专利名称：建筑自动化和建筑信息系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑自动化和建筑信息系统。
背景技术：
现有技术中已知用于建筑自动化和/或建筑信息的多种系统。这些系统通常使用总线系统对各个部件联网。DE3514334A1公开了一种具有信息传输系统的建筑控制系统,所述信息传输系统是总线系统的形式，并且子信息传输系统与其相连。这些子信息传输系统通过耦合点连接到信息传输系统，耦合点设计为使得只有在各个传输系统之间交换的信息才是对应的其它系统期望的信息。在信息传输系统与子信息传输系统之间具有模块的建筑控制系统的拓扑结构减小了各个传输系统中的数据业务量。此外，DE10109488A1公开了一种建筑控制系统，其用于对细分为多个房间的建筑 进行开环控制、闭环控制和/或状态监视。建筑控制系统具有转换器，所述转换器以静止形式适配在房间内并通过总线彼此连接。每个转换器与覆盖某个房间的无线电网络关联。通过将网络细分为有线网络和多个无线网络，可以对低等级的安装复杂性提供灵活度。EP0319235A2公开了一种建筑的数据和功率控制系统。该自动系统具有应用数据协调网络、高功率数据网络、配电装置、发送模拟数据的装置以及发送视频业务的装置。建筑中多个区域控制单元通过高功率数据网络彼此连接，并且数据也可以与建筑外部的设备交换。高功率数据网络优选地采用“令牌环”架构设计。各个区域控制单元通过应用数据协调网络连接到多种应用，例如开关、传感器和控制单元。区域控制单元监视并协调这些应用的操作。应用数据协调网络优选地作为总线连接到区域控制单元。现有技术已知的建筑自动化和建筑信息系统的缺点是系统的安装和设置复杂，并且通常由安装工人执行安装。当采用已有的总线系统时，也需要大量复杂的编程以允许各个部件之间的地址控制通信。此外，现有技术已知的系统架构不太灵活，并且设计为专用于特定目的。对建筑信息系统的改变(例如更新系统)总是与大量的劳动强度相关联，或者完全不可能实现。在总线系统的情况下，所有的用户或节点优选地布置为授权用户的线状拓扑，并且采用寻址处理组织数据业务。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种建筑自动化和建筑信息系统，其具有可以灵活用于不同应用的系统架构。本发明的另一目的是将安装劳动强度以及系统修改需要的劳动强度减到最小。通过具有权利要求I所述特征的建筑自动化和建筑信息系统可以实现该目的。在从属权利要求可以找到该系统的其它优选改进。根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统包括中央单元、至少一个控制单元和第一部件。通过双向数据线路与至少一个控制单元相连的中央单元包括从至少一个控制单元接收数据的装置以及对至少一个控制单元进行开环和/或闭环控制的装置。每个控制单元具有至少一个关联的第一部件，控制单元通过无线电连接到该第一部件。控制单元具有对关联的第一部件进行开环和/或闭环无线电控制的装置。与每个控制单元关联的第一部件可以通过无线电彼此连接。所述中央单元、至少一个控制单元和第一部件具有即插即用功能。在这种情况下，在专业领域中使用并已知的表述即插即用功能在该情况下的含义意思是模块在集成在系统中时提供其功能，并且可能是所谓的插座的形式。根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统包括具有不同分级层次的系统架构。多个部件布置在应用层，即系统架构的最底层。例如，这些部件包括具有布置在客厅中的电气设备的电子部件，他们通过建筑自动化和信息系统直接或间接地联网。例如，应用层可以包括开关或按钮、传感器或致动器。例如，这些部件用于房间照明、房间温度控制和空气调节、房间安全或用于打开及关闭窗户、卷帘等。在这种情况下，部件包括无线电模块，部件通过无线电模块可以链接到建筑自动化和建筑信息系统。例如，通过切换该电气设备的电源或者通过上行致动器(例如继电器或半导体电路)设置开环或闭环控制，可以将例如本发明的没有无线电模块的电气设备间接链接到建筑自动化和建筑信息系统。在这种情况下，部件优选地具有用于提供功率的能量采集装置。例如，能量采集装 置将能量从温差、光线或压力转换为电能，该电能用于给相应的部件供电。这些部件还可以具有能量存储装置，在没有初始能量可用于转换时可通过该装置使用电能。无线电技术与能量采集装置技术的结合允许部件，例如开关、按钮、传感器和/或致动器在房间内自由布置，而不需要他们连接到电源线路，因而不需要连接到建筑主干电网系统。具有低功耗的低功率标准,例如ZigBee或EnOcean Dolphin,可以优选地用作应用层的无线电标准。各个部件可以通过这些无线电信号彼此通信。例如，按钮可以向接通室内照明的致动器发送无线电信号。部件还通过所使用的无线电标准连接到建筑自动化和建筑信息系统的上层，例如室内层。在这种情况下，那些彼此功能性链接的部件(例如客厅内的部件)与用于上一级室内层的控制单元关联。通过该控制单元，可以对与控制单元关联的部件进行切换、监视和/或开环或闭环控制。例如本发明的功能优选地作为时间、标称值或用户的函数执行，并且该功能可以不同简档的形式存储在控制单元中。优选地可以通过控制单元管理的其他室内功能是致动器的条件切换处理。当操作开关或按钮时，开关或按钮向控制单元发送无线电信号。除非满足预定条件，控制单元向致动器发送无线电信号。例如，例如本实例的条件是亮度水平在要求接通照明的房间内未达到的亮度级别。但是，也可以在没有先前已操作的开关的情况下，仅通过满足的条件来操作例如本发明的致动器。控制单元优选地具有用户接口。例如本发明的用户接口例如是具有多个按钮的触摸板，所谓的多个键区。在这种情况下，触摸板的单个按钮或区域与特定功能关联。此外，用户接口优选地是触敏显示器的形式。在显示屏上可以附加地显示图形用户接口。室内功能可以通过触敏显示器以定制或通用的形式显示。在这种情况下，可以基于识别的部件和/或功能(已经与控制单元关联)自动生成界面的图形显示。例如，可以通过触敏显示器的菜单改变图形显示。此外，可以改变设置，例如各个简档的参数。因此，可以通过触敏显示器激活或编程不同的室内功能，这些功能的设置存储在控制单元中，或者通过触摸屏实施这些功能。此外，诸如当前室内温度之类的状态数据或诸如由与控制单元相关联的部件信号的能耗数据可以显示在控制单元上。
此外，控制单元包括通信模块，控制单元通过该通信模块可以与同一分级层次中的其他控制单元联网。控制单元还可以通过该通信模块连接到上级的中央单元。通过通信模块进行的通信优选地是有线通信。在优选布局中，控制单元之一集成在中央单元中。此夕卜，主干电网系统的线路优选地用作通信介质。例如，通过适当的通信模块可以将230V主干线用于数据通信。在这种情况下，特别优选地采用基于输电线指令和控制标准的数据传输，这种标准对于数据传输具有必要的鲁棒性。当使用230V的主干电网系统时，可以不需要大量安装劳动强度就能安装例如本发明的系统。当例如本发明的建筑自动化和建筑信息系统安装到现有建筑中时，例如本发明的实施例尤其具有优势。在这种情况下，不需要设置附加线路。如果使用230V的主干电网系统，可以附加地通过数据线路向中央单元和控制单元供电。但是，可选地，也可以使用其他数据线路，例如以太网缆线。也可以通过无线电链接(例如WLAN)配置室内层通信或与上级层的通信。在这种情况下，WLAN可以视为LAN链接的一个实施例。住宅层高于与控制单元通信的室内层，包括至少一个住宅中央单元。在单一家庭 房子或单个自动住宅的情况下，该住宅层是系统架构中的最上分级层。但是，在多个家庭建筑的情况下，可以有利地在一个层上平行布置多个住宅中央单元，其中建筑中央单元在住宅中央单元以上。因此，在不同中央单元之间分配中央单元的功能，这种情况下可以分配访问特定数据的权限。优选地，可以采用与室内层或室内层与住宅层之间的数据通信相同的传输格式和传输介质用于住宅层或住宅层与建筑层之间的数据通信。但是，也可以使用不同的传输介质。通过中央单元可以对相应层的中央功能进行切换、监视和/或开环或闭环控制。例如，住宅的耗量表连接到住宅中央单元，并且建筑的耗量表连接到建筑中央单元。此外，可以通过建筑中央单元对建筑中央加热提供开环控制。为此目的，建筑中央单元从各个住宅中央单元接收相关数据，建筑中央单元基于这些数据作用于加热控制系统。公用成本账单可以基于建筑的消耗数据和个人住宅单元的消耗数据而创建。中央单元优选地具有存储有状态数据和/或消耗数据的数据库。各个中央单元优选地只接收与其相关的数据，并将该数据存储到数据库中。例如，测得的某个设备的消耗数据仅与对应的住宅中央单元相关，而不与建筑中央单元相关。只有住宅的总消耗量与建筑中央单元相关以产生公用费用账单，而个别设备的消耗量不与建筑中央单元相关。可以通过住宅中央单元直接读取个别设备的消耗量。此外，建筑自动化和建筑信息系统的控制简档的参数存储在数据库中。数据库还用于存储状态变化，例如开启照明、或通过运动传感器检测运动，以及数据库中的时间戳。因此，可以从数据库中调用建筑自动化和建筑信息系统的瞬时状态和历史数据。所存储的状态数据和消耗数据可以用于得出与建筑或建筑中住宅的居住者的消费行为有关的结论。数据库中的状态数据和消耗数据可以用于将建筑自动化和建筑信息系统的控制与用户行为进行适应性匹配。在对建筑自动化和建筑信息系统的开环和闭环控制进行适应性匹配的第一步骤中，可以将特定事件链接到预定结果。例如，可以通过链接到建筑自动化和建筑信息系统的唤醒设备的选择唤醒时间来表示某个这种事件。例如，定义的结果可以是在唤醒时间应该有足够的热水用于淋浴。因此，在唤醒时间之前供热系统开始加热水。此外，某些房间，例如浴室，可以通过供热系统(优选地以集中供热形式提供)加热到特定温度。此外，某些电气设备，例如咖啡机，可以切换为不需要使用者等待预热过程或咖啡预备过程就能立即使用。在唤醒时间改变之后，相关部件的对应控制处理和接通处理也自动与新的唤醒时间适应。在第二适应步骤中，对数据库中存储的与消费行为和用户行为有关的值进行评估。建筑自动化和建筑信息系统中的开环和闭环控制基于这些值来匹配用户行为。例如，热水耗量表用于确定在什么时间需要多少热水。供热控制可以基于该数据与加热水的用户行为相适应，从而避免大量热水随时可用。例如，还可以通过房间中安装的运动传感器进一步得出与单个房间、整个住宅或整个建筑的使用有关的结论。从而，可以仅在使用相应的房间时基于该数据通过集中供热对单个房间、整个住宅或整个建筑供热。例如，中央单元也可以确定住宅或建筑中通常没有人的时间，从而不需要对该房间进行温度控制，或者仅在有限程度内控制温度。建筑自动化和建筑信息系统基于有人(例如下班后)返回到房间的常规时间对集中供热系统进行控制，以使得在有人返回时或者在人返回之前不久达到期望的室内温度。这实现了能量优化的室内温度控制。优选地，可以在O %到100 %之间由用户自由选择适应度。对于O %的适应度，存储 的控制简档不改变，并且不与用户行为匹配。对于100%的适应度，控制简档通过算法与用户行为精确匹配。例如可以通过热水供应控制对此进行说明。例如，根据在较长时间段上记录的消耗数据可以得出，工作日7点钟时需要50公升的热水用于淋浴。例如，可以设置基本简档以控制热水供应，使得始终有200公升的热水可用。如果适应度是O %，则不需要相对于这一基本简档进行任何改变。对于100%的适应度，系统在7点钟精确地产生50公升的热水。在这一天的剩余时间内不产生新的热水。例如，对于50%的适应度，在全天保持50公升的热水供应可用。通过适应算法产生的其它中间值可以产生在0%与100%之间适应度的持续可变变化。可以优选地使用滑动调节器或旋转轮选择适应度。在这种情况下，例如本发明的滑动调节器或旋转轮也可以利用触敏显示器通过软件显示。也可以实施为可以在中间工作的节能模式。当激活例如本实施例的功能时，只对可以预先定义并表示必要基本供应的部件和设备供电。例如本实施例的适应过程优选地在中央单元中实施。中央单元基于存储在中央单元的数据库中的消耗数据和用户数据执行所述适应。在这种情况下，可以基于在数据库中新存储的数据更新控制简档。新产生的控制简档用于直接通过中央单元控制部件，或者将已适配的参数传输到控制对应部件的控制单元。优选地，可以通过用户接口访问中央单元或中央单元中的数据库。用户接口优选地是具有合适软件的PC，该PC可以例如通过LAN缆线或WLAN链路连接到中央单元。可以通过例如本实施例的PC从数据库中调用建筑自动化和建筑信息系统的参数以及消耗数据和状态数据。此外，中央单元优选地连接到web服务器。因此，可以通过因特网访问中央单元。例如，可以通过由web服务器在因特网浏览器中创建的图形界面访问。例如本实施例的web服务器的一个优点是可以从任何与因特网兼容的设备(例如移动电话、笔记本或PDA)访问中央单元。此外，在因特网兼容的设备不需要安装系统专用软件。例如，因此也可以从外部PC访问中央单元。也可以通过专用软件通过因特网访问中央单元。即使在离线时，也可以通过因特网的远程访问能力检验系统操作，以及改变开环或闭环控制参数。
此外，其它部件优选地链接到控制单元与中央单元之间的通信介质。例如本实施例的结构例如对于不与任何控制单元关联的中枢功能(central function)具有优势。例如，例如这些实施例的中枢功能是供热控制系统或对外部系统的控制。此外，不具有在应用层使用的无线电模块的其它部件优选地也以上述方式链接到系统。例如，对于连接到230V主干电网系统的可切换插座来说，可以采用230V主干网输电线通过合适的通信模块与控制单元通信。为了软件应用的目的，例如本实施例的插座优选地与某个特定控制单元在功能上关联。其它可能应用是例如装备具有主干网插头的电力负载，其具有通过主干网输电线进行通信的通信模块。这些部件优选地具有输入和输出器件以对它们进行控制。也可以将其它部件通过无线电连接到控制单元，同时不将这些部件与控制单元在功能上关联，但是这些部件具有中枢功能。该方案例如对采用能量采集技术的自主能量传感器有利。从而，由于该部件可以连接到最接近的控制单元，因而可以缩短无线电传输路径，或者甚至可以不使用基于电缆的通信接口。例如，可以这种方式将室外温度传感器连接到控制单元，从而间接连接到中央单元。建筑自动化和建筑信息系统优选地具有通用网络接口，通过该接口，根据本发明 建筑自动化和建筑信息系统可以作为子系统耦合到其它子系统(例如不同的设备和部件)以及它们的网络或完整的建筑自动化和建筑信息系统。因此，可以允许与不是针对根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统设计的其它子系统进行通信。为了实现这种通信，每个子系统具有合适的通用接口。单个子系统的通用接口通过中央计算机彼此连接。该中央计算机例如是微控制器、所谓的SoC(片上系统)或传统的PC-CPU的形式，所述PC-CPU特别是设置在服务器中的PC-CPU。中央计算机具有用于管理数据结构、特别是管理数据库形式结构的装置，在该装置中优选地以摘要形式对各个子系统的功能以及单个设备的状态数据进行定义和存储。例如，可以定义并存储光源的瞬时状态参数，例如“开启”或“关闭”以及肯定地定义亮度等级。在这种情况下，可以将设备和部件细分为多个功能组。例如，可以将特定设备和/或计划联合操作的多种设备的功能组合到一个这种功能组中。功能组中的设备和功能不需要设置在相同子系统中，也就是说，它们不需要关联到相同接口。一个设备可以与不同功能组关联，或者一个设备也可以分别分配到不同功能组。设备和部件优选地与它们相关联的功能组和它们的状态数据一起存储在中央计算机的数据结构中。有些部件和设备例如具有状态参数“开启”或“关闭”，或者是“O”或“I”。其它的设备，例如上面所述的具有亮度致动器的光源，除了状态参数“开启”或“关闭”或者是“O”或“I”之外还具有离散数量的中间值。因此，对各个设备存储了与其功能对应的多种状态参数。此外，也将整个系统中设备可访问的地址存储在数据库中。例如，也存储与设备关联的通用接口。此外，中央计算机具有用于与子系统中的通用接口通信的装置。在这种情况下，可以通过专门协议的方式在子系统与中央计算机的中央数据库之间同步命令和状态数据。在这种情况下，可以对各个子系统指定协议，以将状态数据转换为中央数据库的摘要形式。因此，中央计算机构成了在各个子系统不知晓其它子系统的命令和/或状态参数的情况下不同子系统可以通过其彼此通信的基础。可以仅采用一个转换协议将命令和状态数据转换成中央计算机的本机语言。该协议优选地实施在中央计算机中，但是也可以在网络接口中执行。在这种情况下，例如可以对子系统和中央计算机进行周期性地同步或者根据需要(特别是在状态变化的情况下)同步。中央计算机可以多种方式连接到通用接口。在一个实施例中，可以使用根据I2C(交互-集成电路)或SPI (串行外围接口)标准的串行数据总线或者并行数据总线作为连接类型。可选地，可以通过其它已知的连接类型耦合中央计算机与通用接口，例如，也可以通过诸如电话、有线网络公共数据线路或诸如WLAN或移动无线网之类的无线网络实现连接。中央计算机可以优选地集成到通用接口之一中。例如,可以通过中央单元或控制单元执行具有数据库和通用接口的中央计算机的功能。中央单元使用建筑自动化和建筑信息系统的所有数据线路(例如无线电、(W)LAN、因特网或主干电网系统)可用于作为中央单元到其它通用接口的耦合路径。在包括多个子系统的整个系统的系统架构中，例如本实施例的通用接口允许以多种方式集成建筑自动化和建筑信息系统。在第一改进例中，可以通过建筑自动化和建筑信 息系统中的中央单元集成与中央计算机和通用接口不兼容的设备和部件。在这种情况下，不再关注连接类型和系统架构，例如是否多个部件通过总线系统连接到通用接口，或者是否部件本身包括通用接口，或者是否部件处理中央计算机的本机语言。在其它改进例中，根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统配置为处于同一层的子系统或其它不兼容的建筑自动化和建筑信息系统的下级子系统。所述系统架构使得可以通过中央单元访问系统的任何控制单元和/或部件，以调用数据，评估数据并对部件提供开环或闭环控制。在这种情况下，系统优选地设计为使得来自上级层的命令是优先的，并传输到系统中的相关下级元件。此外，例如优选地从下级层，例如具有触敏显示器的控制单元访问存储在中央单元数据库中的数据。该方案一个重要的前提条件优选地是分配访问权限，以使得只有各自释放的数据可以调用和/或修改。可以基于用户定义来适应图形化用户接口的多种视图，例如PC或多功能单元的触敏显示器。可以通过PC从住宅或建筑中央单元读取所有与关联部件连接的控制单元、所有连接的其它部件和连接的耗量表。在这种情况下，可以同时读取系统架构。软件可以允许实现对系统架构的修改，例如部件与其它控制单元的联系，并可以通过与不同致动器关联重构开关。此外，例如可以在触敏显示器上生成功能的不同图形表示。房间或住宅优选地以定制形式图形化。可以将多种部件以及关联控制单元以图形形式直观显示在基本轮廓上。可以通过调用显示器上的单个部件来调用并修改各个功能和控制参数。另一种可能是例如从系统制造商提供专门与建筑自动化和信息系统匹配的服务。例如，例如这些实施例的服务包括自动更新某个模块软件的服务。在这种情况下，可以自动地或根据指令执行软件。系统的多个用户接口可以用于指示软件更新。通过因特网链路连接的服务器或者可选地连接到系统的数据存储介质(例如USB棒或PC硬盘)优选地用作数据源。除了更新之外，可以对系统创建开环或闭环控制程序，和/或由用户自己在建筑自动化和建筑信息系统中应用这些程序。因此，附加的功能或模块可以集成在系统中。为此目的，特别有利地提供具有图形用户接口的计算机软件以创建所谓的插座。例如，可以为此目的优选地将某个预定义的软件模块链接到操作器。但是，也可以进一步集成现有的其它用户或设备制造商的插座。简单安装系统的另一重要方面是各个模块的即插即用功能。在这种情况下，当集成在系统中时，模块传输它的功能并在适当时提供所谓的插座，通过该插座可以从上级的控制单元和/或中央单元访问模块。优选地，通用即插即用(UPnP)标准可以用作所述即插即用标准。在这种情况下，特别是部件、控制单元和中央单元或单元具有即插即用功能。另一种可能性是通过因特网链接将中央单元连接到外部服务层。例如本实施例的外部服务层提供多种服务和功能。例如，可以通过因特网链路将消耗费用账单的相关数据传输到外部服务提供商。这种传输优选地以推送服务形式进行，该服务在预定时间将需要的数据业务/信息传输到外部服务提供商。由于建筑自动化和建筑信息系统可以灵活地匹配到大量不同的应用，因此要对其进行区别。一方面，可以在不进行大量安装劳动强度的情况下对系统进行更新和改进。例如，可以通过控制单元将部件容易地链接到房间。此外，新的房间也可以通过链接新的控制单元和部件集成到建筑自动化和建筑信息系统中。此外，可以通过新的上级(建筑)中央单元合并多个(住宅)中央单元以对系统进行更新。在这种情况下，由于连接类型选择的 多变性，可以容易地集成各个(系统)部件。无线电链接优选地用于自主能量部件，并且基于电力线路的连接优选地用于需要电气连接的部件。另一方面，在部件选择方面也具有灵活性。根据部件的装备不同，这些部件可以通过多种接口集成到建筑自动化和建筑信息系统中。此外，通过使用即插即用标准对部件链接提供了通用接口。此外，可以通过插座对部件控制(例如供热控制系统)进行单独改变。例如，部件制造商可以通过插座或对部件的即插即用接口进行适当配置使得他们的部件与建筑自动化和建筑信息系统兼容。因此，基于下述两点可以认为建筑自动化和建筑信息系统具有灵活性系统架构和部件选择。
通过下面的示例性实施例并结合附图，本发明其它的特征及优点将变得清楚明白，其中图I :不出了建筑自动化和建筑信息系统的第一实施例；图2 :不出了建筑自动化和建筑信息系统的第二实施例；图3 :示出了致动器操作过程的框图；图4 :示出了室内功能的闭环控制的框图；图5 :示出了取决于电力价目表的负载切换的第一框图；图6 :示出了取决于电力价目表的负载切换的第二框图；以及图7 :示出了图I所示的建筑自动化和建筑信息系统，其中通过通用接口集成了部件。
具体实施例方式图I示出了根据本发明的具有多个分级层次建筑自动化和建筑信息系统2的系统架构。房间8中的部件22布置在应用层10，并连接到建筑自动化和建筑信息系统2。这些部件22是开关14、传感器16或致动器18的形式。一些部件12 (例如特别设计的插座20)包括传感器16和致动器18。因此，插座20切换或管理所连接的负载22并记录消耗的功率。通过致动器18操作建筑中的多个设备24。将灯、加热器、门、窗户以及卷帘百页窗认为是设备24看作。部件12 (特别是开关14和房间传感器16)具有能量采集装置作为能量源。这些部件12因而可以自由地设置在建筑4中，而不需要复杂的布线。每个单个部件12具有无线电模块，用于通过单向的或双向无线电链接26进行通信。单个部件12可以通过无线电链接26彼此通信。例如，可以从开关14单向发送信号，继电器形式的致动器18基于该信号接通照明。无线电链接26可以使用高能效的无线电标准EnOcean Dolphin和ZigBee。同样,部件12通过双向无线电链接26与上级的室内层30通信。在这种情况下，布置在住宅6中房间8内的部件12与控制单元32关联。控制单元32具有用于协调的控制系统以及用于单个部件12的监视功能。此外，对作为时间和用户函数的简档进行存储并通过控制单元执行。多功能单元34形式的控制单元32附加地设置有触敏显示器36。可以通过该触敏显示器36直接访问某个室内功能。从而，多功能单元34包括开关14(特别是按钮)的功能，同时通过软件使得触敏显示器36的开关区域与房间内的部件12分别匹配。此外，可以通过触敏显示器36调用信息，例如室温或能量消耗。此外，可以改变建筑自动化和建筑信息系统2的参数，例如期望的室温 布置在住宅6中的多个控制单元32通过输电线系统彼此连接。在输电线系统中，通过230V主干电网系统双向传输数据。可以使用“输电线命令和控制”标准进行该数据传输。由于将230V的主干电网系统用作数据线路38，不在需要额外的安装劳动强度进行布线。各个控制单元32通过处于住宅层50的数据线路38连接到分层设置在其上的住宅中央单元52。住宅中央单元52对各个控制单元32进行控制、协调和监视。其它的部件42 (例如与房间不直接关联的供热控制器44)通过数据线路38直接连接到住宅中央单元52。如果其它部件42 (例如自主能量室外温度传感器46)不需要连接到数据线路38，那么这些部件42通过多功能单元34间接连接到住宅中央单元52。此外，其它部件42也包括插座48，其连接到数据线路38，因此不需要额外的无线电模块。插座48通过数据线路38连接到控制单元32并与其关联。具有输电线通信模块的洗衣机45通过数据线路38连接到住宅中央单元52。耗量表62采用无线M总线标准通过单向无线电链接64连接到住宅中央单元52。因此，住宅中央单元52通过耗量表62以及与房间8的消耗量记录相关的传感器16记录整个住宅6的电力、水和气的消耗数据并存储这些数据。住宅中央单元52可以通过LAN链接66连接到PC 54。LAN链接66可以是有线链接和无线电链接。PC 54具有软件，利用软件可以通过建筑自动化和建筑信息系统2调用系统数据，例如消耗数据或瞬时状态数据。此外，可以通过PC 54改变各个房间8内的参数，例如期望的室温。住宅中央单元52也可以通过LAN链接66连接到第一 DSL路由器56。第
一DSL路由器56还包括web服务器，其提供用于调用系统信息和用于通过因特网浏览器修改系统参数的图形用户界面。因此，可以不需要在PC/移动电话58上安装额外的软件就能通过PC/移动电话58调用系统信息以及修改系统参数。可以在内部(例如LAN链接66)或外部(例如因特网链接100)建立PC/移动电话58与第一 DSL路由器56之间的连接。住宅中央单元52通过DSL路由器56连接到服务层90。服务层90涉及通过因特网链接100通信的外部服务。第一服务涉及客户服务92。客户服务92包括维护服务或安全服务，维护服务可以通过在多功能单元34上的紧急呼叫按钮连接，安全服务通过传感器16报警。此外，服务层90优选地具有能量供应服务94。这些服务是有关对住宅6供电的服务。例如，可以通过这种方式将仪表读数发送到产生能量费用账单的能量提供商或服务提供商，或者从供能公司调用当前的能量价目表，特别是依赖于时间的能量价目表。此外，电力消耗数据发送到能量提供商，能量提供商利用该数据基于消费行为创建电力消耗的预期。这些预期用于优化电力购买和电力生产。此外，服务层90包括保养服务(servicingservices) 96，例如通过因特网服务进行天气预报，以用于供热控制。另一种可能实施例是例如从系统制造商对建筑自动化和信息系统提供特定服务，即所谓的DEMS服务98。例如这些实施例的服务98可以例如包括对各个模块(住宅中央单元52、控制单元32或部件12、42)的软件进行自动更新服务。软件更新可以自动执行。通过因特网链接100连接的制造商服务器用作软件更新的数据源。此外，可以通过这种服务98将系统或设备故障发送到制造商，并进行远程诊断或远程服务。图3以框图形式示出了采用了照明设备示例的致动器18的操作过程。该过程涉及将链接到条件的照明设备接通的处理。当操作照明开关14时，该开关通过无线电链接26发送信号以接通照明设备。该信号由控制单元32接收。 此外，在客厅8中布置有用于确定房间亮度EU)的传感器16。如果房间亮度EU)的值改变，传感器16将具有相应值E (η)的无线电信号26发送到控制单元32。控制单元32将最新接收的房间亮度的值E (η)与预定的阈值Emin比较。如果房间亮度E (η)大于预定阈值Emin，控制单元32将最新接收的房间亮度E (η)的值通过数据线路38发送到住宅中央单元52，该值在住宅中央单元52处存储在数据库中。如果最新接收的房间亮度E(η)的值低于预定阈值Emin，则控制单元32将切换照明设备的信号通过无线电链接26发送到致动器18以切换照明或进行亮度调整，其中致动器18是半导体电路的形式。此外，控制单元32将房间亮度E (η)的瞬时值以及消息“开灯(light on)”发送到住宅中央单元52，该单元将这些值存储在数据库中。致动器18闭合电路，其结果是接通照明。此外，用于测量电功率的传感器16测量照明设备消耗的电功率P(n)。该功率值通过无线电链接26发送到控制单元32，并进一步通过数据线路38发送到住宅中央单元52，在住宅中央单元52处将消耗数据存储在消耗数据库中。图4示出了房间8的温度管理控制功能的框图。利用移动电话58通过因特网链接100访问住宅中央单元52，从而改变房间8的期望标称温度TM。将房间8的标称温度从中央单元52经由数据线路38发送到合适的房间8的控制单元32。确定瞬时室温T (η)的传感器16布置在房间8内。当室温变化时，房间传感器16将瞬时室温T(η)通过无线电链接26发送到控制单元32。控制单元32将室温的瞬时值T (η)与室温的标称值Tm进行比较。控制单元利用该比较结果为基础计算加热器阀门的位置Vst(%)。如果不必要改变加热器阀门的位置，控制单元32将具有瞬时室温T (η)的信号通过数据线路38发送到住宅中央单元52。住宅中央单元52将室温T (η)的瞬时值存储在数据库中。如果阀体位置需要改变，具有标称加热器阀位置Vst (% )的信号通过无线电链接26发送到致动器18，该致动器具有对加热器阀门位置进行控制和定位的功能。此外，将瞬时室温Τ(η)和发送到加热器阀门的致动器的标称加热器阀门位置Vst(% )通过数据线路38发送到住宅中央单元52，并存储在这里的数据库中。此外，用于温度记录的传感器16配合到加热器中，加热器与室温传感器16 —起执行电加热费用分配的功能。基于通过无线电链接26发送到控制单元32的传感器值x(n)，控制单元32计算加热器热能Ew(Wh)。将加热热能Ew(Wh)通过数据线路38发送到住宅中央单元52并存储在消耗值数据库中。以后，供能公司会提供依赖于每天的时间提供电力价格价目表。基于这些依赖于时间的电力价目表，当延时操作某些电力负载例如操作洗衣机时)可以有利地在电力价目表更好的时间内进行操作。图5和图6通过框图示出了例如本实施例的方法，该方法可以利用根据本发明的建筑自动化和建筑信息系统执行。如图5所示，住宅中央单元52通过因特网100从能量提供商94接收依赖于时间的电力简档。依赖于时间的电力价目表存储在住宅中央单元52中的数据库中，并通过数据线路38发送到多功能单元34。多功能单元34将电力价目表发送到智能插座20。除了测量功耗的传感器16和用作切换所连接的负载22的致动器18的继电器之外，智能插座20还 包括存储器模块和控制模块。插座20将电力价目表存储在存储器模块中。当用户设置负载22时，可以通过传感器16测量功耗P (η)，并且将测得的功率P (η)以及负载22的功率/时间简档存储在存储器模块中。如果超过针对待机工作的预定功率阈值Pmax，在预定时间之后将所谓的功率/时间简档形式的接通简档与已知负载的预定接通简档进行比较，并据此确定负载22。另外，如果在负载22工作期间的电力价格IP (η)高于预定阈值IPmax，则致动器18将负载22从主干线断开。例如，可以通过将最佳电力价格乘以可以预先定义的因子来确定阈值IPmax。智能插座20使用负载22的已知电力/时间简档和依赖于时间的电力价目表为基础计算用于接通负载22的过程的费用优化时间，并通过插座20上的LED的闪烁频率来指示该接通时间。另外，智能插座20将负载类型和最佳接通时间发送给该多功能单元34。这些数据在多功能单元34的触敏显示器36上以图形形式显示给用户。进一步，可以将通过优化时间下的操作与即时操作进行比较而节省的以欧元为单位的数量显示给用户。用户现在可以选择应该继续进行接通处理，还是选择在费用优化时间下操作负载。如果选择在费用优化时间下进行操作，则在触敏显示器36上指示接通时间和操作持续时间。可选地，可以通过电容性触摸板在插座20自身上激活或拒绝延时的接通处理。然后，将具有接通时间的信号发送给住宅中央单元52。当到达接通时间时，将接通负载22的信号从通过数据线路38发送到多功能单元34，并经过无线电链接26进一步发送到插座20。现在，致动器18将负载22连接到从主干电网系统。如果用户选择触敏显示器36或插座20的电容性按钮上的“继续接通处理”选项，或者在预定时间段内在触敏显示器36上没有输入，则多功能单元36通过无线电链接26将信号发送到插座20以将其接通。如果在负载22的工作期间电力价格IP (η)低于预定阈值IPmax时接通负载22，或者对负载22解除费用优化接通，则通过致动器18将负载22从主干网断开，导致不会终端负载上的接通处理。通过无线电链接26将插座20中用于确定功耗的传感器16的测量值发送到多功能单元34，并通过数据线路38进一步发送到中央单元52，在中央单元52处将消耗量数据存储在数据库中。在图6所示的框图中，具有输电线通信模块的洗衣机45通过数据线路38连接到住宅中央单元52。因此，依赖于时间的电力简档可以存储在洗衣机45中的存储器模块中。当开始洗衣处理时，洗衣机45在显示器上以图形形式指示出有关洗衣程序应该立即执行或者例如在费用优化时间执行的检查。在这种情况下，显示开始时间和节省的钱数。如果选择优化开始时间，则洗衣机45直到达到预定开始时间才开始。为此目的，洗衣机45包括时钟。按照与图5所示框图类似的方式，也可以选择立即开始洗衣，或者在没有用户输入时可以自动激活。另外，通过集成在洗衣机45中的功率测量传感器测量洗衣机45的能量消耗，并通过数据线路38发送到住宅中央单元52以存储在数据库中。图2所示的第二示例性实施例与图I所示的第一示例性实施例不同之处在于系统架构具有附加层，建筑层70。建筑层70布置在系统架构中的服务层90与住宅层50之间。例如本实施例的系统架构对于具有多个住宅单元或住宅以及中央设备(例如包括供热控制系统44的集中供热)的建筑4有利。建筑层70具有建筑中央单元72。建筑中央单元 72通过LAN链接66连接到多个住宅中央单元52。与示例性实施例I不同的是，通过建筑中央单元72而不是通过住宅中央单元52来实现建筑内的功能。建筑中央单元72通过无线M总线64直接连接到建筑4的耗量表62。此外，建筑中央单元72收集各个住宅单元的消耗数据以形成公共费用账单。用于供热费用账单的电子供热费用分配器13通过相应的控制单元32和住宅中央单元52间接连接到建筑中央单元72。此外，建筑中央单元监视供热控制系统44并对其提供开环和闭环控制。为此目的，建筑中央单元72使用设置在建筑4中的住宅中央单元52发送的相关数据。住宅中央单元72连接到其它的DSL路由器74以实现远程服务。因此，可以通过外部PC 76访问建筑中央单元72，在这种情况下不仅可以检查数据，还可以修改参数。除了使用示例性实施例I中所示的第一 DSL路由器56的变型之外，也可以通过第
二DSL路由器74和建筑中央单元72 (未显示)从该示例性实施例中的外部PC或移动电话58来访问住宅中央单元52。为此目的，第二 DSL路由器74使用集成的web服务器来提供图形用户界面，以控制并监视各个住宅中央单元52。在这种情况下，访问权限确保可以仅仅访问授权的住宅中央单元52或建筑中央单元72。图7以简化形式示出了如图I所示的建筑自动化和建筑信息系统2的细节，该系统附加地设置有通用接口 102和中央计算机104。通用接口 102和中央计算机104集成在住宅中央单元52中。此外，住宅中央单元52通过数据线路38连接到另一通用接口 102。通用接口 102通过总线线路108连接到不兼容部件106，也即与建筑自动化和建筑信息系统2不兼容的部件。另一不兼容部件106具有有集成的通用接口 102，并通过双向无线电64连接到住宅中央单元52。中央计算机104具有数据库，在该数据库中以独立于系统的语言定义并存储部件12、另一部件42、不兼容部件106的状态数据，以及建筑自动化和建筑信息系统2的其它状态参数，例如控制单元32或住宅中央单元52的状态参数。此外，还定义了多种功能组，通过这些功能组可以操作关联部件12、42、106、控制和中央单元32、52。通用接口 102用作转换器，用于通过协议的方式将建筑自动化和建筑信息系统2以及不兼容部件106的对应语言(特别是命令和状态参数)转换成中央计算机104的独立于系统的语言。这使得可以将有关建筑自动化和建筑信息系统2和不兼容部件106的状态信息同步到中央计算机104。此外，在建筑自动化和建筑信息系统2中生成的指令也可以通过中央计算机发送到不兼容部件106。也可以以相反方向执行相应流程。也可以允许将不兼容部件106集成在建筑自动化和建筑信息系统2中。附图标记列表2建筑自动化和建筑信息系统4 建筑5 住宅8 房间
10应用层12 部件13电子加热费用分配器14开关16传感器 18致动器20 插座22 负载24 设备26无线电链接30室内层32控制单元34多功能单元36触敏显示器38数据线路42其它部件44供热控制器45洗衣机46室外温度传感器48其它插座50住宅层52住宅中央单元54PC56第一 DSL路由器58PC/移动电话62耗量表64单向无线电链接66LAN70建筑层72建筑中央单元
74第二 DSL路由器76 外部 PC90服务层92客户服务94供能服务96保养服务98DEMS100因特网链接
102 通用接口104中央计算机106不兼容部件1058总线线路
权利要求
1.一种建筑自动化和建筑信息系统(2),具有中央单兀、至少一个控制单兀(32)和第一部件(12),其中 通过双向数据线路(38)连接到至少一个控制单元(32)的中央单元具有从所述至少一个控制单元(32)接收数据的装置以及对所述至少一个控制单元(32)进行开环和/或闭环控制的装置； 每个控制单元(32)具有至少一个关联的第一部件(12)，控制单元(32)通过无线电(26)连接到这些第一部件(12)，并且控制单元(32)具有对关联的第一部件(12)进行开环和/或闭环无线电控制的装置； 与每个控制单元(32)关联的第一部件(12)通过无线电彼此连接；以及 所述中央单元、所述至少一个控制单元(32)和第一部件(12)具有即插即用功能。
2.根据权利要求I所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述中央单元包括至少一个住宅中央单元(52)和一个建筑中央单元(72)，其通过双向数据线(38)彼此连接。
3.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述即插即用功能是根据UPnP标准设计的。
4.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述数据线路(38)是电源线路。
5.根据权利要求4所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述电源线路用于向中央单元和控制单元(32)供电。
6.根据权利要求I到3之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述数据线路(38)是无线电链接。
7.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述第一部件(12)配备有能量采集装置。
8.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于至少一个另一部件(42)连接到中央单元和/或控制单元(32)。
9.根据权利要求8所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述至少另一部件(42)通过数据线路(38)连接到中央单元和/或控制单元(32)。
10.根据权利要求8或9所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述至少一个另一部件(42)通过控制单元(32)连接到中央单元。
11.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述至少一个控制单元(32)具有第一用户接口。
12.根据权利要求11所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述第一用户接口是触敏显示器(36)。
13.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2),其特征在于第二用户接口连接到中央单元。
14.根据权利要求13所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述第二用户接口通过有线或无线局域计算机网络连接到中央单元。
15.根据权利要求13或14所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述第二用户接口是PC(54)。
16.根据权利要求13或14所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述第二用户接口是用于提供图形用户接口的web服务器。
17.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述中央单元具有用于从外部设备接收数据的装置。
18.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述中央单元具有用于向外部设备发送数据的装置。
19.根据权利要求18所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于发送的数据是用于消费成本账单的消费数据。
20.根据前述权利要求之一所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于通过通用接口(102)和中央计算机(104)集成不兼容部件(106)。
21.根据权利要求20所述的建筑自动化和建筑信息系统(2)，其特征在于所述通用接口(102)和所述中央计算机(104)集成在所述中央单元和/或所述控制单元中。
全文摘要
本发明涉及一种建筑自动化和建筑信息系统(2)，其具有中央单元、至少一个控制单元(32)和第一部件(12)。中央单元通过双向数据线路(38)连接到至少一个控制单元(32)，包括从至少一个控制单元(32)接收数据的装置，以及对至少一个控制单元(32)进行开环和/或闭环控制的装置。每个控制单元(32)具有至少一个关联的第一部件(12)，控制单元(32)通过无线电(26)连接到该第一部件(12)。控制单元(32)具有对关联的的第一部件(12)进行开环和/或闭环无线电控制的装置。与每个控制单元(32)关联的第一部件(12)可以通过无线电彼此连接。与至少一个控制单元(32)和第一部件(12)相连的中央单元具有即插即用功能。
文档编号H04L12/28GK102792639SQ201080047527
公开日2012年11月21日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者克里斯蒂安·罗斯, 威尔纳·卡普斯, 海尔姆特·西蒙, 珍思·皮特森, 阿明·莱昂纳特 申请人:Msr解决方案有限责任公司, 迪尔阿扣基金两合公司