利用本地照明控制系统的空间利用信息系统的制作方法

利用本地照明控制系统的空间利用信息系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求提交日为2020年5月21日的美国临时专利申请号为63/028,303的“space utilization information system utilizing native lighting control system”的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种用于提供空间利用信息的系统。


背景技术：

4.空间利用信息对场地所有者来说可以是有用的，以确定居住者在现场的时间和地点。员工、访客或居住者可以被跟踪，出于有利于零售商、公共机构、雇主等各自目标的目的。空间利用信息系统可以需要安装和协调一些连接设备，诸如iot设备和传感器。然而，安装和操作专用空间利用率信息系统可以是成本高昂、耗时的，并且需要频繁的维护和服务呼叫。提供空间利用信息的多功能设备还可以因要求中央系统直接轮询设备而无意中导致网络安全问题，或因要求轮询菊花链设备而导致延迟问题。


技术实现要素：

5.在一个实施例中，网关设备被构造和布置为监测设备网络中连接设备的传输。网关设备包括存储器、通信接口和电子处理器，该电子处理器被配置为监测经由通信接口进行的传输，确定传输的协议，根据其确定的协议来解析的传输以产生经解析的传输，基于经解析的传输来更新设备网络的数据模型，并将数据模型存储在存储器中。
6.在一个实施例中，网关设备被用于监测设备网络中的连接设备之间的传输。所利用的方法包括通过网关设备的通信接口来监测连接设备经由通信接口进行的传输。该方法还包括由网关设备的电子处理器确定传输以产生经解析的传输。此外，该方法包括由电子处理器来解析传输以产生经解析的传输，由电子处理器基于经解析的传输来更新设备网络的数据模型，以及由电子处理器将数据模型存储在存储器中。
7.在一个实施例中，传输监测和分析系统包括云计算系统和被构造和布置为监测设备网络中的连接设备的传输的网关设备。该网关设备包括通信接口和电子处理器。电子处理器被配置为监测经由通信接口进行的传输，确定传输的协议，根据其确定的协议来解析传输以产生经解析的传输，基于经解析的传输来产生云消息，并将云消息传输到云计算系统。
8.通过考虑详细描述和附图，本公开的其他方面将变得明显。
附图说明
9.图1描绘了窃听网关设备的硬件示意图。
10.图2描绘了网关设备窃听连接设备之间传输的消息的流程图。
11.图3描绘了云计算系统对事件和状态数据进行接收分析的流程图。
12.图4描绘了根据一些实施例的用于由网关设备捕获、处理和安全通信连接设备传输的流程图。
13.图5描绘了根据一些实施例的网关设备和云计算系统之间的通信的框图。
14.图6描绘了根据一些实施例的数据收集、传达、处理以及组织和存储的示意图。
具体实施方式
15.在对任何实施例进行详细解释之前，应当理解，本公开在其应用中不限于以下描述中阐述或以下附图中说明的组件的构造和布置的细节。本公开能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文中使用的措辞和术语是出于描述目的，并且不应被视为限制性的。本文中使用的“包括”和“包含”及其变体意指涵盖下文所列项目及其等效项目以及附加项目。本文中使用的“由
……
组成”及其变体意指仅涵盖下文所列项目及其等价物。除非另有规定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛使用，包括直接和间接安装两者、连接、支撑和耦合。
16.此外，如本文所用，“连接”设备可以指被构造和布置为与其他设备通信的设备。作为非限制性示例，连接灯具可以是包括能够经由空中传输或通过电气通信来传输或接收数据的电气硬件的灯具。这种设备或灯具还可以被配备有用于生成数据以供传输的硬件，诸如但不限于传感器数据。
17.此外，应当理解，本文中使用的措辞和术语仅被用于描述目的，并且不应被视为限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意指涵盖下文所列的项目及其等价物以及附加项目。本文档中使用的“或”一词可以意味着包含或。作为非限制性示例，如果本文档中规定“项目z可以包括元素a或b”，则这可以被解释为公开仅包括元素a的项目z、仅包括元素b的项目z以及包括元素a和b的项目z。
18.多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件被用来实施各种实施例。此外，实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，它们作为大部分组件仅在硬件中实施的情况进行说明喝描述。然而，本领域普通技术人员并且基于对该详细描述的阅读，将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以在可由一个或多个处理器执行的软件(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)中实施。例如，本说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个电子处理器、包括非暂时性计算机可读介质的一个或多个存储器模块、一个或多个输入输出接口、一个或多个专用集成电路(asic)以及连接各个组件的各种连接(例如，系统总线)。
19.在一些实施例中，区域可以配备有具有用于收集关于其环境的数据的传感器的连接设备。连接设备可以被构造和布置成将收集的数据传递到远程存储或处理系统。传感器可以被包括在预先存在的、预先安装的连接设备中，诸如但不限于灯、灯具、电源插座、开关或任何其他连接的、占用感测设备或基础设施。
20.在一些实施例中，传感器可以是占用传感器。占用传感器可以被构造和布置成以相对于传感器的特定方式检测人类占用。例如，占用传感器可以通过检测运动、传感器的环境变化(诸如但不限于温度、湿度或co2水平的变化)、检测音频读数的变化、红外光谱的变化、超声波或雷达模式的反射的变化、以及检测与物体设备的相互作用(诸如但不限于使用
者的门或开关)等来检测占用。占用传感器可以被校准为仅检测特定类型的占用，诸如但不限于哺乳动物占用、灵长类占用、人类占用或员工占用。类似地，占用传感器可被校准以忽略特定类型的占用，诸如但不限于哺乳动物占用、灵长类占用、人类占用或员工占用。
21.在一些实施例中，诸如占用感测灯或灯具之类的一些连接设备可以经由所连接的端口模块彼此连接。此外，使用端口模块的连接设备组可以经由所连接的桥接设备而被连接到其他组。占用传感器本身能够生成占用检测数据并将其传输到其他设备。占用传感器可以自身或经由被连接到占用传感器的设备来传输占用检测数据。这种传输可以通过wifi、蜂窝通信、射频、蓝牙频率、光通信或任何其他无线通信协议在空中进行。占用传感器可以被配置为直接与彼此或中央系统通信，诸如但不限于连接设备分组模块，诸如但不仅限于端口模块、组间通信设备(诸如桥接设备)、区域控制设备或云计算服务。因此，可以为连接设备中的低维护无头嵌入式系统实现空中固件更新(ota)。ota可以经由iothub经由与连接设备的网络电集成或与其无线通信的网关设备来促进。
22.在一些实施例中，网关设备可以在不需要将网关昂贵且耗时地电集成到连接设备的生态系统中的情况下，简单地放置在连接设备的网络的捕获范围内，或者放置在连接设备通信hub(诸如但不限于端口模块、桥接设备、控制设备等)的捕获范围之内。网关设备可被用于在不影响接收方连接设备对传输的接收的情况下监测连接设备的传输。
23.在一些实施例中，网关设备可以被构造和布置成便于网关设备的安全远程管理，以减少服务周转时间以及服务呼叫和停机时间。云计算系统可以为网关设备以及其他连接设备(诸如但不限于所连接的占用感测灯具或灯)提供一些设备管理功能。可能的远程设备管理功能的列表可以包括重启、出厂重置、空中更新、启用连接设备传输的捕获、禁用连接设备传输的捕获、设置连接设备状态周期、获取连接设备配置、获取网关配置。
24.在一些实施例中，利用网关到云接口的网关设备可以被构造和布置为捕获占用检测连接设备(诸如但不限于占用检测灯具)的占用检测传输。网关设备可以结合一些其他工具和服务(诸如但不限于云计算服务或数据可视化应用)来处理该信息，以基于观察到的占用检测传输来提供空间利用信息。
25.在一些实施例中，网关设备到云接口的架构可以基于iot hub服务。iot hub服务可以支持iot设备和云之间的双向通信。网关到云通信可以根据消息模式发生，诸如但不限于设备到云的遥测、从云控制设备的请求响应消息以及从设备上传文件。此外，iot设备供应、监测、ota和管理服务可以提供单个网关、网关组或网关队或连接设备操作。iothub和iot设备之间的接口可以支持一些平台、语言和消息标准。iot hub服务提供了将iot设备与iot hub服务快速集成所需的库代码和示例。通过这种方式，可以实现确保当前和未来设计能够与系统互操作的灵活性。
26.图1是根据一些实施例的纳入传输窃听电路112的网关设备106的框图。网关设备106包括处理电路102。处理电路102可以包括多个电气和电子组件，其向处理电路102内的部件和模块提供电力、操作控制和保护。在所示的示例中，除了其他方面外，处理电路102可以包括电子处理器108(诸如可编程电子微处理器、微控制器、分布式或本地多处理器或类似设备)、存储器110(例如，非暂时性机器可读存储器)、输入/输出接口120(诸如以太网端口)，以及通信接口104(诸如无线收发器)。
27.在所示实施例中，网关设备106的存储器110包括传输窃听电路112、传输分析电路
114、状态和事件数据生成电路116以及数据传输电路118。传输窃听电路112被配置为监测或观察连接设备彼此之间的数据传输。例如，传输窃听电路112可以被配置为当占用检测数据从所连接的照明设备被传输到另一个连接设备时，检测由占用检测的所连接的照明设备收集的占用检测数据。传输经由传输窃听电路112将这种传输检测为原始数据，经由传输分析电路114确定每个传输的源和目的地，并在当传输在设备之间传播时不中断它的情况下将传输复制到存储器110。这种检测和复制传输或数据的过程在本文中可以简称为“观察”或“监测”传输或数据。
28.网关设备106的传输分析电路114被配置为分析由传输窃听电路112观察和复制的传输数据。例如，传输分析电路114可以识别每个传输的消息类型，并将每个传输与发送设备和接收设备相关联。传输分析电路114还可以确定每个观察到的传输的观察时间戳和每个传输的编码传输编号。以这种方式，传输分析电路114可被用于识别观察到的传输序列中的错误并确定序列中的任何传输是否被丢弃。
29.状态和事件生成电路116可以基于所分析的传输数据生成占用状态或事件。占用事件可以是由网关设备生成的消息或数据，其可以指示每个占用检测连接设备的占用状态转变(例如，占用到空置，或空置到占用，流入、流出等)。所生成的事件消息或数据的格式可以类似于csv文件或表格，但也可以采用其他形式。占用事件本身可以表示单个占用检测连接设备随时间的所有变化。通过将占用事件与本文所述的连接设备、通信hub或区域的配置相组合，可以计算区域的任何分区的占用状态转变。在一些情况下，占用的生成、占用转换的计算以及内部数据模型事件或商业智能模型的更新可以是数据处理流水线中的第二步，如本文所公开的，由所连接的网关设备和占用检测连接设备促成。
30.在一些实施例中，占用状态可以由网关设备定期地生成，以指示由区域中的占用检测所连接的照明设备观察到的占用事件的快照。占用状态可以包含诸如但不限于占用百分比、开启状态指标或每个连接设备的配置(诸如但不仅限于连接灯具的调光水平)的项目。该状态可以由网关设备106对所有连接设备在特定持续时间内进行定期地评估，并且可以由网关设备106生成占用状态消息。例如，网关设备106可以生成表示在该时间段期间被占用的区域的平均百分比的占用值，或者生成表示该区域被占用的时间段的占用值。作为一个非限制性示例，如果占用被至少一个占用检测连接设备在五分钟感测间隔只有两分钟被感测到，则由网关设备生成的占用值可以是指示40％的占用百分比值。
31.网关设备106的数据传输电路118被配置为经由通信接口104将所生成的占用状态或占用事件传输到云计算服务以供分析。在一些实施例中，数据传输电路118被配置为经由输入输出接口120将所生成的占用状态或占用事件传输到云计算表面。
32.在一些实施例中，占用状态可以由网关设备106定期地评估，目标是在网络流量和数据分辨率之间实现良好平衡为。例如，网关设备106可以每分钟评估一次特定区域或分区的占用状态。以这种方式，有时间间隔的占用状态数据可被产生。有时间间隔的占用状态数据在不会大大增加或过载所公开的系统的处理带宽的情况下，可以容易地与其他数据一起分析和汇总。此外，这样做可以允许网关设备在边缘(例如，本地)执行大部分连接设备传输处理，从而降低云成本。此外，占用状态可以根据云计算服务处所观察传输的日志来计算。
33.图2是网关设备窃听在连接设备之间传输的消息的流程图。在所示的实施例中，网关设备可以被构造和布置为执行来自连接设备的传输的稳态摄取、传输分析、事件和状态
数据生成，并将摄取的项目传输到中央计算设备，诸如但不限于云计算服务。网关设备可以连续地观察或监测从连接设备到彼此或到通信hub设备(诸如端口模块)的传输。传输可被端到端地观察，从而形成传输流。如上所述，网关设备可以在检测到这些传输时将其复制到存储器。然后，网关设备可以将复制的传输解析为可以被传输到消息生成器的包，以便经由iot hub与外部系统(诸如但不限于云计算或存储服务)通信。
34.在框202处，网关设备可以监测连接设备的传输。网关设备可以被构造和布置成监测或观察连接设备(诸如但不限于占用感测灯)的传输，并分析传输以导出关于场地的有用数据。在网关设备就位之前，连接设备可已在特定场地中安装并操作。连接设备可以彼此进行空中通信，或者与用于连接设备的hub(诸如端口模块、桥接设备或区域管理设备)进行空中通信。网关设备可以被放置成大致接近占用检测连接设备的大致，并且以非阻塞方式观察或监测它们的占用相关传输。也就是说，网关设备可以在不影响连接设备的传输的情况下只窃听它们的传输。例如，网关设备可以在未处理的传输从占用感测灯传输到端口模块时监测它们。也就是说，传输的原始数据可以由网关设备检测，由网关设备复制，并在被传输到云计算服务之前由网关设备处理。网关设备可以关于采样率、采样周期、采样开始时间、采样结束时间、采样开始日期、采样结束日期等进行配置。网关设备可以在无缝的时间流中捕获这些传输以进行处理，但并非在每个实施方案中都是如此。例如，网关设备可以在几乎恒定的基础上观察传输以形成流，或者可以根据在连接设备上设置的超时周期，每270秒实施一次定期复制操作。
35.在框204处，网关设备的协议解析器可以分析来自连接设备的观察到的传输的输入流，并将该流解析为包。网关设备可以识别并记录数据丢失或损坏的时期，以确保连接设备之间的传输流的完整性。对传输流中的数据丢失的检测可以用于维护数据管道的完整性，并且可以由网关设备通过一些技术来完成，包括跟踪与每个连接设备相关联的连接设备传输序列号的。
36.在框206处，包被转发到状态和事件数据生成电路，用于格式化为云消息，该云消息反过来可以被转发到iot发布者以传递到云。例如，网关设备的定期状态监测器可以计算每个时期的所有连接设备的状态，并将其转发到状态和事件生成电路，在那里将其格式化为可由云计算系统解释的占用事件消息或占用状态消息。类似地，当占用事件发生(例如，检测到占用的变化)时，状态和事件生成电路可以生成适当的消息，用于经由iot hub将占用事件传达到外部系统。
37.在框208处，iot hub可以重复地或定期地将其从状态和事件生成电路接收的设备状态和事件数据传达到外部系统，诸如云计算系统，用于日志记录或分析。网关设备可以基于由网关设备所观察到的相关传输的顺序来传输设备状态和事件数据。在一些实施例中，完整的、未处理的、观察到的传输被复制并按观察到的顺序被发送到云计算系统。传输的格式可以是包含各种消息字段和/或八进制数组的记录。例如，传达到云计算系统的观察到的传输可以是端口模块的传入和传出消息的完整记录(例如，端口模块的总线活动)。该完整记录可以包括该记录缺少消息的指示。被传达到云的任何数据可以首先由网关设备格式化为云消息或被插入到云消息中，并被传达到云计算系统。
38.图3描绘了云计算系统接收和分析事件和状态数据的流程图。云计算系统可以包括诸如数据湖系统或全球分布式可扩展数据库的系统。云计算系统还可以包括分布式处理
系统。
39.在框302处，云计算系统接收由网关设备传达给它的云消息。
40.在框304处，云计算系统从云消息中提取经分析的和格式化的设备状态和事件数据，或未处理的、观察到的传输的副本。
41.在框306处，云计算系统分析从网关设备接收的数据。云计算系统分析所接收到的数据以从状态和事件数据产生可视数据，并用于系统维护或调整(诸如识别丢弃的传输和识别设备中的故障)。例如，云计算系统可以分析占用状态和事件数据，以产生多个带时间戳的热图，该热图表示在一天中的特定时间在零售店的监测区域中的顾客移动和集中以及移动。此外，云计算系统可以监测网关设备本身以确保其可靠性，并确保所公开的系统提供恒定和准确的传输流，从而可以快速识别问题并提醒适当的工作人员尽快恢复操作。
42.在框308处，云计算系统将分析的数据输入到商业分析应用可访问的存储系统中。例如，经分析的数据可以被存储在云存储系统中，并由展示合法凭证的业务分析应用访问。商业分析应用然后可以填充仪表板，该仪表板以可视的方式为用户描绘不同分析数据集之间的关系来呈现分析数据。该填充的仪表板可以经由电子显示器(例如，台式计算机或移动设备)向用户显示。
43.图4描绘了根据一些实施例的用于由网关设备400捕获、处理和安全通信连接设备传输的流程图。
44.如上所述，网关设备400的串行捕获可执行程序402可以被配置为连续监测或观察网关设备400的无线收发器可用的传输数据。协议解析器可执行程序404可以被配置为确定观察到的数据的协议，然后根据其确定的协议而解析观察到的数据。例如，如果串行捕获可执行程序402观察到由所连接的照明设备传输到另一个所连接的照明设备的数据，则协议解析器可执行程序404确定观察到的数据的协议是它所连接的照明装置命令。然后，协议解析器可执行程序404对观察到的数据进行解析，就像它是所连接的照明设备命令一样。相应地，连接设备照明命令的组成部分由协议解析器可执行程序404单独地识别，并将传递给数据模型更新器可执行程序408。
45.连接设备可以形成网状网络。网关设备400维护该网络的数据模型406。网关设备的数据模型更新器可执行程序408基于每个观察到的传输的解析版本来更新数据模型406，将观察到的传输视为设备事件。例如，如果第一占用检测连接设备传输指示检测到由其一个或多个占用传感器覆盖的区域的占用的数据，则数据模型更新器可执行程序408更新数据模型406，以指示占用检测连接设备传输了指示占用的数据时，占用检测连接设备被定位成经历了占用事件(例如从空置变为已占用)的区域。对数据模型406的这种类型的更新可以快速连续地发生，并且基于观察到的传输对网络中的每个连接设备进行更新。
46.数据模型406可以指示相关场地的哪些区域被占用以及何时被占用。数据模型406还可以包括更新的记录，从而指示场地占用变化的时间线，该时间线用作状态监测器可执行程序410生成导致数据模型404的当前状态的事件记录的基础。状态监测器可执行程序410可以被配置为根据计时设备412的周期而定期地产生数据模型406的快照。在一些情况下，状态监测器可执行程序410可以观察数据模型406的变化，并响应于在数据模型404中检测到的变化而产生快照。例如，数据模型406可以是占用模型，并且状态监测器可执行程序410可以监测数据模型406，以了解由数据模型406表示的特定场地的任何区域中的占用状
态的变化。在这种情况下，状态监测器可执行程序410可以响应于数据模型406中检测到的变化而产生快照。快照可以由设备状态生成器可执行程序414处理，以产生用于由iot发布器418发布到云计算系统416的包。类似地，设备事件生成器420可以分析由数据模型更新器可执行程序408传达给它的数据，并且消息生成器可执行程序422可以分析由协议解析器可执行程序404解析的消息，并产生用于发布到云计算系统416的包。例如，协议解析可执行程序404可以确定观察到的数据(诸如网状网络元数据)不证明对数据模型406的更新。在这种情况下，消息生成器可执行程序422可以生成网状网络元包，用于经由iot发布器418发布到云计算系统416。iot发布器418可以生成云消息并将包插入到云消息中。iot发布器418然后可以根据云通信协议将云消息发布到云计算系统416。
47.图5描绘了网关设备应用506和云计算系统应用524的集合，其确保网关设备500与云计算系统516之间的通信是稳健和可靠的。
48.如上所述，网关设备500可以包括串行捕获可执行程序502。串行捕获可执行程序502可由网关设备500在基于由网关设备500经由串行捕获可文件502观察到的传输数据更新数据模型504时使用，数据模型504表示由网关设备500监测的连接设备的网络。网关应用506可以包括iot方法处理程序508、iot遥测组件510、网关iot数字孪生512或网关数据模型以及iot客户端514。
49.在所示的实施例中，iot方法处理程序508可以被配置为解释从外部、连接设备或从云计算系统516提交到网关设备500的方法调用。iot遥测组件510可以被配置为将从连接设备接收的数据打包以传输到云计算系统516(如上所述)。网关iot数字孪生512可以维护连接设备(在一些情况下包括网关设备500)的网状网络的数字模型，该模型指示网状网络的电气和软件组件的当前操作状态，至少用于优化和故障排除目的。该网关iot数字孪生512还可以与云计算系统516共享，或者副本可以由云计算系统516单独维护，作为云iot数字孪生520或云数据模型以用于分析目的。例如，根据上述方法，云计算系统516可以分析云iot数字孪生520，并产生指示一天中整个零售店的占用事件和状态的分析仪表板。iot客户端514可以被配置为向云计算系统516传输诸如占用事件包、占用状态包、未处理的传输包或数字孪生更新包之类的数据。
50.网关设备500和云计算系统516还可以与互联网协议(ip)地址518、522相关联，用于与连接设备和云计算系统516通信。云计算系统516还可以维护在iot hub528处从网关设备500接收的数据流526的记录。
51.现在参考图6，网关设备600可以经由网络602(例如，互联网)将观察到的传输传达到云计算系统616，在云计算系统中，观察到的传输可以通过iot hub628传播，并由流分析系统630进行分析。然后，可以将经分析的传输存储在数据存储系统632中，诸如数据湖系统或全球分布的可扩展数据库中，用于经由商业智能应用634在有能力的设备(诸如但不限于台式计算机或移动设备)上访问和可视化为空间利用信息。
52.所公开的传输观察可以具有多
‘
种益处。例如，在所公开的系统的部署和测试期间，具有可为优化目的进行检查和分析的原始数据可以是有利的。此外，连接设备通信hub(诸如端口模块)的完整记录可以有助于探索预防性维护、故障检测和真实世界系统行为的各个方面。可以从云中启用或禁用连续传输固化。因此，观察和复制原始传输的实施方案可以变得简单而稳健，并且可以从网关设备输入的角度减轻时间考虑。
53.在一些实施例中，网关设备不维护本地数据模型，并且可以将观察到的传输流作为云消息传达到云计算系统以供分析。在这样的实施例中，云计算系统可以基于从网关设备接收的云消息来更新数据模型。
54.上面描述和图中所示的一个或多个实施例仅通过示例的方式呈现，并不意在限制本公开的概念和原理。因此，将理解的是，对元件及其配置和/或布置的变化和修改存在于所描述的一个或多个独立方面的精神和范围内。