无线控制照明系统的初始化.pdf

一种初始化无线控制照明系统的系统组件的方法。该系统组件包括一个遥控器和多个照明单元，照明单元与系统的控制主机通过普遍接受的无线传输方式进行通信。为了成为系统的一部分，每个组件分别发送一个初始化请求。系统的一个本地控制主机通过依次分配和传输一个唯一标识ID码给请求的组件来响应每个请求。然后，发送校验命令给请求的组件，检查是否收到了该ID码，再给使用者发出信号确认。

1.  在一种包括通过普遍接受的无线传输进行通信的系统组件和控制主机的无线控制照明系统中，初始化所述系统组件的方法，该方法包括：
由所述系统组件之一(B、R、S)传输初始化请求；
由控制主机(LCM)分配和传输用于请求的系统组件的唯一标识码，所述传输还由所述系统组件中除了请求的系统组件之外的其它系统组件接收；
由所述控制主机传输一个确认信号，指示所述标识码已经被传输；
如果所传输的标识码被接收到，则由所述请求的系统组件传输对所述确认信号的肯定响应；
如果控制主机没有接收到所述肯定响应，则由该控制主机传输指示发生错误的信号；
如果控制主机接收到所述肯定响应，则存储分配给所述请求的组件的标识码。

2.  如权利要求1所述的方法，其中所述系统组件之一包括一个遥控器(R)。

3.  如权利要求1所述的方法，其中所述系统组件之一包括一个照明单元(B)。

4.  如权利要求1所述的方法，其中所述请求的系统组件作为一种具体类型的组件来标识自己。

5.  如权利要求4所述的方法，其中控制主机在初始化照明单元类型的系统组件之前先对遥控器类型的系统组件进行初始化。

6.  如权利要求1所述的方法，其中确认信号是射频信号形式。

7.  如权利要求1所述的方法，其中确认信号是视觉信号形式。

8.  如权利要求7所述的方法，其中确认信号是闪光信号形式。

9.  如权利要求1所述的方法，其中系统组件自动在通电之后发送枚举请求。

10.  如权利要求9所述的方法，其中系统组件是照明单元。

11.  如权利要求1所述的方法，其中所述系统组件之一包括一个传感器。

12.  如权利要求1所述的方法，其中每个请求的系统组件都有一个预先分配的标识符号。

13.  如权利要求1所述的方法，其中肯定响应是使用者发出的。

14.  一个无线控制照明系统，该系统包括系统组件和控制主机，它们通过普遍接受的无线传输方式通信，还包括利用如权利要求1-13中的一项或多项所述的方法初始化所述系统组件的装置。

无线控制照明系统的初始化
技术领域
本发明涉及照明系统的无线控制，更具体地，涉及容易适应系统变化的控制。
背景技术
照明系统的无线控制除了能够对系统中的单元进行远程开关和调光外，还提供多种优点。例如，这样的控制设置和改变照明系统以及改善能量利用的一种便利方法。在不进行任何布线变化的情况下，即可加入诸如紧急照明控制等特征。系统的能量利用可以通过一个程序调节，该程序能够容易地被修改，以满足变化的请求。
然而，为了使无线控制照明系统容易被使用者接受，还要强调许多方面。例如，该系统应该优选地与已经在使用的照明控制标准兼容，例如DALI(数字可寻址的照明接口)，这是一种被广泛接受的、用于照明系统的有线控制的标准。另外，系统中任何以电池供电的设备的能量消耗(例如遥控器)应该低于电池寿命的最大值。进一步说，该系统必须能够明确地控制系统内所选定的照明单元，并且能够接受后来加入到系统中的照明单元。
一般来说，无线控制照明系统包括遥控器和被控制的照明单元中的收发器，此收发器让使用者和照明系统之间的通信成为可能。
该通信(典型地经由IR或RF信号)被用来配置照明单元和遥控器，使他们形成一个无线网络系统。如果以遥控器作为主控，遥控器就被用来配置整个系统，比如，把每个照明单元绑定到遥控器的对应的按钮上。在已知的一个用于实现该绑定的方法中：
遥控器传送一个命令信号，让所有的照明单元都进入学习模式；
照明单元把预分配的标识符(ID)号传送给遥控器；
遥控器连续地传送每个ID号，使照明单元发光，使用者把每个新发光的照明单元和遥控器上地对应按钮联系起来。
该系统相对来说比较简单，但是如果遥控器丢失或者无法使用，就必须用一个替代遥控器重新配置整个系统。并且，系统采用专有通信协议，还要求每个照明单元都有一个预分配的ID号。这就限制了能够并入该系统的新的和替代照明单元的类型。
发明内容
本发明的一个目的是提供一个避免前述缺点的方法。
依照本发明，提供了一种在无线控制照明系统中初始化系统组件的方法，该系统组件和一个控制主机通过普遍接受的无线传输方式通信。系统的每个组件发送一个初始化请求。每接收到一个请求，控制主机就分配并发送一个唯一的ID码给发出请求的系统组件。随后，控制主机发送一个确认信号，表示ID码已经被发送了。如果传送的ID码已经被接收到，发出请求的系统组件就发送一个对该确认信号的肯定响应。如果控制主机没有收到肯定响应，控制主机就发送一个信号表示发生了一个错误。如果控制主机收到了肯定信号，该控制主机就把分配给发出请求的组件的ID码存储起来。
该方法用来同时初始化遥控器和其它系统组件。因为分配给系统组件的ID码存储于控制主机中，所以如果遥控器丢失或者无法使用了，系统的重新配置就简单化了。并且，一个开放的标准，比如，Zigbee标准，可以用于该通信协议，这样就扩展了能够并入该系统中的照明单元的范围
附图说明
图1为结合了本发明的实施例的照明控制系统的示意图。
图2是本发明的实施例中使用的主设备和从设备结构图。
图3-图6是本发明实施例中执行的程序流程图。
具体实施方式
图1举例说明了一个应用本发明的照明控制系统模型。所示系统包括几个本地控制主机LCM，每个本地控制主机通过有线或无线链接L与中央主机CM通信。可以根据不同的因素，任意选择每个不同的本地控制主机到中央主机之间的链接类型。例如，在新安装照明设备时普遍采用有线链接，而无线链接则普遍用在改造和安装新照明设备上。
中央主机CM的功能是对整个照明系统提供中央控制和监测(例如一个建筑或综合建筑的所有房间)，而每个本地控制主机LCM控制和监测本地范围的情况(例如一个建筑的一个或几个房间)。本地控制主机LCM通过各自的无线链接LWL与照明系统的各组件通信，包括照明单元B，传感器S和遥控器R。该照明单元可以是任何类型的或者是不同类型的组合，例如，荧光，高强度气体放电(HID)，发光二极管(LEDs)，白炽灯等。
传感器S能够探测和报告不同类型的信息，例如，人的出现和/或移动，周围的环境，比如光线强度和/或温度。每个遥控器R都能让使用者在一个或几个本地范围内做选择和控制操作。系统组件的其它类型，例如，自动调温器，电动窗帘等等，也可以与本地控制主机链接。
每个本地控制主机LCM和与之链接的系统组件B，S和R一起形成一个局域网(LAN)。在每个本地控制主机LCM和系统组件B，S和R之间都建有一个主-从无线链接。这是通过在每个LCM中包含一个主控设备和在每个组件B，S和R中包含一个从属设备而实现。同样，一个主-从无线链接也可以在中央主机CM和每个本地控制主机LCM之间，通过在CM中包含一个主设备和在每个LCM中包含一个从设备而建立。
通常，每个本地控制主机的功能是建立并且协调不同的LAN，比如通过识别LAN中的从属设备，初始化通信，收集各个LAN中的通信信息等方式。这些被收集的信息促进了广域网的形成，该广域网包括几个或者全部局域网，并且能够在原始的遥控器丢失或无法使用时，使替代的遥控器R和LAN能够关联。
在优选的实施例中，DALI标准被用于照明控制系统中。然而，该标准是为有线照明控制开发的，因此，在用于无线控制时，必须做出适应性改进。该适应性改进应该便于低能量的无线通信，以便最小化由任意电池供电的组件所消耗的能量，比如遥控器R和任何以电池为能源的传感器S。优选地，利用一个现存的低能量无线通信标准，该标准包括广播层，物理层和数据链接层，通过提供一个或更多附加层作为DALI命令的载波信号。ZIGBEE标准是一个合适的选择，该标准是开放的工业标准，由Zigbee联盟提出，以促进可互相操作的消费设备在大范围内扩散。
用在ZIGBEE通信网络中的协议被称为PURL(通用射频链接协议)。PURL是一种简单的，面向主从的，低成本的网络协议，它被用于低成本的，短程的，使用射频技术的双向无线通信。该技术提供传输可靠性，网络可配置性，应用灵活性和合理的电池寿命。PURL也能用于除了使用ZIGBEE标准之外的射频无线系统。
主设备可以与从设备双向通信，并且能够通过建立从设备之间的虚拟链接，将消息从一个从设备路由到另一个从设备。该虚拟链接的从设备被称作“配对”。关于PURL的更多信息，参阅P.A.Jamieson，I.A.Marsden和S.Moridi的Specification of the Lite Systern-ASpecification for Low Cost Radio Comnzunication修订本0.8.5(2001年6月)，在此引做参考。
图2从功能上说明了第一和第二无线协议设备用于实现主设备MD和无线连接的从设备SD对照明系统的控制。为了简化描述，图2只显示了一个主设备和一个从设备。然而，在图1的照明系统中，一个主设备MD会被包括进来，用作每个本地控制主机LCM的一部分，同时，一个从设备SD也被包括进来，用作每个照明单元B，传感器S和遥控器R的一部分。优选地，每个用于LAN的主设备都并入一个有能力提供足够能量的照明单元B。(当中央主机CM通过无线链接与本地控制主机LCM耦合时，CM也会包括一个主设备，而且每个LCM也会包括一个用于同CM中的主设备无线通信的从设备。)
参考图2，MD和SD都包括照明应用层20，无线通信协议栈22(例如PURLOn Air协议栈)，还有物理层24和无线前端26，通过该无线前端，经由物理通道28与其它设备建立射频链接。照明应用层20和每个设备中的栈22则通过虚拟链接进行通信。
每个装置的照明应用层20都被进行了特别的设计，以实现装置所要执行的各种任务。来自主设备MD中的照明应用层20M的命令会通过各自的栈22M发送到物理层24M、无线前端26M和物理通道28。在从设备SD中，接收到的命令会通过各自的无线前端26S，物理层24S和栈22S，从物理通道28传送到照明应用层20S，通过从设备SD所处的照明系统组件来获得响应。
在设计照明应用层时，需要强调的两个最重要的方面是初始化和系统组件的绑定。术语“初始化”指的是在网络中通过注册每个组件来配置网络的程序。该程序包括：当某组件加入网络时，给该组件分配一个唯一的网络ID码。术语“绑定”指的是使组件与遥控器或者其它控制元件上的特定按钮关联。在PURL中，初始化和绑定分别指“枚举”和“配对”。绑定，或者配对，不是本发明的主题，只是为了完整性而在此提及。
遥控器的枚举/初始化
图3和图4是LCM中的主设备和遥控器R中的从设备在遥控器加入包括LCM的LAN中时，各自对遥控器进行枚举操作的示范程序的流程图。无论何时打开电源，本地控制主机都会进入定时枚举状态，从而允许系统组件加入LAN。第一个被允许加入LAN的组件就是遥控器R，然后R便会控制其他要加入LAN的组件的枚举。
图3中的310显示了本地控制主机LCM进入定时枚举的状态。在此状态下，LCM在312检测是否接收到来自系统组件的枚举请求。如果用户按了遥控器R上的按钮，以便把该组件加入到该LAN，该按钮动作就在410使遥控器进入枚举状态，在412检查是否已经由LCM分配了一个ID码给该组件，如果没有，在414发送枚举请求，在此情况下，该组件就作为一个遥控器来标识自己。
在312如果收到枚举请求，LCM在314校验该请求是否是从遥控器发送来的，在316分配并发送唯一的ID码给请求的遥控器。然后，在318，LCM分别给每个遥控器新分配的ID码发送校验命令，以此给使用者发送信号表示ID码已经被发送了。(如果存在不止一个LAN，LCM也会给一个信号，例如，让本地控制主机的照明单元闪光，这样使用者就知道哪个LCM正在被枚举了。)
如果在414发送枚举请求的遥控器已经收到新分配的ID码，就会在416存储该ID码。然后，在420，该遥控器将等候接收来自LCM的校验命令，接收到之后，将会在422发送信号通知使用者(例如通过闪光，声音，震动)，显示遥控器的枚举已经成功了。然后在424使用者就会通过给LCM发送枚举确认信号，比如通过按遥控器上的一个指定按钮，来确认收到ID码。
同时，LCM在320检查是否在设置的时间间隔之内(可以是厂商预设的或者是使用者设置的)接收到枚举确认信号。如果在此时间间隔之内没有收到信号，LCM就在321发送命令让遥控器离开网络。遥控器在426检查该命令的接收情况。如果没有收到离开网络的命令，遥控器在428进入正常状态，从而显示枚举成功。如果收到离开网络的命令(表示发生了错误)，遥控器在427删除在416时存储的已分配的ID码，然后重新返回414，再次请求枚举。LCM随之返回312，检查来自遥控器的另一个枚举请求接收情况。如果在313检测到在设置的时间间隔之内没有收到枚举请求，LCM就在322进入正常状态。反之，在320，如果LCM在设置的时间间隔之内收到了枚举确认信号，就把分配给遥控器的ID码存储起来，然后在322进入正常状态。
在正常状态，LCM继续检查来自遥控器的进入枚举状态的命令接收情况。如果收到此命令，LCM在326进入枚举状态，在该状态，使能遥控器之外的其他组件。
其他组件的枚举/初始化
为了对不同类型的系统组件进行枚举，主设备和从设备应用不同的程序。图5和图6是不同于遥控器的特殊类型的组件枚举中执行的示范程序流程图。在该例子中，要被枚举的组件是在LAN中的多个镇流器供电的照明单元(例如荧光照明单元)中的一个。每个该种照明单元都包括一个从设备，该设备最好与点亮照明单元的镇流器合并。LCM最好与其中一个镇流器合并，但也可能是一个分离的单元。
在图5中，LCM的主设备程序在510开始，进入枚举状态。在通电之后，照明单元的每个从设备自动进入枚举状态610，如图6所示。每个该种设备在612检查是否已经被分配了一个ID码，如果没有，就在614传送一个枚举请求，把请求的系统组件识别为镇流器供电的荧光照明单元。
在512接收到枚举请求之后，LCM在514分配并传送一个唯一ID码给请求的照明单元，然后在516进入正常状态，其中，LCM在完成当前的枚举操作的过程中把其他枚举请求屏蔽掉。然后，在518，LCM发送对新分配的ID码的校验命令，使相应的照明单元给使用者一个信号，表明ID码已经被传送了。
如果在614发送枚举请求的照明单元已经接收到新分配的ID码，该照明单元将在616存储此ID码，在该步骤中将使该照明单元能够接受与枚举相关的通信以外的其他通信。然后，在620，照明单元等待接收来自LCM的校验命令，而且，一旦接收到，就在622给使用者发信号显示具体是哪个照明单元被枚举了。在这种情况下，信号将发自照明单元。如果所有要被枚举的照明单元对使用者来说都是可见的，但是其他照明单元都在视线之外但却在射频RF范围之内，例如，在另一个房间，那么所发出的信号最好采用视觉信号，比如用闪光，来确保错误的光源不会被枚举。使用者就会在624通过按压遥控器上指定的按钮来确认收到来自照明单元的视觉提示。这就实现了枚举确认信号的传送。
同时，LCM在520检查在设置的时间间隔之内枚举确认信号的接收情况，该时间间隔可能是厂商预设的或者是由使用者设置的。如果在该间隔之内没有收到枚举确认信号，LCM就在521发送命令让该照明单元离开网络。该照明单元在626(通过它的从设备)检查该命令的接收情况。如果没有收到离开网络的命令，照明单元在628进入正常状态。如果收到(表示发生了错误)，照明单元就在627删除在616时存储的已分配的ID码，然后重新返回614，再次请求枚举。
可选地，如果LCM在520在设置的时间间隔之内收到了枚举确认信号，就在522把分配给特定的照明单元的ID码存储起来，然后在524再次进入枚举状态。然后返回到512检查另一个枚举请求，如果当时没有收到请求，就在513检查是否收到返回正常状态的命令。该命令是当使用者按了遥控器上相应的按钮之后导致LCM在515返回正常状态时传送的。该情况发生在所有的照明单元已经被枚举的时刻，或者使用者想让LCM能够执行一个不同的子程序的任意时刻。例如，要枚举其他类型的系统组件时，比如传感器，在此情况下，还将会用到与图5和图6相似的流程。