专利名称：用于建筑的无线建筑管理系统及方法
技术领域：
本发明涉及建筑系统、建筑数据建模、以及建筑自动化。
背景技术：
已经采用建筑信息建模来协助各种建筑系统的计划及实施。例如，周知在建筑项目的开发阶段提供建筑模型来辅助设备选择、以及协助规划施工方案。建筑模型经常包含关于建筑结构要素的粒状细节(granular details)，诸如框架细节、基础细节和墙壁细节寸。现有的建筑信息模型包含识别要素之间二维或三维相互关系的数据。建筑模型典型地存储为数据库，并且可以由第三方用于多种目的。尽管使用建筑模型可以计划并实施基本的建筑构造，但建筑模型也可以具有另外的目的，诸如用于热负荷仿真分析、或者电力负荷仿真分析等方面。随着施工进行，可以得到关于建筑的更多细节，以及，在一些情况下，可能出现与模型不同的变更。例如，在施工过程中，选择了设备，以及识别出关于通风设备、暖气装置、 管道设施的细节。基于这些附加细节，可以增强建筑模型，提供更加全面准确的模型。过去，随着建筑过程的进行，建筑模型的维护更加困难费时。因为实际施工涉及几个转包商，各自有一些雇员，难于以全面可靠的方式来更新建筑模型。结果，一旦建筑建成并投入使用，建筑模型经常有些过时而具有有限的实用性及可靠性。结果，在没有获益于精确且粒状的建筑模型的情况下，系统的运转典型地发生在建筑正常活动中。然而，周知在优化建筑运转的努力方面精确建筑模型可以为多种系统分析及仿真做好准备。尽管如此，对于已经完成并入住的建筑而言，因为并不容易得到精确的建筑模型，典型地通过不断摸索来试图进行优化。据此，需要一种更好的方法用于建立和/或维护优选作为数据库的建筑模型。在建筑的运转期间，这种建筑模型可以提供多重优点。
发明内容
通过提供用于自动化建筑和/或更新建筑数据模型的系统和方法，本发明的至少一些实施方式致力于上述需求以及其它需求。至少一些实施方式实现了新要素进入模型， 该模型可以由多种应用包括仿真、建筑控制、空间规划等使用。第一实施方式是一种建筑系统，包括通信网络、多个无线节点、多个被动式无线设备、多个传感器、以及处理电路。无线节点布置在建筑内，并且可操作地与通信网络相耦合。 各被动式无线设备固定于建筑内的对象，并且包含关于对象至少一个特性的第一信息。各被动式无线设备构造成，使用从被动式无线设备所检测出的通信信号取得的电力，与无线节点无线地通信。传感器构造成，产生表示建筑各处感知温度的第二信息，各传感器可操作地与通信网络相连接。处理电路可操作地耦合，以便接收来自无线设备的第一信息和来自传感器的第二信息。处理电路构造成，基于第一信息和第二信息产生关于建筑的控制信息。通过参照下面具体描述和附图，本领域的一般技术人员易于理解本发明的上述以及其它的特点和优点。
图1示出了在建筑的一部分或区域中根据本发明的建筑系统的示范实施例；图2示出了除去建筑的图1的建筑系统100的示意性方块图；图3示出了在图1的建筑系统中可以使用的被动式无线设备的示范实施例的方块示意图；图4示出了在图1的建筑系统中可以使用的传感器单元的示范实施例的方块示意图；图5示出了在图1的建筑系统中可以使用的无线节点的示范实施例的方块示意图；图6示出了由根据本发明实施例的图1的系统可以实现的第一组操作；图7示出了可以由无线节点和被动式无线设备用来获得建筑空间内新近布置对象的位置、标识以及其它特征的示范组操作；图8示出了为了使用至少部分利用图1的系统所生成的建筑模型来仿真控制策略的示范组操作；图9示出了由根据本发明实施例的图1的系统可以实现的第二组操作；以及图10示出了在图1所示的建筑区域中控制器、通风风门、以及传感器的示例布局。
具体实施例方式图1和图2示出了在建筑的一部分中实现本发明实施方式的示范实施例。具体而言，图1示出了在建筑的一部分或区域102中的建筑系统100，其包括通信网络104、在建筑内与通信网络104可操作地耦合的多个无线节点106、多个被动式无线设备108a、 108b、. . . 108η、以及处理电路110。在这种实施方式中，建筑系统100还包括布置在建筑区域102各处的传感器单元111。图2示出了除去建筑区域102的图1的建筑系统100的示意性方块图。具体参照图1，建筑区域102包括办公室形式的第一空间112、会议室形式的第二空间114、以及过道形式的第三空间116。仅仅出于说明的目，示例地给出了建筑区域102 以及空间112、114和116的具体布局。对于许多建筑布局而言，本领域一般技术人员很容易调整本文所描述的原理。第一空间112包括椅子142、墙壁144至147、计算机工作站148、电话机150、窗户巧4和办公桌156。通风风门158布置在空间112的天花板空间上方，并且负责向第一空间112分送经调节的空气。经调节的空气可以是冷气或暖气，并且包括再循环空气和新鲜空气。通风风门158接收来自没有示出但本领域周知的空气处理单元和通风管道的经调节的空气。一般而言，可以使用通风风门158来控制第一空间112的温度和/或新鲜空气含
5量。为此目的，未示出的控制器向通风风门158提供控制输出信号，以便响应于所感知的第一空间112内的状况和其它因素来进一步打开或关闭风门158。第二空间114包括四把椅子162至165、四堵墙壁166至168、147 (共用墙壁)、会议桌170、边桌172、台灯174、以及窗户176。通风风门178布置在空间114的天花板空间上方。通风风门178以与第一空间112的风门158大体相同的方式操作。具体而言，通风风门178构造成向第二空间114分送受控制的经调节的空气量。第三空间116包括三个墙段146、166和180、影印机182、以及通风风门184。通风风门184布置在空间116的天花板空间或通风系统的上方，并且以与第一空间112的风门158大体相同的方式操作。具体而言，通风风门184构造成向第三空间116分送受控制的经调节的空气量。再次概括地参照图1和图2，各被动式无线设备108x固定于建筑区域102内的对象上或固定在对象内。对象可以是固定装置，诸如墙壁、窗户、地毯、结构梁、暖通(HAVC)结构、顶部照明、以及电气和管道固定装置。对象可以是室内陈设，诸如桌子、灯具、椅子、办公桌、窗上用品等等。对象也可以是实际的电气设备，诸如影印机、打印机、电话、照明灯具。优选地，所有的这种对象都具有被动式无线设备108x。举例来说，被动式无线设备108a、108b、108c和108d布置在第一空间112的四堵墙壁144、145、146和147上，被动式无线设备108e、108f分别布置在第一空间112的椅子 142以及办公桌156上，被动式无线设备108g、10 布置在第一空间112和第二空间114的窗户巧4、176上，被动式无线设备108i、108j分别布置在第一空间112的计算机工作站148 和电话机150上。其它被动式无线设备布置在建筑区域102内的类似对象上。各被动式无线设备108x包含关于其固定所至对象的至少一个特性的第一信息。 在优选实施方式中，各被动式无线设备108x包括其安装所至对象的多个物理特征的信息。 这种物理特征可以包括外形尺寸、热特性、生产商标识、对象类型标识和生产日期，以及其子集。物理特征可以具体到对象的类型。例如，所存储的电气设备诸如打印机/复印机182、 计算机148或电话机150的物理特征包括能源消耗信息、和/或热能(热量)产生特性。所存储的窗户(例如154、176)的物理特征可以包括光学特性和热特性。各被动式无线设备108x构造成，利用从被动式无线设备108x中探测到的通信信号取得的电力，与至少一个无线节点106无线地通信。因此，举例来说，被动式无线设备 108x可以适当地包括本领域周知的所谓射频识别(RFID)技术。被动式无线设备108x接收来自无线节点106的信号并且发射包括所存储数据的响应。被动式无线设备108x从收到的信号中获得电力，以执行响应发射。这种技术通常是周知的。图3示出了被动式无线设备108x的示范实施例的方块示意图。被动式无线设备 108x包括天线301、射频(RF)电路302、电力获取电路304、以及数据处理电路306。天线 301可以采取任何适合于RF收发的形式，并且使其可操作地与RF电路302相连接。RF电路302是RF接收器和发射器，其构造成在典型用于RFID操作的频率上操作。目前多个波段被用于RFID操作。运行在这些频率范围的设备是周知的。电力获取电路304是一种电路，使其可操作地耦合，以便从由RF电路302接收的RF信号中获得能量，以及，电力获取电路304构造成，提供该能量作为偏置功率，用于数据处理电路306和RF电路302。数据处理电路306包括存储器308，其存储关于被动式无线设备108x安装所至对象的信息。这种信息可以包括对象的外形尺寸、对象的标识、对象的生产商、对象的光学和/或电气特性、以及对象生产日期。在一些实施例中，存储器308可以存储关于对象的“碳影(carbonshadow) ”。碳影是对象与其生产、存储、交付、以及安装进入建筑区域102等有关的碳足迹。如果对象实际上是电气设备，则其碳足迹信息可以包括关于对象的平均功率消耗或者其能源使用的其它度量的信息。据此，可以理解，基于存储在被动式无线设备108x中的信息，图1的处理电路 110可以用来跟踪建筑的碳足迹。再次概括地参照被动式无线设备108x，可以理解，被动式无线设备108x可以是所谓的电池辅助式被动RFID设备，其中所包括的电池用于为数据处理电路306供电。在这种设备中，仍然将来自所接收RF信号的能量用于经由RF电路302发射响应信号。再次参照图1和图2，传感器单元111包括用于由建筑系统监测和/或控制的多种状况的传感器。例如，传感器单元111可以包括温度传感器、气流传感器、光敏感器、挥发性有机化合物传感器等。在一种实施例中，每个传感器单元111是一种无线传感器单元，其包括多个传感器，包括微机电系统(MEMQ传感器。传感器单元111优选地包括平常建筑自动化操作诸如温度控制及通风控制所使用的传感器。图4示出一种多用途传感器单元400的示例构造，其可以用作一个或多个传感器单元111。传感器单元400是一种微系统，其采用一套MEMS传感器402，MEMS传感器402可以是温度、气流、湿度、光亮、CO2、挥发性有机化合物(VOCs)等任意测量的任意组合。微系统传感器单元400还可以并入处理电路404、以及射频传输电路406。在2003年1月观日提交的、标题为“Building System with Reduced Wiring Requirements and Apparatus forUse Therein”的美国专利申请No. 10/353, 142、以及2003年9月26日提交的、标题为“Building Control System Using Integrated MEMS Device，，的美国专利申请No. 10/672，527 中讨论了具有处理电路和RF能力的MEMS设备的一般示例，上述两件申请的内容以引用的方式并入本文。这些类型的其它设备也是周知的。再次参照图1，无线节点106布置在建筑区域102各处。如图2所示，无线节点106 构造成与传感器单元111和被动式无线设备108X无线地通信。无线节点106还优选构造成经由通信网络104与处理电路110通信，通信网络104大体在建筑区域102各处延伸。 通信网络104可以适当地包括基于以太网的网络、无线局域网(LAN) (WLAN)，或者二者的组
口 O图5示出了无线节点106的示范实施方式，无线节点106构造成以WLAN形式与通信网络104—起使用。然而，应当理解，无线节点106的其它实施方式可以构造成经由网络电缆进行通信，因此，仅仅是感觉上“无线”，这种节点以无线方式与传感器单元111和被动式无线设备108x进行通信。参照图5的实施方式，无线节点106包括RF通信电路502、电源504、存储器506、以及处理电路508。在这里所描述的实施方式中，RF通信电路502包括RF发射器和接收器，其构造成，以由通信网络104、传感器单元106、以及被动式无线设备108x所采用的频率，可控制地发射并接收RF信号。因此，例如，RF收发电路502能发射并接收无线局域网(WLAN)、RFID 标签信号、以及蓝牙信号。RF通信电路502进一步构造成，基于通信网络104、传感器单元 106、以及被动式无线设备108x所采用的三种无线通信方案之一来解调RF信号。
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电源504是由通信电路502、存储器506和处理电路508使用的电源。电源504可以适当地包括长寿命锂电池等。然而，在无线节点106与通信网络104物理连接的实施方式中，也可以从这种连接或其它连接获取电力。无论如何，处理电路508包括用于处理数据的电路，这些数据使用由通信网络 104、无线传感器单元111、以及被动式无线设备108x采用的三种通信方案发射。据此，处理电路508包括用于协议处理以及数据格式、用于从传感器111、被动式无线设备108x和通信网络104接收的数据的逻辑。处理电路508进一步包括用于控制RF通信电路502操作的逻辑。另外，如这里所述，进一步对处理电路508编程以实现属于无线节点106的操作 (或者促使部件502和504来实现操作)。为此目的，处理电路508执行存储为软件代码的操作，该软件代码可以全部或部分存储在存储器506中。存储器506优选还包含识别以前由无线节点106探测到的无线被动设备108x的目录、表格或者数据库。这种数据使无线节点106能够发现新的被动式无线设备108x、或者探测到已被移走的被动式无线设备108x。应当理解，至少在一些情况下，无线节点106和传感器单元111的功能可以组合进一种设备。另外，应当注意到，无线节点106可以包括用于自动化系统的控制器功能，诸如用于通风风门、水阀、照明器材等的控制器。再次参照图1和图2，本实施例中的处理电路110是计算机工作站130的一部分， 计算机工作站130包括用户接口 132和通信电路134。处理电路110还与数据存储器136 连接，数据存储器136可以是也可以不是全部或部分地包括在工作站130处。除了别的以外，数据存储器136存储建筑数据模型137、或建筑模型137，如这里所描述的，该模型可以被生成或更新。建筑数据模型137是建筑的模型、结构、操作的数据库或其它数据文件的集合。这种模型的总体体系结构是周知的，以及，典型地包括关于模型中各对象的属性、以及模型中与之相互作用或与之相连接的其它对象的标识。在这里所描述的实施方式中，通过包含关于建筑的更为粒状的信息，包括由建筑的使用引起的对象(诸如家具、设备、甚至占用)、以及更新和使用模型137的方式，模型137不同于周知的建筑模型。通过描述，其它差异将更为明了。一般而言，处理电路110经由通信电路134和网络104可操作地连接，以便从无线节点106接收关于无线设备108x的信息。处理电路110构造成，至少部分地基于存储在被动式无线设备118x中的信息来更新(乃至生成)建筑模型137。在简化的示例中，通过并入从固定于建筑区域102的窗户巧4、176的被动式无线设备108g、10 !获得的热特性，可以使用处理电路110来增强存储在数据存储器136中的建筑模型137。这种信息可以由开发制热、制冷、以及通风策略的仿真程序或计划程序使用。同样地，通过并入从固定于电气设备诸如计算机工作站148和电话机150的被动式无线设备108i、108j获得的热(发热) 特性，处理电路110可以增强建筑模型137。处理电路110进一步构造成从传感器单元111获取关于建筑状况的信息。这种信息可以用于开发控制策略、调整实时控制操作、或者提供建筑区域102内当前状况(或趋势)的可视化(显示)。处理电路110进一步采用用户接口 132来显示关于模型137和/或建筑区域102
8中所感知状况的信息。因为处理电路110具有到精确模型137、以及到来自传感器单元111 的传感器值的入口，处理电路可以利用关于在此所感知状况的信息来提供建筑布局的直观显示。因为在一些实施方式中传感器单元111能感知多种环境状况，如果需要，处理电路 110可以同期显示信息，显现在所显示的空间楼层平面内的空间中的多种状况，包括位于其中的对象。无线节点106、被动式无线设备108x、以及处理电路110的上述组合，可以给建筑数据模型提供多种增强或改进。在一些实施例中，无线节点106和被动式无线设备108x可以用来帮助识别移进空间的新对象的位置、或者现有对象的变化位置，从而允许建筑模型 137更新。例如，如果将空间112与空间114之间的墙壁147向左移动两英尺，那么，通过执行定位操作来确定被动式无线设备108d的位置，无线节点106可以探测到该移动。为此目的，图6示出了由根据本发明实的系统100可以实现的第一组操作。图6 示出了由系统100用来对建筑模型生成更新的操作。在步骤602中，基于使用被动式无线设备108x生成的信息，处理电路110获得用于存储在数据存储器136中的建筑模型137的新数据。该信息包括新近布置在建筑区域 102内某个位置的对象的标识和位置。另外，该信息可以包括从其被动式无线设备获得的该对象的其它特征，诸如物理特征、碳足迹信息等。图7示出了示范组操作，可以由无线节点106和被动式无线设备108x使用，以获得建筑区域102内新近设置对象的位置、标识、以及其它特征。在步骤702中，第一无线节点106发送探测RF信号，以发现先前没有探测到的任何被动式无线对象。这种信号想要从被动式无线设备产生一种大体即时的响应。在步骤 704中，第一无线节点106接收来自先前没有被第一无线节点106探测到的被动式无线设备 108x的响应信号。在步骤706中，基于发射(步骤702)与响应接收(步骤704)之间的时间差，第一无线节点106确定到该被动式无线设备108x的距离dl。可选择地，第一无线节点106可以向新RFID设备发射单独的测距信号，并且基于测距信号的发射与来自新RFID 设备响应的接收之间的时间差，确定距离dl。在步骤708中，第二无线节点106也发送探测RF信号，以发现先前没有探测到的任何一个被动式无线对象。在步骤710中，第二无线节点106接收来自新的被动式无线设备108x的响应信号。为此目的，应当注意到，建筑区域102内的大体每个位置都优选在至少两个无线节点106的无线通信范围内。据此，建筑区域102内任何位置的对象布置，导致至少两个无线节点能探测到该对象的被动式无线设备108x。在步骤712中，基于发射(步骤708)与响应接收(步骤710)之间的时间差，第二无线节点106确定到该被动式无线设备108x的距离d2。在步骤714中，基于dl、d2、第一和第二无线节点106的位置、以及其它信息，处理电路确定新的被动式无线设备108x的位置。其它信息可以是按照与dl和d2相同方式获得的到另一无线节点106的另一距离d3。附加的距离值d3使得能够经由三角形计算进行定位。可选择地，其它信息可以是关于建筑区域布局的信息。例如，对于图1中到未知对象具有确定距离dl、d2的任何两个无线节点106，dl、d2的交点在二维坐标系中仅仅限定两点。然而，这两点中有一点不在区域102内。据此，在二维坐标系中，基于距已知位置无线传感器的两个距离dl和d2，处理电路在步骤712中可以确定一点的绝对位置。对于能够有把握认为是布置在地板上的对象诸如桌子、椅子、以及大型影印机而言，即使对于三维坐标系，这种信息也经常足够。否则，近似值是足够的。实现步骤714的处理电路可以适当地是处理电路110。然而，应当理解，无线节点 106之一的处理电路508、以及其它处理电路，也可以实现这种计算。在步骤716中，基于存储在被动式无线设备108x中的信息，第一(或者第二)无线节点获得关于该对象的物理特征信息。尽管在步骤702或708中也可以获得这种信息， 但因为通过从被动无线装置108x的存储器308中提取信息可能引入延迟，在那些步骤中获得多方面的信息有可能影响获得正确距离测量的能力。因此，在单独的步骤中获得存储的信息，允许在步骤702和708中有简化的距离测量探测信号。应当注意到，使用无线节点106，可以采用其它方法来识别新近布置的被动式无线设备、确定它们的位置、以及获得关于安装此被动式无线设备的对象的信息。为此目的，美国专利申请序号No. (Fabrizio Stortoni)描述了一种方法，可以获得建筑环境中的位置坐标和RFID标签的信息内容。美国专利申请序号No.的公开内容以引用的方式并入本文。再次参照图6，在步骤602之后，处理电路110执行步骤604。在步骤604中，处理电路110更新建筑模型137。例如，如果对象是建筑区域102中的新对象，诸如新家具、或者新计算机工作站，处理电路110可以首先将该对象加到建筑模型文件，然后，基于位置信息和/或其它信息将该对象链接至模型137。如果合适，处理电路110也可以加入其它逻辑链接，诸如系统(如HVAC或消防系统)中对象的逻辑位置。使用对象ID、对象位置、以及优选外形尺寸，向现有建筑模型添加新部件的方法是周知的。如果1)得到模型137支持、并且 2)由被动无线传感器108x提供，则可以添加诸如热特性、寿命、电气特性等的特性。在步骤606中，处理电路110接收关于建筑模型137中在区域102内被移动或从区域102内被移走的对象的任何信息。为此目的，各种无线节点106构造成，定期检查以便了解先前由节点106探测到的对象是否仍然能探测到。使用类似于结合图7所述的过程， 可以再次核实先前探测到对象的位置。如果节点106(和处理电路110)探测到目前在建筑模型137中的对象设备在区域102内已经被移动或者被完全移走，那么，节点106通知处理电路110。在步骤606中，处理电路110接到通知。在步骤608中，处理电路110相应地更新建筑模型137。步骤602、604、606和608可以重复，直至所有新的、新近移动的、或者移走的设备都经过处理来更新模型137。相应地，图1的系统100提供一种方法，能以不断进行的方式更新存储在数据存储器中的建筑模型。在建筑的交付使用阶段期间以及在日复一日的建筑运转期间，可以使用这种过程。因此，建筑模型可以保持更新而不需要大量的手工数据录入。因此，与现有技术相比，在建筑的初期建设和交付使用完成很久之后，系统100在不断进行的建筑运转期间维护建筑模型。更为周知的是，占用者的存在能影响建筑性态(behavior)。据此，在系统100的一些实施例中，处理电路110进一步构造成，用建筑内占用者的表示来更新建筑模型137。建筑模型137因此包括关于占用者以及他们在建筑区域100内的位置的信息。为此目的，图1的系统100可以增强为，并入布置在建筑占用者身上的被动式无线设备108x。例如，可以要求建筑内的每个人佩戴标识(或其它安全)徽章。这种徽章包括 RFID设备(被动式无线设备108x)。然后，系统100可以使用与以上结合图6和图7的那
10些讨论相类似地操作，来识别建筑内占用者的存在和位置。模型137可以更新为包括建筑的当前占用者的准实时表示。在可选方案中，或者另外地，系统100可以使用与图6和图7 中相类似的那些操作，以每时、每天、每周或每季为基础来追踪或者趋向占用。使用图7的定位操作，可以使占用趋向于逐个房间。这种信息可以并入建筑模型137，或者存储为相关数据库。通过组合不断进行更新的模型137与建筑运转数据以及占用趋势，上述系统100 增强了智能建筑控制。如上所述，更新的建筑模型能有助于改进建筑控制策略。例如，图8的操作示出了使用仿真可以如何使用系统100来确定HAVC控制策略。与现有HVAC仿真技术相比，本发明以使用带有现行和精确的热建模信息(thermal modeling information)的建筑模型137进行仿真为特色。另外，当实际实现所仿真的控制策略时，通过使用传感器单元111来探测系统的实际状况，系统100可以评估一次或多次仿真的精确性。另外，与现有技术的仿真相比，使用所存储的占用趋势数据，也可以将占用者的热习性并入仿真。参照图8，在步骤802中，处理电路110 (或其它处理电路)访问如上所述经过更新的建筑模型137。这样一种模型提供建筑内所有或几乎所有对象的精确表示。另外，可选地，建筑模型137可以包括(或单独访问)用于建筑的各空间112、114和116的占用模型。 如上所述，通过实时探测与空间112、114和116在一起的占用者，并随时间累计占用数据， 可以获得这样一种占用模型。在步骤804中，处理电路促使执行多次仿真。各仿真可以指定状况，诸如户外天气、时刻、以及控制策略。在一种实施例中，通过改变控制策略，但是用不变的天气状况，执行多次仿真。各种各样的仿真方法是周知的。这些周知的仿真方法使用建筑模型137来有效地预测响应于特定组控制操作的系统性态。因为如本文所述模型137可以包括各种对象诸如电气设备、窗户的热特性，并且可以基于占用趋势估计占用者的热影响，与现有仿真方法相比，本仿真可以更加全面准确。在步骤806中，处理电路110可以促使HVAC系统根据仿真中所选择的一个来执行控制操作。为此目的，仿真的分析可以指出对于给定组的环境(天气、时刻、季节)特别有效的控制策略。处理电路Iio在步骤806中促使由HVAC系统实现该控制策略。为此目的， 处理电路110可以向HVAC系统以及未示出的HVAC控制站或直接向未示出的控制器(其控制通风风门158、178和184)传达控制策略信息。在一些实施例中，预期处理电路110和工作站130还包括一个或多个建筑自动化系统的控制站。在步骤808中，在实施控制策略之后，处理电路110获得关于识别建筑区域102中状况的传感器单元111的值。为此目的，传感器单元111经由无线节点106和网络104向处理电路110传达关于所感知状况(温度、湿度、C02、V0Cs和/或气流)的信息。在步骤810中，基于在步骤808中获得的传感器信息，处理电路110比较系统的实际性态与步骤804中预测的仿真性态。如上所述，仿真可以是粒状的，提供关于各空间112、 114和116相对于温度及其它状况的仿真性态。因为空间112、114和116具有单独的传感器单元111，处理电路110也具有粒状的传感器数据。因此，步骤810中的比较可以包括仿真性态与实际性态之间差异的逐个空间分析。在步骤812中，处理电路110提供比较结果的视觉指示，以及至少(ata minimum)提供仿真与实际状况变化明显所在之处的指示。然后，接到这种指示的技术人员可以确定变化的原因。HVAC系统的仿真性态与实际性态之间的变化可以是建筑模型137中误差的结果。可选择地，变化可以指示设备故障、乃至需要维护的设备或结构部件。据此，通过显示或者其它指示仿真系统性能与实际系统性能之间明显变化的存在及位置，能以适时的方式发现并纠正建筑系统中的维护问题，以便帮助系统更有效地运转。在不必涉及仿真的其它操作中，处理电路110使用来自传感器111所积累的传感器值，来开发空间112、114和116中多种感知状况的粒状趋势。处理电路110进一步构造成，使感知的状况趋势与各空间112、114和116内的占用趋势相互关联。然后，处理电路 110可以导致相关结果的图形或文本显示。以这种方式，可以处理高占用时空间中自身暴露的问题。例如，处理电路110可以识别会议室空间114的高度使用期间VOCs中的相互关系。处理电路110显示这种相互关系。在了解此信息的情况下，可以采取调查和/或纠正行动。类似地，基于模型137中的信息，处理电路110可以采用相同的方法，将所感知的环境状况与建筑中对象的特征联系起来。例如，处理电路110构造成，确定由传感器单元 111所感知的特定环境状况与如模型137中所存储的空间中对象的物理特征之间的相互关系。例如，处理电路110可以识别某些工厂的地毯(来自模型137)、以及过多VOCs (如传感器单元111所感知的)、或者包括某些型号影印机的区域中的过热之间的相互关系。处理电路110提供这种相互关系的显示，使得可以采取进一步的分析、调查、和/或纠正行动。图9示出了使用系统100的结构可以实现的不同组的操作。具体而言，建筑HVAC 系统安装维护过程中的问题之一是跟踪如何控制通风风门(或其它致动器)。具体而言，通风风门(例如，风门158、178和184)典型地接收来自现场控制器或现场控制盘(诸如西门子型号TEC控制器)的控制信号。现场控制器典型地就近安置，但不必与其所控制的通风风门在同一房间。当在建筑内安装或者更换风门时，可以使用图6和图7的方法来识别新近安装的风门的物理位置和其它特性。然而，可以不必使用图6和图7的方法来识别哪个控制器负责控制该通风风门的操作，因为那是一个安装问题。安装技术人员不太可能具有这样的职责或能力，更新风门上的被动式无线设备108x来指示如何将风门与HVAC相连接。因此，处理电路110可以识别并定位新的风门，但不能将该风门与建筑模型137内的现场控制器“连接”。例如，办公楼中较大的开放区域可能包括多个区，其具有多个风门和两个或更多的现场控制器。图10示出一种情形，其中三个风门158、178和184有可能用两个控制器 1008和1010进行控制。尽管安装风门158、178和184的人可能知道哪个控制器具体控制每个风门，但这种信息并没有存储在它们各自的被动式无线设备108x上，因此，并不容易达到更新建筑模型137。即使HVAC系统具有控制各风门控制器的非常清楚的标识，但这种控制器的物理位置可能没有存储成建筑模型易于使用的格式。采用图9的操作来帮助确定哪个控制器(如建筑模型137中所识别出的)控制系统100内的特定风门。例如，考虑一种示例，其中处理电路110试图确定控制风门158的控制器。在步骤902中，处理电路识别多个控制器，例如，与所讨论的风门(如风门158)在预定距离内的控制器1008、1010。处理电路110使用关于控制器和风门158的位置信息识别这些控制器。该位置可以适当地从如本文所述生成的建筑模型137获得。例如，使用图 7的操作已经确定了风门158、178和184以及控制器1008、1010的位置。在步骤904中，处理电路110识别最靠近于风门例如风门1004的N个控制器。数目N可以合适地为4。在这里所描述的示例中，只有两个控制器1008和1010候选，所以，步骤904不是必需的。然而，在所讨论的控制器的“预定”距离内有许多控制器的情况下，处理电路110限制候选控制器为最近的N个控制器。然后，在步骤906中，处理电路110相继地促使选定的N个控制器各自以限定的方式改变冷气(或暖气)的流动。结果，各控制器产生输出信号，促使其所安装的风门或多个风门打开或关闭，从而允许或多或少的调节空气。这种操作想要改变风门158所在的特定空间中的温度。如果特定的控制器控制风门158，那么，作为改变输出信号的结果，或多或少的冷(或暖)气将进入该空间。然而，如果特定的控制器不控制风门158，那么，靠近风门158的温度即使不是根本没有影响，也不会影响很多。在步骤908中，处理电路110从最靠近于所讨论风门即风门158的传感器单元111 获得传感器测量结果。与选定控制器的每一个对其所连接的风门改变其各自输出流动信号时的时间相对应，处理电路110记录传感器输出。如上所述，如果候选控制器构造成控制风门158，那么，将会探测到明显的温度变化。然而，如果候选控制器构造成控制一些其它风门，那么，靠近于风门158测得的温度将不受影响。在步骤910中，处理电路110识别最影响风门158附近温度的控制器。在步骤912 中，处理电路110在建筑模型137中存储风门158与识别出的控制器之间的链接。应当理解的是，上述实施例仅仅是示例性的，并且本领域普通技术人员可以容易地想出结合本发明原理并落入本发明精神及范围内的他们自己的实现方式及修改。
1权利要求
1.一种建筑系统，包括a)通信网络；b)多个无线节点，在建筑内可操作地与所述通信网络耦合；c)多个被动式无线设备，各所述被动式无线设备固定于所述建筑内的对象或固定在所述对象内，各所述被动式无线设备包含关于所述对象至少一个特性的第一信息，各所述被动式无线设备构造成，使用从所述被动式无线设备中检测出的通信信号取得的电力，与至少一个所述无线节点无线地通信；d)多个传感器，构造成产生表示所述建筑各处所感知温度的第二信息，各所述传感器可操作地与所述通信网络相连接；e)处理电路，可操作地耦合以便接收来自所述无线设备的第一信息和来自所述传感器的第二信息，所述处理电路构造成，基于所述第一信息和所述第二信息产生关于所述建筑的控制信息。
2.根据权利要求1所述的建筑系统，其中，所述处理电路进一步构造成，部分地基于所述第一信息生成模型，以及，基于所述模型和所述第二信息产生控制信息。
3.根据权利要求2所述的建筑系统，其中，所述建筑系统包括多个控制器，并且其中， 所述控制信息包括用于至少一些所述控制器的一组或多组细目。
4.根据权利要求2所述的建筑系统，其中，所述多个传感器中至的少一些布置在所述多个无线节点中的一个无线节点或多个无线节点内。
5.根据权利要求1所述的建筑系统，其中，所述处理电路进一步构造成，部分地基于所述第一信息和所述第二信息生成模型，基于所述热模型产生多个仿真控制策略，以及，基于所述多个仿真控制策略中的一个产生控制信息。
6.一种方法，包括a)使用无线设备来识别布置在空间附近内的多个控制器；b)选择所述多个控制器中的一个；c)获得所述空间内的温度测量；d)促使所述选择的控制器来改变经调节的空气流进所述空间；e)在第一持续时间之后，获得所述空间内更新的温度测量；f)选择一个或多个其它控制器，以及，对每一个控制器重复步骤c)、d)和e)。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括，对于每一个所述选择的控制器，基于温度测量与更新的温度测量之差，确定所述多个控制器中用于所述空间的第一控制器。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤a)进一步包括，采用布置在所述空间附近的无线节点与每个所述控制器上的无线设备进行通信。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括，在步骤a)之后，确定每一个所述控制器与所述空间内的基准点之间的距离。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，基于每一个所述控制器与所述基准点之间的所确定的距离，对N个候选控制器进行识别。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述控制器中被选定的一个控制器和所述被选定的一个或多个其它控制器组成所识别的N个候选控制器。
12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，更新建筑模型，以使所述空间与所述第一控制器相关联。
13.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，使用所述第一控制器对所述空间中的温度进行控制。
14.一种方法，包括a)使用无线设备来识别布置在空间附近内的多个控制器；b)相继地指令每个控制器改变输出，所述输出与一个致动器耦合；c)识别在改变所述输出时导致所述空间中最大环境变化的所述控制器；d)存储将所述被识别出的控制器与所述空间相关联的信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，步骤b)进一步包括，采用布置在所述无线设备中的处理电路来相继地指令所述控制器。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，步骤c)进一步包括，采用布置在所述无线设备中的处理电路来识别所述控制器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述无线设备包括RF电路和所述处理电路，并且其中，将所述处理电路构造成以第一模式与被动式无线设备通信；以第二模式与无线传感器通信，其中，所述第一模式采用不同于所述第二模式的无线协议。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，使所述无线设备可操作地与通信网络耦合。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，使所述无线设备有线连接至所述通信网络。
全文摘要
本发明公开了一种建筑系统，包括通信网络、多个无线节点、多个被动式无线设备、多个传感器、以及处理电路。无线节点布置在建筑内，并且可操作地与通信网络耦合。各被动式无线设备固定于建筑内的对象，并且包含关于对象至少一个特性的第一信息。各被动式无线设备构造成，使用从被动式无线设备中检测出的通信信号取得的电力，与至少一个无线节点无线地通信。传感器构造成为产生表示建筑各处所感知温度的第二信息，各传感器可操作地与通信网络相连接。处理电路可操作地耦合，以便接收来自无线设备的第一信息和来自传感器的第二信息。处理电路构造成，基于第一信息和第二信息产生关于建筑的控制信息。
文档编号H04L29/08GK102217231SQ200980142155
公开日2011年10月12日 申请日期2009年9月3日 优先权日2008年9月3日
发明者切勒里·R·萨斯特里, 奥斯曼·阿麦德, 理查德·J·勒布兰克, 贾斯蒂尼安.罗斯卡 申请人:西门子公司, 西门子工业公司