专利名称：无线通信网络以及使用xml模式的无线控制或监控设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信并且，更特别地，涉及包括无线设备(例如，传感器和/ 或驱动器)的无线通信网络。本发明还涉及用于无线通信网络(例如，无线传感器网络) 的无线控制或监控设备。
背景技术：
从现有的和新的产品(例如，工业；住宅；商业)中移除导线(wires)明显地降低 了安装时间，简化了安装过程，并且减少了花费。需要监控和调试工具来帮助这种产品的安装，以及跟随调试以监控和控制各种产 品参数。然而，人们认为这种工具会相当快地变得过时并且需要被重新设计以支持新的无 线产品。另外，当用于监控产品的无线通信协议改变时，或者当所支持的协议在特定的环境 下无法使用时，人们相信这种工具将不起作用。基于低速无线个人区域网(LR-WPAN)的工业和商业无线传感器网络正在成为成 本有效，分布系统的强有力推动者。这些LR-WPAN技术正在不断增加地部署到监控和控制 应用中。演进工业协议趋于展现某种属性，使得它们难以与基于设备的更多最新技术(例 如LR-WPAN)互通。由于类似自发现和自配置的概念是这些类型的设备中的通用概念，应用 这些规则中的一些来增加这种新一代产品的附加值是一个合乎逻辑的步骤。与此同时，人们相信这些新的解决方案与正在进行的工业环境的集成和互操作是 随后需要解决的挑战。这种演进的部分需要与传统的相互作用，而不是当前保持的，工业协 议，诸如，例如且不限于INC0M(工业通信)。INCOM网络提供INCOM网络主机和各种设备之间的双向通信，例如，电路中断设 备、断路器、数字仪表、电动机过载继电器、监测单元以及各种工业和电子分布产品。在由 专用双绞线组成的通信网络上执行控制和监控。优选地，适当的电路为通信网络提供简单 的、低成本的接口。例如，Sure Chip Plus 微控制器，包括微处理器的混合模式模拟数字 特定用途集成电路(ASIC)，使实现控制、保护或监控与INCOM网络进行通信的设备。这种 集成电路提供各种网络功能，例如，载波生成和检测、数据调制/解调、地址解码、以及5比 特循环冗余BCH错误代码的生成和检查。可替换地，合适的INCOM通信ASIC可以被用作， 例如，想要为外部微处理器使用的ASIC。INCOM可以使用各种调制技术和波特率(例如，但 不限制于，FSK(9600波特率)；基带(153. I波特率))。美国专利4，644，547 ;4，644，566 ； 4，653，073 ；5，315，531 ；5，548，523 ；5，627，716 ；5，815，364 ；以及 6，055，145 中公开了 INCOM网络和协议的实例，通过引用将其合并于此。出于多种原因，工业协议(例如INC0M)在整合的时候提供有趣的挑战。首先，由于市场、历史和/或工程需要，协议定义是不断演进的并且不同的设备通常使用协议的不 相交版本或子集。第二，由于网络和调试工具必须包括领域中相关的所有可能设备(传统的和当前 的)的信息，网络和调试工具的开发和维持费用会受到影响。这些特性致使具有预先确定的协议栈的设备的低效率实施。在设计时考虑协议所 有可能或者变化的设备构造完全是不切实际的。考虑到协议自身在演进中，并且实施协议 另一版本的设备一定会在未来实现，这种传统方法经证实是无法成立的。如经历的许多次一样，监控和控制系统的设计者通常不控制将被监控和控制的未 来设备的部署和配置。修改应用、或者系统、如其运行的动作被称为动态重新配置。已经在多种应用(类 似于反病毒程序)中演示了这种动作的益处。为了支持动态重新配置，应用或者分布式系 统必须具有多种特性。作为简要说明，相关的特性包括(1)用户必须能够具体地定义系统 的可重新配置的属性；(2)必须存在从系统外部的源为系统提供用于重新配置的必要信息 的方法-并且这种方法必须是同步的以避免死循环；以及(3)在重新配置的过程中必须描 述和执行表征可重新配置过程的所有信息。实质上，这种动态重新配置必须能够定义属性 集合，其表征重新配置的行为，以及重新配置它的过程。要考虑的重要问题是系统被重新配置为的行为或状态的集合，或者换句话说，通 过设计来支持可重新配置性。无限地支持重新配置将最终使在第一位置处实现动态重新配 置的优势落空。因此，在选择可重新配置行为集合时应该仔细考虑。因此，无线通信网络中有改进的空间。在用于无线通信网络的无线控制或监控设备中也有改进的空间。
发明内容
本发明的实施方式满足了这些和其它需要，其考虑到监控和控制系统具有的信息 是有限的这一事实并且其使关于相应通信协议的协议转换成为动态可重新配置的。这样允 许监控和控制系统通过部分用户的最小努力来更新所需字段。例如，系统定义和/或改进 产品概要以支持新的或者更新的产品，而不改变相应的监控和通信工具。这样还具有的优 点为，基础无线通信协议和基础设施(infrastructure)的任何改变对用户来说是透明的。 优选地，系统能够在不同的操作系统平台下使用，并且能够适应不同的通信媒体和不同的 格式因素。根据本发明的一个方面，无线通信网络包括多个无线设备；以及无线控制或监 测设备，构造为与所述多个无线进行无线通信；无线控制或监测设备包括无线收发机、用 户输出设备、用户输入设备、以及与无线收发机、所述用户输出设备、和所述用户输入设备 协同操作的处理器，所述处理器包括例程，其被构造为从所述多个无线设备向用户输出设 备输出第一信息，或者从所述用户输入设备向所述多个无线设备输入第二信息，其中所述 例程进一步构造为使用XML模式来定义从所述多个无线设备向用户输出设备输出的第一 信息，或者定义从用户输入设备向所述多个无线设备输入的第二信息。所述多个无线设备可以包括在用于第一通信协议的第一接口和用于第二通信协 议的第二接口之间的变换器。第一通信协议可以是标准通信协议，并且第二通信协议可以是不同的专有通信协议。变换器可以构造为利用不同的专有通信协议与第一专有设备和第二不同专有设 备进行通信；XML模式可以定义从无线控制或监测设备到第一专有设备的第一请求和从无 线控制或监测设备到第二不同专有设备的第二不同请求；以及变换器可以将第一请求转换 为第一专有设备的相应的第一命令，并且可以将第二不同请求转换为第二不同专有设备的 相应的多个第二不同命令。第一请求可以对应于与第一专有设备相应的第一表达；第二不同请求可以对应于 与第二不同专有设备相应的第二不同表达；第一请求和第二不同请求可以都对应于来自用 户输入设备的多个不同用户命令中的同一用户命令；相应的第一命令可以是第一专有设备 所接受的多个不同命令中的一个；以及相应的多个第二不同命令可以是第二专有设备所接 受的多个不同命令中的一些。无线控制或监测设备可以进一步构造为将所述多个无线设备投入无线通信网络 试运行。例程可以是包括多个端点的JAVA应用；所述多个无线设备可以是许多个无线设 备，多个无线设备中的每一个对应于多个端点的第一端点和第二端点，第一端点是包括用 于网络发现和设备识别的第一命令的发现端点，第二端点包括用于第一信息的第二命令。如本发明的另一方面，便携式无线控制或监测设备被构造为与多个无线设备进行 无线通信。无线控制或监测设备包括无线收发机，用户输出设备；用户输入设备；以及与 无线收发机、所述用户输出设备、以及所述用户输入设备协同操作的处理器，所述处理器包 括例程，其构造为从所述多个无线设备向用户输出设备输出第一信息，或者从用户输入设 备向所述多个无线设备输入第二信息，其中例程进一步构造为使用XML模式来定义从所述 多个无线设备向用户输出设备输出的第一信息，或者定义从用户输入设备向所述多个无线 设备输入的第二信息。
结合附图阅读时，从下面优选实施方式的描述能够获得本发明的完整理解，其 中图1是根据本发明实施方式的无线跳闸(trip)单元的无线跳闸单元通信板的结 构图；图2是根据本发明实施方式的将INCOM协议变换为/自IEEE 802. 15. 4无线通信 的独立变换模块的结构图；图3为根据本发明实施方式的双用途变换模块的结构图；图4为根据本发明实施方式的无线网络中包含各种设备的系统的结构图；图5为在用于图4的无线网络的应用中包括的端点(endpoint)的结构图；图6为ZigBee 栈的结构图；图7为图4的PDA中的软件的结构图。
具体实施例方式如此处所使用的，术语“数量”表示一个或比一大的整数(也就是，多个)。
如此处所使用的，术语“处理器”表示能够存储、检索、以及处理数据的数字设备和 /或可编程模拟；计算机；工作站；个人电脑；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理 单元；大型计算机；微型电脑；服务器；网络处理器；或任何适合的处理设备或装置。如此处所使用的，EZMApp是指ZigBee 监测应用，它是用于个人数字助理(PDA) 上无线传感器和/或INCOM数据的显示的JAVA应用。如此处所使用的，INCOM是从例如并且不限于电力系统仪表、继电器和跳闸 (trip)单元检索数据的工业通信网络。如此处所使用的，14是INCOM到802. 15. 4的变换模块。如此处所使用的，SDIO是安全数字输入输出。例如并且不限于，支持SDIO的设备 (例如，不限于，类似于palm TreoTM的PDA ；便携式电脑；蜂窝电话)可以使用为SD外形 因素所设计的相对较小的设备，例如GPS接收机、Wi-Fi或Bluetooth 适配器、调制解调器、 以太网适配器、条形码阅读器、IrDA适配器、FM无线电调谐器、TV调谐器、RFID阅读器、数 字照相机、或其它大容量存储媒体，例如硬盘。如此处所使用的，P4是Palm TreoTM到802.15.4的SDio卡。如此处所使用的，UML是统一建模语言，它是用于建模软件的对象管理组织(OMG) 标准。例如但不限于，UML可以用于对所公开的无线通信网络46进行建模。如此处所使用的，无线传感器网络(WSN)是使传感器/驱动器设备能够进行智能 通信的无线通信网络。如此处所使用的，XML为可扩展标记语言，其是用于生成定制标记语言的通用规 范。例如，XML是可扩展的语言，因为XML允许它的使用者定义他们自己的元素，并且便于 在不同的信息系统间共享结构化数据。XML可以用于序列化数据并且能够提供人和处理器 可以理解的结构化格式。如此处所使用的，XML模式是一种类型的XML文档的说明，典型地按照结构上的约 束和所述类型的文档的内容来表示，由XML自己施加的上述和除此之外的基本语法约束。 XML模式在相对高层次的抽象上提供文档类型的视图。在下面的表1A-1B，2A-2B和3A-3B 中示出了 XML模式的非限制性实例。XML模式可以包括多个XML字符串。
权利要求
1.一种无线通信网络(46)，包括多个无线设备(2，38，40，42，44，6，14，14，)；以及无线控制或监测设备(4，12)，构造为与所述多个无线设备进行无线通信，所述无线控 制或监测设备包括无线收发机(36)，用户输出设备(90)，用户输入设备(92)，以及与所述无线收发机、所述用户输出设备、以及所述用户输入设备合作的处理器(94)，所 述处理器包括例程(36)，构造为从所述多个无线设备向所述用户输出设备输出第一信息， 或者从所述用户输入设备向所述多个无线设备输入第二信息；其中所述例程进一步构造为，使用XML模式(96)来定义从所述多个无线设备向所述用 户输出设备输出的所述第一信息，或者定义从所述用户输入设备向所述多个无线设备输入 的所述第二信息。
2.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述无线通信网络是无线传感器 网络。
3.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，从由无线传感器设备(2，38，40， 42，44)和无线驱动器设备( 所组成的组中选择所述多个无线设备。
4.根据权利要求1所述的无线通信网络06)，其中，从由无线跳闸单元O)、无线温度 传感器(38)、无线湿度传感器(40)、无线震动传感器(42)、以及无线电力传感器04)所组 成的组中选择所述多个无线设备。
5.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述多个无线设备包括在用于第 一通信协议的第一接口(57)和用于第二通信协议的第二接口 06)之间的变换器(6 ；14 ； 14，)。
6.根据权利要求5所述的无线通信网络(46)，其中，其中所述第一通信协议是标准通 信协议；以及其中所述第二通信协议是不同的专有通信协议。
7.根据权利要求6所述的无线通信网络(46)，其中，所述标准通信协议为IEEE 802. 15. 4 ；以及其中所述不同的专有通信协议是INC0M。
8.根据权利要求7所述的无线通信网络(46)，其中，所述变换器(6；14 ；14’)包括用 于所述不同的专有通信协议的INCOM编码器/解码器( )，用于所述标准通信协议的IEEE 802. 15. 4编码器/解码器(57)，构造为在所述INCOM编码器/解码器和所述IEEE 802. 15. 4 编码器/解码器之间交换信息的处理器(5 ，以及构造为向所述INCOM编码器/解码器，所 述IEEE 802. 15. 4编码器/解码器和所述处理器提供电力的电源(18)。
9.根据权利要求6所述的无线通信网络(46)，其中，所述变换器构造为使用所述不同 的专有通信协议与第一专有设备(2’ )和第二不同专有设备(80)通信；其中，所述XML模 式定义从所述无线控制或监测设备到所述第一专有设备的第一请求以及从所述无线控制 或监测设备到所述第二不同专有设备的第二不同请求；以及其中所述变换器将所述第一请 求变换为到所述第一专有设备的相应的第一命令，以及将所述第二不同请求变换为到所述 第二不同专有设备的相应的多个第二不同命令。
10.根据权利要求9所述的无线通信网络(46)，其中，所述第一专有设备为INCOM跳闸单元(2’ )并且所述相应的第一命令为请求所述INCOM跳闸单元的多个遥感参数的INCOM 命令；以及其中所述第二不同专有设备为INCOM电力监测设备(80)并且所述相应的多个第 二不同命令为请求所述INCOM电力监测设备的多个遥感参数的两个不同的INCOM命令。
11.根据权利要求9所述的无线通信网络(46)，其中，所述第一请求对应于与所述第一 专有设备相应的第一表示；其中所述第二不同请求对应于与所述第二不同专有设备相应的 第二不同表示；其中所述第一请求和所述第二不同请求均对应于来自所述用户输入设备的 多个不同用户命令的同一用户命令；其中所述相应的第一命令是所述第一专有设备所接受 的多个不同命令中的一个；以及其中所述相应的多个第二不同命令是所述第二专有设备所 接受的多个不同命令中的一些。
12.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述无线控制或监测设备进一步 构造(98)为调试所述无线通信网络中的所述多个无线设备。
13.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述无线控制或监测设备为个人 数字助理⑷。
14.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述无线收发机是无线安全数字 输入输出模块(12)。
15.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述例程是包括多个端点(58， 60，62，64，66)的JAVA应用(36)；其中所述多个无线设备是许多无线设备(38，40，42，6， 14，14’)，所述许多无线设备的每个对应于所述多个端点的第一端点(58)和第二端点(60， 62，64，66)，所述第一端点为包括用于网络发现和设备识别的第一命令的发现端点，所述第 二端点包括用于所述第一信息的第二命令。
16.根据权利要求15所述的无线通信网络06)，其中，从由设备状态、电流、电压、电 力、和能量所组成的组中选择所述第一信息。
17.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述XML模式定义从所述无线控 制或监测设备到所述多个无线设备对于所述第一信息的请求。
18.根据权利要求17所述的无线通信网络(46)，其中，所述多个无线设备为无线跳闸 单元O)；以及其中所述第一信息是多个电流。
19.根据权利要求18所述的无线通信网络(46)，其中，所述请求包括 <req>,<type>current</type>, <id>iiii</id>，以及 </req>,其中，所述iiii是所述无线跳闸单元O)的设备标识符。
20.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述XML模式定义从所述多个无 线设备到所述用户输入设备的包括所述第二信息的响应。
21.根据权利要求20所述的无线通信网络(46)，其中，所述多个无线设备为无线跳闸 单元O)；以及其中所述第二信息是多个电流。
22.根据权利要求21所述的无线通信网络(46)，其中，所述响应包括 <res>，<type>current</type>，<id>iiii</id>,<data>aaaa ；bbbb ；cccc ；gggg</data>, IMM</res>,其中所述iiii是所述无线跳闸单元O)的设备标识符，所述aaaa是所述无线跳闸单 元的第一相位的电流(Ia)，所述WAb是所述无线跳闸单元的第二相位的电流( ),所述 cccc是所述无线跳闸单元的第三相位的电流(Ic)，以及所述gggg是接地电流(Ig)。
23.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，所述无线控制或监测设备构造 (82,84)为在多个不同的无线通信媒体上与所述多个无线设备无线通信。
24.根据权利要求1所述的无线通信网络(46)，其中，通过所述XML模式，所述无线控 制或监测设备是可重新配置的。
25.一种便携式无线控制或监测设备(4，12)，构造为与多个无线设备(2,38,40,42, 44,6,14,14')无线通信，所述无线控制或监测设备包括无线收发机(36)；用户输出设备(90)；用户输入设备(92)；以及与所述无线收发机、所述用户输出设备、以及所述用户输入设备合作处理器(94)，所述 处理器包括例程(36)，构造为从所述多个无线设备向所述用户输出设备输出第一信息，或 者从所述用户输入设备向所述多个无线设备输入第二信息；其中所述例程进一步构造为，使用XML模式(96)来定义从所述多个无线设备向所述用 户输出设备输出的所述第一信息，或者定义从所述用户输入设备向所述多个无线设备输入 的所述第二信息。
全文摘要
本发明涉及一种无线通信网络(46)，包括多个无线设备(2，38，40，42，44，6，14，14’)和构造为与无线设备无线通信的可重新配置的无线控制或监测设备(4，12)。无线控制或监测设备包括无线收发机(36)，用户输出设备(90)，用户输入设备(92)，以及与无线收发机、用户输出设备、以及用户输入设备合作的处理器。处理器包括例程(36)，构造为从无线设备向用户输出设备输出第一信息，或者从用户输入设备向无线设备输入第二信息。例程进一步构造为，使用XML模式来定义从无线设备向用户输出设备输出的第一信息，或者定义从用户输入设备向无线设备输入的第二信息。无线网络因此形成运行类似于Zigbee的标准协议的无线传感器网络。为了与运行类似于INCOM的专有协议的传统设备通信，WSN包括网关(6，14，14’)。可以使用XML灵活地定义网关转换规则。
文档编号G06F17/30GK102106137SQ200980128518
公开日2011年6月22日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月23日
发明者D·K·莫特, L·R·佩雷拉, M·纳夫, S·R·达斯 申请人:伊顿公司