聯網的控制系統的設備的自動調試的製作方法

2023-06-23 22:29:06 1

專利名稱：聯網的控制系統的設備的自動調試的製作方法
技術領域：
本發明涉及聯網的控制系統的設備的自動調試，特別地涉及照明系統的光源的自動調試，其中需要在單獨的和局部的基礎上的光源控制。
背景技術：
聯網的控制系統在商業、工業和事業機構(institutional)業務市場中以及還在消費市場中是普遍存在的趨勢。聯網的控制系統的一個實例是具有許多光源的複雜照明系統。特別地，在專業環境中，在單獨的和局部的基礎上控制燈變得越來越令人感興趣。這樣的環境的實例是溫室、廠房、體育館(sport hall)、辦公樓和室外(矩陣)光顯示器。例如對於室外(矩陣)光顯示器，控制各個燈的消息可以在中心產生，但是例如對於溫室/辦公室， 也可以基於局部傳感器發現。光源的單獨控制通常通過將通信節點(例如鎮流器)附接到需要控制的每個光源來完成。每個節點具有唯一的網絡地址，使得消息可以尋址(address)到它。這個原理可以擴展到其他家庭自動化設備(equipment)。控制命令被發送到建築物/環境內給定位置處的節點/節點組，以調節其位置處的照明。為此，節點的網絡地址需要被映射到它們的物理位置，以便知道哪些燈在哪裡並且知道哪些燈是關閉的。通常這是用手完成的，其中安裝者圍繞所有控制點行走並典型地通過使用專用軟體記錄在給定位置處的節點的網絡地址和位置。該過程通常被稱為調試，其是一種麻煩且易出錯的操作。W02007/102114A1涉及無線通信網絡中的無線通信節點的分組，無線通信節點被配置成控制照明陣列中的照明器(luminary)的操作。提供了一種用於對無線通信節點的導出的空間布置分組的計算機算法。通信網絡中每個節點的方位(position)對應於照明陣列中特定照明器的方位。該算法將節點的布置劃分為多個空間組，每個空間組由將該組的成員節點連接在一起的線限定。這些組根據它們的統計屬性排列(rank)，並且多個組被選擇為控制組，使得每個控制組的成員節點(且因此照明器)可以由單個開關或傳感器控制。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於自動調試聯網的控制系統的設備的系統、方法和設備。該目的通過獨立權利要求的主題來解決。其它實施例由從屬權利要求示出。本發明的基本思想是通過網格(grid)(特別是設備的近似矩形的網格)路由調試消息，因為每個設備能夠經由光從網格中的直接相鄰的設備接收調試消息並且經由光將調試消息傳送到網格中的直接相鄰的(directly neighbored)設備，其中調試消息包括跳計數器，該計數器可以在通過網格的消息的每一跳時更新，並且每個設備具有位置計數器， 該位置計數器可以根據調試消息的跳計數器來更新。如果聯網的控制系統是例如在大廳或溫室中的具有布置在矩形網格中的照明器的照明系統，則由這些照明器產生的主光可以用於傳送和接收調試消息。因此，不需要用於路由調試消息的額外裝置，例如RF (射頻)接收器和發射器。取而代之，編碼的光技術可以應用於通過網格路由消息。可以通過利用網格中設備的規則布置以最小的技術開銷(overhead)來實現本發明。最後，可以以不需要任何人的協助的完全自動的方式執行調試。本發明的一個實施例提供一種用於自動調試聯網的控制系統的設備的方法，該聯網的控制系統包括布置在網格(特別是近似矩形的網格)中的若干設備，其中每個設備適於經由光將從網格中的直接相鄰的設備接收的消息路由到網格中的直接相鄰的設備，其中該調試包括動作
-由第一設備將包括跳計數器的調試消息傳送到在網格中在預定方向上鄰近第一設備的第二設備，
-由第二設備接收來自第一設備的調試消息； -由第二設備更新跳計數器以及更新第二設備的位置計數器，以及 -將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備。除了位於網格邊界處或角落中的設備(其分別僅具有一個、三個或兩個直接相鄰的設備)之外，網格中的每個設備具有至少兩個(典型地四個)直接鄰居。因此，設備的網格包括具有至少一個預定方向的設備布置的任意設備布置，例如設備的陣列、設備的二維布置(例如設備的矩陣樣布置)或者甚至設備的三維布置(例如設備的箱式布置)。在網格中，消息僅可以在預定方向上從一個設備到另一個設備地路由。在矩形網格中，預定方向是正交的方向，優選地是垂直方向和水平方向。每個設備通過確定網格中的方位的坐標元組 (tuple)而在矩形網格中定位，例如
可以確定處於網格的左下角的方位。設備的位置計數器可以包括坐標元組，典型地包括設備在網格中的行和列。調試消息從發起該消息的設備路由到網格中的端設備(end device)，該端設備典型地為在網格的邊界處的設備。例如，當調試消息由網格左下角中的設備在網格中在預定的垂直或向上的方向上發起時，則該消息通過網格中的越過所有行的整列路由並且通常結束在網格左上角中的設備上。類似地，由網格中左下角中的設備在預定的水平或向右的方向上發起的調試消息通過越過網格中所有列的整行路由，直到它通常結束在網格的右下角中的設備上為止。由第二設備更新跳計數器的動作可以包括將跳計數器增加1，並且更新第二設備的位置計數器的動作可以包括將位置計數器設置為更新的跳計數器和實際的位置計數器的最大值。因此，網格中設備的位置可以利用調試消息確定，該調試消息通過網格從一個設備到另一個設備地路由並且由每個接收設備更新。因此，每個設備可以簡單地利用調試消息的跳計數器確定它在預定方向上的坐標。而且，由第二設備更新跳計數器的動作可以包括將所接收的調試消息的跳計數器與第二設備的實際位置計數器進行比較，並且僅在比較結果為跳計數器大於或等於第二設備的實際位置計數器的情況下將跳計數器增加1。這允許避免關於故障設備的問題，故障設備通常不路由和更新接收的調試消息。故障設備可以導致調試消息的開始和停止，調試消息應當僅在網格中的端設備處開始和停止。然而，在故障設備的鄰域中開始的調試消息可以導致調試消息具有不正確的跳計數器。通過比較所接收的調試消息的跳計數器與實際位置計數器，可以因此避免跳計數器和設備的位置計數器的不正確更新。由第二設備更新跳計數器的動作可以進一步包括如果比較結果為跳計數器小於第二設備的實際位置計數器，則拒絕所接收的調試消息。這允許保持調試消息的數量小並
5且保持歸因於調試消息的路由的數據通信業務量低，因為調試消息通過網格的不必要路由被避免。將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備可以包括將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到在網格中在預定方向上鄰近第二設備的第三設備，或者傳送到在網格中在預定方向上以及在兩個另外的不同方向上(每個方向不同於預定方向) 鄰近第二設備的多個第三設備。後一種方法允許調試消息不僅在一個預定方向上(例如在向上的方向上)通過網格路由，而且在其他方向上(例如在左和右方向上)通過網格路由。因此，故障設備可以被避開，並且可以避免由於故障節點引起的調試消息的損失。而且，可以檢驗鄰近故障設備的設備的位置計數器它們是否正確的，並且最終更新位置計數器以使其成為正確的。在不同於預定方向的方向上鄰近第二設備的第三設備可以在網格中在預定方向上傳送調試消息。因此，調試消息在故障設備周圍被路由，但是不偏離所述預定方向。在不同於預定方向的方向上鄰近第二設備的第三設備還可以在網格中在預定方向上以及在兩個另外的不同方向上(每個方向不同於預定方向)傳送調試消息。因此，調試消息不僅可以在預定方向上路由，而且也可以在其他不同方向上路由。這允許以靈活的方式通過網格路由調試消息並改進調試，因為故障設備的群(cluster)也可被避開。若干調試消息可以在一個或多個預定方向上通過網格而並行路由。因此，總調試時間基本上通過在網格的所有行上傳遞調試消息且隨後在所有列上傳遞消息來確定。如果執行關於跳計數器和位置計數器的測試並且調試消息可以被拒絕，那麼調試消息的冗餘可以快速消失。本發明的一個實施例提供一種使得處理器能夠實現根據本發明的且如上所述的方法的電腦程式。根據本發明的另一個實施例，可以提供存儲根據本發明的電腦程式的記錄載體，例如⑶-ROM、DVD、存儲卡、磁碟(diskette)、網際網路存儲設備或適合於存儲電腦程式以便光學或電子存取的類似數據載體。本發明的另一個實施例提供一種被編程為執行根據本發明的方法的計算機，例如 PC (個人計算機)。本發明的另一個實施例提供一種用於自動調試聯網的控制系統的設備的系統，該聯網的控制系統包括布置在網格(特別是近似矩形的網格)中的若干設備，其中每個設備適於經由光將從網格中的直接相鄰的設備接收的消息路由到網格中的直接相鄰的設備，其中該系統被配置成通過執行以下動作調試設備
-由第一設備將包括跳計數器的調試消息傳送到在網格中在預定方向上鄰近第一設備的第二設備，
-由第二設備接收來自第一設備的調試消息； -由第二設備更新跳計數器以及更新第二設備的位置計數器，以及 -將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備。該系統可以進一步適於執行本發明的和如上所述的方法。而且，本發明的一個實施例涉及一種適合在本發明的和如前所述的系統中應用的設備，特別地為照明器，該設備進一步適於傳達定向光消息。
該設備可以包括下述特徵中的至少一個
-該設備是照明器並且被調適成照明器的主光源的光用於藉助於定向光消息的通
-該設備包括準直器和/或透鏡，其應用於用於傳達定向光消息的光源和/或應用於用於接收來自其他設備的定向光消息的光傳感器； -該定向光消息對人眼而言是不可見的； -該設備適於在四個不同的方向上傳達定向光消息；
-該設備適於在四個不同的方向上傳達定向光消息，其中這些不同方向以90°度角分隔。本發明的這些和其他方面將參照下文所述的實施例而清楚明白並且參照這些實施例而被闡明。下文將參照示範性實施例更詳細地描述本發明。然而，本發明不限於這些示範性實施例。


圖1示出例如在溫室或體育館中的具有布置在矩形網格中的照明器的照明系統的一個實施例；
圖2示出根據本發明的照明器的一個實施例；
圖3和4示出用於利用照明器之間的光傳送數據的調製方案的不同實例； 圖5示出根據本發明的用於自動調試諸如照明系統之類的聯網的控制系統的設備的方法的一個實施例的流程圖6示出根據本發明的圖5的流程圖的步驟S14的一個實施例的流程圖； 圖7示出根據本發明的圖5的流程圖的步驟S14的另一個實施例的流程圖； 圖8示出根據本發明的在執行用於自動調試照明系統中的照明器的第一算法之後的具有布置在矩形網格中的照明器的照明系統的一個實施例，其中有照明器在所述網格中的地址；
圖9示出根據本發明的在執行用於自動調試照明器的第一算法之後的具有孤立的故障照明器和照明器地址的圖8的照明系統；
圖10示出根據本發明的在執行用於自動調試照明器的第二算法之後的具有孤立的故障照明器和照明器地址的圖8的照明系統；
圖11示出根據本發明的在執行用於自動調試照明器的第二算法之後的具有行中的若干故障照明器和照明器地址的圖8的照明系統；
圖12和13示出根據本發明的具有若干故障照明器的圖8的照明系統以及按照用於自動調試照明器的第二算法調試消息通過網格的傳播；
圖14示出具有行中的若干故障照明器的圖8的照明系統以及在具有地址[2，6]的照明器處開始的調試消息的路由；
圖15示出根據本發明的具有行中的若干故障照明器的圖8的照明系統和用於調試消息的多播路由算法的實例；以及
圖16示出根據本發明的具有行中的若干故障照明器的圖8的照明系統和用於調試消息的廣播路由算法的實例。
具體實施例方式在下文中，功能相似或相同的元件可以具有相同的附圖標記。即使下文描述的本發明的實施例涉及照明系統，本發明通常適用於聯網的控制系統，其包括待調試的若干設備。在專業環境中，在單獨的和局部的基礎上控制燈變得越來越令人感興趣。這樣的環境的實例是溫室、廠房、體育館、辦公樓和室外(矩陣)光顯示器。取代接通或關斷所有照明器，優選的是控制單個照明器或照明器組以便在某些區域局部地創建光效果，例如以便照亮辦公樓中的某些區域或產生僅用於溫室中某個地方的一些植物的光。而且，經常需要利用例如照明系統的中央控制器來單獨控制照明系統的照明器，這隻有在下述情況下是可能的照明系統的所有照明器被調試，即和它們在照明裝置(installation)中的至少相對位置一起被記錄在計算機的資料庫中，以使得操作者可以決定激活哪一個照明器。複雜的照明系統通常被組織成聯網的控制系統，這意味著該系統的設備(例如照明器或照明器組) 是網絡的一部分並且可以由例如控制消息單獨尋址和控制。控制消息可以例如由諸如被提供用於控制例如室外(矩陣)光顯示器的照明器的計算機之類的中央控制器在中心生成，但是例如在用於溫室或辦公室的照明系統中也可以基於局部的傳感器發現。典型地，這種聯網的照明系統中照明器的單獨控制是通過將通信節點(例如鎮流器)附接到需要受控制的每個照明器來完成的。該節點可以集成在照明器中或作為單獨設備被附接。可尋址節點形成聯網的控制系統的設備。節點可以控制單個照明器或若干照明器。在聯網的照明系統中，每一個節點具有唯一的網絡地址，使得來自中央控制器的消息可以被直接尋址並路由到它。消息是指用於控制附接到被尋址的節點的設備的任何控制命令，例如「對連接到具有地址xyz的節點的所有照明器調光」或「激活在具有地址xyz的節點處的照明器」。這些消息或控制命令被發送到建築物或環境內給定位置處的節點或節點組以調節其位置處的照明。為了能夠控制多個位置處的照明器，節點的網絡地址需要被映射到它們的物理位置。在不知道哪些燈在哪裡以及哪些燈靠近某個位置的情況下，單獨的或局部的控制是不可能的。對聯網的照明系統的節點或設備的網絡地址的映射在本文中被稱為調試。由於調試是麻煩的而易出錯的過程(典型地手動執行)，自動調試(自動-調試) 過程是期望的，以便不僅避免在調試期間的任何錯誤而且節省時間和成本。在專業環境中，照明系統的照明器經常組織在矩形網格中。照明器的方位且因此節點的方位在網格上有效地表示節點的物理位置並且可以用於控制消息傳遞 (messaging).以此方式，在照明器的物理位置與其控制地址之間存在內在映射。以網格點表達的位置可以容易地通過沿著網格路徑用電線連接節點來確定。網格中照明器之間的連接可以製成有線的或無線的，例如經由RF (射頻)或頂(紅外線)或可見光進行連接。當網格方案中的照明器通過電線連接時，大多數照明器需要4條線來連接到鄰近照明器，而不是例如在諸如經常用於室外矩陣光顯示器的應用最多的標準DALI或DMX之類的總線結構的情況下只需要一條電線。網格方案中的這個複雜布線顯然增加了安裝者在控制電線的連接方面犯錯誤的機會。因此，本發明提出重新使用每個照明器中光源(一個或多個)的光以執行自動調試。在一個實施例中，該光還用於傳播控制或調試消息。
圖1示出包括布置在矩形網格中的照明器的照明系統20的一個實例。圖1還示出由矩形框描繪的矩形網格中的照明器如何通過由雙箭頭表示的光錐互連。網格中的每個照明器連接到其直接相鄰的照明器，例如照明器10連接到在向上的方向上相同列中的照明器12，連接到在向下的方向上相同列中的照明器16，連接到在向右的方向上相同行中的照明器14以及連接到在向左的方向上相同行中的照明器18。連接是指通信連接，通過該通信連接，照明器或節點可以向另一個直接相鄰的照明器或節點傳送消息或命令。從第一照明器發送到第二照明器的消息可以在預定方向上被轉發到網格中的第三照明器等等，直到該消息被在預定方向上沒有直接鄰居的照明器接收。該消息可以在某些情況下由每個接收照明器更新，因此允許確定網格中照明器的方位。例如，通過向網格中的上邊鄰居或右邊鄰居發送消息，照明器的物理位置可以以自動方式確定，這將在下文詳細描述。通過在例如包含在消息或命令中的目的地說明符(specifier)中表達照明器或節點的位置而將消息或命令發送到所述照明器或節點。路由算法計算消息應如何在網格中被轉發，這也將在下文中更詳細地說明。如上所提及，照明器經由光(特別是通過每個照明器的主光源產生的光)通信。為了產生光錐，可以使用光準直器，如圖2中例示。可替代地，透鏡也可以被應用來產生定向光。照明器之間的光互連可以用編碼的光(用於經由可見光通信而進行數據傳送的技術)實現。照明器中的燈發射數據流，其依賴於光源類型範圍從幾IAps到幾百Icbps。在鄰近照明器處，光在具有狹窄的開口角(例如10°的開口角)的錐中被接收。在一個實施例中，由照明器傳送的光可以是非定向的，使得它可以被所有的鄰近照明器接收。對自動調試而言必需的定位過程可以僅基於用於光通信的接收器的方向性。在可替代實施例中，所發射的光也可以是定向的。在該實施例中，必需的是，不同數據在網格中向所述4個不同方向傳送。 這可以通過饋送(feeding)來自主光源的光的準直器實現。為了能夠向照明器的不同側發送獨立消息，管(tube)可以裝配有快門，其僅在1/4的時間打開。這些快門應當與由照明器中的主燈傳送的數據同步，即當數據應被發射至那一側時，該快門應當打開。接收器可以放置於相同的管中以實現定向接收。可替代地，光互連可以藉助於增添到用於數據通信的照明器的附加光源實現。例如，這個額外光源可以是頂LED (紅外線發光二極體)。這具有以下優點這個方案也可以在主光源完全關斷時使用。而且，不同的光源可獨立於主光源而被調製，不需要上述方案中的快門。適用於本發明的編碼的光技術可以應用對來自可見光源的光的調製。這允許在光本身中嵌入數據。該調製可以被設計成使得它對人眼而言是不可見的。這種特徵對於消費應用而言是特別重要的，因為不用忍受光幹擾。然而，對於如調試的專業應用，產生一定級別(level)的可見閃爍的數據調製也可能是可接受的。不同類型的光源可以使用不同的調製方案。作為實例，不同的調製方案可以應用於固態光(SSL)源和螢光光源。諸如螢光、HID 和滷素之類的其他光源的調製也是可能的。圖3示出針對SSL源的光調製方案的一個實施例。驅動SSL源的便利方式是使用由一串(train)矩形脈衝構成的脈衝電流。通過調節脈衝的長度且因此調節電流的佔空比， 可以改變光水平。通過產生脈衝長度的小變化，數據調製是可能的。在足夠短且足夠頻繁時，這些變化是人眼察覺不到的。
圖4示出用於螢光光源的光調製方案的實例。驅動螢光光源的便利方式是使用經由半橋注入燈中的高頻交變電流。半橋起低通濾波器的作用，因此該電流的頻率對交付給燈的電功率有影響並且因此對光水平有影響。通過產生光水平的小變化，數據調製是可能的。在足夠小且足夠頻繁時，這些變化是人眼察覺不到的。如上文已經提及，也可以添加額外的光源以允許照明器間的互連。例如可以使用 IR LED。在下文中，簡要地將根據本發明的調試方案與DALI進行比較。DALI命令經由I/O 控制單元經由總線系統傳遞到照明器。該分級方法引入了圖1的有線網格中示出的通信方案中不需要的額外控制單元。DALI尋址方案每個裝置具有有限數量的地址(16個64節點組總共10M)，同時有線網格中的尋址更加靈活並且被預見覆蓋至少一百行和一百列，其產生最小值10000。而且，DALI標準不易於順從於自動調試。取而代之，根據本發明的有線網格特別地被開發用於網格上的調試目的。一個特殊方案可以是將網格連接添加到DALI控制。該網格連接然後可以執行調試，而DALI架構可以用於實際地控制照明器。接下來，參照圖5解釋用於自動調試如圖1中所示的諸如照明器之類的設備的矩形網格中的設備的方法的第一實施例，圖5示出實現該方法的算法的流程圖。在第一步驟 S10，第一設備(例如圖1的照明系統20的照明器16)在預定方向(例如圖1中的向上方向) 上經由如上所述的編碼的光技術將調試消息傳送到第二設備(例如圖1的照明器10)。在步驟S12中該消息被第二設備或照明器16接收，並被解碼以便讀取所接收的消息中包含的跳計數器。然後，在步驟S14中，更新跳計數器，例如針對網格中消息從第一設備到第二設備的一跳，跳計數器增加1，並且第二設備中所存儲的位置計數器也被更新，典型地被設置為消息的增量跳計數器。在下述步驟S16中，由第二設備將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到至少一個第三設備，例如圖1的照明器12。繼續該過程，直到到達預定方向上的最後一個設備，即圖5中所示的流程圖典型地是用於調試網格中所有設備的更複雜方法的一部分。圖6詳細示出圖1的步驟S14的一個實施例在步驟S1412中，調試消息的跳計數器增加1，且在隨後的步驟S1416中，第二設備的位置計數器被設置為實際跳計數器和位置計數器的最大值。例如，當圖1中所示的照明系統的照明器16在作為預定方向的向上方向上將對於跳計數器具有值0的調試消息傳送到作為第二設備的照明器10時，照明器10將跳計數器值0增加到1並將針對其列位置的其位置計數器設置為1，因為用於其列位置的其初始位置計數器為0。圖7示出圖1的步驟S14的另一個實施例，其與圖6的實施例的不同之處在於如果包含在所接收的調試消息中的跳計數器不是似乎可取的，則所接收的調試消息也可以被拒絕，因為這可能在故障節點或設備存在於設備的網格中時發生。稍後，更詳細地討論故障設備的情況及其對根據本發明的調試方法的影響。圖7的實施例包括步驟S1410，其用於檢查所接收的調試消息的跳計數器是否等於或大於正在接收的(receiving)第二設備的實際位置計數器。如果跳計數器較小，則在步驟S1414中拒絕所接收的調試消息，這意味著該消息未被更新並未被傳遞給第三設備，因此顯著減少了所傳送的消息的數量。例如當調試消息由於故障設備的原因而具有不正確的跳計數器時或當它由網格中間的設備或節點發起時，情況正是這樣。然而，如果跳計數器等於或大於第二設備的實際位置計數器，則在步驟S1412中跳計數器增加1，並且在隨後的步驟S1416中，第二設備的位置計數器也通過將它設置為更新的跳計數器和實際位置計數器的最大值而被更新。接下來，藉助於如圖8中所示具有布置在矩形網格中的照明器的照明系統更詳細地闡釋根據本發明的調試算法的若干實施例。如上文已經闡釋，調試算法用於將以列和行表達的方位分配給網格中每個節點。 在下文中，節點是照明器，即使節點也可以控制若干照明器。算法的複雜性依賴於故障假設和光束的範圍。X-鄰居是X方向上的鄰居，其中X在{向上，向下，向左，向右}中。孤立的故障節點是指該節點有故障但是其所有鄰居是正確的。最主要的假設是所有節點在執行算法之前被接通。最後，看到接通的順序的結果。算法1
第一算法1是最簡單的算法並對應於具有圖5中所示的流程圖的方法。假設網格的節點中沒有一個是有故障的，即每個節點都能夠向鄰近節點傳送調試消息。每個節點具有作為位置計數器的對或元組[列計數器(columrucoimter)，行計數器(r0W_C0imter)]，其初始化為(0,0)。在執行調試算法之後，該位置計數器確定網格中節點的相對方位。列消息 (column-message)和行消息(row-message)作為調試消息是有區別的。根據第一算法1，每個節點在向上的方向上發送具有被初始化為0的項目(entry)行跳(row_hop)的行消息ms， 例如在圖8中，節點或照明器
在預定的向上方向上向節點[1，0]發送行消息ms。所述項目行跳是消息的跳計數器的一部分。在節點從向下的方向接收到行消息ms時，ms.行跳的值增加1，並且行計數器的值被設置為等於MAX (ms.行跳，行計數器)。具有增加的值的消息在向上的方向上被轉送，直到到達列中的最後一個節點為止。重複相同的過程以計算列計數器值。每個節點在向右的方向上發送具有被初始化為0的項目列跳(columruhop) 的列消息ms。同樣，項目列跳是消息的跳計數器的一部分。在從向左的方向接收到列消息時，ms.列跳的值增加1，並且列計數器的值被設置為等於MAX( ms.列跳，列計數器)。圖 8中示出了調試過程的最後結果。綠色點表示節點和位置計數器，即[x，y]對、所計算的行數和列數。現在，每個節點的位置計數器確定網格中節點的相對方位，即
是網格的左下角並且W，6]是右上角。在另一種情形中，調試消息的範圍是一跳，網格現在包含孤立的故障節點，例如缺陷(defect)照明器，並且該算法在沒有調試消息損失的情況下工作。這種情況與上文所述在網格中不存在故障節點的情形相比更加困難。當執行算法1的列部分和行部分時， 然後調試消息將開始並且不僅在網格的結束點而且在故障節點處停止。在圖9中，關於在執行算法1之後標記的結果示出從故障節點向前，行編號和列編號再次從零開始。故障節點用星表示。因此，算法1在沒有故障節點的網格中工作良好，但是如果網格中存在故障節點，則不會交付正確的調試結果。算法2
在故障節點是孤立的，即它們沒有故障的一跳鄰居節點的假設下，可以使該算法對付更多消息。根據第二算法2，每個節點在向上的方向上發送具有被初始化為0的項目行跳的行消息ms。在從向下的方向接收到行消息ms時，接收節點現在檢查是否ms.行跳 =行計數器， 則ms.行跳的值增加1並且行計數器的值被設置為等於MAX (ms.行跳，行計數器)。這對
11應於如圖7中所示的且如上所述的過程。具有增加的值的行消息ms然後在向左、向上和向右的方向上被轉送，這不同於第一算法1，第一算法1僅允許在預定方向上發送消息。在從向左(向右)的方向接收到行消息ms時，將ms.行跳的值與行計數器的值進行比較。當 ms.行跳 > 行計數器時，行計數器被設置為等於ms.行跳，並且具有增加的ms.行跳的消息在預定方向上再次被轉送，即在向上的方向上被發送。重複相同的過程以找到列計數器值。每個節點在向右的方向上發送具有被初始化為0的項目列跳的列消息。在從向左的方向接收到列消息ms時，接收節點檢查是否ms.列跳 =列計數器，則ms.列跳的值增加1並且列計數器的值被設置為等於MAX(ms.列跳，列計數器)。具有增加的值的消息在向上、向右和向下的方向上被轉送。 在從向上(向下)的方向接收到列消息ms時，將ms.列跳的值與列計數器的值進行比較。當 ms.列跳 > 列計數器時，列計數器被設置為等於ms.列跳，並且具有增加的ms.列跳的消息在向右的方向上被轉送。從圖10可以看到，第二算法2在大多數情況下工作。例如節點[2，2]被第一算法1錯誤地用
標記，如圖9中所示。在這個改進的第二算法2中，從下面到達[2，3] 的消息將會向左和向右發送列值2並且因此將列值2發送到[2，2]。節點[2，2]將用2重寫0並且被正確地標記。該節點向上發送該消息，其中先前被錯誤地標記為[1，0]的節點 [2，3]將會把標記改變為[1，3]。等等。在下一個階段，行號也將被校正。當消息中的跳值低於節點中所計算的值時，拒絕該消息，以減少業務量和延遲。然而，當成群的若干節點(例如一行、一列或二者中的若干鄰近節點)是有故障的，則算法2不能交付正確的調試結果。圖 11示出當一行中的若干節點是有故障的時第二算法2的不想要的結果。例如節點[4，3]被錯誤地用[4，0]標記，因為具有列號3的行消息經由節點[2，3]到達節點[3，3]，但是不被傳遞到節點[4，3]。節點[4，4]的列號從節點[3,4]被更新。相同的情況針對節點
和[1,6]發生，這兩個節點不是從節點[2,6]更新的。算法3
可以通過在行或列方向上發送更多的消息使得第二算法2更具魯棒性。該擴展導致第三算法3，其也對付非孤立的故障節點。圖12和13中分別示出一個列消息和一個行消息的流程。標記R=X和C=X示出在消息中被輸送的列號或行號。可以看到C=I的單個列消息或R=I的行消息的起源在幾乎整個網絡上滲透(percolate)。拒絕具有低值的消息的節點中的測試，如圖7中所概括描繪，防止了網絡充滿太多的消息。算法3工作如下每個節點在向上的方向上發送具有被初始化為0的項目行跳的行消息ms。在從向下的方向接收到行消息ms並且ms.行跳〈行計數器時，則拒絕該消息。如果ms.行跳 >=行計數器，則ms.行跳的值增加1並且行計數器的值被設置為等於MAX (ms. 行跳，行計數器)。具有增加的值的消息在向右、向上和向左的方向上被轉送，如同這是在第二算法2中完成的。在從向右(向左)的方向上接收到行消息ms時，將ms.行跳的值與行計數器的值進行比較。當ms.行跳〉行計數器時，行計數器被設置為等於ms.行跳，並且具有增加的ms.列跳的消息在向右和向左的方向上以及向上的方向上被轉送。這不同於第二算法2，第二算法2僅允許在預定方向上轉送。重複相同的過程以找到列計數器值。每個節點在向右的方向上發送具有被設置為0的項目列跳的列消息ms。在從向左的方向接收到列消息ms且ms.列跳 =列計數器，則ms.列跳的值增加1並且列計數器的值被設置為等於MAX (ms.列跳，列計數器)。具有增加的值的消息在向上、向右和向下的方向上被轉送。在從向上(向下)的方向上接收到列消息ms時，將ms.列跳的值與列計數器進行比較。當ms.列跳 > 列計數器時，列計數器被設置為等於ms.列跳，並且具有增加的ms.列跳的消息在向上和向下的方向上以及在向右的方向上被轉送。當鄰近故障節點存在於行或列中時，該算法完美地工作(假設不存在網絡分離)。由於算法中並行性的原因，總調試時間通過在所有行上傳遞消息且隨後在所有列上傳遞消息來確定。算法中消息的冗餘快速消失，因為關於計數器的測試將針對大多數冗餘消息迫使消息的拒絕。在很少消息損失的情況下，運行該算法兩次足以執行網格中的完整調試ο檢測鄰近節點
在消息的路由期間，可能令人感興趣的是表示(signify)在四個方向中任意一個處是否存在鄰居。提出下面的算法以執行之每個方向可以具有連接變量{上，下，右，左}， 其具有三個值連接、未知、斷開。所有連接變量最初都被設置為連接。在規則的間隔處節點在給定方向上發送「存在？」-消息並且在值為連接和否則為斷開時將連接設置為未知。 接收「存在？ 」-消息的節點返回「存在！」-消息。當節點接收「存在！ 」-消息時，它將對應的連接變量設置為連接。因此，當方向具有值為斷開的連接變量時，所述路由不需要在該方向上發送任何消息，因為不存在正在工作的鄰居。為了避免一跳遠的鄰居可以回答「存在？」-消息，「存在！」-消息可以包含回答節點的源地址。然後，目的地節點可以比較該地址並且拒絕不想要的消息。這假設所述調試已經正確地完成了它的工作。節點開關的順序
接下來，討論節點開關的順序。可以辨別照明器的接通的兩個階段。在第一階段中，照明器被連接到市電電源。在此刻，節點被接通並且驅動器被加電。在第二階段中，DALI命令通過網絡被發送到所述節點以接通照明器的光。節點開關不能同時進行，因為驅動器在接通時間汲取大量的電流。因此，下面詳細討論根據本發明的接通多個節點的順序的兩種方法，以便證實調試是否將正確終止。第一發明方法開關的順序
首先，假定一整行的節點同時被接通，但是這些列以給定的順序被接通。根據本發明的調試算法將針對該一整行正確工作，但是在列部分開始時將停止執行。不失一般性地，行中的行為在節點以給定順序接通時可被考慮。假設，首先最左邊的節點被接通，隨後是其右鄰居，隨後是其右鄰居。在節點
處，調試消息向右發送，其沒有到達W，1]。從這時開始，沒有更多的調試消息從W，0]向前發送。當節點
接通時，它將不會從
接收到調試消息，並且其列號沒有增加。相同的推理適用於所有右邊的鄰居，並且可以斷定所有列號保持為零。為了避免這種情況，本發明建議從右到左接通節點。當節點
被接通時，節點
到[Ο,η]都被接通。來自節點
的消息將通過該行滲透並且增加列號。一旦節點
被接通，則該行算法運行結束並且只要沒有節點有故障則該行中所有節點具有正確的列號。可以以接通首先從具有最高號的行接通的行的順序進行相同的操作。當一行正被接通時，由最後一個接通的節點生成的具有較低列號的消息將被上面和下面鄰居拒絕，因為消息中的列號低於該節點中的列號。
第二發明方法連接檢查和節點重置
根據該第二方法，節點通過其下和左信道發送「節點-上」消息。當節點通過其右信道接收節點-上消息時，它通過其右信道發送列消息。當節點通過其上信道接收「節點-上」 消息時，它通過上信道發送行消息。容易明白，當左邊最下的節點接通時，所有直接連接的節點的列和行計數器具有正確的值。下面考慮不是直接鄰居回答而是一跳遠的鄰居響應的情況。假設完整的行被斷開。在此情況下，網絡將表現為好像該斷開的行不存在。然後，考慮僅該行中節點的子集被斷開。對於算法3而言，這正是所考慮的情況。因此所有連接的節點將使用它們接收的最高行和列號。接下來，詳細解釋根據本發明的消息路由算法的實施方式。由於列和行中簡單的尋址，沒有缺陷節點的路由可以十分簡單。根據本發明的路由協議的一個實施例可以首先將節點的列號與目的地的列號進行比較。當該節點的列小於 (大於)目的地的列時，該消息向右(左)被路由。當列相等且節點的行號小於(大於)目的地的行號時，消息被向上(向下)路由。當存在故障節點時，路由變得更加複雜。下面給出根據本發明的算法的兩個實施例(1)當發送器開始發送時執行，和⑵當接收器接收消息時執行。給(調試)消息ms四個布爾值以指示它在遇到障礙之後在給定方向上移動。ML:在左信道中遇到的障礙 MR:在右信道中遇到的障礙
MU:在上信道中遇到的障礙
MD:在下信道中遇到的障礙
消息ms具有五個屬性
ms.禾Pms.列_8代表示源地址。ms.禾口 ms.列_dst表示目的地地址。ms.htl 表示留存的跳(hops to live)。在發送器處，所述包以它們的路線被發送。在ms 中設置{MD，MU, MR, ML}為假。將ms. htl初始化為等於3*abs (行計數器-ms.行_dst) + 3*abs (列計數器-ms.列 _dst)。如果行計數器 ms.行_(1計並且下=連接的，那麼向下發送包否則如果列計數器> ms.列_(1計並且左=連接的，那麼向左發送包否則如果列計數器< ms.列_(1計並且右=連接的，那麼向右發送包否則如果列計數器O ms.列_dst，那麼{
如果列計數器< ms.列_(1計，那麼ms.MR :=真
否貝丨Jms. ML :=真
如果上=連接的，那麼向上發送包
否則如果下=連接的，那麼向下發送包}
否則如果ms.行_(1計O行計數器，那麼{
如果行計數器< ms.行_(1計，那麼ms.MU :=真否則ms. MD :=真
如果右=連接的，那麼向右發送包
否則如果左=連接的，那麼向左發送包}
所接收的包已經到達目的地或必須被繼續路由。在接收到包時，ms.htl減少1。當ms.行_dst =行計數器且ms.列_dst =列計數器時它已經到達目的地。當所述條件為假且ms.htl >0時，包繼續被路由。包的繼續路由當MD，MR, ML和MU為假時，使用發送器算法。在另一種情況下，該發送依賴於接收信道。%%首先測試障礙是否已經離去。如果ms. MD和下=連接的，那麼ms. MD :=假否則如果ms. MU和上=連接的，那麼ms. MU :=假否則如果ms. MR和右=連接的，那麼ms.MR :=假否則如果ms. ML和左=連接的，那麼ms. ML 假 %%障礙仍然存在否則如果接收為右{ 如果左=連接的，那麼向左發送包，否則向右發送包} 否則如果接收為左{
如果右=連接的，那麼向右發送包，否則向左發送包} 否則如果接收為上{
如果下=連接的，那麼向下發送包，否則向上發送包} 否則如果接收為下{
如果上=連接的，那麼向上發送包，否則向下發送包} 否則拒絕消息。在圖14中，示出從節點[2，6]到節點
的路由。起初，行計數器小於ms.行 _dst,並且包被向下路由。在節點
處，左不是連接的，且ms. ML被設置為真。只有上是連接的並且包被向上路由。到達節點[3，6]，左是連接的，且ms. ML被設置為假。在節點[3，4]處，下是連接的且包被向下路由直到節點
為止。它可以從
向左被路接下來，詳細解釋根據本發明的多播消息路由算法的實施方式。在列或行模式中，燈將被接通或關斷。有可能的是，相同的命令被發送到整行或整列的節點。基本思想是消息將在到目的地行(列)的方向上和垂直於該方向的方向上被複製，使得該消息儘可能快地到達該列(行)中的所有節點。為了效率的原因，有必要保持每個節點中已經接收到的消息的列表。一旦到達消息較早被接收，則該消息不被接收節點轉送。 唯一標識符存儲在包含原始行和列號以及從始發者發送的多播消息的數量的消息中。該算法工作如下。假設消息被發送到整列。行的處理是相同的。始發者在列的方向上並且在兩個方向上平行於列發送消息。接收器檢查該廣播是否較早被接收到。如果否， 則對於來自相同行中鄰居的消息，該消息在平行於列的兩個方向上被發送。如果目的地列號不同於接收節點列，則該消息沿著該行被發送。圖15中示出一個實例。箭頭表示廣播消
向下發送包向上發送包向右發送包向左發送包息的發送並且直接相鄰的箭頭的號表示消息的跳計數。節點[1，0]發送多播到列3(即所有節點[X，3])。第一跳上的消息被發送到節點
, [2,0]和[1，1]。在第二跳之後，到達[2，1]和
。儘管消息到達多次，但是它僅被轉送一次。沿著列0發送的消息最終被丟失。在四跳之後到達節點[2，3]和
。因此，在6跳之內到達列3中的所有節點。假設如圖16中所示，節點[3，3]是有故障的。利用該算法，將不會到達節點[4，3]， 儘管節點[4，3]連接到網絡。甚至更壞地，假設始發者在列3內且列3中的一個節點是有故障的。再次，僅該列的一部分將接收多播。為了具有魯棒性，想要廣播到達包括目的地行或列的所有連接的節點。對於該廣播，每個消息用源地址和源處的廣播號唯一地標識。在接收到廣播消息時，將標識符與已經存在的標識符進行比較。當該標識符存在於節點中時，什麼也不做。否則，存儲該標識符並且在除了消息通過其到達的信道以外的所有三個方向上轉送消息。始發者發送該消息到所有四個方向中。當消息中的目的地地址與節點地址對應時，該消息被傳遞到應用(application)。圖16中示出了所述行為，其不同於圖15，圖 16具有故障節點[3，3]。圖16示出廣播消息在跳8之後到達連接的節點W，3]，而不管所述多個故障節點。缺點在於，利用廣播消息，發送更多的消息且到達更多的節點。本發明可以應用在任何聯網的控制系統中，例如具有多個光源的複雜照明系統， 例如在家、商店和辦公室應用中安裝的照明系統。本發明特別適用於專業環境的自動調試 /配置，其中光源放置於近似矩形的網格中。這樣的環境的實例是溫室、廠房、體育館、辦公樓和室外(矩陣)光顯示器。本發明的至少一些功能可以由硬體或軟體執行。在以軟體實現的情況下，單個或多個標準微處理器或微控制器可以用於處理實現本發明的單個或多個算法。應當注意，詞語「包括」不排除其他元件或步驟，且詞語「一」或「一個」不排除多個。而且，權利要求中的任何附圖標記不應當被解釋為限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於自動調試聯網的控制系統的設備(10，12，14，16，18)的方法，該聯網的控制系統包括布置在網格(20)中的若干設備，其中每個設備適於經由光將從網格中的直接相鄰的設備接收的消息路由到網格中的直接相鄰的設備，其中該調試包括動作-由第一設備(10)將包括跳計數器的調試消息傳送到在網格中在預定方向(22)上鄰近第一設備的第二設備(12) (S10),-由第二設備接收來自第一設備的調試消息(S12);-由第二設備更新跳計數器以及更新第二設備的位置計數器(S14)，以及-將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備(S16)。
2.權利要求1的方法，其中-由第二設備更新跳計數器的動作包括將跳計數器增加1 (S1412)，以及-更新第二設備的位置計數器的動作包括將位置計數器設置為更新的跳計數器和實際的位置計數器的最大值(S1416)。
3.權利要求2的方法，其中由第二設備更新跳計數器的動作還包括-將所接收的調試消息的跳計數器與第二設備的實際位置計數器進行比較(S1410)，以及-如果比較結果是跳計數器大於或等於第二設備的實際位置計數器，則將跳計數器僅增加 1 (S1412)。
4.權利要求3的方法，其中由第二設備更新跳計數器的動作進一步包括如果比較結果是跳計數器小於第二設備的實際位置計數器，則拒絕所接收的調試消息(S1414)。
5.權利要求1、2、3或4的方法，其中將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備包括將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到-一個第三設備，其在網格中在預定方向上鄰近第二設備，或者傳送到-多個第三設備，它們在網格中在預定方向上以及在兩個另外的不同方向上鄰近第二設備，所述兩個另外的不同方向中的每個方向不同於所述預定方向。
6.權利要求5的方法，其中在不同於預定方向的方向上鄰近第二設備的第三設備在網格中在預定方向上傳送調試消息。
7.權利要求5的方法，其中在不同於預定方向的方向上鄰近第二設備的第三設備在網格中在預定方向上以及在兩個另外的不同方向上傳送調試消息，所述兩個另外的不同方向中的每個方向不同於所述預定方向。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中若干調試消息在一個或多個預定方向上通過網格而並行地被路由。
9.一種使得處理器能夠實現根據前述權利要求中任一項的方法的電腦程式。
10.一種存儲根據權利要求9的電腦程式的記錄載體。
11.一種被編程為執行根據權利要求1-8中任一項的方法的計算機。
12.一種用於自動調試聯網的控制系統的設備的系統，該聯網的控制系統包括布置在網格中的若干設備，其中每個設備適於經由光將從網格中的直接相鄰的設備接收的消息路由到網格中的直接相鄰的設備，其中該系統被配置成通過執行以下動作調試設備-由第一設備將包括跳計數器的調試消息傳送到在網格中在預定方向上鄰近第一設備的第二設備，-由第二設備接收來自第一設備的調試消息； -由第二設備更新跳計數器以及更新第二設備的位置計數器，以及 -將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備。
13.權利要求12的系統，適於執行權利要求2-8中任一項的方法。
14.一種適合在權利要求12或13的系統中應用的設備，特別地為照明器，並且進一步適於傳達定向光消息。
15.權利要求14的設備，包括下述特徵中至少一個-該設備是照明器並且被調適成照明器的主光源的光用於藉助於定向光消息的通-該設備包括準直器和/或透鏡，其應用於用於傳達定向光消息的光源和/或應用於用於接收來自其他設備的定向光消息的光傳感器； -該定向光消息對人眼而言是不可見的； -該設備適於在四個不同的方向上傳達定向光消息；-該設備適於在四個不同的方向上傳達定向光消息，其中這些不同的方向以90°度角分隔。
全文摘要
本發明涉及聯網的控制系統的設備的自動調試，特別地涉及照明系統的光源的自動調試(自動-調試)，其中需要在單獨的和局部的基礎上的光源控制。本發明的基本思想是通過網格路由調試消息，特別是設備的近似矩形的網格，其中每個設備能夠經由光從網格中的直接相鄰的設備接收調試消息並且能夠經由光將調試消息傳送到網格中的直接相鄰的設備。本發明的一個實施例涉及一種用於自動調試聯網的控制系統的設備(10,12,14,16,18)的方法，該聯網的控制系統包括布置在網格(20)中的若干設備，其中每個設備適於經由光將從網格中的直接相鄰的設備接收的消息路由到網格中的直接相鄰的設備，其中該調試包括動作-由第一設備(10)將包括跳計數器的調試消息傳送到第二設備(12)(S10)，第二設備在網格中在預定方向(22)上鄰近第一設備；-由第二設備接收來自第一設備的調試消息(S12)；-由第二設備更新跳計數器以及更新第二設備的位置計數器(S14)；以及-將具有更新的跳計數器的調試消息傳送到一個或多個第三設備(S16)。
文檔編號H05B37/02GK102334386SQ201080009511
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月19日 優先權日2009年2月26日
發明者L.費裡, P.D.V.範德斯託克, T.C.W.申克, W.F.帕斯維爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司