用于连接建筑物中的智能设备的系统的制作方法
【专利说明】用于连接建筑物中的智能设备的系统
[0001]本发明涉及一种用于连接建筑物中的智能设备的系统。更具体地，本发明涉及提供在布置于多个居住单元以内的智能计量设备之间的连接。
[0002]英国(UK)已经命令向所有家庭部署智能燃气和电力计量表以及家用显示器(IHD)。这些设备要在家中使用ZigBee?(在以下称为ZigBee)无线电(在2.4GHz处操作)、利用通过被称为通信枢纽(CH)的设备的智能能源规范1.X而被链接在一起。ZigBee的媒体访问(MAC)和物理无线电(PHY)层在IEEE 802.15.4标准中被定义。
[0003]在图1中给出了所构思的典型配置的一个示例，其取自由ofgem、ofgem E-Serve和能源与气候变化部于2010年7月27日发布的“Smart Metering Implementat1nProgramme: Prospectus”(http://www.0fgem.gov.uk/e-serve/sm/Documentat1n/Documentsl/Smart % 20metering% 20-% 20Prospectus.pdf) 0
[0004]Ofgem的提议基于诸如上述燃气和电力计量表、家中显示器以及如由能源供应商(能源供应商，公共事业公司)向个体房屋提供的其他智能设备之类的智能计量部件。能源供应商或公共事业公司也将最可能提供通信集线器，智能设备使用导线被直接连接到该通信集线器或者使用ZigBee通信标准通过无线家庭区域网络(HAN)被连接到该通信集线器。在图1中被称为WAN模块的通信集线器也提供向广域网络(WAN)的接入，能源供应商以及其他授权方有权接入到该通信集线器。广域网络被计划为由中央数据和通信实体(DCC)所管理。
[0005]该方法应当适用于燃气和电力计量表以及家用显示器全部都在有限距离以内或通信集线器的无线电范围以内的大多数家庭。UK智能计量项目假定个体网络可以在每次智能计量表被安装在建筑物(与针对“普通”房屋的假设一致)中时由能源零售商单独安装。
[0006]然而，该方法将不适用于多住户单元(MDU)，在其中大量住户居住在相同的建筑物以内，并且在智能设备之间的物理距离、建筑物材料、干扰或物理空间使得个体难以设定对每个住户所需的家庭区域网络。
[0007]解决该问题的提议在专利申请GB1411267.6中被公开，其提供了使能在多个住户单元中的智能计量的实施方式的系统。本发明基于该专利申请的公开并且具体开发了具有更远的商业控制中心BCC的ZigBee桥ZBR的操作。
[0008]根据本发明，提供了一种用于连接建筑物中的智能设备的系统，其中该系统包括至少两个桥接设备，每个桥接设备被布置为与布置在建筑物以内的不同位置处的至少两个智能设备中的至少一个智能设备相对接近，其中该至少两个桥接设备经由无线连接被连接到智能设备并且经由宽带网络被连接到彼此，并且其中每个桥接设备使用智能设备的地址和相关联的个人区域网络的列表来确定从智能设备接收到的分组(packet)是要在宽带网络上被传送还是要被放弃。
[0009]优选地，智能设备的地址和相关联的个人区域网络的列表通过该系统的建筑物控制中心而被创建及维护。
[0010]优选地，针对每个桥接设备，单独的列表被创建及维护。
[0011 ]优选地，该列表包括源和/或目的地智能设备的地址。
[0012]优选地，该宽带网络是电力线通信网络、光纤网络、以太网或无线局域网。
[0013]优选地，该宽带网络支持基于互联网协议的通信。
[0014]优选地，在至少两个桥接设备与至少两个智能设备之间的无线连接使用在IEEE802.15.4通信标准中定义的协议而被实现。
[0015]优选地，该至少两个智能设备是智能计量表，特别是电力和/或燃气计量表，和/或家用显示器和/或消费者接入设备和/或预付费计量接口设备。
[O 016 ]优选地，当接收到的分组被确定为在宽带网络上传送时，已经接收到该分组的桥接设备生成对已经从其接收到该分组的智能设备的MAC层确认。
[0017]优选地，待在宽带网络上被传送的分组被桥接设备用作为目的地地址的建筑物控制中心的地址包装。
[0018]优选地，建筑物控制中心在接收到分组时移除地址头部(header)，读取原始分组的头部以确定目的地智能设备的地址，并且确定目的地智能设备的地址是否被包括在桥接设备中的任何桥接设备的列表中。
[0019]优选地，如果目的地智能设备的地址被发现，建筑物控制中心确定与目的地智能设备相关联的桥接设备的地址，包装原始分组以带有桥接设备的地址头部，并且在宽带网络上向寻址的桥接设备传送所包装的分组。
[0020]优选地，寻址的桥接设备在接收到分组时移除地址头部并且向目的地智能设备传送原始分组。
[0021 ]在接收到分组时，目的地智能设备生成对桥接设备的MAC层确认。
[0022]根据本发明的该系统和过程的示例现在将参照附图进行描述，其中:
[0023I图1图示了如由Ofgem命令的典型智能计量配置，
[0024I图2图示了该系统的示例性实施例，
[0025]图3描绘了针对ZigBee桥的概念元件模型，
[0026]图4图示了包括ZigBee分组在从源ZigBee设备被发送到目的地ZigBee设备时的包装和解包的流程图，
[0027]图5图示了由ZigBee桥的MAC层确认以及由源ZigBee设备的应用层确认的处理的流程图，以及
[0028]图6图示了在ZigBee桥中实现的白名单列表的示例性格式。
[0029]图2对应于以上提及的专利申请GB1411267.6的图5。图2图示了系统用于在典型的多住户单元MDU中连接智能设备的可能配置。在该示例中，向广域网络WAN的连接通过通信集线器CHl至CHn，其中路由设备R经由ZigBee桥ZBR连接到通信集线器CHl至CHn。通信集线器CHl至CHn继而使用例如已知的无线电通信标准(诸如上述的GPRS或UMTS)无线地连接至Ij广域网络WAN。进而，经由网关设备GW和WAN调制解调器WM实现到广域网络WAN的连接。被连接到WAN调制解调器的也是建筑物控制中心BCC，然而其也可以被实现为被连接到或集成在网关设备GW中的集中式建筑物控制中心BCC。在图2中所示的提出的系统和个体元件的进一步细节可以在GB1411267.6中找到。
[0030]如在GB1411267.6中公开的ZigBee桥ZBR用作在宽带电力线(BPL)路由器R与位于其RF范围以内的ZigBee设备IHD、GM、EM、CH之间的接口。ZigBee桥接设备通常的责任是提供接口，ZigBee消息通过该接口可以在BPL路由器与多个ZigBee设备之间转移，是提供针对在其无线电频率(RF)范围以内的睡眠或非睡眠设备的MAC层确认，其责任是提供针对睡眠设备的存储机构，从而暴露用于远程网络管理系统的一组配置AP1、通过本地设备接口例如经由USB(通用串行总线)或以太网线缆允许本地硬件配置，并且提供及管理白名单列表例如在其RF范围以内的认可的ZigBee设备的列表。
[0031]根据如在GB1411267.6中提出的系统，ZigBee桥与BPL路由器和网络管理系统匪S连接。在ZBR与BPL路由器之间的连接例如经由以太网线缆而被实现。BPL路由器由此负责在电力线与ZBR之间交换网络分组，但并不负责改变ZigBee桥的任何特征。远程网络管理系统继而例如负责根据安装需要而配置在该网络中存在的ZBR，观看及清理由ZBR收集的日志，更新设备的固件并且根据需要查询设备状态。
[0032]反映ZigBee桥的主要需要的个体子元件在图3中图示，这对应于GB1411267.6的图1。
[0033]与ZigBee设备进行交互。所有的ZigBee设备都经由ZigBee桥被连接到主干网络。ZigBee桥负责在基于IP的主干网络上发送由ZigBee设备接收到的消息。在主干网络以内，ZigBee桥并不加入ZigBee网络并且对ZigBee设备保持不可见。
[0034]管理MAC层确认。在所有的ZigBee设备都处于相同的RF范围内的情况下，每个设备针对每个接收到的分组发送MAC确认。如果发送设备并未接收到MAC确认，则假定接收设备尚未接收到该分组，这导致在发送设备中的MAC层重复发送相同的分组。在GB1411267.6提出的MDU方案中，通过使用所有的ZigBee设备经由ZigBee桥ZBR被连接到其的基于互联网协议(IP)的主干网络，网络范围得以增大。一旦消息在ZigBee桥ZBR经由其RF接口被接收，其针对该消息生成MAC确认以避免由例如在从接收装置提供这样的确认的时延所导致的ZigBee网络中的重新传送。ZigBee桥ZBR因而用作如同其是分组的接收ZigBee设备。
[0035]远程固件更新。理想地，当安装如上所述的网络时，其连接到的每个ZigBee桥ZBR和BPL路由器对用户保持不可见。因为现场工程师可能难以在完成安装之后在每个ZigBee桥ZBR上更新固件，固件的远程更新以及因而的ZigBee桥的特征是需要的。这样的固件更新可以从WS被初始化及控制。
[0036]BPL路由器接口。如图2中所示，ZigBee桥ZBR经由BPL路由器R通过路由器的IP接口被连接到主干网络。该接口使得ZigBee桥ZBR能够传送经由ZigBee RF接口在主干网络上接收到的分组，并且相同的接口也使得ZigBee桥能够接收由被连接到其他Z