用于自动化照明控制和监控的方法和系统的利记博彩app

专利名称：用于自动化照明控制和监控的方法和系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及照明系统，具体而言，涉及用于控制和监控单个发光元件，与单个设施相关联的发光元件，以及跨本地、地区以及更大的地理区域设置的任意规模的照明设施组的自动控制系统。
背景技术：
公共道路、大道以及设施，专用以及商业设施，包括工厂、办公大楼综合体、学校、大学及其他这样的组织，及其他公共以及专用设施的照明系统每年消耗巨大的能量以及资金，包括照明设备的采购、运转、维护以及管理的开销。由于能源成本上升，用于市政府、本地政府以及州政府的税收的减少，以及由于与各种不同的企业以及组织相关联的成本约束，涉及采购、维护、检修、操作以及管理照明系统的开销受到严格的审查。结果，几乎所有的涉及采购、操作、维护以及管理照明系统的组织以及政府机构都在寻求用于控制照明设施以便降低管理、维护以及操作成本的改进的方法和系统。

发明内容
本发明的各实施例针对在单个照明设施、本地、地区以及更大地理区域级别的对照明系统的控制。本发明的一个实施例包括分级照明控制系统，包括自动化网络控制中心，可以控制高达数百万单个照明设施以及发光元件，通过公用通信网络互连到网络控制中心或多个网络控制中心的地区性的路由器，每一个地区性的路由器都控制数百到数千或更多单个照明设施，以及通过射频通信和/或输电线通信互连到地区性的路由器的灯管理单元，每一个灯管理单元控制照明设施内的组件，包括发光元件、相关联的镇流器、传感器、及其他设备。


图I示出了在停车场，沿着道路以及在工业场所、学校设施以及办公大楼内观察到的传统的照明系统的一部分。图2示出了带有相关联的照明设施位置的尺寸适当的工业或商业场所。图3A-B示出了代表本发明的一个实施例的照明系统控制的概念性方法。图4使用如图2所示的相同工业场地布局示出了单个照明设施的分组，以促进通过代表本发明的各实施例的照明控制系统可能实现的自动控制。图5示出了根据本发明的某些实施例的对于如图4所示的照明设施的各种分组的自动控制的显示的时间表。图6提供了代表本发明的一个实施例的自动化分级照明控制系统的一般化体系结构。图7提供了根据本发明的一个实施例的启用了射频的照明管理单元的框图。图8提供了根据一个实施例的独立路由设备的框图。
图9示出了根据本发明的一个实施例的路由器、启用了射频的照明管理单元以及端点照明管理单元之间的通信。图10示出了根据本发明的某些实施例的将256个可能的命令代码分割为四个子集。图11示出了根据本发明的某些实施例的存储在每个照明管理单元内的数据的类型。图12A-B示出了根据本发明的某些实施例的路由器所管理的不同的照明管理单元或照明设施中的全部的路由器所管理的数据。图13示出了根据本发明的某些实施例的路由器-照明管理单元通信中所使用的 各种控制。图14A-N示出了上文参考图13所讨论的各种控制和回复的数据内容。图15-18提供了根据本发明的一个实施例的与照明管理单元一起的控制功能的流程控制图。图19提供了代表本发明的一个实施例的一种路由器用户界面的状态转换图。
具体实施例方式有许多不同类型的照明设施、发光元件，或光源，以及照明应用。图I示出了在停车场，沿着道路以及在工业场所、学校设施以及办公大楼内观察到的传统的照明系统的一部分。这样的照明系统常常使用诸如图I中的街道照明设施102-104之类的街道照明设施。每个街道照明设施都包括刚性的垂直的杆110，臂或支架112，通过它们，布设内部电线，它们还支撑一个或多个照明单元114。每个照明单元一般都包括一个或多个发光元件以及相关联的镇流器，这些镇流器限制跨发光元件的电压降，发光元件所吸收的电流，并缓冲电压和/或电流浪涌，整形输入电压或电流，以便提供用于驱动发光元件的明确的输出电压或电流。当前使用许多不同类型的发光元件，包括发光二极管(“LED”)面板、电感照明，或紧凑型荧光元件、高压钠光元件、汞齒化物发光元件、白炽灯发光元件，及其他类型的发光元件。一系列照明设施常常是沿着公共事业的电网内的共同的电路互连的。照明设施常常是通过光电池开关116控制的，光电池开关116对环境照明和/或缺乏环境照明作出响应，以在黑暗时打开发光元件，以及当有适当的环境日光时关闭发光元件。甚至规模适当的工业、商业、教育，及其他设施常常为各种不同的目的使用大量的照明设施。图2示出了带有相关联的照明固定物位置的尺寸适当的工业或商业场所。如图2所示的工业场所包括行政办公楼202、营运大楼204、三个实验大楼206-208以及三个停车场210-212。照明设施的位置被示为诸如填充的盘214之类的填充的盘。某些照明设施，诸如照明设施220，位于道路沿线，并可以照亮道路以及照亮与道路相邻的大楼的某些部分，大楼入口、通道，及其他大楼以及道路周围的环境的其他部分。这种类型的照明为汽车的驾驶员以及行人提供了安全，并可以解决某些安全性顾虑。其他照明设施，包括双臂照明设施224-226，照亮停车场，并主要为了停车场用户方便以及安全性目的。其他照明设施，包括实验大楼206-208周围的照明设施，包括照明设施230，可以主要用于促进高安全性大楼和区域的安全性。甚至诸如图I和2中所示出的那些简单的照明系统也会有许多问题。对照明设施的光电池控制相对来说比较初级，在黑暗时提供100%的电能，在有适当的环境光时没有电能提供给照明设施。如此，主要根据日长来控制照明，而并非根据设施以及在设施中工作、行走的人的需求。光电池以及光电池控制电路可能会发生故障，导致照明设施不断地保持打开，极大地缩短了发光元件的有用长度，并极大地提高照明设施的能量消耗。如参考图2所讨论的，一个设施内的各种不同的照明设施可以用于不同的目的，因此，可以根据不同的时间表以及照明强度要求来最佳地对它们进行控制，假如这样的控制是可能的话。然而，当前照明系统一般缺乏用于有区别地操作照明设施以及它们内的发光元件的有效的装置。由于这些以及许多其他原因，照明设施以及照明系统的制造商和供应商，负责采购、运营、维护以及管理照明系统的组织和机构，以及最终所有享受照明系统的好处的人不断地寻求用于控制照明系统的改进的系统，以便可以提供尽可能成本有效的照明，以符合各种不同的照明需求以及要求。如上文所讨论的，其中单个照明设施一般通过光电池来控制并且电互连的照明设施的组可以另外通过计时器及其他初级的控制机制在电路级别来控制的当前照明系统，不会提供优化对对照明系统的控制所需的控制的灵活性和精度，无法做到针对单个照明设施在特定时间提供所需的照明强度，监控照明设施的输出、组件故障，及其他操作特征，以及提供局部地区的、地区性的以及更大的地理区域的控制照明系统的方法。相比之下，本发明 局部的、地区性的以及更大的区域提供准确的对照明设施的控制，不管电连接的拓扑是什么。如此，本发明的各实施例提供照明设施的灵活的、有计划的以及受控的操作，向下达到单个照明设施内的单个发光元件的细粒度，向上可包括跨比较大的地理区域分布的数百万照明设施的任意指定的照明设施组。另外，本发明的各实施例通过对照明管理单元、照明设施嵌入式传感器，以及照明管理单元、路由器以及网络控制中心之间的双向通信的灵活控制，使得提供对发光元件、照明设施以及照明设施周围的环境的自动化监控成为可能。本发明的各实施例通过代表本发明的各实施例的分级控制系统，提供对照明设施中所包括的有源组件的控制，包括加热元件、故障改进电路的自动化激活，及其他这样的局部功能。图3A-B示出了代表本发明的一个实施例的照明系统控制的概念性方法。根据本发明的此实施例，照明系统控制是分层次地实现的，顶级网络控制中心302直接与多个路由设备304-310进行通信，而多个路由设备304-310中的每一个又都与单个设施内的控制照明设施的操作的一个或多个启用了射频(“RF”)的桥接照明设施管理单元(“LMU”)320-331进行通信，而桥接照明设施管理单元320-331又通过输电线通信来与单个照明设施内的一个或多个端点LMU进行通信。一般而言，网络控制中心通过网络通信，包括因特网，与路由器进行通信。然而，在替换实施例中，除网络通信之外，网络控制中心也可以使用蜂窝电话网络通信、射频通信，及其他类型的通信。路由器通过射频通信，输电线通信，以及，在本发明的替换实施例中，使用其他类型的通信，与LMU互相进行通信。在本发明的某些实施例中，启用了 RF的桥接LMU使用射频通信来与路由器互相进行通信，而启用了 RF的桥接LMU通过输电线通信与附加端点LMU进行通信。诸如路由器304之类的每个路由器都与包含LMU的若干个单个照明设施，如图3中的虚线340所封闭的区域内的照明设施相关联，这些单个照明设施又与路由器互相进行通信，以提供对照明设施的控制。路由器又与网络控制中心302进行通信，网络控制中心302提供对由与网络控制中心进行通信的所有路由器所控制的所有照明设施的集中式、自动控制。在本发明的一个实施例中，在控制器的层次结构内有四个级别(I)集中式网络控制中心302; (2)若干个路由设备304-310 ; (3)启用了 RF的桥接LMU ;以及⑷通过输电线通信与启用了 RF的桥接LMU进行通信的附加端点LMU。在本发明的替换实施例中，可以包括附加层次级别，以便，例如，多个网络控制中心可以与更高级别的中央控制系统进行通信，以便对非常大的地理区域进行控制。可另选地，也可以实现多个在地理上分开的网络控制中心，以作为分布式网络控制中心来进行交互操作。请注意，通过特定路由器控制的照明设施，如虚曲线340所包围的区域内的照明设施，不一定在地理上不同于由另一路由器所控制的照明设施。单个照明设施内所包含的LMU对照明设施内的一个或多个发光元件中的每一个提供策略驱动的、个体化的、自动化的控制，提供对发光元件的手动控制，从传感器接收并处理数据，以及控制照明设施内的各种有源设备。高达1，000或更多LMU可以与特定路由设备进行通信，向其导出数据，并从其接收策略指令和数据，而网络控制中心可以与高达1，000或更多路由设备进行通信，从它们接收数据，并向它们导出策略指令。如此，网络控制中心可以提供对百万或更多单个照明设施的自动控制。尽管本发明的各实施例允许单个照明设施内的单个发光元件从由路由设备所提供的用户界面和由网络控制中心所提供的用户界面进行人工控制，但是，人工控制比较繁琐且易于出错。代表本发明的各实施例的自动化照明控制系统提供了在逻辑上将单个照明设施集合为各种不同的照明设施组以便完成控制目的的能力。图4使用如图2所示的相同示例性工业场地布局示出了单个照明设施的分组，以促进通过表示本发明的各实施例的照明控制系统可能实现的自动控制。如图I所示，由诸如填充的盘220之类的填充的盘所表示的各种不同的照明设施，被合并到11个不同的控制组。包括照明设施220的街道沿线的照明设施，被一起分组在组号“I”所标记的第一组402。行政办公楼和营运大楼202和204后面的沿着较小的道路404和大停车场212的照明设施被分成两个组(I)组2 (图4中的406);以及(2)组3 (图4中的408)。通过将这些照明设施划分为两个组，沿着道路和停车场的交替的灯可以隔日地激活，这会降低能量消耗，并可延长发光元件的使用寿命。可另选地，所有这些发光元件都可以组合到单个组中，并以较低的光强度输出操作，以便实现类似的目的。类似地，将停车场212内的双臂发光元件分成两个组410和412，以便在给定日子只有每一双臂照明设施的单个臂上的发光元件被打开。组可以小到单个照明设施，如组6和7 (图4中的420和422)或者甚至小到照明设施内的单个发光元件。可以根据本发明的各实施例，适宜地缩放对照明的分级的、自动控制，以控制整个国家或洲内的所有照明设施。代表本发明的一个实施例的自动化照明控制系统的分级实现提供可缩放性和通信灵活性。作为一个示例，图3B示出了使用若干种不同类型的通信方法的自动化照明控制系统的一部分。在图3B中，路由器350管理八个不同的照明设施352-359内的LMU。照明设施被划分为两个不同的组，包括通过从变压器362发出的第一输电线360串联的第一组352-355，以及通过从变压器362发出的第二输电线364串联的第二组356-359。如果两组照明设施都连接到单个输电线，而不是变压器362分隔两组照明设施，则照明设施内的所有LMU都可以只使用输电线通信来与路由器进行通信。然而，输电线通信不能桥接变压器362以及各种其他电网组件。可以使用两个路由器，每一组照明设施一个，并使用输电线通信将每个路由器互连到其相应的照明设施组。然而，两路由器的实现将涉及对于路由器的连接和位置约束、路由器功能的不必要的重复，以及更高的成本。相反，根据本发明的各实施例，路由器350通过射频通信与照明设施354和358中的每一个中的启用了 RF的桥接LMU进行通信。每一个启用了 RF的桥接LMU都使用输电线通信来与桥接LMU所在的照明设施组的其余的照明设施互相进行通信。桥接LMU作为照明设施内的局部LMU以及通信桥，通过该桥，每一组中的端点LMU都可以从路由器350接收消息，并将消息传输到路由器350。如此，射频通信和启用了 RF的桥接LMU提供用于桥接变压器及电力系统的其他输电线通信中断组件的有成本效益的并且灵活的方法。另外，每个LMU都可包括移动电话通信电路，以允许LMU直接与移动电话370进行通信。移动电话可以充当到路由器的桥或作为专门的本地路由器，以使得维修人员能够在各种监控和检修活动期间手动控制LMU。在本发明的某些实施例中，LMU根据内部存储的时间表，来控制照明设施内的发光元件操作。图5示出了根据本发明的某些实施例的对于如图4所示的照明设施的各种分组的自动控制的显示的时间表。时间表可以以各种方式，通过路由器以及网络控制中心用户界面例程来显示，允许被授权的用户对时间表进行交互式定义、修改以及删除。如图5所示，为特定日子提供了如图4所示的11个组中的每一个组的照明设施内的发光元件操作的 时间表。诸如水平条502之类的每个水平条都代表特定组的照明设施内的发光元件根据时刻的操作的时间表。在本发明的某些实施例中，整个照明设施，包括照明设施内的所有发光元件，都被指定到组，而在本发明的替换实施例中，照明设施内的单个发光元件可以分开地指定给各个组。时刻从水平条504的左边缘的12:00a. m.增大到水平条的右边缘的12: OOp.m. 506。水平条内的阴影区，如水平条502中的阴影区508，表示在此期间应该打开发光元件的时间。阴影区的高度表示发光元件应该打开的级别。例如，水平条I中的阴影区510表示组I的照明设施内的发光元件在12:00a.m.和2:00a.m.之间应该打开到最大强度的50%，而阴影区508的右侧部分表示组I内的照明设施内的发光元件从6:30p.m.直到午夜应该打开到最大强度。另外，还可以为每一个组定义事件驱动的或传感器驱动的操作特征。例如，在图5中，诸如水平条514之类的小的水平条，表示当发生各种不同的事件时应该如何操作的发光元件。例如，水平条514表示，在光电池输出从打开过渡到关闭的情况下，表示环境照明已经延长得足以超过光电池信号输出阈值，当灯已经以50%或以上的最大强度打开时，应该以50%的最大光强度输出来操作由阴影条316所表示的附加15分钟，然后关闭电源。可以针对表示从充足的发光过渡到黑暗的光电池接通事件，以及针对来自运动传感器的表示在照明设施的区域内的运动的输入信号指定操作特征。可以针对许多附加事件指定操作特征，以及针对附加可控制的设备和功能指定操作特征，包括激活加热元件以去除雪和冰，各种故障恢复和故障转移系统，及其他这样的设备和功能。有许多指定发光元件操作的不同的方法以及许多不同的针对提供由如图5所示的每个组的不同的水平条所表示的不同的操作特征的考虑，这些考虑又代表编码的操作时间表和事件相关的可操作指令。例如，响应于光电池关闭事件而打开发光元件是没有意义的。水平条514内的小阴影条516的意图是,如果灯已经打开到大于50%的最大强度,贝Ij在完全关闭电源之前的短时间内降低到50%的最大强度。如此，时间延长的、大的水平条502以及较小的水平条514的组合可以指定，在任何时间点，灯应该被打开到在时刻时间表条中所表示的最小功率级，且较短的水平条对应于光电池关闭事件。然而，在其他情况下，灯可能需要打开到在时刻时间表条中所表示的最大功率级，不同的较短的水平条对应于不同类型的事件。一般而言，通过安装在照明设施内的LMU来实现的照明设施的最终的操作特征，可以通过任意布尔值以及关系运算符表达式或短的解释脚本或计算机程序来定义，它们对于任何特定时间点，基于传感器输入信号，并基于存储的基于时间的时间表以及存储的与特定事件相关联的操作特征，来计算发光元件应该打开的程度。图6提供了表示本发明的一个实施例的自动化分级照明控制系统的一般化体系结构。通过在网络控制中心602内运行的自动控制程序，对大的地理区域内的许多照明设施施加大的区域控制。除控制程序之外，网络控制中心还包括，一个或多个关系型数据库管理服务器603或其他类型的数据存储系统，以及多个Web服务器，或其他界面服务系统，605-607，它们一起构成了分布式自动化照明控制系统网络控制中心。网络控制中心Web服务器通过因特网616或通过射频发射器618向多个路由器610-613供应照明系统控制信 息。另外，网络控制中心还可以利用通过利用因特网或局域网与网络控制中心相互连接的个人计算机或工作站622来提供基于web站点的网络控制中心用户界面620。在本发明的某些实施例中，网络控制中心可以提供类似于由单个路由器所提供的功能的功能，包括监控单个LMU的状态的能力，定义组，定义并修改时间表，手动控制照明设施，执行其他这样的可以通过由路由器所提供的用户界面本地执行的任务。另外，网络控制中心还可以提供在路由器级别没有提供的附加功能，包括监控和分析非常大的地理区域内的照明系统的各种特征，包括电能消耗、可维护性，及其他这样的特征的从计算上来说复杂的分析程序。路由器可以以在膝上型计算机或个人计算机上运行的软件来实现，如路由器611，可以是独立的设备，诸如路由器610和612，或者也可以是与个人计算机或工作站相关联的独立的设备，在个人计算机或工作站上面独立的路由器显示向用户提供的用户界面，如在图6中的路由器613的情况下。路由器通过无线通信，包括IEEE802. 15 (Zigbee)通信，与启用了 RF的LMU 630-640进行通信，而启用了 RF的LMU可以既控制特定照明设施，又充当桥接LMU通过输电线通信，包括Echelon Power Line (ANSI/EIA 709. 1_A)，与其进行通信的附加端点LMU之间的桥。在本发明的某些实施例中，路由器可以通过输电线通信与LMU进行通信，如图6中的路由器612和LMU633。在本发明的更进一步的实施例中，可以使用其他类型的通信来在网络控制中心和路由器之间，在路由器和桥接LMU或端点LMU之间，以及在桥接LMU和端点LMU之间传递信息。可以向LMU、路由器以及网络控制中心的组件中添加各种不同的芯片集以及电路，以实现附加类型的通信通道。桥接LMU以及端点LMU两者都控制照明设施内的发光元件操作，并通过安装在照明设施中的各种类型的传感器来收集数据。两种类型的LMU都根据从路由器和网络控制中心下载到LMU的时间表或在制造时安装的默认时间表自主地控制照明设施操作，但是，也可以响应于从路由器和网络控制中心接收到的命令，直接控制照明设施的操作特征。可以由用户与由路由器和网络控制中心所提供的用户界面进行交互，任意修改存储在LMU内的时间表及其他控制指令。尽管在许多应用中，LMU的控制功能是由本发明的各实施例所提供的自动化照明系统控制功能的大部分，而在许多其他应用中，由LMU所提供的监控功能有很大的意义或更大的意义。LMU体系结构允许将很多不同的传感器输入连接到LMU，包括运动传感器输入、化学品检测传感器输入、感温输入，气压压力感应输入，音频和视频信号输入，以及除一般包括在LMU中的电压和功率感传器之外的许多其他类型的传感器输入。可以由用户从由路由器和网络控制中心所提供的用户界面配置LMU对不同类型的输入信号中的每一个的响应。各种类型的传感器输入主要用于提供对照明系统操作的有效控制，在某些情况下，也可以用于在本地、地区以及大的地理区域级别提供各种不同类型的监控任务。LMU感应可以，例如，用于安全监控，用于监控交通流量模式以及检测即将发生的交通拥堵，用于促进对交通信号的智能控制，用于监控本地以及地区性的气象条件，用于检测潜在的危险事件，包括枪击、爆炸、有毒化学品泄漏到环境中、火灾、地震事件以及许多其他类型的事件，对这些事件的实时监控可以给市政府、地方政府、地区性的政府以及许多其他组织带来好处。图7提供了根据本发明的一个实施例的启用了射频的照明管理单元的框图。启用了 RF的LMU包括RF天线702，用于无线接收和发射命令和响应数据包的无线通信芯片或芯片集704，用于提供命令和响应数据包的输电线接收和发射的输电线通信芯片或芯片集706，用于从输电线连接中带通过滤噪声的噪声过滤器707，用于运行收集和存储数据的内 部控制程序、根据存储的数据和存储的程序，控制照明元件操作以将数据包从RF转发到PL通信以及从PL转发到RF通信的CPU 708以及相关联的存储器，将AC输入电能转换为DC内部电源以便将DC电源提供到数字组件的内部电源，将CPU与电源浪涌电压隔离的光耦合隔离单元710，将电力输出的数字脉冲-宽度调制提供到发光元件以提供输出电流的范围以便在光强度输出的范围内操作某些类型的发光元件的调光电路712，向发光元件或其他组件提供受控的电压输出的数字-模拟电路714，以及用于控制到照明设施内的各种设备或组件(包括镇流器)的电源的开关中继器716。图8提供了根据一个实施例的独立路由设备的框图。独立的路由设备包括与启用了 RF的LMU中所包括的相同元件中的许多，如图7所示，外加局域网通信控制器和端口802及其他可使独立路由器与个人计算机或工作站互连以便显示用户界面的通信组件804和 806。图9示出了根据本发明的一个实施例的路由器、启用了射频的照明管理单元，以及端点照明管理单元之间的通信。命令和响应以包括七个和56字节之间的字节的数据包编码，以便进行RF通信。RF通信协议是命令/响应协议，可使路由器向启用了 RF的LMU发出命令并从后者接收对那些命令的响应，并可使启用了 RF的LMU向路由器发出命令并从路由器接收对那些命令的响应。还提供了广播消息和单向消息。每个命令或响应数据包都包括6字节ID 902、单个字节命令标识符或代码904，并且零和49字节之间的字节数据906。ID 902被用来从与路由器进行通信的LMU中标识特定LMU或启用了 RF的LMU。命令和响应被封装在输电线通信应用程序数据包内，用于通过输电线通信，通过Echelon输电线通信协议来进行传递。图10示出了根据本发明的某些实施例的将256个可能的命令代码分割为四个子集。在图10中，中心水平列1002包括256个不同的可能的命令代码，这些命令代码可以通过用于RF通信和PL通信的通信数据包内的一字节命令代码字段来表示。偶数编号的命令代码对应于命令，而奇数编号的命令代码对应于响应，对于特定命令的响应具有比该特定命令的命令代码的数值大I的数值。命令代码以及对于路由器-端点LMU命令的响应代码具有较低的值的代码，表示为高于水平虚线1004的代码值。路由器-桥接LMU命令具有较高的值的命令代码，由低于水平虚线1004的命令代码来表示。如此，桥接LMU可以立即从命令代码确定从路由器接收到的命令是应该由用于本地控制照明设施的桥接LMU来处理，还是通过PL通信转发到下游LMU。类似地，端点LMU-路由器命令具有较低编号的命令代码，而桥接LMU-路由器命令具有较高编号的命令代码。任何特定命令代码，如命令代码“0”1006，都可以对应于路由器-LMU命令或LMU-路由器命令。路由器并且LMU可以区别这些不同的命令，因为路由器只接收LMU-路由器命令，LMU只接收路由器-LMU命令。图11示出了根据本发明的某些实施例的存储在每个照明管理单元内的数据的类型。每个LMU都存储最多固定数量的发光元件1102-1105中的每一个的信息，若干个标识LMU被分配到其中的组的组标识符1112，各种输入/输出设备描述符1114，各种不同的事件1116中的每一个的状态，以及包括高达某个最大数量的可操作指令的时间表1118。每个组描述特定发光元件的信息，如描述发光元件“O”的信息1102，都包括电灯状态1120，带有表示发光元件是否被打开或关闭1121的比特，以及表示该灯相对于灯1122的最大光强度输出被打开的程度的字段。另外，在本发明的特定实施例中，存储了发光元件1124的操 作的总小时数，与发光元件1126相关联的镇流器的总的操作，以及与发光元件1128相关联的接通电源事件的数量，以及各种附加类型的信息。关于照明设施1108的信息包括当前电能消耗1130、跨照明设施1132的电流或瞬时电压、由照明设施1134吸收的电流、照明设施1136所使用的贮存的能量，表示特定报警，其他传感器输入，或其他输入信号是有效还是无效1138的标记，以及一组表示特定中继及其他输出组件是有效还是无效1140的标记。照明设施信息还包括表示与照明设施相关联的发光元件中的任何一个是否打开或关闭的累积发光状况1142。状态比特1110包括表示各种类型的问题的各种不同的比特标记，包括替换事件、传感器故障以及通信故障，对发光元件操作的控制所需的存储的数据的不存在，及其他这样的事件以及特征。I/O设备描述符114提供可以由LMU监控的各种输入信号中的每一个的含义的描述。时间表1118内的每个操作指令都包括日子的指示1150、开始时间1152、结束时间1154，与指令相关联的电灯状态1156，以及表示指令适用于的组的组ID1158。图12A-B示出了根据本发明的某些实施例的路由器所管理的不同的照明管理单元或照明设施中的全部的路由器所管理的数据。在图12A-B中，提供了一组关系数据库表，以表示由路由器维护的关于由路由器管理的LMU的信息的类型。当然，在本发明的替换实施例中，可以设计任意数量的各种不同的数据库模式以存储和管理路由器的信息。如图12A-B所示的关系表旨在提供示例性数据库模式，以便示出存储在路由器内的类型的数据。示例性模式的关系表包括(I)列出自动化照明控制系统内的各种类型的组件的组件类型1202，包括照明设施和发光元件以及LMU、路由器的内部组件，及其他组件；(2)地址1204，包括从其他表引用的各种不同的地址；(3)包含有关特定组件制造商的信息的制造商1206 ; (4)维护人员1208，包含有关负责维护自动化照明控制系统的组件的各种维护个人或组织的信息；(5)管理员1210，包含有关管理自动化照明控制系统的各部分的各种管理机构或单个管理员的信息；(6)描述负责提供电源，提供各种其他服务个人或组织，及图12A-B中未示出的其他这样的个人和组织的附加表；(7)组件1212，存储有关自动化照明控制系统内的特定组件的详细信息；(8)电1214，存储特定系统组件的详细电特性，从组件表的行引用它的行；(9)软件1216，存储特定系统组件的详细软件特征，从组件表的行引用它的行；(10)机械1218，存储特定系统组件的详细机械特性，从组件表的行引用它的行；(11)包含1220,存储构成关系“包含”的组件ID的对,表示该对的第一组件ID标识包含通过该对的第二组件ID来标识的组件的组件；(12)管理1222，存储组件之间的“管理”关系；以及
(13)组1224，包含有关为路由器定义的各种LMU组的信息。在如图12A-B所示的示例性数据模式中，“组件类型”表1202包含描述自动化照明系统中的不同类型的组件中的每一种类型的ID/描述对。ID或标识符用于“组件”表1212的CT ID列。地址1204、制造商1206，维护人员1208，以及管理员1210表包括提供地址的描述(在地址表的情况下)，以及个人或组织(在制造商、维护人员，以及管理员表的情况下)的行。组件表1212中的每个条目都描述自动化照明系统内的不同的组件。每个组件通过组件表的第一列1230中的标识符或ID来标识。每个组件都具有通过第二列1232中所包括的组件类型标识符来标识的类型。每个组件都具有通过组件表的第三列1234中的制造商ID来标识的制造商,其中，制造商ID是在制造商表1206的第一列1236中所提供的制造商标识符。组件另外还通过列1240和1242中的保修信息，列1244中的安装日期，列1246中的序列号，对列1248、1250以及图12A中未示出的附加列中的电、软件，及其他表中的行 的引用，以及列1252中的GPS位置来描述。许多其他类型的信息都可以被包括在描述组件的附加列中。“电”表1214描述了组件的各种电子特征，包括列中的1254估计寿命，列1256中的组件的累积运行时，列1258中的与组件相关联的接通电源事件的数量，以及列1260，1262中的各种阈值，以及用于触发与组件相关联的事件的图12B中未示出的附加列。作为一个示例，列1260包括指定当累积的运行时小时数等于或大于列1260所示出的阈值时自动化照明控制系统应该采取某种动作的运行时报警。“软件”和“机械”表1216和1218包括软件组件以及机械组件的各种特征。“组”表1224中的每个组都通过列1270中的ID、列1272中的名称、与列1274、1276以及图12B中未示出的附加列中的组相关联的管理员、维护人员、及其他服务提供商的各种ID、列1278中的与组相关联的路由器的组件ID，以及非结构化列1280中的组的当前时间表。存储在如图12A-B所示的示例性数据模式中的信息可以对由在路由器或网络数据中心中执行的用户界面例程所生成的许多不同类型的查询作出响应。例如，如果路由器所提供的用户界面的用户希望在Supermall停车场组查找所有杆或照明设施，可以由路由器用户界面例程执行下列SQL查询，以提供所标识的杆的序列号以及GPS坐标Select GPS, SerialNo
From Component C, ComponentType CT
Where C.CTiD = CT.II) AND
CT. Description = ’pole’ AND CJD IN
(Select CID2 From Manages Ml Where M1.CID1 IN (Select CID2 From Manages M2 Where M2.CID1 IN
(Select RID From Groups G Where G.Name = tSupermall Pkg，
)
)
)在本发明的某些实施例中，本地存储在路由器内或存储在可以被路由器通过网络控制中心访问的数据库管理系统中的数据库，当添加或更新数据时，可以自动地触发从路由器发送到LMU的消息的生成。在本发明的其他实施例中，用户界面例程可以响应于通过用户界面的用户输入，执行更新数据库的查询，同时，在适当的时候，生成用于传输到LMU的命令。在某些情况下，单独的、异步路由器例程可以周期性地将数据库的内容与存储在LMU内的信息进行比较，以确保LMU的信息内容反映存储在数据库内的信息。一般而言,存储在LMU内的信息，包括传感器的状态、运行时特征、定义及其他这样的信息，也存储在路由器的数据库中。路由器通过命令界面对LMU施加控制。图13示出了根据本发明的某些实施例的路由器-照明管理单元通信中所使用的各种控制。这些命令包括(1)设置时间命令，设置与LMU —起存储的时间；(2)定义组命令，设置LMU所属的组的列表(图11中的1112)中的条目；(3)定义时间表命令，被用来定义存储在LMU内的时间表；(4)定义输入/输出命令，定义各种传感器设备以及LMU内的相关联的事件；(5) force-lamp-state命令,允许通过用户通过用户界面与路由器进行交互，或在替换实施例中，通过与手机进行交互，通过LMU，对照明单元进行人工操作；(6)报告状态命令，通过路由器从LMU请求状态信息；(7)报告状态命令回答，其多种形式被用来对由LMU接收到的报告状态命令作出响应；(8)报告事件并可以通过任何单元发送的事件命令；(9)设置操作-小时命令，可使路由器设置由LMU所维护的照明设施内的组件的各种电特性；(10)定义电灯特征命令，可使路由器存储管理发光元件的LMU内的发光元件的特定电灯特征；(11)固件更新命令，准备LMU，使其能接收固件更新；(12)后门命令，用于从LMU获取数据的调试命令；以及(13)添加/删除命令，通知桥接LMU，(向)从桥接LMU的输电线网络添加或删除端点LMU。图14A-N示出了上文参考图13所讨论的各种控制和回复的数据内容。图14A-N中所提供的描述消息的数据字段的表是不言自明的，将不对其进行进一步的讨论。图15-18提供了根据本发明的一个实施例的与照明管理单元一起的控制功能的流程控制图。图15提供了对在LMU内出现的事件作出响应的LMU事件处理程序的控制流程图。在步骤1502中，事件处理程序等待下一事件发生，然后，确定发生了哪一个事件，并在等待步骤1502之后的在诸如条件语句1504之类的条件语句组中对该事件作出响应。事件处理程序在LMU内连续地运行。当发生了异步传感器事件时，诸如来自光电池的从打开到关闭或从关闭到打开的输出信号，如在步骤1504中确定的，那么，在事件的表中查找事件的事件描述符(图11中的1116)并更新。当计时器已经过期，指出是检查在事件的列表中提供了其事件描述符的各种事件的时候了(图11中的1116)，在步骤1508中，调用检查事件例程。当事件对应于传入的消息向传入的消息队列的排队时，如在步骤1510中确定的，在步骤1512中调用进程接收到的命令例程。当事件对应于传出的消息向传出的消息队列的排队时，如在步骤1514中确定的，在步骤1518中调用进程传出的命令例程。当事件代表控制对存储的操作时间表的定期检查的计时器的失效时，如在步骤1520中确定的，那么，在步骤1522中调用检查时间表例程。可能发生的各种其他事件中的任何一个都由在步骤 1524中唤起的默认事件处理程序来进行处理。图15中显式地处理的事件只是一组示例性事件，用于示出了 LMU事件处理程序的总体功能。图16提供了在图15的步骤1508中调用的检查事件例程的控制流程图。在步骤1602-1608的for-loop中，考虑LMU内的事件描述符的列表(图11中的1116)中的每个事件描述符。如果事件被描述为有效，或最近发生了，处理了，那么，一般而言，在步骤1604中，将报告该事件的消息排队到传出的消息队列中，当保证了本地操作时，如在步骤1605中确定的，在步骤1606中本地处理事件。在消息排队并本地处理之后，在步骤1607中，重置事件状态。可以报告其他类型的事件，但不本地处理。其他类型的事件可以既报告给路由器，又可本地处理。例如，温度传感器事件可以引起加热元件的本地激活或去激活，以便本地控制温度。图17提供了在图15的步骤1512中调用的例程“处理接收到的命令”的控制流程图。在步骤1702中，下一命令从传入的命令队列中出列。当命令是检索信息命令时，如在步骤1704中确定的，那么，在步骤1706中，从由LMU存储的并包括在排队到传出的消息队列中的响应消息中的信息中检索适当的信息。在将消息排队到传出的消息队列中之后，在步骤1708中，引发队列没有空事件。当命令是存储信息命令时，如在步骤1709中确定的，在步骤1710中，在命令中接收到的信息被存储到LMU内的适当的数据结构中。当需要确认时，如在步骤1712中确定的，则在步骤1714中，准备确认消息，并排队到传出的消息队列中。当命令引起本地操作时，如在步骤1716中确定的，那么，在步骤1718中执行本地操作，当需要确认消息时，如在步骤1720中确定的，在步骤1714中准备并排队确认消息。当命令队列是空的时，如在步骤1722中确定的，那么，例程结束。否则，控制返回到步骤1702，使下一接收到的命令出列。图18提供了在图15为步骤1522中调用的例程“检查时间表”的控制流程图。在步骤1802-1810的for-loop中，考虑LMU内的本地存储的时间表中的每个条目(图11中的1118)。在步骤1803中，将当前时间与当前考虑的时间表的开始时间和结束时间条目进行比较。当当前时间在由当前考虑的时间表事件或条目的开始时间和结束时间条目所指定的范围内时，在步骤1805-1809的内for-loop内，考虑由LMU所控制的照明设施内的每个发光元件。当当前考虑的发光元件在其时间表条目有效的组内时，如通过将时间表条目的组ID与发光元件的组ID进行比较所确定的，当当前照明元件输出不同于由时间表所指定的发光元件输出时，在步骤1808中，LMU通过改变输出到发光元件的电压或电流，将发光元件的输出改变到时间表中所指定的。图19提供了表示本发明的一个实施例的一种路由器用户界面的状态转换图。当用户通过用户界面与路由器进行交互时，路由器首先显示主页1902。用户可能希望查看数据、更新和修改数据，或手动控制一个或多个LMU，在本发明的某些实施例中，可以选择这些三种类型的交互中的一个，接受授权，以便通过一个或多个授权页面1904-1906执行这些类型的动作。用户可能需要提供密码，将手指放在指纹鉴定器上，通过与用户界面进行交互，来提供授权用户执行这些及其他类型的任务的其他信息。各种网页集可以使用户查看或修改为LMU所定义的组，以及LMU与组的关联，所希望的照明操作的日历状的时间表，关于照明设施以及照明设施内包含的组件的信息，以及关于设施位置的信息，包括查看覆盖 到LMU所在的区域的地图或摄影图像上的设施位置的能力。可以设计大量的不同的可能的用户界面来提供对由特定路由器所管理的LMU以及照明设施的交互式控制。可以在网络控制中心级别提供类似的用户界面。虽然是利用特定实施例来描述本发明的，但是，本发明不仅限于这些实施例。各种修改对本领域的技术人员是显而易见的。例如，可以使用各种不同的硬件配置和设计来实现端点LMU、桥接LMU、路由器，以及网络控制中心。如上文所讨论的，根据本发明的各实施例，通过在网络控制中心硬件、路由器硬件以及LMU硬件内引入适当的芯片集、电路、以及逻辑支持，各种不同的通信方法中有许多都可以用于自动化照明控制系统中各层次级别的组件之间的通信。如上文所讨论的，LMU可以被配置成容纳许多不同类型的传感器设备，控制许多类型的本地电子和机电设备，如加热元件，控制摄像机的马达，及其他这样的设备和组件。可以通过改变许多不同的实现参数中的任何一个，包括编程语言、操作系统平台、控制结构、数据结构、模块化组织及其他这样的参数，以许多不同的方式来实现LMU、路由器以及网络控制中心的软件和逻辑组件。路由器和网络控制中心用户界面可以被设计为提供许多不同类型的自动化照明系统控制和监控功能。照明设施操作可以通过指定遵循特定事件的操作特征来按时间表控制，可以通过手动控制的用户界面来手动进行控制，并在代表本发明的各实施例的分级自动化照明系统控制系统内的每一个不同级别中以编程方式进行控制，包括通过单个LMU的相对自主的编程控制。前面的描述，为解释起见，使用了特定命名法来提供对本发明的全面理解。然而，对所属领域技术人员显而易见的是，不需要具体细节来实施本发明。本发明的特定实施例的前面的描述只是为了说明和描述。它们不是详尽的说明或将本发明限于所公开的准确的形式。鉴于上述原理，许多修改方案和变化也是可以的。示出并描述了各实施例只是为了最好地说明本发明的原理以及其实际应用，以由此使精通本技术的其他人最佳地利用本发明，带有适合于特定用途的各种修改的各实施例也是可以接受的。本发明的范围由下面的权利要求以及它们的等效的内容进行定义
权利要求
1.一种自动化照明控制系统，包括 两个或更多照明设施，每个照明设施包含一个或多个发光元件； 两个或更多照明设施管理单元，所述照明设施中的每一个包括照明设施管理单元，每个照明设施管理单元存储控制信息和状态信息，并根据所存储的控制信息来控制由包含所述照明设施管理单元的所述照明设施内的所述发光元件发射的光的强度；以及 路由器，所述路由器提供用于创建和修改对于所述照明设施内的所述发光元件的自动控制的操作时间表的用户界面，并且所述路由器使用所述路由器和至少一个照明设施管理单元之间的第一通信介质、且另外还通过照明设施管理单元间通信介质与照明设施管理单元进行通信，以便向所述照明设施管理单元传输控制信息，并从所述照明设施管理单元接收状态信息。
2.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，照明设施管理单元包括桥接照明设施管理单元以及端点照明设施管理单元。
3.如权利要求2所述的自动化照明控制系统， 其中，每个端点照明设施管理单元根据存储在端点照明设施管理单元内的操作时间表和附加控制指令，来控制从包含端点照明设施管理单元的所述照明设施内的发光元件发出的光的强度； 其中，每个端点照明设施管理单元监控来自一个或多个传感器的输入，并基于传感器输入生成事件；以及 其中，每个端点照明设施管理单元收集并且存储有关包含端点照明设施管理单元的所述照明设施内的组件的操作的状态信息。
4.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，一个或多个端点照明设施管理单元通过输电线通信直接与所述路由器进行通信。
5.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，一个或多个端点照明设施管理单元通过射频通信直接与所述路由器进行通信。
6.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，一个或多个端点照明设施管理单元通过到桥接照明设施管理单元的输电线通信间接地与所述路由器进行通信。
7.如权利要求2所述的自动化照明控制系统， 其中，每个桥接照明设施管理单元根据存储在所述桥接照明设施管理单元内的操作时间表和附加控制指令，来控制从包含所述桥接照明设施管理单元的所述照明设施内的发光元件发出的光的强度； 其中，每个桥接照明设施管理单元监控来自一个或多个传感器的输入，并基于传感器输入生成事件；以及 其中，每个桥接照明设施管理单元收集并且存储有关包含所述桥接照明设施管理单元的所述照明设施内的组件的操作的状态信息；以及 其中，每个桥接照明设施管理单元通过所述第一通信介质从端点照明设施管理单元的所述路由器接收命令，并通过所述照明设施管理单元间通信介质来将所述命令转发到端点照明设施管理单元。
8.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，每个照明设施管理单元存储有关包含所述照明设施管理单元的所述照明设施内的组件的操作的状态信息，所述状态信息包括 输入到所述照明设施的当前电压； 由所述照明设施吸收的电流； 由所述照明设施在一段时间间隔内消耗的功率； 由传感器输入指示的事件发生的指示； 发光元件操作的总小时数；以及 与发光元件相关联的接通电源事件的数量。
9.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，每个照明设施管理单元存储包括一个或多个时间表条目的操作时间表，每个时间表条目指定时间间隔、发光元件的状态，以及组标识符。
10.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，每个照明设施管理单元包括 照明设施管理单元间通信介质芯片或芯片集，用于提供命令和响应数据包的输电线接收和发射； 用于从输电线连接中带通过滤噪声的噪声过滤器， (PU和相关联的存储器，用于运行收集和存储数据的内部控制程序，其根据存储的数据和存储的程序控制发光元件操作； 将AC输入电能转换为DC内部电源以便将DC电源提供到数字组件的内部电源， 将CPU与电源浪涌电压隔离的光耦合隔离单元； 将电力输出的数字脉冲-宽度调制提供到发光元件以提供输出电流的范围以便在光强度输出的范围内操作发光元件的调光电路； 向发光元件和/或其他组件提供受控的电压输出的数字-模拟电路；以及用于控制到包含照明设施管理单元的照明设施内的各种设备或组件的电源的开关中继器(716)。
11.如权利要求11所述的自动化照明控制系统，其中，每个桥接照明设施管理单元另外还包括提供命令和响应消息的接收和传输的第一通信介质芯片或芯片集，以及用于将通过所述第一通信介质从所述路由器接收到的通信消息通过所述照明设施管理单元间通信介质转发到端点照明设施管理单元，并将通过所述照明设施管理单元间通信介质从一个或多个端点照明设施管理单元接收到的通信消息通过所述第一通信介质转发到所述路由器的可执行代码。
12.如权利要求2所述的自动化照明控制系统，其中，每个照明设施管理单元在存储器组件中存储数据结构，所述数据结构包含代表下列各项的条目 一个或多个发光元件操作状态； 标识所述照明设施管理单元被分配到的组的一个或多个组标识符； 可以被所述照明设施管理单元监控的一个或多个输入信号； 一个或多个不同的事件中的每一个的状态；以及 包括一个或多个可操作指令的时间表。
13.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，所述第一通信介质是射频通信介质，并且其中，所述照明设施管理单元间通信介质是输电线通信介质。
14.如权利要求13所述的自动化照明控制系统，其中，所述路由器另外还通过网络通信来与远程计算机进行通信，其中，所述路由器另外还通过输电线通信来与照明设施管理单元进行通信，并且其中，所述路由器和一个或多个照明设施管理单元两者都使用蜂窝电话通信来与手持式电信设备进行通信。
15.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，所述路由器是通过下列各项之一来实现的 由移动个人计算机执行的软件例程和用于向所述第一通信介质传输消息以及从其接收消息的硬件组件；以及 包括处理器、存储器、软件和/或固件例程的独立硬件组件，以及用于向所述第一通信介质传输消息以及从其接收消息的硬件组件。
16.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，所述路由器在数据存储组件中存储数据，所述数据包括 自动化照明控制系统组件的类型以及描述； 有关自动化照明控制系统组件的制造商、维护人员、管理员、电能供应商的信息； 有关自动化照明控制系统组件的信息； 有关自动化照明控制系统组件之间的关系的信息，包括关系“包含”和“管理”; 有关照明设施管理单元的组的信息。
17.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，所述路由器提供用户界面，通过所述用户界面，定义、修改以及删除照明设施内的发光元件操作时间表，通过所述用户界面，可以对照明设施内的发光元件进行人工控制，并且通过所述用户界面，可以查看照明设施内发光元件及其他组件的状态和操作特征。
18.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，还包括一个或多个附加路由器，每个路由器都与一个或多个附加照明设施管理单元进行通信。
19.如权利要求19所述的自动化照明控制系统，还包括网络控制中心，所述网络控制中心通过网络通信与所述路由器进行通信，并控制所述路由器的操作。
20.如权利要求I所述的自动化照明控制系统，其中，所述照明设施管理单元包括监控下列各项中的一项或多项的传感器组件 电流； 电压； 声音; 摄像机数据； 挥发性的化学物质； 照明设施组件的电能消耗； 温度；以及 压力。
全文摘要
本发明的各实施例涉及在单个照明设施、本地、地区以及更大地理区域级别的对照明系统的控制。本发明的一个实施例包括分级照明控制系统，包括可以控制高达数百万单个照明设施以及发光元件的自动化网络控制中心，通过公用通信网络互连到网络控制中心或多个网络控制中心的地区性的路由器，每一个地区性的路由器都控制数百到数千单个照明设施，通过射频通信和/或输电线通信互连到地区性的路由器的灯管理单元，每一个灯管理单元控制照明设施内的组件，包括发光元件、相关联的镇流器、传感器、及其他设备。
文档编号H04L12/24GK102844719SQ201180019239
公开日2012年12月26日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月8日
发明者J·E·赫伯斯特, M·范瓦戈纳 申请人:维尔蒂库斯公司