专利名称：模块化的组合光学数据网络及独立dc功率分配系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模块化的组合光学数据网络及独立直流(DC)功率分配系统。更具体地，本发明涉及一种用于数据高速分配及低电压DC功率供应的模块化光学数据网络及独立DC功率分配系统，使用的复合布线被适配成用于与多个外围组件及装置连接。
背景技术：
存在一些数据网络或数据分配系统，并且非常鲁棒，并已被证明可用于高速及高带宽的数据通信。在这个意义上，术语“数据”意指包括任何形式的数字或模拟数据，包括但不限于:语音、图像、视频、文本、二进制或加密数据。数据网络的一个示例通常被称为局域网(LAN)，并包括经常在办公室和内部网系统中发现的该类通信网络。此类LAN的主干通常是CAT5布线，并且存在各种不同形式和类别的CAT5。往往在办公室或公司内安全的另一种类型的网络被称为以太网，自无线技术(如802兆赫)的发展以来，出现了现在通常称为‘WiFi’的所谓的无线网络的快速增长。在家庭和办公环境中，还有使用红外(IR)直接视线外设成长起来的一组短距离的网络，这些网络已从个人计算机和膝上计算机成功向或从外设(如打印机和扫描器)发送信号。其他短距离网络采用蓝牙(商标)技术用于短距离、低数据传输。这些网络的需求和成功取决于许多因素，包括:实施成本、灵活性、集成到新的和现有的系统的能力、最大数据处理能力和对噪声的抵抗力、对恶劣环境的适用性。已有越来越多的网络相互连接，以使数据流和数据管理能够合并。此类系统的一个示例是通用管理流量系统(UMTS )和增强型数据速率GSM演进(EDGE )技术，其中例如一个数字化的电话谈话可以作为数据包通过一些不同的传输链路或数据载体(例如家庭访问数字通信电话(DECT)电话)被传输。一个使用中的合适的接线装置被连接到一个数据终端并接收一个光通信信号并具有一个用于将该信号转发到例如一个手持式装置的独立电源。此外，此自供电设施包括一个电池备份(以不间断电源-UPS的形式)，以使从互联网上接收到的或发送到互联网上的信号在例如基站处接收之前，通过一个广域网(WAN)发送到远程手持装置或移动电话。此类灵活可变的数据载体网络通常被称为通用移动电信系统(UMTS)。
现有技术渐渐地，随着媒体(如卫星和地面数字TV电视)、宽带家庭接入、数字通信电话(DECT)、个人游戏和家庭娱乐系统以及传统个人计算机(PC)外设(如打印机、扫描器、扬声器和数字屏幕)的融合，大多数的电线、布线和其他设备常常被看作是杂乱的。本发明的一个目标是提供独立于传统家用市电供电的低电压(通常约48伏)的DC电源，以显著提高电气设备的效率和功用。本发明的另一个目标是要克服过量和难看布线的问题，其不仅难看而且带来火灾和绊倒的危险。另一个目标是提供一个网络解决方案，以去除对电源适配器及变压器的需要，其虽然只牵引了少量电流，但是还增加了许多电气件的成本，因为它们往往只需要几十到一百瓦的功率，并且因此需要变压器来将市电输入减少和转换到需要的电力电流和电压。本发明的另一个目标是通过在所有这些完全不同的概念之间提供一个新的互操作性平台来提供对家庭自动化、能源效率和简单生活(以及其他)的相矛盾的要求的一个解决方案。发明概述根据本发明的一个第一方面，提供了一种用于功率分配和数据通信的模块化光学数据网络，包括:一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头，这些接头在使用中提供了到该数据总线的同时通信并与该电气路径接触。根据本发明的一个第二方面，提供了一种模块化光学数据网络，包括:一个多芯电缆；在所述多芯电缆内的一个光纤数据电缆；在所述多芯电缆内的一个供电电缆；在所述多芯电缆周围的一个绝缘护套；一个带有刺穿该绝缘护套的装置的接头夹，以电连接到所述多芯电缆；以及一个数据分配装置，以电连接到所述接头夹以促进数据和/或功率分配。因此，通过提供双芯或多芯电线和电缆的组合形式的一个相对低电压的持续电源总线(其通常为标准光缆/铜缆组合向每个板传递高达100-200瓦)，本发明克服了与现有技术相关的问题，并达到上述目标。本发明的另一个优点是，它促进了高速数据传输，而不会产生信号的丢失或退化、压降或电磁干扰。理想情况下该刺穿装置包括:多个金属突出物，被隔开并布置成与该电力电缆的这些金属导线接合。被布置成与数据总线通信的这些接头理想情况下是折射率匹配的以便降低光损耗。根据本发明的一个第三方面，提供了一种用于功率分配和数据通信的系统，包括:一个网络；一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条用于功率的电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头，这些接头提供了到该数据总线的同时通信并与该电气路径接触，并且提供了一个控制装置用于监测该系统的状况或状态并且通过或者该数据总线或者该用于功率的电气路径中继与该系统的该状况或状态相关的数据；一个用于根据其功耗要求确定设备的层级的装置；以及一个用于根据至少一个预先确定的标准隔离设备的装置。因此据理解，本发明在其最广泛意义上的使用使家庭用户能够有效地设计出布线的一个单一 ‘主干’，并且在电缆上的任何点设置或定位插头外设或者甚至是大量装置，而不需要关注附近的电源，例如其中插入了一个变压器用于为该外围装置供电并且(重要地是)不产生不同电缆及配件的杂乱。电缆可集成到新的建筑中或改装到现有建筑中。此外，虽然仅聚合物类型的光缆被用作数据载体，应了解因为该系统仅旨在用于相对较小的装置，本发明理想状态下适合作为一种非常宽带的数据载体，并通常能够以超过几百兆波特率(兆比特/秒)至超过I千兆波特率(千兆比特/秒)的数据速率运行，并且因此，该光学数据网络的优点是，接头可被定位在任何位置，可以是一个出口板、插座或外设。理想情况下，该光学数据网络中的该光纤数据电缆是一个塑料光纤(P0F)。此外，该光学数据网络分配系统包括一对铜缆，以形成一个混合电缆。该光学数据网络可被适配成被定位，以便它与一个分配装置(如壁板)连接，该配电装置可具有一个或多个插座(如以太网插座和/或电源插座)。有利的是，一个电感器位于该电气路径的一个端子处，以将该电气路径上的任何数据从该电气路径上的功率隔离。在电导线的各端使用电感器允许叠加的数据符合许多信令标准中的任何一条，并且还允许在一个网络的不同分支上同时使用不同标准。可替代地，该模块化光学数据网络可被适配成与一个电信插头或插座连接。这可能实际上是通过一个被适配成例如将一种形式的数字信号转换成例如一个光信号的变换器实现的。其他外围装置可直接连接到该光学数据网络。这些装置的示例有:一个无线数据发送器/接收器装置，如蓝牙(商标)收发器或红外数据发送器/接收器装置或适合将一个信号转换成另一个信号的编码器。装置的其他示例包括:放大器、过滤器、开关和定时器，例如像定时器可连接到该网络并控制连接到该总线的其他项目。本发明的一个进一步的特征是，它可以是直接连接到发电装置(如太阳能电池板或风车/风力涡轮机)，以便在发生电源故障的情况下或者例如在远程位置的时候，仍然可以操作基本装置(如个人计算机、膝上计算机或其他装置)。可选地，一个功率和数据分配系统包括多个插座或一个结合了可编程装置的外壳。所述可编程装置可以包括，例如:一个被布置成在预定的瞬间开启或关闭另一个装置或设备的定时器或一个视频调谐器或一个编码器或一个用于将一个信号转换到另一个信号的转换器。除了上述电气和光学外设和通信装置外，该系统还适应于机械装置的公认标准，如夹钳、接线盒、及适配器；以及操作装置，如照明器、充电器、风扇、显示器、打印机及扫描器。大部分上述装置是相对低功耗的物件，并且可以被修改成由该分布式电源供电或该分布式电源可以在本地被转换成适合该装置的功率格式。除了上述装置之外，还提供了一种分配数据网络的方法，该方法包括:提供:一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头、刺穿该套管以便提供到该数据总线及电气路径的同时连接并且提取电流和/或数据。电流可以在该电气路径中在两个方向中的任一方向流动，以促进从市电电源(从电网馈送)牵引电力或向电网供电。优选地，该接头是由合成塑料材料构成并且理想情况下是注射成型的。理想情况下，光学和电气组件插入到预先形成的凹部中并且被确定尺寸和布置以便它们能够彼此连接以传输功率和数据。有可能有一个法律要求，使用通常的48伏铜双绞模拟系统向顾客提供电话连接。优选地，通过传输互联网语音协议(VOIP)并且在壁板上将其解码并将此重新传输到理想情况下与该板结合或连接的电话插座，本发明可被用于通过光纤提供电话业务。可替代地，这通过向该壁板中插入一个‘附加’单元来实现，以允许正常电话也能插入。
可替代地，该电话业务被从电话服务供应商通过铜线提供给一个8路开关。电话信号在该开关中被转换成到一个指定板的这些铜线上的调制，该调制具有一个解调器和标准的电话出口能力。通常通过在各端使用镇流电感器将调制叠加在这些48伏电缆上的载波信号上，以从该调制隔离出该48伏功率。可替代地，通过在该8路开关及该指定板上使用继电器，该板48伏导线在电源故障期间被从该电源系统中隔离。在一个进一步的替代布置中，指派了额外一对导线以从该8路开关向该指定板传输该电话信号。一个此类系统可以采用一个8路功率数据交换(PDX) 及一段混合电缆，该电缆具有比如说五个壁端口和一个48伏市电供电电源。可以向此添加一个家庭集线器盒/消费者单元和/或备用电池、电池充电器及一个36伏电池升压逆变器。此类系统适合为家庭高保真、数据通信和IP流媒体TV供电，所以可以形成一个为‘智能’家庭的通信信道。该开关的设计允许来自服务供应商的超过一个输入。该开关和/或该壁板可以被安装人员编程以将各服务供应商路由和/或分割到具体的路径或配置中并且确保两个(或更多个)服务供应商之间的通信被抑制。还可以将一个板的该两个(或更多个)输出端指派给两个不同的服务供应商，由此允许由不同的公司向比方说一个互联网服务提供电话业务。可替代地，插入该板中的分机可提供此设施。理想的情况下，该系统被适配成运行以便成为一个遥测系统的一部分，允许来自装置(如报警器和传感器)或来自该壁板本身或来自该开关的信号被发送到一个壁板，以便公共事业设备或火警或安全机构可以监测装置的状态或从结合了该装置的建筑物下载值。针对此设施的电源可能衍生自该系统以及一个按照需要连接或结合在该8路开关内作为备份的‘UPS’设施。
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为远程手机供电，以便这些手机能够依赖从光纤电缆上的功率接收到的功率运行，以便电话或其他装置能够在断电的情况下与终端进行通信。通过具有或者一个带一体发送器/接收器(Tx/Rx)的板和一个天线或者一个插件单元可以在一个房间内以非常低的功率提供本地无线广播(W1-Fi)，以提供此功能。这样做的优点是能够以非常小的信号进行非常局部的传输。这是可以实现的，因为没有金属(建筑钢材，墙板上的镀银，发送器与接收器之间显著的物理距离等)阻碍传输。并且，由于泄漏及其他位于相同频率(或谐波)的系统的干扰以及数据安全问题导致的射频干扰(RFI)较低。这被认为是有益的，因为近期人们越来越关注高层次RF传输的健康方面。传统的W1-Fi装置需要来自发送器的高信号电平，以穿过物理障碍以及来自附近其他系统的铺天盖地的传输到达接收器。这是一个自永久模型，因为引入的系统越多，传输信号的强度就越大。可替代地，该48伏电缆可以在8路开关与该壁板之间两个方向中的任一个方向为数据传输提供一个额外的通路。通过在各端使用镇流电感器，通常可以直接或通过使用载波信号将调制叠加在这些48伏电缆上，以从该调制隔离出该48伏功率。可替代地，本发明提供了一个相对低电压的持续电源总线，其通常为该光缆/铜缆组合向各壁板传递高达100-200瓦。这反而允许使用适当的电源电压转换器(如果需要的话)将大多数的标准设备(通常会被连接到230伏AC功率分配系统)的直接连接插入这些壁板中。据预计，未来的标准设备很可能是双电压，允许直接连接到240伏和48伏两者。可替代地，本发明提供了用于家庭自动化和控制、监测、自主性、能量管理和安全性的实现方式的框架，例如，允许用户用该组合的电源和数据电缆运行一台计算机(最初膝上计算机)和一个调制解调器，以便可以与外面的世界进行通信。该系统还为装置(如移动电话)和低功率LED灯提供了一个充电点。其他低功率设备和功能可按照要求添加到此最小系统。现在仅通过举例并参考附图描述本发明，其中:_附图简要说明
图1是一个房屋的方框图，示出了关键系统组件；图2a是网络系统的一个示例的图解视图，该系统从一个太阳能电池板接收其电源，并且某些装置已与该系统连接；图2b是一个开关式功率分配器的详细图解概述，示出了关键特征，其开关连接到不同的电源；图2c是一个开关式功率分配器的详细图解视图；图3示出了一个电缆的图解轮廓；图4是一个电缆接头的一个示例的整体视图，并示出了与其一体形成的一个插座；图5是一个图解视图，展示了使用供电短路链路的板重新编程；图6是一个图解视图，展示了通过使用该供电短路链路到该电源分配单元的返回
信息；图7是一个图解视图，展示了使用板的下降电压开关来消减负载和/或进入静止状态；图8是在供电分配单元监测的电流的图解视图，并且示出了单个板牵引的电流及其总值；图9是一个图解视图，示出了在该供电分配单元到那些单个板中的每一个的可用电流的调整及其总值；图10是一个图解视图，展示了如何提供和控制功率并反馈到远离该分配单元的数据集线器处的一个位置；图11是一个图解视图，并示出了如何适配现有的接线以用于同壁板一起使用；图12是一个通过此系统独特的控制方法实施‘绿色’节能措施的图解视图；图13是该系统的固有未来适用性的一个图解视图；图14是此系统的安全特征的一个图解视图；图15示出了当将本发明被采用和应用于冰箱/冰柜时改进的家庭可靠性的实现方式；图16是由此系统进行的遥测的实现方式的图解视图；以及图17是一个集成系统的一个替代实施例的图解视图，该系统安装在家庭环境中，配有一个智能电源管理系统。图18是48伏电缆上的调制如何为数据传输提供一个额外通路的图解视图；以及图19a至图19e示出了与各种不同的装置连接的一个相对低电压的持续电源总线的图解视图。本发明优选实施例的详细说明参照附图，图1和图2a中示出了网络系统10的一个示例，该系统从一个太阳能电池板16接收其能量供应。该系统10的组件包括一个电缆11，该电缆包括一个数据主干12和一个电气主干14。能量是由太阳能电池板16提供的，并通过自动电压调节器(AVR)IS被改进。AVR18本身就可能是一个连接到充电器20的可充电电池22。被连接时，这些装置会作为不间断电源(UPS)工作。图2a更详细地示出了具有功率分配能力的开关，该开关被描绘为与不同的电力电源连接。图3a示出了电缆11的图解轮廓。电缆11仅是电缆轮廓的一个示例。应了解许多其他版本的电缆在本发明的范围内。例如，可以对用于形成该套管的材料、该材料的厚度、该导电布线周围的材料相较于该光缆周围的材料的不同厚度、及彼此之间相对的不同通路的定向进行变更。为了便于说明，将参考图2b及图3a中所示的实施例。接头30示出在图4中，用于连接到电缆11并形成光学路径12和电气路径14，以便如图3b中详细所示可以在接线盒中与对应的光学和电气通路同时接触。在使用中，接头30例如如图4中所示与电缆11接合，以便与光学和电气路径同时连接。该连接机构(可能是掣爪、掣子或一次性接头的形式)确保一旦正确地连接到该电缆，该接头不会意外地从其分离。任选提供一个端帽(未示出)以在不作为插座使用时关闭和密封该接头的光学和电气端口。在一个特别优选的实施例中，接头进一步包括一个锁存器。接头可使一个多芯电缆能够被插入，以便完成光学和电连接。该接头包括一个光学折射率匹配材料，它可以是液体或凝胶或硬化到固体塑料材料中的液体，以使光耦合可以发生。可以容忍的信号丢失的数量远远大于传统光通信网络中可接受的量，主要是因为对信号的要求比噪声相对温和。可替代地，切割该多芯电缆暴露出该光纤电缆的端部，并且这些端部可被插入到一个合适的接头中，例如该接头配有合适的棱镜作为双面镜并布置成允许信号被发射到另一个光纤中以及一个装置或外设中或甚至是一个进一步的光纤中。应了解光信号可被复用，并因此该网络可被用于传递数据指令(例如从PC到打印机)和/或直接或间接传递来自互联网的信号和/或衍生自多媒体装置(如数字电视，来自圆盘式卫星天线70的卫星电视及来自天线80的数字广播)的信号。多模光纤可用于实现此功能。除了上述实施例，本发明促进了通过网络彼此通信和合作以及与其他外设通信和合作的装置的使用，以创建集成系统。此类系统的一个示例是包括通过网络连接到智能显示器、键盘或其他一些外设的电视或卫星调谐器的一个系统。理想情况下，配置一台个人计算机(PC)50以监督和控制视频数据在该网络上的分配。因此，该网络能将离散的系统组件组合，以形成一个用于处理数据的可用系统，以及一个能够向那些外设供电的系统。可以结合到一个系统中的其他组件包括:数字音频广播(DAB)调谐器、地面数字卫星TV调谐器及(硬盘)存储、机顶盒音频扬声器、闭路TV摄像机、麦克风、门铃及红外(PIR)传感器理想情况下，该接头有两个部分:一个母部分，其具有一个用于接收外设及接头端点的插入件，以及一个用于电缆的公接头。在使用中，该系统(以下简称为‘电源和光纤’(PAF))能够将一个收发器装置(该装置理想情况下位于该母接头中)连接到该系统，以方便数据流量的传输。理想情况下，该系统还将电源连接到该母接头，以便组件可以接收电能以运行。该公接头优选已经由例如生产商装配到一个与消费者产品、设备或装置连接的电缆。此外，安装人员可附装一个合适的智能开关，以便该设备/装置可以与现有电源电路或电源中的接线盒或其他装置一起使用。在此网络系统中使用的智能板意味着所有的数据选路都由在该电缆每一端的电路在软件中完成，并且因此不需要接线板像被动系统中要求的那样向每个板路由单个信号，不管它是由光纤还是导线传递。术语“塑料光纤(P0F)”是用来描述传递该网络中的数据通过的介质。所设想的系统还通过这些包括的导线传递功率。该网络数据不一定要通过P0F，并且可以使用用于数据和功率二者的导线创建这些智能板，并且它们均由以太网供电(POE)协议供电。这样做的优点是如此描述的网络系统在该8路开关不需要接线板并且该POE提供了该有源板电路所
需的功率。每个板可具有其自己单独的身份(诸如IP (互联网协议)地址)，以便可以把数据例如从互联网路由到它，以便其位置可以放在系统中的一个已知节点。通过结合一个处理器，本地智能及远程编程是可以从一个远程设施实现的，例如通过无线局域网(LAN)、通过移动电话、使用全球定位系统(GPS)或通过互联网接口。因此，应认识到可以远程控制和监测外设、装置或设备。还可以通过例如一个I2C (内部集成电路)接口向一个电可编程可擦除可编程存储器(EPROM)提供用于编程的本地连接。此本地连接是通过安装在该板那一侧或该8路开关上的一个插座的连接。由插入此插座的路由程序员进行编程。在该导线/POF混合线中的该标准铜缆的典型额定值为3安培，并且具有电涌能力以(如果需要的话)在很短的电涌期间提供通常6安培。假设牵引的电流很低，电缆电压是在几伏特的范围内，通常为5V。该标准系统电压为48伏，其在3安培时给出的最大连续额定功率为144瓦，如果该功率量可由该8路开关系统供应的话。如果不需要60伏的分离的特低电压(SELV)无波纹DC限制，例如如果需要高功率并且符合安全考虑和法规，额定功率可以高于144瓦。还可以通过提高该混合电缆中的导线尺寸同时仍保留60伏的最大值来传输更大的功率。可以设想通过组合来自不同来源(如来自电池、发电机、变压器、干/湿蓄电池、光伏源、风能和水电源、组合的热能和电能源、斯特林发动机、燃料电池、以及更传统的来源)的不同电压可以满足更高功率的要求。为了实现此本地发电设施，可以提供合适的整流器、相位变换器及升压/降压变压器，以使不间断电源(UPS)可用。除将铜作为电导体使用之外，应了解在相对较短的距离，铜还可以作为超过若干兆比特/秒的一个相对可靠、宽带和高速的数据总线起作用。因此，可以使用该铜缆来传输更多的数据，其可被用来进一步提高该网络的数据传输速率。通过在这些导线的每一端上使用串联电感器，该DC和该数据被分离。可以对本发明做出进一步的变更，例如通过使用一个单一的光纤芯而不是一个‘P0F’电缆的双芯，因为可以使用分路器将光缆分成两个或更多个端位置。功率(通常48V)是通过电缆中的这些铜芯提供给本地装置的，并且如所讨论的使一个低电压家庭总线能够提供多个低能量装置。虽然此类系统不是意在为高电流牵引装置(如热水器、烤箱或水壶)供电，一个相当大比例的家庭及办公设备现在可以使用本发明供电和控制的事实产生了许多好处。这些好处之中的一些将在下面讨论。智能系统具有用于所谓负载消减的设施，其在一个非关键装置被关闭(或放在低电流备用状态)时发生，以向另一台装置提供优先权。例如，一个智能系统可以监测到(甚至知道)一台冰箱的内部温度最近下降到低于最低阈值，所以打开了电机以将冷却剂泵到该冰箱的周围。然而在另一个房间，一台打印机将被用来打印一个最近通过该网络从PC发送的文件，这可能需要I或2分钟。然而，该网络是以全电流容量运行的并且没有可用的额外供电。因此决定在控制器中暂时关掉该冰箱电机并且为该打印机通电；打印该文件；然后将该打印机切换到备用并最终开启该冰箱电机。通关编程的方式同样可以实现数据的优先化，以反映数据的优先级和/或紧急性或服务质量。电信供应商通常按契约规定必须提供在电源故障的情况下运行的电话。随着光纤从街道到家庭的越来越多的使用，他们没有明显的设施做到这一点。因此，本发明为房屋提供了两个备份DC供电，并为服务供应商提供了一个设施。通过具有一个多用途的系统，这避免了电信供应商的巨大成本以及可观的整体经济。电池备份通过降低电压和视为低优先级的板(节点)来防止这一点。可替代地，可以有选择地切换不同的优先级，以延长电池备份时间并且仍保留可用的或备用的关键业务。同是这个原理可以通过降低电压和/或通过直接发送有关如何再次通电的数据来实现，以或者通过直接去除它们的功率或者通过向它们发出断电/关闭的命令来自动降低所有设备/外设的功耗。当所谓的上变频器包括在一个正面板中或者可能被插入到该正面板中或被关闭电源时，可以布置一个可从该正面板访问的刺点，以将48伏转换成或者120伏或者230伏(DC或AC)，并且只要有足够的电流这可被用来操作其他家用设备。此外，如果该板/节点要求，这些可以是可控的。到正面板的下变频器可被用于将48伏转换成12、5、3.3伏或甚至任何其他电压，并且如果该板要求，这些下变频器可以是可控的。该功率可以在连接到该板的电缆的两个方向中的任一个方向流动。这是由该8路开关100 (如图2a所示)促进的，其具有一个针对从该开关牵引的电流的电流限制设施，以及一个针对从该板流进该8路开关中的电流的‘二极管或’接线连接。虽然已对一个8路开关做出参考，应了解本发明适用于任意数量的端口或门。布置了一个供电单元(PSU)以具有一个多电源供电，其中冗余是可能的。还应了解该POF系统不仅提供了功率分配还使电话信号能够通过铜导线被分配到壁板。功率扩展器可被用于分配功率和数据，并且这些扩展器可能是I至2 ;1至4或I至7扩展器的形式。扩展受限于数据速率和芯片集问题。挤压/护套可以有凹座(pocket)，以允许该光纤及电线芯相对于护套或套管轻微移动。这有助于灵活性，允许这些电缆被弯曲。可以此种方式切割电缆，以便该护套对这些铜导线提供绝缘，但还允许光纤在终止点暴露。该系统的另一个特征是，移除了大量的电缆、皮线及其他电线；由此减少经常与工作站、音频系统及家庭娱乐系统相关联的杂乱的数量。可以使用该系统实现网络的铜芯上的电话/内部通话业务，因此可以使用该系统实现当前的模拟电话手机及现有的外围设备(如电话答录机)的使用。图5更详细地示出了到该板的DC总线上的短路的使用，以对该板上的一个状态、情况或程序进行重新编程或复位。该板52的正面上的这些接头54直接由混合电缆56连接到该DC分配组件58。这有一个电流限制输出51以容忍不会产生不良效果的意外短路。更具体地，该DC分配组件的设计是使得在一个其DC输出上的短路不影响其他输出。可以使用此特征执行一些功能，如复位该板中的软件。预选插头53提供了这两个DC导线之间的短路以有效地从该板电子装置中去除功率。二极管55防止从板52的内部电路流出的反向电流。去除该短路时，该板电子装置重新启动或重新起动其软件并将硬件开启到其初始状况。如果已使用外部影响(如程序员)或通过沿该复合电缆本身发送的数据对该板进行了重新编程，那么此短路机构可用于复位并重新启动硬件和/或软件。图6更详细地示出了到该板的DC母线上的短路(或下降电压钳位)61的使用，以向该开关端处的该电源分配提供一个返回信息设施。这可被用来启动替代模式并作为(如关于气体或烟雾的温度或水平的此类变量的)反馈信号的信道起作用。短路53或下降电压62在该板端的存在可以由该功率分配组件58处的检测器65检测。这可以用来改变功率分配组件本身的当前设置67。实际值取决于实际使用的功率分配单元的容量。然而，这些值可以由简单的信息模式64设置。例如，一个一秒钟的短路，接着一个一秒钟的24伏脉冲，接着另一个一秒钟的短路，可以由微型计算机66通过将信道设置到1/4全电流输出进行解码。一个类似于莫尔斯电码的十六进制、二进制或有其他一些相对低波特率的能力的代码系统可被用来传输数据，即使当存在断电、故障或失误时。图7更详细地示出了到板52的DC供电56上的下降电压75的使用，以实现负载消减和/或进入静止模式。该DC功率分配组件58按照要求向每个板提供一个唯一的电流67、51。此输出的电压一般在标称48伏，除非超过了额定电流。然而，此电压可以减少71、76或设置为零，以便消减负载或迫使在此节点上的负载进入静止模式。也可以智能版的形式提供该板52，该智能版可以测量该供电电压72并相应地调整其状态。可替代地，负载73可以连接到该板52并且可以对可用下降电压74作出反应，并相应地采取行动。图8和图9是在供电分配单元监测的电流的布置的图解视图，并且更详细地示出了单个板牵引的电流及其总值。每个板电缆82、83、84、85中的电流被监测86、90、92、94并求和66。在市电电源供电失败81或电池电压22下降的情况下，各种板可被逐步“供电”以根据预编程的序列87给出最佳服务质量。此预编程的序列可以是固定的、可本地调节或远程调节的，例如通过以太网连接本身。
监测负载的电流给出了关于所连接的负载的操作和状态的信息，并且该系统可被用于收集有关用途、瞬时功耗的数据并且用于将此数据通过现有电源进行中继(这只需要一个窄带宽，因为此类数据的波特率是非常低的)。图9更详细地示出了在该开关端的功率分配的操作。各板电缆82、83、84、85中的电流限制是可调的67及51、91及96、93及97、95及98以匹配每个板的电流要求以及附装到其上的相关联负载。对此电流值的请求可以通过多种方式传达到该电源分配，包括:通过在板端的短路钳位或下降电压钳位的方式或通过使用以太网或通过在这些DC链路本身上的一个相对低频率的信令布置的方式。它还可以通过逐渐增加到一个板节点的电压和电流来实现，以确定负载设置要求。图10更详细地示出了使用该复合电缆来将功率从在“开关端”的该功率分配58发送回所谓的“道路端”机柜101，以便该顾客支付支持街道级104的数据网络上的接入节点103所需要的功率102。有可能要求该顾客向该道路端机柜提供功率，因为服务供应商对向每个用户提供一个‘永远开启’的光纤连接的成本可能会望而却步，对此服务供应商可能无法得到充分回报。该道路端机柜连接105可以由来自该服务供应商的功率启用用于来话呼叫或数据，并且由来自该顾客的功率启用用于去话呼叫或顾客要求的传入数据。应了解此电缆可在其预期目的的相反意义上被使用，以使来自该服务供应商的有限功率可用进入顾客的系统用于关键设施(如调制解调器或通信装置)的紧急操作106。此设施可以是为电子装置供电，以提供传入光学系统与传统电话之间的基本接口连接107。可替代地，在图11中所描绘的布置可被适配成用于路边机柜端与顾客端之间。该电力电缆将成为电话传输介质。在这两种情况下，此解决方案通过提供一个在发生市电电源故障时运行的电话链路满足了 “电话公司”。该电缆108的此动力估计可被用作一个机构以启用该光学链路，从而提供一个在不使用时将光学链路断电的相当重要的节能方式。这有助于通过在其不被使用时禁用每一个顾客连接节点103、107来减少整体电信网络功耗。图11更详细地示出了该复合电缆和总系统的使用，以允许使用传统电话设备，同时仍然允许在发生电源故障时的紧急直接电话连接。应认识到由传统电话系统使用的一个额外的专用电缆对可能包括在该复合电缆中。如前所述，来自“电话公司”供应商的要求是可以在该安装了该电话的房产中在市电电源故障的情况下支持标准电话。图11这张图示出了一种方式，其中这在正常的状况下、或在市电电源故障但DC母线仍然运作的情况下以及最后在该市电电源及该DC母线系统二者完全失效的情况下得以实现。该系统被设计成允许“电话公司”在地面和-48伏标称113提供传统两线连接。正常状况下，这是由转换器117转换到+48伏的调制，该调制被分配给装置中的所有节点。通过使用串联电感器114、115，此调制被从该DC功率负载隔离。在+48伏供电发生故障的状况下，由换向继电器116实现到该分布式功率的两个铜导线的两线连接113。“电信”信号的极性为-48伏并且被防护二极管115防止进入该板电路。装配在标准电话与板接头之间的接口接头还包含继电器119，该继电器在该接口中的解调器118周围重路由该电话连接。现在存在电话与电信供应商之间的一个完美连接，由电信供应商供电并满足其所有装载和安全法规。通过提供维持该基站并当放置在一个合适的充电点时为该无绳电话充电所需的功率，上述系统还支持使用无绳电话。该系统以通常的方式使用该组合的光学数据和功率分配支持VOIP语音。在系统故障的状况下，逐渐隔离来自该系统的关键数据的这个概念还可以应用到其他功能，如使一个安全门在例如发生火灾的情况下解锁。图12更详细地示出了该系统包含该概念固有的‘绿色’节能问题的方式。具有一个全屋低电压总线系统(此分布式数据和功率系统的设计中固有)以及该传统家庭市电电源系统的概念允许创建124若干新的功能和布置。现在出现的机会是当家庭负载要求最小时通过隔离器120将该房屋从该市电电源完全隔离。这可以设置成例如在夜间或当房屋无人居住时自动发生。此特征的优势是，禁用所有电气“寄生”而不需要做出任何关闭房产中的若干装置的重大努力。—些权威部门还认为对市电电源频率场不必要的暴露会有不利的健康影响。人们越来越相信，射频传输的扩散还有在市电电源频率场中的沉浸对人类的健康有显著的负面影响。此射频/电磁污染似乎变得无孔不入。预期数据和电力传输系统使用的是光纤，而不是无线电或市电电源承载信令，以及在可能的情况下使用直流电而不是交流电。从外部电磁场屏蔽房屋和当不需要时关闭AC市电电源的可能性将减轻任何影响。此DC分配结构还巧妙地解决了有关本地发电或微型发电的问题。几乎所有的小的微型发电系统都不能够支持运行民用电，如果到该房产的市电电源发生故障121，代表一个添加了微型发电源的标准家用市电电源接线装置。通过将该微型发电122布置为支持低电压总线，就规避了孤岛的问题、实施标准(G83/1)的设备的成本及满足G83/1要求的行政成本。考虑到几百瓦能力的DC总线系统正是那种可由微型发电轻易支持的负载的类型。这种负载要求也正是在或者紧急情况下或者夜间负载或者无人居住的情况下支持家庭环境所需要的。此类电源会运行一个冰箱/冰柜123 (或者48伏供电或者带一个48至240伏专用变频器125)，为以下提供功率:一些LED照明、重要的通讯设备及防护/安全设备(防盗报警器)。它甚至可以提供足够的功率来运行燃气锅炉和循环泵，这意味着用对DC总线系统的相对较小的投资便可在断电的情况下达到相当舒适的水平。通过提供一个独立的48伏DC总线与传统市电电源124并联，可以解决关于原料(如铜)的高效使用的环境问题。此外，紧急储能器的高效存储(比如说在48伏)是可以实现的，并且避免了从DC到AC然后再返回DC而导致的不必要的转换损失。使用48伏总线本身来传达低数据速率信息允许使用非常低电流和低成本的信令电路。就不可预知的电源电缆和附装的负载阻抗以及数据安全性和干扰而言，这排除了市电电源信令的显著技术问题。该48伏总线本身上的直接信令可被用于低数据速率成本敏感的应用，如用于全屋控制及单独房间控制的温度和湿度。
可以使用一个48至12伏的隔离转换器将此48伏总线的电压进一步降低到比如说12伏，用于浴室中最关键的区域。图13更详细地示出了该系统将未来适用性、回收和再利用包含为其概念核心的方式。通过将该系统分成五个基本部分，此布置允许以最低的成本实现最基本的系统。最基本的系统包括该48伏电源81，其通过该DC分配单元58由该复合电缆56为该开关109及该板52供电。通过以相对较低的成本添加该电池22以提供DC功率备份，可以把该系统做成对短期市电电源故障免疫。该电池实际上可能是48伏标称，其范围可以从40到60伏，取决于其电荷状态及使用的技术。该电池本身还可以是比48伏标称较低或较高的电压并且该系统使用的48伏是由适当额定的上或下变频器所产生。一个典型的低功率要求小型系统可以很好地使用一个12伏铅酸电池和一个12至36伏DC上变频器，其通过将36伏坐在12伏的顶部会给出所要求的48伏标称。该48伏电源81在这些状况下可被结合到此上变频器中以提供一个一体单元。如果有多个电池串联使用，还可以提供对单个电池的电荷平衡的一些规定，以确保长的电池寿命及完全充电能力。使用的塑料光纤额定为100兆赫兹数据速率，但适用于I千兆赫兹的操作(如果需要的话)。推荐该电源/光纤复合电缆是在导管中路由的(允许简便安装和拆卸)，如果需要的话它允许升级或扩展。该DC分配单元58及该开关109可升级为更多的分布式功率、更多的出口及必要时更高的数据速率。现有部件可被重复用于较低规格的应用或在不再需要时被最终回收。板位置52同样可以升级为额外的规格，其现有的部件被重复用于其他节点或被回收。该系统概念是附加到光纤和接线的主干并且附加到它。由于在该系统中任何点的功率、数据和控制的全双向性质，任何功能可以位于任何地方。这使得能够用位于该系统中任何地方的很多简单部件创造出复杂的功能。例如，可以在有一个通过接口与板有线连接的麦克风的房间里创建一个婴儿报警功能。这是可以在任何其他板上进入的，在这些板上有一个接口运行着比如说一个扬声器或其他视觉报警器的功能，被适配成从该报警器接收信号。很明显，这些非专用接口还可以在同一时间用于其他多种功能。该麦克风可能有安全性的用途，并且当没有激活该麦克风输入时该音频输出可用作音乐。该系统被适配成允许融合技术和技术升级同时保留仍然提供满意操作的所有其他部件。这一点的关键是使用一个单一的标准化的插头，具有组合数据、功率和控制信号的能力；将48伏选为该系统中所涉及的典型负载的安全及高效功率传输的最佳电压；以及这些数据和控制信号的普遍性质。图14更详细地示出了为了安全性及为了监测和帮助年老、体弱或残疾用户的福祉，对居住情况和活动进行智能监测的实现方式，以提高其安全性和独立性。在市电电源供电故障的情况下，该低电压系统被适配成在每个节点140用作紧急功率照明系统。图15更详细地示出了应用于冰箱/冰柜151的改善的家庭可靠性的实现方式。冰箱冰柜逆变器，DC/AC转换器152或对冰柜的变更。内容信息153、操作警告(门打开)154、电机过剩电流155、运行时间155、受阻的热交换器155、156。这可能采取外部单元157的形式或通过冰箱/冰柜151与板52之间的直接插头连接长期结合在该设备中。图16更详细地示出了为了负载消减及其他目的的遥测和远程控制的实现方式。该数据总线和系统允许市电电源连接设备的健康监测和重新编程。该低电压数据总线的单独性质意味着该控制系统是完全独立于该市电电源本身的。这允许例如电力设施公司通过该数据和低功率网络与住所进行通信，并且允许在市电电源重新连接之前对电源连接项目进行远程负载消减。远程负载消减很可能涉及对此便利性降低的有利资费。因此，远程电源供应商或电网控制器可以远程禁用许多强电流设备，以便执行“调峰”的需求。燃气及水的计量和控制可能独立于消费者侧的电力的供应(它在仪表读取或控制的时候可能是切断连接的或不出现的)。可以由“电话公司”服务供应商做出布置，以通过该混合电缆向该房产提供有限的功率以达到启用此设施的明确目的。该组合数据和电力系统的分布式性质还允许对一个房间进行基于房间的环境调节、消耗监测和控制。图17是一个集成系统的替代实施例的图解视图，该系统安装在配有一个智能电源管理系统的家庭环境中，并示出了一个连接到(并监督)智能功率分配的数据交换形式的控制器。图18a至图18d是一个集成系统的替代实施例的图解视图。它们更详细地示出了允许数据结合到这些48伏特导线上的复合电缆和总系统的使用。应认识到由此数据使用的一个额外的专用电缆对可能包括在该复合电缆中。还应了解可以通过刺穿该电导线来形成中间接头或连接，以便‘菊链’功耗装置，同时保持该光学数据载体完整无缺。此特征的一个优点是，例如在电缆故障或切断的情况下功率和/或数据在网络周围的自动重路由是可实现的。支持市电电源故障的情况下对该房产的数据通信的要求是通过使用此布置实现的。此特征使用户能够在任何地点接进一个电气通路中并且连接一个‘分支’用于提供电力供应例如用于为一个单独的装置供电。无论电缆在何处被切断，因此会有功率、数据、控制、输入和输出，双向数据流和功率流二者都是可以实现的，而不需要‘修补’。该系统被设计成允许在正常状况下由转换器117和118将数据转换成+48伏的调制，该调制被分配到装置中的所有选定节点。通过使用串联电感器114、115，此调制被从DC功率负载隔离。在+48伏供电本身故障的情况下，自主设备可被配置成以与图1lc类似的方式从端到端连接混合电缆。该混合电缆(图11C )具有在光纤中以及在该48伏电缆上的数据传输能力，允许家庭自动化(domotics)的无缝集成。Domotics是给予家庭自动化及系统集成技术的名字。该组合系统的模块化性质，其DC功率的单独的和组合的两个方面在两个方向中的任一方向上的流动。从DC到若干千兆赫兹的数据控制功能及其任意组合允许一个从两个节点及以上的完全可升级的系统。从比方说8路开关到该壁板的一个单独电缆的基本框架允许使用任何格式的设备连接到一个电源的任一端。有关通过调制电力电缆的电压进行的控制和数据信号的传输有多重现有标准。如本文所描述的系统允许采用任何这些标准，因为通过电感器或者该电缆支架的每一端处的等效装置的结合每个电缆支架都能够从每隔一个支架中隔离。如果需要的话，该系统允许每个支架有不同的格式。可以通过使用被动或主动连接方法将该数据和控制信息从一个支架传递到另一个或其他设备。两种不同的数据传输机构及用于数据传输的介质(或者光学或者电导线)的选择要求清楚地理解这些差异。目前，数据的光传输是约100兆赫兹并潜在达到千兆赫兹的速率。由于没有来自光缆的电磁辐射，它对于网络恐怖分子的窃听具有很高的安全性。由于附近的其他电缆造成的射频干扰和交叉耦合，还对感应的噪声造成的数据损坏具有高免疫力。光学系统使用标准传输协议(如100BASE-FX)并且其含义是其所需的组件是比较昂贵的，即使只需要一个低级别的数据传输。还需要有一个显著的持续功耗，以保持该数据通信通路启用并准备好用于数据传输。通过48伏导线上的调制的数据传输比通过该光纤实现的更适合于较低水平的数据速率。由于来自该电缆的潜在射频传输，它具有较低的安全性。它还对电磁场特别是相邻布线具有低免疫力。优点是电缆的任何给定支架都可以接受任何类型的数据传输协议，并且将该调制放入或卸下该电缆所需的组件可能成本极低，取决于数据速率、安全性和所要求的服务质量。还可以为极低的静止功耗选择该调制技术。对于如传感器和控制装置的应用，来自该壁端口的电导线对在组合了功率和数据两者方面的便利性的是非常有益的。此种数据传输的使用发生在非常受控的环境中，并且因此该调制的幅度可以相对较小，这是与良好的数据传输属性一致的。市电电源承载信令和数据的主要反对意见之一，是该信令本身是一种形式的电磁污染，因为它四处传播，直到它最终被这些电缆特性及跨接在这些市电电源电缆上的设备的阻抗衰减。正是传输特性的这种不可预测性意味着在市电电源承载信令系统中这些调制信号电平必须要高，以便有机会将从一个点到另一个得到的这些信号重新组成原来的数据格式而不出现太多错误。图18a示出了使用48伏DC导线的一个单一的隔离控制/数据路径。它示出了一个单一的电缆支架56，通过使用串联电感器114和115该调制从该DC功率负载中隔离。这使得任何数据格式能够被利用，因为没有与该系统的其余部分的相互作用。该板52正面上的这些接头54直接由混合电缆56连接到该DC分配组件58。这有一个电流限制输出51以容忍不会产生不良效果的意外短路。该系统被设计成允许在正常状况下由转换器117和118将数据转换成+48伏的调制，该调制被分配到由电感器114和115终止的装置中的这两个节点。图11的示例示出了展示这一点的一个电话。图18a是48伏电缆上的调制如何在每一端使用镇流电感器来提供一个用于数据传输的额外通路的图解视图，该数据传输是在两个方向中的任一方向，在该8路开关与该壁板之间，以从该调制中隔离该48伏功率。图18b示出了一个被动的连接控制/数据路径。图18b通过示例的方式示出了三个连接的电缆支架。这三个电容器181把这三个支架连接在一起，用于数据传输的目的，但启用了每个电缆支架的DC隔离。图18c示出了一个替代的被动连接控制/数据路径。该三个电容器181的替代接线允许使用一个电感器114。图18d示出了一个主动连接控制/数据路径。其结果是该系统被主动连接，但每个分支彼此隔离。在此示例中，到每个电缆支架的数据被每个支架的数据转换器转换。来自每个转换器的数据与一个主动复用器连接。该主动复用器使数据能被按照要求收集和路由，以获得一个特定的系统功能。这些连接183可以用于其他数据处理装置，例如家庭安全系统。图19是本发明的另一个实施例的图解视图，并示出了通常向每个板传递100-200瓦的该相对低电压的持续电源总线。这允许将大多数的标准设备(通常会被连接到该230伏AC功率分配系统)的直接连接插入这些壁板中(代替使用适当的电源电压转换器)，或者允许使用双电压标准设备的直接连接。图19a至图19e是替代实施例的图解视图，示出了通常向每个板传递100-200瓦的该相对低电压的持续电源总线，反而允许使用适当的电源电压转换器将大多数小功率的标准设备的直接连接(通常会被连接到该230伏AC功率分配系统)插入到这些壁板中，或允许使用双电压标准设备直接连接。所谓的上变频器可被包括在一个正面板中，或者可被插入到该正面板中或通过从该正面板可访问的刺点供电。这些上变频器可被布置成将48伏转换成或者120伏或者230伏(DC或AC)，并且这可被用来操作其他家用设备，只要有足够的电流。此外，如果该板/节点要求，这些可以是可控的。下变频器可被用来将48伏转换成12伏、5伏、3.3伏或者甚至是任何其他电压。如果该板要求，下变频器可以是可控的。图19a示出了一个带下变频器及标准电气设备(如带传统市电电源插头192的高保真系统191)的实施例。此设备被插入到该独立DC到AC逆变器125，该逆变器从插头193处牵引其48伏DC功率，该插头连接到壁板52的该插座54。此特征的一个替代实施例是图12中的逆变器123。图19b示出了一个实施例，其中该DC到AC逆变器被装配到该壁插座本身194中，并通过电线195和196被连接到壁板52的后面，该复合电缆56在此处终止。图19c示出了一个带标准电气设备的实施例，如双电压设计的高保真系统191，允许它或者被连接到该230伏AC市电电源或者该48伏DC供电。在这种情况下，市电电源插头192被固定在一个插头归位(plug park) 198中无法看到。该48伏是从插座54处的壁板52提供的，并且被插头193连接到向该设备191的该48伏输入197。图19d示出了降低的低电压输出能力的一个实施例，其使用一个降压转换器199将该48伏DC减少到一个较低的电压(如9伏)，以向无绳电话主基站提供功率。图19e通过使用一个用外表面USB接头201集成到壁插座200中的降压转换器示出了该降低的低电压输出能力的实施例。该降压是从48伏到5伏，适用于为USB连接的设备充电的目的。本发明提供了冗余，以便如在一个环形布置中当一个线路或一个网络的一部分被损坏或破坏时提供允许通路和网络的自动重新配置的特征。本发明的另一个特征是，它发现了作为新建筑环境总系统(BETS)应用的一部分的应用，由此促进了资源的智能管理和功率使用的优化，同时还最大限度地减少功耗。例如，功率和光纤可以通过单独的电缆，或者该光纤电缆可以是导电的，以传输功率。本发明已仅通过示例的方式描述，并且可能在不脱离本发明的范围的情况下对其进行了变更。同样应了解已经描述了一些做出修改和替换的实施例，但对于已阅读并理解了本说明书的本领域普通技术人员，进一步的实施例和修改将是明显的。所有此类实施例及修改都意在落入所附权利要求所限定的本发明的范围内。本发明促进了诸如电源的合并、带电电池、发电机、太阳能电池板和光伏装置的集成系统和智能建筑管理在负载共享的基础上运行。此外，本发明促进了通过智能管理、电源的转移和使用(如电容器、电池、及非高峰供电)进行功率需求的定时转移。此外，本发明促进了清除设备如热泵以及其他被布置成将杂散功率转移到电荷储存器、电池或电容器的低电流装置的使用，这些装置然后可被用来以短脉冲提供功率以操作设备、外设和装置。应了解该系统可被修改成用作例如养老院和庇护所中的远程监测和健康供给。渐渐地，在许多国家中，有一个提供护理、监测和支持的动向，让人们在自己家中尽可能舒适和独立地生活。这两者都被认为是对于老年人口的一个具有成本效益的解决方案，也是比让年老体弱者疗养的更为理想的选择。为此，预计为可靠性和安全性而带DC功率备份的一个远程监测、通信和控制系统是可取的。同样应了解可以提供一些尺寸的电导线，以满足功率传输要求。可选地，电压极性可被用作一种控制或改变该系统的功能的手段。例如，通过使用二极管在48伏执行切换并提供应急功能，可以设置成把+48伏用于正常操作并把-48伏用于紧急功能。处理能力例如可以由一个微型处理器提供，以监测一个装置或设备的数据和/或功耗/额定功率，以便设备发出的需求超过最大供电或能力的情况下，可以自动执行设备的选择性隔离。可选地，可以按照用户确定的分级的重要性来隔离设备。
权利要求
1.一种用于功率分配及数据通信的系统，包括:一个网络；一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条用于功率的电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头，这些接头提供了到该数据总线的同时通信并与该电气路径接触；并且提供了一个控制装置，用于监测该系统的状况或状态并且通过或者该数据总线或者该用于功率的电气路径中继与该系统的该状况或状态相关的数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该电气路径被适配成除功率之外还要传输数据。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中该控制装置监测一个设备的状况或状态，该设备使用中与该网络连接并且通过或者该数据总线或者该用于功率的电气路径中继与设备的状况或状态相关的数据。
4.一种用于功率分配及数据通信的系统，包括:一个网络；一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条用于功率的电气路径；该套管被适配成接收中间接头，这些接头提供了到该数据总线的同时通信并与该电气路径接触，以便组合的低功率和低带宽通信由该电气路径提供，并且高带宽通信由该光缆提供。
5.一种用于功率分配及数据通信的系统，包括:一个网络；一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据 总线定义一条用于数据的路径并且该导线定义一条用于功率的电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头，这些接头提供了到该数据总线的同时通信并与该电气路径接触，并且提供了一个控制装置用于监测该系统的状况或状态并且通过或者该数据总线或者该用于功率的电气路径中继与该系统的该状况或状态相关的数据；一个用于根据其功耗要求确定设备的层级的装置；以及一个用于根据至少一个预先确定的标准隔离设备的装置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中该标准来自包括以下内容的组:电流、最大额定功率；运行持续时间；带宽要求；数据用途和分层重要性。
7.根据任何前述权利要求所述的网络，其中一个如电感器的过滤器位于该电气路径的一个端子，以将该电气路径上的任何数据从该电气路径上的功率隔离。
8.根据任何前述权利要求所述的网络，其中一个数据总线包括一个独立的电源，以使该数据总线能够在市电供电线上不存在功率时与该网络进行通信。
9.根据任何前述权利要求所述的网络，具有一个用于监测市电电压供应的装置并被适配成在市电供电线上不存在功率时向连接到该市电的设备供应电流。
10.根据任何前述权利要求所述的网络，其中一个电流交错器将电流分配给多个设备。
11.根据任何前述权利要求所述的网络，其中提供了一个过滤器用于去除电噪声。
12.根据任何前述权利要求所述的网络，包括一个数据通信系统，该系统包括: 一个多芯电缆； 在所述多芯电缆内的一个光纤数据电缆； 在所述多芯电缆内的一个供电电缆； 在所述多芯电缆周围的一个绝缘护套； 一个接头夹，具有刺穿该绝缘护套以与所述多芯电缆电连接的装置；以及 一个数据分配装置，与所述接头夹电连接以促进数据和/或功率分配。
13.根据权利要求11所述的网络，其中该数据总线是一个光纤。
14.根据权利要求12所述的网络，其中该光纤是由合成塑料材料如聚合物形成的。
15.根据任何前述权利要求所述的网络，其被适配成承载少于240伏理想状态下少于60伏优选48伏的电压。
16.根据任何前述权利要求所述的网络，其中接头夹结合了刺穿装置，以在夹到该电缆周围时与所述光纤数据电缆和/或所述供电电缆电连接。
17.根据任何前述权利要求所述的网络，包括一个端子接头，该端子接头被适配成与一个来自一组装置的外围装置连接，该组装置包括:一个无线数据发送器/接收器装置；一个红外数据发送器/接收器装置；一个编码器，适合将一个信号转换成另一个信号；一个放大器；一个过滤器；一个开关；一个定时器；个人计算机；膝上计算机；显示器；打印机；扫描器；电话。
18.根据任何前述权利要求所述的网络，包括来自下组的多个装置，该组包括:夹钳、接线盒、放大器、复用器、衰减器、适配器及分路器。
19.根据任何前述权利要求所述的网络，包括照明器、充电器、风扇、显示器、打印机及扫描器。
20.根据任何前述权利要求所述的网络，包括电能的来源，这些电能来源包括:太阳能电池板、风力发电机、电池、直流发电机、燃料电池及斯特林发动机。
21.根据任何前述权利要求所述的网络，包括一个数据通信系统，其中一个可编程的装置被适配成复用来自多个信号的一个信号。
22.根据任何前述权利要求所述的网络，包括一个接头，该接头的轮廓被确定为匹配该布线的轮廓并且被布置成与其合作以同时形成电气和光学连接。
23.根据任何前述权利要求所述的网络，其中提供了至少两个信道，一个第一信道用于一个第一服务供应商并且一个第二信道用于一个第二服务供应商。
24.根据任何前述权利要求所述的系统，其中用来刺穿的装置包括多个金属突出物，用于形成一个电连接以及至少一个光学连接。
25.—个建筑物、办公室或住所，包括一个根据权利要求1至23中的任一项所述的网络，以便一个低电压网络提供一个电源。
26.一种使用数据网络的通信方法，包括提供以下内容的步骤:一个数据总线及一个包裹在套管内的电导线，该数据总线为数据定义一条路径并且该导线定义一条电气路径；该套管的形状和尺寸被确定为使得能够接收中间接头、刺穿该套管以便提供到该数据总线及电气路径的同时连接并且提取电流和/或数据。
27.—种基本上如本文中参照附图所描述的系统。
28.一种使用基本上如在上文中参照附图所描述的网络进行数据通信的方法。
全文摘要
本发明涉及一种模块化的组合光学数据和功率分配网络及相关系统。更具体地，本发明涉及一种用于数据的双向高速分配和大量电力的通用传输的系统，使用的复合布线被适配成用于与多个外围组件和装置连接。用于例如控制个人计算机、膝上计算机及外设(如打印机和扫描器)的以前的数据网络(特别是在家庭环境中)都需要专用电源，并导致电线和布线的纠缠，常被看作是杂乱的并不时带来安全隐患。本发明通过提供一个双芯或多芯电线形式的相对低电压的持续电源总线克服了这个问题，该电线通常传递高达100-200瓦每节点并且还能够承载通常超过1千兆比特/秒的大量数据流量。本发明包括一个数据总线和一个包裹在套管内的电导线，该数据总线为数据定义一条路径并且该导线定义一条电气路径。对该套管的形状和尺寸被确定为能够接收中间接头，这些接头在使用中刺穿该套管，以便向该数据总线及电气路径提供同时连接。这是与智能功率和数据电路组合的。
文档编号H04L12/28GK103201979SQ201180051159
公开日2013年7月10日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者雷蒙德·佩托 申请人:费伯普恩特有限公司