，从而允许有线设备经由上述无线协议或标准与楼宇自动化 系统通信。或者，可以将单独的无线收发机耦合到诸如IEEE802. 15. 4/ZigBee兼容自动化 组件的无线设备以允许经由诸如例如802. Ilx协议(802. lla、802. lib. · · ,802. Iln等)的 第二通信协议进行通信。这些示例性有线、无线设备还可以包括人机接口(MMI)，诸如基于 web的接口屏幕，其提供对设备的可配置属性的访问并允许用户在BAS的其它设备和元件 之间建立通信或排除故障。图1举例说明可以结合此处所提供的方法、系统和教导的示例性楼宇自动化系统 或控制系统100。控制系统100包括第一网络102，诸如自动化级网络(ALN)或管理级网络 (MLN)，其与诸如多个终端104和模块化设备控制器(MEC) 106的一个或多个控制器通信。模 块化设备控制器或控制器106是可以将第一网络102耦合到诸如楼层级网络(FLN)的第二 网络108的可编程设备。在本示例性实施例中，第二网络108可以包括连接到楼宇自动化 组件110 (单独地识别为自动化组件IlOa至IlOf)的第一有线网络部分122和第二有线网 络部分124。第二有线网络部分124可以经由自动化组件126耦合到无线楼宇自动化组件 112。例如，楼宇自动化组件112可以包括被单独地识别为自动化组件112a至112f的无线 设备。在一个实施例中，自动化组件112f可以是可以包括或可以不包括无线功能并连接到 自动化组件112e的有线设备。在这种配置中，自动化组件112f可以利用或共享由自动化 组件112e提供的无线功能以定义互连无线节点114。自动化组件112a至112f又可以经由 例如控制器106和/或自动化组件126向第一网络102进行传送或连接到第一网络102。 自动化组件126可以是与第二有线网络部分124通信的现场面板、FPX或另一全功能设备， 第二有线网络部分124又可以与第一网络102通信。控制系统100还可以包括一般由参考标号116a至116g识别的自动化组件。自 动化组件116a至116g可以被配置或布置为建立一个或多个网络或子网118a和118b。诸 如例如全功能或精简功能设备和/或可配置终端设备控制器(TFC)的自动化组件116a至
6116g协同工作以在第一网络102、控制系统100与网状网络或子网118a和118b内的其它 设备之间无线地传送信息。例如，自动化组件116a可以通过发送被寻址到分配给互连自动 化组件116a至116g中的每一个和/或现场面板120的网络标识符、别名和/或媒体接入 控制(MAC)地址的消息来与网状网络118a内的其它自动化组件116b至116d通信。在一 种配置中，子网118a内的单独自动化组件116a至116d可以直接与现场面板120通信，或 者，可替换地，可以以分级方式来配置单独自动化组件116a至116d，使得例如只有自动化 组件116c的一个组件与现场面板120通信。网状网络118b的自动化组件116e至116g又 可以与网状网络118a的单独自动化组件116a至116d或现场面板120通信。定义无线节点114的自动化组件112e和112f可以与第二网络108、和网状网络118b 的自动化组件116c至116g无线通信以促进控制系统100内的不同元件、部分和网络之间的 通信。可以通过节点或包括节点的设备或网络102、108、114和118以直接的或点对点的方式 或以间接的或路由的方式进行单独自动化组件112、116和/或子网118a、118b之间的无线通 信。在替换实施例中，未提供第一有线网络部分122，并且可以利用其它无线连接。图2举例说明可以在控制系统100内利用的示例性自动化组件200。自动化组 件200可以是全功能设备或精简功能设备，并且可以与结合图1所示和所讨论的自动化组 件110、112和116互换地使用。在本示例性实施例中，自动化组件200可以包括与存储 器204或存储介质通信的处理器202，诸如INTEL PENTIUM、AMD ATHLON 或其它 8、12、16、24、32或64位级别的处理器。存储器204或存储介质可以包含随机存取存储器 (RAM) 206、可擦写或不可擦写只读存储器(ROM) 208和/或硬盘驱动器(未示出)、或任何其 它已知或预期的存储设备或机制。自动化组件还可以包括通信组件210。通信组件210可 以包括例如实现与控制系统100的有线通信所需的端口、硬件和软件。通信组件210可替 换地或另外含可通信地耦合到天线216或其它广播硬件的无线发射器212和接收器214。示例性自动化组件200的子组件202、204和210可以经由通信总线218彼此耦合 并能够彼此共享信息。这样，可以将诸如软件或固件的计算机可读指令或代码存储在存储 器204上。处理器202可以经由通信总线218读取并执行该计算机可读指令或代码。所产 生的命令、请求和询问可以被提供给通信组件210以便经由发射器212和天线216传输到 在第一和第二网络102和108内操作的其它自动化组件200、112和116。子组件202-218 可以是分立的组件，或者可以集成为一(1)个或多个集成电路、多芯片模块，和/或混合体。示例性自动化组件200可以是例如部署或设置在结构内的WRTS。在操作中，WRTS 可以监视或检测结构的区或区域内的温度。还可以由WRTS生成表示所检测的温度的温度 信号或指示。在另一实施例中，自动化组件200可以是例如耦合到传感器或其它自动化组 件的执行机构。在操作中，执行机构可以从另一自动化组件200接收信号或指示，并依照接 收到的信号来调整机械组件的位置。可以将该信号或指示存储或保存在存储器204内。此 外，可以存储该信号或指示以指示在自动化组件200内已发生值变化。换言之，信号或指示 的检测或接收可以操作为值变化标记，其表示存储在存储器204内的信息、设置、信号和/ 或指示已经被改变、更新或否则修改。或者，单独的值变化标记可以被设置和/或对应于每 个所检测或接收到的信号或指示。II.自动化组件通信和更新图3举例说明可以在自动化组件200之间实施的示例性通信和更新配置300。在本示例性配置中，可以将自动化组件200a配置为实现请求-响应(轮询)通信302，以便 将信息从200b设备拉到轮询设备或用于200b设备将值推到200a设备。例如，自动化组件 200a可以表示现场面板、FPX或另一全功能设备。同样地，自动化组件200b可以表示TEC、 FLNX、全功能或精简功能设备、无线执行机构或可在BAS 100内操作的任何其它有线或无 线设备。此外，自动化组件200a、200b可以是在例如网状网络或子网118a内可操作的。A.请求-响应(轮询)通信图4举例说明可以例如在自动化组件200a、200b之间实现的轮询通信算法400或 方法。在方框402处，可以是现场面板或其它全功能设备的自动化组件200a可以生成值变 化(COV)请求消息并将其传送到在BAS 100内和/或在构成BAS 100的单独的FLN内操作 的一个或多个自动化组件200b。COV请求消息可以请求或命令自动化组件200b指示本地检 测值、接收值、参数、或测量结果是否已被修改或改变超过预定义报告极限，例如COV极限。在方框404处，自动化组件200b接收COV请求消息。例如，如果自动化组件200b 自动接收到最后一个COV请求消息起已检测或接收到表示值变化的新值，则在方框406处， 自动化组件200b可以生成用于传送到自动化组件200a的COV确认消息。或者，如果自动 化组件200b未检测或接收到表示值变化的新值，则在方框408处，自动化组件200b可以生 成用于传送到自动化组件200a的否定的COV确认消息。在方框410处，如果自动化组件200a已成功地接收到由自动化组件200b提供的 COV确认消息，则自动化组件200a可以生成并发送用于答复自动化组件200b的确认COV请 求消息。在方框412处，自动化组件200b响应于由自动化组件200a提供的确认COV请求 消息知道OCV被成功地传送到设备200a并清除那些报告的C0V，并提供确认COV请求确认 消息。在方框412后，通信算法400可以重启且可以对BAS 100内的另一无线设备或自动 化组件进行轮询。应理解的是可以在有线或无线BAS 100中实现示例性通信算法400。B.推式通信图5举例说明可以例如在自动化组件200a、200b之间实现的替换通信算法500或 方法。可以在被配置为用于利用有线和无线通信两者的混合通信的BAS 100中采用示例性 通信方法500。在方框502处，可以是例如全功能设备、FLNX和/或TEC的自动化组件200b将检 查其输入和输出的新或变化值。如果新值与最后报告的值相比已改变超过预定义的量，则 将在下一次COV通信上报告该变量。在方框504处，自动化组件200b将以由内部COV报告时间间隔确立的定期间隔 或按照内部算法的需要进行检查以查看是否等待报告值变化(COV)。如果是，则自动化组 件200b将创建包含所有排队的(qUeUed)C0V值的推动COV消息并将其发送到自动化组件 200a。在方框506处，自动化组件200a在接收到并理解了该消息的情况下可以用推动COV 确认响应对自动化组件200b进行响应，或者，在方框508处，在未理解该消息的情况下用否 定的确认(NAK)和错误代码进行响应。在接收到时，在方框510处，自动化组件200b清除 COV状态。在方框512处，自动化组件200b可以返回到其正常操作，直至对新值的下一次检 查为止。自动化组件200a现在将那些排队的COV处理到自动化组件200a的内部数据库
8中，并且可以可选地如图1的附图和说明所定义的那样将那些值报告给其它设备。
如果自动化组件200b实际上是具有外部无线网络接口的硬连线设备，诸如具有 FLNX配置的TEC，则FLNX将需要针对COV对TEC进行轮询，并在发生到自动化组件200a的 通信时将其保持在FLNX内。另外，FLNX将需要如图4的算法所定义的那样对来自TEC的 COV进行确认。 如果自动化组件200a是具有外部无线网络接口的硬连线设备，诸如具有FPX的现 场面板，则FPX将需要动作具有用于被推动的COV的缓冲器和使用于现场面板的COV排队。 现场面板将依照图4的算法对FPX进行轮询以将COV接受到自动化组件200a的数据库中。在这种配置中，通信算法500允许从一个或多个自动化组件200b直至200a设备 并从200a设备到如图1所定义的其它系统组件收集并推动COV相关消息。通过与对每个 自动化组件200b进行轮询相反地推动COV直至自动化组件200a，使用较少的无线带宽并缩 短了系统端到端延迟。如果自动化组件200b在没有任何COV的情况下在稳定状态下操作了延长的时间 段(如内部变量定义)的，自动化组件200b将与自动化组件200a通信，以便自动化组件 200a知道自动化组件200b仍在操作。如果自动化组件200a在长于自动化组件200b内所 定义的内部变量的时间段内未从自动化组件200b接收到消息，则自动化组件200a将报告 与自动化组件200b的通信的丢失。通信算法500还可以被配置为解决并处理例如自动化组件200a、200b之间的通信 困难或错误。例如，如果不能传送COV轮询请求或者其未得到预期的接收自动化组件的确 认，则算法500可以被配置为从通信故障中恢复。通信恢复可以包括重复通信尝试预定次 数(例如十次尝试)。同样地，如果重复的通信尝试不成功，则通信恢复可能超时并且可以 在预定延迟(例如每三十分钟)之后重新尝试该程序。此外，在不可能进行通信的时间段 期间，仍在通信重建期间聚集并存储COV相关消息。应理解的是对此处所述的目前优选实施例的各种变更和修改对于本领域的技术 人员来说将是显而易见的。例如，可以根据系统要求、性能要求、及其它期望能力以任何已 知方式对这些配置的元件进行布置和互换。基于本发明所提供的教导和公开，并且在不减 少此处所公开的预计优点的情况下，可以进行被透彻理解的变更和修改。因此，意图是随附 权利要求涵盖此类变更和修改。
9
权利要求
一种被配置为用于楼宇自动化系统内的无线通信的自动化组件，该自动化组件包括无线通信组件；处理器，其与所述无线通信组件通信；存储器，其与所述处理器通信，所述存储器被配置为存储可由处理器执行的计算机可读指令；其中所述计算机可读指令被编程为处理经由所述无线通信组件接收到的值变化请求消息；响应于所述值变化请求消息生成值变化更新；以及经由所述无线通信组件来传送所述值变化更新。
2.权利要求1的自动化组件，其中从无线设备接收所述值变化消息。
3.权利要求2的自动化组件，其中所述无线设备选自由以下各项组成的组ZigBee兼 容设备、终端设备控制器、无线室温传感器、精简功能设备和全功能设备。
4.权利要求1的自动化组件，其中所述值变化更新包括从多个无线设备接收到的多个 值变化消息。
5.权利要求1的自动化组件，其中所述值变化更新是值变化响应消息。
6.权利要求1的自动化组件，其中自动地传送所述值变化更新。
7.权利要求1的自动化组件，其中响应于所述无线通信组件接收到所述值变化消息将 所述值变化更新拉到现场面板收发机。
8.权利要求1的自动化组件，其中所述计算机可读指令还被编程为 响应于所述值变化更新来处理由所述现场面板收发机传送的确认消息。
9.一种在在楼宇自动化系统内操作的自动化组件之间传送信息的方法，该方法包括 检测表示值变化的指示；生成值变化消息；响应于所检测的指示传送所述值变化消息；以及 接收所传送的值变化消息的确认。
10.权利要求9的方法，其中所述指示选自由以下各项组成的组传感器读数、温度指 示和执行机构位置。
11.权利要求9的方法，其中生成值变化消息包括生成包括多个值变化消息的值变化更新。
12.权利要求9的方法，其中所述值变化消息包括值变化和设备指示符。
13.权利要求9的方法，其中传送值变化消息包括自动地传送所述值变化消息。
14.权利要求9的方法，其中传送值变化消息包括将值变化消息推动至可通信地耦合 的无线设备。
15.一种被配置为用于楼宇自动化系统内的无线通信的自动化组件，该自动化组件包括无线通信组件；处理器，其与所述无线通信组件通信；存储器，其与所述处理器通信，所述存储器被配置为存储可由处理器执行的计算机可 读指令；其中所述计算机可读指令被编程为经由所述无线通信组件来接收至少一个值变化更新； 存储对应于至少一个无线设备的所述至少一个值变化更新；以及 响应于轮询请求来传送所述至少一个值变化更新。
16.权利要求15的自动化组件，其中从由以下各项组成的组中选择的无线设备接收所 述值变化更新=ZigBee兼容设备、终端设备控制器、无线室温传感器、精简功能设备和全功 能设备。
17.权利要求15的自动化组件，其中所述值变化更新包括多个值变化消息。
18.权利要求15的自动化组件，其中所述值变化更新是推式通信。
19.权利要求15的自动化组件，其中所述计算机可读指令还被编程为 响应于接收到的至少一个值变化更新来传送确认。
20.一种在在楼宇自动化系统内操作的自动化组件之间传送信息的方法，该方法包括接收表示无线设备指示的值变化消息；根据相应的无线设备来存储接收到的值变化消息；以及传送包括值变化消息的值变化更新。
21.权利要求20的方法，其中所述无线设备指示选自由以下各项组成的组传感器读 数、温度指示和执行机构位置。
22.权利要求20的方法，其中传送值变化消息包括传送包括多个值变化消息的值变化更新。
23.权利要求20的方法，其中所述值变化消息包括值变化和设备指示符。
24.权利要求20的方法，其中传送值变化消息包括自动地传送值变化更新。
25.权利要求20的方法，其中传送值变化更新包括将值变化更新推动至可通信地耦合 的无线设备。
全文摘要
用于在楼宇自动化系统中传送值变化信息的方法和设备。一种被配置为用于楼宇自动化系统内的无线通信的自动化组件包括无线通信组件、与该无线通信组件通信的处理器和与该处理器通信的存储器。该存储器被配置为存储可由处理器执行以进行以下操作的计算机可读指令处理经由无线通信组件接收到的值变化消息，响应于值变化消息生成值变化更新，并经由无线通信组件来传送值变化更新。此值变化可以以轮询(拉)方式或者以推(在其发生时)方式发生。
文档编号H04L12/28GK101971568SQ200880123790
公开日2011年2月9日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年1月3日
发明者G·D·纳斯, N·R·麦克法兰, P·桑格卡库尔 申请人:西门子工业公司