区域控制系统组网方法、装置及区域控制系统与流程

1.本申请属于区域控制系统技术领域，具体涉及一种区域控制系统组网方法、装置及区域控制系统。


背景技术：

2.区域控制系统是一种低成本的多联机系统，优势在于使用中央控制器及多个分布式控制器组合的形式，能很好地实现资源分配。区域控制系统的广泛应用是为满足建筑住宅采用别墅形式包括多个房间形成多个小区域，或者某些办公场所、办公区域会被划分为一个一个的小区域，实现对小区域的独立控制。
3.常规的区域控制系统是在一拖一的机组基础上增加风阀控制器、区域控制终端的方式来实现的，可以通过风阀控制器的开关来实现多个小区域的独立控制，且每个小区域还有一个或者多个温控器，用于反馈当前区域的温度。在区域控制系统，温控器与风阀控制器通过无线连接实现无线组网。相关技术中，在组网过程中，根据各个无线节点直接握手的时间，建模各个节点的相对位置，在存在丢失节点时，随机分配其中一个节点作为中继节点以完成组网，但是选择中继节点时没有考虑功率的影响，分配的中继节点在满足自身收发数据的同时，还要因为作为中继转发数据给丢失节点，会增加额外的功耗，造成频繁更换电池，影响其寿命。


技术实现要素：

4.为至少在一定程度上克服传统组网过程中随机分配中继节点导致中继节点功耗大寿命短的问题，本申请提供一种区域控制系统组网方法、装置及区域控制系统。
5.第一方面，本申请提供一种区域控制系统组网方法，包括：
6.判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功；
7.若不成功，以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点；
8.根据每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，从所述所有通信节点中确定中继节点。
9.进一步的，所述根据每个通信节点与其他节点进行通信时产生的系统各节点功耗从与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点中确定中继节点，包括：
10.计算每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗；
11.根据系统各节点功耗计算每个通信节点作为中继节点时对应的功耗方差；
12.选取最小功耗方差对应的通信节点作为中继节点。
13.进一步的，所述每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，包括：
14.每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗、丢失节点与中继节点进行通信时产生的丢失节点总功耗和系统中其他节点与终端控制器进行数据通信时所产生的其他节点功耗。
15.进一步的，所述每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗，包括：
16.每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗＝作为中继节点增加的功耗+自身与终端控制器进行通信的功耗。
17.进一步的，若区域控制系统中分布式控制器与终端控制器握手不成功，包括：
18.增大分布式控制器的当前发射功率；
19.判断当前发射功率是否大于预设最大发射功率阈值；
20.若否，以增大后的发射功率与终端控制器进行握手操作。
21.进一步的，还包括：
22.若当前发射功率大于所述最大发射功率阈值；
23.以所述分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点。
24.进一步的，判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功前，包括：
25.将每个分布式控制器调节至最大发射功率后与终端控制器进行握手。
26.进一步的，还包括：
27.若区域控制系统中分布式控制器与终端控制器握手成功，则降低所述分布式控制器的发射功率，以获取能够正常通信条件下所述分布式控制器的最小发射功率；
28.控制所述分布式控制器以最小发射功率进行通信。
29.进一步的，所述降低每个分布式控制器的发射功率，包括：
30.设置粗调粒度；
31.判断以粗调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率时是否满足分布式控制器正常通信要求；
32.若是，以粗调粒度为最小单位逐级降低分布式控制器的发射功率。
33.进一步的，所述粗调粒度为1db。
34.进一步的，还包括：
35.设置细调粒度；
36.若以粗调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率时不能满足分布式控制器正常通信要求；
37.以细调粒度为最小单位逐级降低分布式控制器的发射功率。
38.进一步的，所述细调粒度为0.2db。
39.第二方面，本申请提供一种区域控制系统组网装置，包括：
40.判断模块，用于判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功；
41.筛选模块，用于在握手不成功时以以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛
选出与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点；
42.确定模块，用于根据每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，从所述所有通信节点中确定中继节点。
43.第三方面，本申请提供一种区域控制系统，包括：
44.多个分布式控制器和终端控制器；
45.每个分布式控制器包括如第二方面所述的区域控制系统组网装置；
46.所述多个分布式控制器分别与所述终端控制器连接。
47.进一步的，所述终端控制器包括无线模块，所述无线模块与所述多个分布式控制器无线连接。
48.进一步的，所述终端控制器为风阀控制器。
49.进一步的，所述分布式控制器为温控器。
50.本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
51.本发明实施例提供的区域控制系统组网方法、装置及区域控制系统，区域控制系统组网方法包括判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功，若不成功，以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点，根据每个与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，从所有通信节点中确定中继节点，兼顾长距离通信与低功耗要求，以系统各节点的功耗确定最优中继节点，保证以中继节点进行组网后对整个系统各个节点的寿命影响最小。
52.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
53.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
54.图1为本申请一个实施例提供的一种区域控制系统组网方法的流程图。
55.图2为本申请另一个实施例提供的一种区域控制系统组网方法的流程图。
56.图3为本申请一个实施例提供的一种无线组网示意图。
57.图4为本申请一个实施例提供的另一种无线组网示意图。
58.图5为本申请一个实施例提供的另一种无线组网示意图。
59.图6为本申请一个实施例提供的一种区域控制系统组网装置的功能结构图。
60.图7为本申请一个实施例提供的一种区域控制系统的功能结构图。
61.图8为本申请一个实施例提供的另一种区域控制系统的功能结构图。
具体实施方式
62.为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
63.图1为本申请一个实施例提供的区域控制系统组网方法的流程图，如图1所示，该区域控制系统组网方法，包括：
64.s11：判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功；
65.s12：若不成功，以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点；
66.s13：根据每个与丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，从所有通信节点中确定中继节点。
67.传统组网过程中，由于区域较大，需要进行长距离通信，根据各个无线节点直接握手的时间，建模各个节点的相对位置，在存在丢失节点时，随机分配其中一个节点作为中继节点以完成组网，但是选择中继节点时没有考虑功率的影响，分配的中继节点因为需要接收数据并转发丢失节点的数据，会增加额外的功耗，需频繁更换电池，影响其寿命。
68.本实施例中，通过判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功，若不成功，以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点，根据每个与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，从所有通信节点中确定中继节点，筛选中继节点过程中兼顾长距离通信与低功耗要求，以系统各节点功耗确定最优中继节点，保证以中继节点进行组网后对整个系统各个节点的寿命影响最小。
69.本发明实施例提供另一种区域控制系统组网方法，如图2所示的流程图，该区域控制系统组网方法，包括：
70.s201：判断区域控制系统中分布式控制器与终端控制器是否握手成功；
71.s202：若成功，降低每个分布式控制器的发射功率，以获取能够正常通信条件下每个分布式控制器的最小发射功率；
72.一些实施例中，降低分布式控制器的发射功率，包括：
73.s2021：设置粗调粒度；
74.s2022：判断以粗调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率时是否满足分布式控制器正常通信要求；
75.s2023：若是，以粗调粒度为最小单位逐级降低分布式控制器的发射功率。
76.粗调粒度例如为1db。
77.若以粗调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率时不能满足分布式控制器正常通信要求；
78.s2024：设置细调粒度；
79.s2025：以细调粒度为最小单位逐级降低分布式控制器的发射功率。
80.细调粒度例如为0.2db。
81.例如功率每次调小1db，调整到
‑
1db无法握手成功时，+1db可以握手成功后，再进行细调。每次调整0.2db，调整到
‑
0.2db无法握手成功时，+0.2db可以握手成功后，则以当前发送功率+0.2db为调整后的发射功率。
82.一些实施例中，还包括：限制粗调次数和/或细调次数，以避免调整时间过长，影响工程调试时的时间。
83.需要说明的是，上述粗调细调的最小单位，按照实际情况而定，本申请不作限定。
84.s203：控制分布式控制器以最小发射功率进行通信，完成组网调试过程。
85.s204：若不成功，设置最大发射功率阈值；
86.由于每个分布式控制器中电源自身使用寿命约束或用户对分布式控制器的使用寿命有要求，因此，每个分布式控制器中电源的发射功率不能无限增加，即功耗不能无限增加，需要保持每个分布式控制器中电源最低寿命要求，因此可以将保证电池寿命要求时的功率作为最大发射功率阈值。
87.因此，通过设置最大发射功率阈值可以满足分布式控制器中电源自身使用寿命约束或用户对分布式控制器的使用寿命有要求。
88.s205：增大分布式控制器的当前发射功率；
89.s206：判断当前发射功率是否大于预设最大发射功率阈值，若是执行s208，否则执行s207；
90.s207：以增大后的发射功率与终端控制器进行握手操作；
91.s208：以该分布式控制器为丢失节点，筛选出与该丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点；
92.s209：计算每个与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗；
93.一些实施例中，每个与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时对应的系统各节点功耗，包括：
94.每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗、丢失节点与中继节点进行通信时产生的丢失节点总功耗和系统中其他节点与终端控制器进行数据通信时所产生的其他节点功耗。
95.一些实施例中，每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗，包括：
96.每个与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的通信节点作为中继节点时所产生的中继节点总功耗＝作为中继节点增加的功耗+自身与终端控制器进行通信的功耗。
97.s210：根据系统各节点功耗计算每个通信节点作为中继节点时对应的功耗方差；
98.s211：选取最小功耗方差对应的通信节点作为中继节点。
99.一些实施例中，判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功前，包括：
100.将每个分布式控制器调节至最大发射功率后与终端控制器进行握手。
101.将分布式控制器默认调节至最大发射功率后与终端控制器进行握手，可以在握手不成功时减少增大发射功率调节的过程，提高组网速度。
102.例如，系统中各个配件安装后，分布式控制器例如为温控器不能移动，即相对距离不再更改，因距离直接影响功率，通讯距离不变，因此，组网完成后，功率不需要再调整。组网具体过程包括：
103.进入配对状态，温控器默认按照最大发射功率和风阀控制器握手，判断是否配对成功；
104.若配对成功，逐渐调小温控器的发射功率，调小功率后，重新握手，判断是否握手
成功，找到每个节点能够握手成功的最小发射功率，即能够保证正常通讯的最小发射功率，得到每个节点发射信号时的最小功耗p
n发射
。
105.不同rf芯片的功率和功耗的对应关系不一致，选定rf芯片后功率和功耗对应关系也就确定。如某rf芯片，发射功率为10db是，其工作电流是10ma,工作电压是3.3v，即功耗为33mw。
106.若配对失败，标志这个节点为丢失节点(n
丢
)，以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点。
107.筛选出与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点包括：丢失节点(n
丢
)发送广播握手信息，其它节点收到广播后，回复其和风阀控制器的握手情况，找到能和n
丢
通讯且自身不是丢失节点的节点(n
n
)。
108.如图3所示：温控器5、2都能接收到丢失节点温控器1的数据，但是温控器5也是丢失节点，所以只有温控器2被标记为n
n
。
109.如图4：只有一个节点温控器4收到丢失节点温控器1的数据，则直接温控器4作为温控器1的中继。
110.如图5所示：温控器2、4都能收到丢失节点温控器1的数据，需根据以下步骤自动分配最优功率对应的中继节点。
111.由于作为中继的节点需定期唤醒工作，负责接收丢失节点的数据并转发数据给风阀控制器，相比其它节点，每个通讯周期增加了一次接收数据、发射数据的工作，因此作为中继的节点功耗会增加。任意一个节点作为中继时，其增加的功耗为：
112.p
n中继增
＝p
接收+
p
n发射
113.p
接收
：接收其它节点的功耗是固定的，和距离无关。所以每个节点作为中继时增加的接收功率都是一致的。
114.p
n发射
：每个节点的发射功耗，和rf与风阀控制器的距离有关，与“rf功率自动调整”后确定的功率一致。
115.计算每个n
n
作为中继时的总功耗p
总n
，以及n
丢
的总功耗p
总n
·
丢
(n代表是哪个节点作为中继)。
116.表1各个节点n
n
分别作为中继时的总功耗的方差
[0117][0118]
其中，n
丢
的总功耗p
总n
·
丢
：不同节点作为中继时，丢失节点和中继的距离不一致，所以需要根据“rf功率自动调整”确定其发射功率，也即确定其功耗了，所以丢失节点的功耗和不同的节点作为中继时是不一样的。
[0119]
每个n
n
作为中继时的总功耗p
总n
：任意一个节点作为中继时，其功耗等于作为中继增加的功耗+其和自身需要和风阀控制器通讯的功耗。
[0120]
p
总n
＝p
n中继增
+p
n发射
[0121]
其它不是作为中继的节点功耗：其只和风阀控制器通讯，所以功耗就是各个节点的发射功耗p
n发射
。
[0122]
计算各个节点n
n
分别作为中继时的总功耗的方差δ
n
，如表1所示。选取方差最小的一组组合，选取该组合的节点n
n
作为中继节点。假设p
1发射
、p
2发射
、p
总3
、
……
p
n发射
、p
总3
·
丢
这一行对应的δ3最小，则确定n3作为中继节点。
[0123]
方差最小说明各个节点的寿命相近。避免各个节点寿命相差太大，部分节点需要频繁更换电池。
[0124]
本实施例中，通过对每个分布式控制器进行发射功率自动调整，保证每个节点的在最优功率工作，不会浪费，保证低功耗；另外，通过系统功耗方差最小确定中继节点，保证每个节点能够正常通讯，又不会无限增加功率(功耗)，降低了电池使用寿命，提升用户体验；不以节点位置确定中继节点，牺牲单个节点的通讯距离，保证了整个系统的长距离、低功耗正常工作。
[0125]
本发明实施例提供一种区域控制系统组网装置，如图6所示的功能结构图，该区域控制系统组网装置包括：
[0126]
判断模块61，用于判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手
成功；
[0127]
筛选模块62，用于在握手不成功时以握手不成功的分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点；
[0128]
确定模块63，用于根据每个通信节点与其他节点进行通信时产生的系统各节点功耗从与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点中确定中继节点。
[0129]
一些实施例中，还包括：第一功率调整模块，用于在区域控制系统中分布式控制器与终端控制器握手不成功且分布式控制器的当前发射功率小于所述最大发射功率阈值时，增大分布式控制器的当前发射功率，以增大后的发射功率与终端控制器进行握手操作。
[0130]
默认功率设置模块，用于将每个分布式控制器调节至最大发射功率后与终端控制器进行握手。
[0131]
第二功率调整模块，用于区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器都握手成功时降低每个分布式控制器的发射功率，以获取能够正常通信条件下每个分布式控制器的最小发射功率。
[0132]
第二功率调整模块包括
[0133]
粗调单元，用于以粗调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率；
[0134]
细调单元，用于以细调粒度为最小单位降低分布式控制器的发射功率。
[0135]
本实施例中，通过判断模块判断区域控制系统中每个分布式控制器与终端控制器是否握手成功，筛选模块在握手不成功时以所述分布式控制器为丢失节点，筛选出与所述丢失节点和所述终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点，确定模块根据每个通信节点与其他节点进行通信时产生的系统各节点功耗从与丢失节点和终端控制器都能进行数据通信的所有通信节点中确定中继节点，筛选中继节点过程中兼顾长距离通信与低功耗要求，以系统各节点功耗确定最优中继节点，保证以中继节点进行组网后对整个系统各个节点的寿命影响最小。
[0136]
本发明实施例提供一种区域控制系统，如图7所示的功能结构图，该区域控制系统包括：
[0137]
多个分布式控制器71和终端控制器72；
[0138]
每个分布式控制器71包括如上述实施例所述的区域控制系统组网装置；
[0139]
多个分布式控制器71分别与终端控制器72连接。
[0140]
一些实施例中，终端控制器72包括无线模块，无线模块与多个分布式控制器71无线连接。
[0141]
如图8所示，终端控制器为风阀控制器，分布式控制器为温控器。
[0142]
风阀控制器：监听温控器反馈的温度，并根据区域控制终端的设定温度，以及温控器检测的室内温度,控制该区域的风阀运行。具有rf通讯模块,与温控器无线通讯。风阀控制器是有线供电的，不存在功耗问题，不需要调整。
[0143]
温控器：反馈所在区域的室内温度。具有rf通讯模块,与风阀控制器无线通讯。
[0144]
还包括风阀:用于控制所在区域的风量。
[0145]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0146]
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不
能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0147]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0148]
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0149]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0150]
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0151]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0152]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0153]
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0154]
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。