专利名称：用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点，具体地涉及一种用于诸如温室照明系统之类的照明系统的通信网状网络基础设施的红外网格节点。
背景技术：
联网的控制系统在商业、工业和社会事业机构市场中以及还在消费市场中是普遍存在的趋势。联网的控制系统的实例是具有许多光源的联网的照明系统。一种非常复杂的联网的照明系统是温室照明系统，其可以包括例如约40000个灯，这些灯以格网(grid)类型的方式放置并且需要以灵活方式管理。例如，这种照明系统的灯或灯群应当可单独受控， 以便创建局部(local)光效果。理想地，这种照明系统的每个灯可以单独受控。然而，这需要复杂的安装，例如用于控制灯的复杂且昂贵的电缆敷设。W02004/075599A1公开了一种包括具有光发送器(transmitter)和接收器的节点的网格的数据传输网络。该传输优选地通过经调制的光学载波，使用激光二极管在节点之间传输。
发明内容
本发明的目的是提供用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点，该网格节点可以以最小的技术努力来实现并且适合用于具有高达数千个节点的联网的控制系统。该目的通过独立权利要求的主题实现。其他实施例由从属权利要求示出。本发明的基本思想是利用基座形式的技术上简单的构造实现网格节点，所述基座具有设置在基座上的光发送器和光接收器。根据本发明的一个实施例，该基座可以是盘样成形的基座，其上光发送器可以设置在该盘样成形的基座的一侧上，而在该盘样成形的基座的另一侧上可以设置光接收器。这个构造允许实现例如用于控制复杂的联网照明系统的通信网状网络结构，例如该构造可以应用在其中提供数千个灯以便创建同化 (assimilation)光支持的温室中，所述数千个灯可以利用通信网状网络结构基于局部 (local)来控制。本发明的一个实施例提供用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点， 其包括
-基座；
-光发送器，其设置在基座上以使得它们能够向其他网格节点的光接收器发送数据； -光接收器，其设置在基座上以使得它们能够从其他网格节点的光发送器接收数据； -处理器，其用于解释经由光接收器从其他网格节点接收的数据并且经由光发送器将数据路由到其他网格节点。该基座可以是包含光发送器、光接收器和处理器之间的布线的印刷电路板(PCB)。 因此，该基座不仅充当光接收器和发送器以及处理器的载体，而且还可以提供用于网格节点的电子组件的布线。
具体而言，光发送器和光接收器可以适于经由红外线发送或接收数据。使用用于光通信的红外光谱具有如下优点它是不可见的并且不那么易于与可见光干涉。光发送器和光接收器的灵敏度可以定向的，使得每个发送器和每个接收器可以与另一个邻近网格节点的一个接收器或发送器通信。定向的灵敏度具有以下优点可以以最小的失真和干涉在网络中建立高效的光通信。而且，传输介质不需要像在无线电方法中那样在两个网格节点之间共享。所述处理器可以被配置成根据预定的路由方案将所接收的数据路由到其他网格节点。例如，该处理器可以被配置成选择通过网络的最短路由路径。而且，该网格节点可以包括八个光发送器和八个光接收器，其中这些光发送器平均地设置在基座一侧的边界区域处并且这些光接收器被设置在基座另一侧的边界区域处， 使得每个光接收器与基座的相对侧上的光发送器匹配。网格节点的该实施例允许联网的控制系统的通信网状网络结构中也在对角线方向上的通信。具体而言，所述光发送器和光接收器可以借助于被设计用于红外遥控设备的红外 LED和红外检测器来实现。所述网格节点可以进一步包括用于可控灯的控制接口，并且其中所述处理器被配置成依赖于经由光接收器从其他网格节点接收的数据的解释经由控制接口控制可控灯。网格节点的基座可以像盘一样成形。光发送器可以设置在盘样成形的基座的一侧上并且光接收器可以设置在盘样成形的基座的另一侧上。本发明的另一个实施例涉及包括以格网(grid)设置的若干灯的温室照明系统，其中每个灯包括根据本发明且如上所述的网格节点，并且网格节点被设置成使得它们形成通信网状网络结构，其中可以经由网格节点之间的光通信通过网状网络结构路由用于灯的控制信号。本发明的这些和其他方面将根据下文所描述的实施例而清楚明白并且参照这些实施例得以阐明。下面将参照示范性实施例更详细地描述本发明。然而，本发明不限于这些示范性实施例。
图IA和IB示出根据本发明的网格节点的一个实施例的不同视图； 图2示出如图IA和IB中所示的网格节点的实施例的透视图3示出在根据本发明的通信网状网络结构中的两个网格节点之间的光通信；以及图4示出通过具有根据本发明的网格节点的通信网状网络结构的路由路径的实例。
具体实施例方式在下文中，功能相似或相同的元件可以具有相同的附图标记。 在下文中，将借助于用于温室的照明基础设施来描述本发明的实施例。这种由以格网类型的方式放置的典型的40000个灯单元构成的照明基础设施需要以灵活的方式管理。根据本发明的网格节点是经济的(lean)并且可以以很低的成本实现，这对于具有数千个灯单元和网格节点的照明基础设施而言是重要因素。而且，包括本发明的网格节点的通信网状网络结构包括许多冗余，因为如下文所述的本发明的网格节点的实施例可以与八个其他网格节点通信。这使得能够非常灵活地通过通信网状网络结构路由消息。灯单元可以借助于本发明的网格节点来寻址和管理，因为它们彼此之间全都无线通信。如下文所述的本发明的网格节点的实施例的主要益处是，具有由网格节点的顶LED提供的八个窄束形式成形的通信信道的定向效果。所述传输介质不需要像在无线电方法中那样在两个节点之间图IA示出包括PCB 12的网格节点10的实施例的顶视图。在网格节点10的顶侧 22上，八个顶LED14被平均地设置在PCB 12的边界处。这八个顶LED 14被平均地(即基本等间距地)分布在PCB 12的边界处。微控制器18被安装在PCB盘12的中间。微控制器 18经由PCB 12的布线20与顶LED 14连接。图IB示出网格节点10的底侧对。在该侧 M上，八个顶接收器16也被设置在PCB 12的边界处。顶接收器16直接位于顶LED 14 的下方。PCB 12的底侧M包含顶接收器16与顶侧22上的微控制器18之间的布线20。 IR LED和顶接收器可以是典型地应用于消费型电子产品(例如电视机、DVD播放器)的IR 遥控中的设备。微控制器18既控制顶LED又处理来自所有8个顶接收器的信号。在温室中，每个灯可以装配有如图IA和IB中所示的网格节点12。图2示出8乘 8个通信路径中的一个和图IA和IB的网格节点的透视图，这些通信路径在由这些网格节点构成的通信网状网络结构中是可能的。顶束观到达顶接收器16。微控制器18解释利用顶束接收的数据并且借助于顶LED 14和顶束沈基于预定的路由方案将信息路由到另一个节点。图3示出关于网格节点的网络的顶视图。这些网格节点以格网样方式设置在相同层上。除了设置在网格节点的格网边界处的网格节点之外，每个网格节点具有四个直接邻居。在图3中，分别示出了网格节点的盘121和122上的顶LED 14和顶接收器16的辐射图案沈1和观1。可以看到，辐射图案261和281这二者指向相应的网格节点。该定向方法的原因是，因为如果网格节点具有到另一个网格节点的视线，则可靠的连接应当随之发生。 在图3中，示出了一个连接，但是在实践中该通信不应当被限于单跳。广播类型的通信(在所有方向上发送和接收)和同时向多个设备的通信当然是可能的。图4示出本发明的网格节点10的格网和消息通过该格网的路由。该格网是具有列A··+和行1···8的矩阵。每个网格节点可以通过其在格网中的坐标寻址。在图4中，示出从位置Β7处的网格节点向位置Dl处的网格节点发送的消息的路由。该路由可以在某些约束下执行，例如如图4中所示经由最短路径路由消息。图1和2的网格节点允许在格网中在八个不同方向(上、下、左、右和四个对角线方向)上发送和接收数据。在图4中，从位置 Β7处的网格节点到位置Dl处的网格节点的最短路径经由对角线通信方向转向位置C6处的网格节点、还是经由对角线通信方向到达位置D5处的网格节点、并且然后在向上的通信方向上走完处于位置D4、D3和D2处的网格节点。这个实例示出，根据本发明的网格节点使得能够通过诸如具有数千个灯(每个灯耦合到根据本发明的网格节点并且借助于该网格节点可控)的温室照明系统之类的联网的控制系统的通信网状网络结构高效地路由消息。为了控制灯，每个网格节点包括控制接口，灯的控制接口可以与该控制接口耦合。因此，如果网格节点的微控制器从另一个网格节点或从用于照明系统的中央控制器接收到用于灯的控
5制数据，那么网格节点的微控制器可以控制连接到网格节点的控制接口的灯。一个典型实例是对大且复杂的温室照明系统中的灯进行局部控制。例如，中央控制器可以发送用于对图4的灯和网格节点的格网中位置El、FU E2和F2处的灯进行调光的消息。该消息可以首先由中央控制器提供至位置A8处的网格节点，并且然后从这个网格节点路由到位置E1、 FU E2和F2处的网格节点。这些网格节点的微控制器在接收该消息时注意到耦合到相应网格节点的灯应当被调光到一定的值。然后，微控制器将经由网格节点的控制接口向耦合到该网格节点的灯发送将该灯的光发射调光到期望水平的控制命令。本发明可以应用在任何联网的控制系统中，具体地可以应用在具有多个光源的复杂照明系统(例如安装在温室中的照明系统)中。本发明具体地适用于利用小的技术努力并且以低的成本创建大的通信网状网络结构。本发明的功能的至少一些可以由硬件或软件执行。在以软件实现的情况下，单个或多个标准微处理器或微控制器可以用于处理实现本发明的单个或多个算法。应当注意，词语“包括”不排除其他元件或步骤，且词语“一”或“一个”不排除多个。而且，权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制本发明的范围。
权利要求
1.一种用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点(10)，其包括 -基座(12)，-光发送器(14)，其设置在基座上以使得它们能够向其他网格节点的光接收器发送数据，-光接收器(16)，其设置在基座上以使得它们能够从其他网格节点的光发送器接收数据，-处理器(18)，其用于解释经由光接收器从其他网格节点接收的数据并且经由光发送器将数据路由到其他网格节点。
2.权利要求1的网格节点，其中基座是包含光发送器、光接收器和处理器之间的布线 (20)的印刷电路板(12)。
3.权利要求1或2的网格节点，其中光发送器和光接收器适于经由红外线(26，观)发送或接收数据。
4.权利要求1、2或3的网格节点，其中光发送器和光接收器的灵敏度(261，观1)是定向的，使得每个发送器和每个接收器可以与另一个邻近网格节点的一个接收器或发送器通
5.权利要求1、2、3或4的网格节点，其中处理器被配置成根据预定的路由方案将所接收的数据路由到其他网格节点。
6.前述权利要求中任一项的网格节点，包括八个光发送器和八个光接收器，其中这些光发送器平均地设置在基座的一侧的边界区域处并且这些光接收器设置在基座的另一侧的边界区域处，使得每个光接收器与基座的相对侧上的光发送器匹配。
7.前述权利要求中任一项的网格节点，其中光发送器和光接收器借助于被设计用于红外遥控设备的红外LED和红外检测器来实现。
8.前述权利要求中任一项的网格节点，进一步包括用于可控灯的控制接口，并且其中处理器被配置成依赖于经由光接收器从其他网格节点接收的数据的解释经由控制接口控制可控灯。
9.前述权利要求中任一项的网格节点，其中基座像盘那样成形。
10.权利要求9的网格节点，其中光发送器(14)被设置在盘样成形的基座的一侧上并且光接收器(16 )被设置在盘样成形的基座的另一侧上。
11.一种包括被以格网设置的若干个灯的温室照明系统，其中每个灯包括根据前述权利要求的网格节点，并且网格节点被设置成使得它们形成通信网状网络结构，其中可以经由网格节点之间的光通信通过网状网络结构路由用于灯的控制信号。
全文摘要
本发明涉及用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点，具体地涉及用于诸如温室照明系统之类的照明系统的通信网状网络基础设施的经济的和低级的红外网格节点。本发明的基本思想是，利用其上设置了光发送器和光接收器的基座形式的技术上简单的构造实现网格节点。本发明的一个实施例涉及用于联网的控制系统的通信网状网络结构的网格节点(10)，其包括基座(12)；光发送器(14)，其设置在基座上以使得它们能够向其他网格节点的光接收器发送数据；光接收器(16)，其设置在基座上以使得它们能够从其他网格节点的光发送器接收数据；处理器(18)，其用于解释经由光接收器从其他网格节点接收的数据并且将数据经由光发送器路由到其他网格节点。该构造允许实现例如用于控制复杂的联网的照明系统的通信网状网络结构，例如该构造可以应用在其中提供数千个灯以用于创建照明气氛的温室中，所述数千个灯可以基于局部来控制。
文档编号H05B37/02GK102365831SQ201080013778
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月19日 优先权日2009年3月26日
发明者H. J. 德拉伊杰 M., D. V. 范德斯托克 P. 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司