用于連接建筑物中的智能設備的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于連接建筑物中的智能設備的系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于連接建筑物中的智能設備的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及提供在布置于多個居住單元以內的智能計量設備之間的連接。
[0002]英國(UK)已經命令向所有家庭部署智能燃氣和電力計量表以及家用顯示器(IHD)。這些設備要在家中使用ZigBee?(在以下稱為ZigBee)無線電(在2.4GHz處操作)、利用通過被稱為通信樞紐(CH)的設備的智能能源規(guī)范1.X而被鏈接在一起。ZigBee的媒體訪問(MAC)和物理無線電(PHY)層在IEEE 802.15.4標準中被定義。
[0003]在圖1中給出了所構思的典型配置的一個示例，其取自由ofgem、ofgem E-Serve和能源與氣候變化部于2010年7月27日發(fā)布的“Smart Metering Implementat1nProgramme: Prospectus”(http://www.0fgem.gov.uk/e-serve/sm/Documentat1n/Documentsl/Smart % 20metering% 20-% 20Prospectus.pdf) 0
[0004]Ofgem的提議基于諸如上述燃氣和電力計量表、家中顯示器以及如由能源供應商(能源供應商，公共事業(yè)公司)向個體房屋提供的其他智能設備之類的智能計量部件。能源供應商或公共事業(yè)公司也將最可能提供通信集線器，智能設備使用導線被直接連接到該通信集線器或者使用ZigBee通信標準通過無線家庭區(qū)域網絡(HAN)被連接到該通信集線器。在圖1中被稱為WAN模塊的通信集線器也提供向廣域網絡(WAN)的接入，能源供應商以及其他授權方有權接入到該通信集線器。廣域網絡被計劃為由中央數(shù)據和通信實體(DCC)所管理。
[0005]該方法應當適用于燃氣和電力計量表以及家用顯示器全部都在有限距離以內或通信集線器的無線電范圍以內的大多數(shù)家庭。UK智能計量項目假定個體網絡可以在每次智能計量表被安裝在建筑物(與針對“普通”房屋的假設一致)中時由能源零售商單獨安裝。
[0006]然而，該方法將不適用于多住戶單元(MDU)，在其中大量住戶居住在相同的建筑物以內，并且在智能設備之間的物理距離、建筑物材料、干擾或物理空間使得個體難以設定對每個住戶所需的家庭區(qū)域網絡。
[0007]解決該問題的提議在專利申請GB1411267.6中被公開，其提供了使能在多個住戶單元中的智能計量的實施方式的系統(tǒng)。本發(fā)明基于該專利申請的公開并且具體開發(fā)了具有更遠的商業(yè)控制中心BCC的ZigBee橋ZBR的操作。
[0008]根據本發(fā)明，提供了一種用于連接建筑物中的智能設備的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括至少兩個橋接設備，每個橋接設備被布置為與布置在建筑物以內的不同位置處的至少兩個智能設備中的至少一個智能設備相對接近，其中該至少兩個橋接設備經由無線連接被連接到智能設備并且經由寬帶網絡被連接到彼此，并且其中每個橋接設備使用智能設備的地址和相關聯(lián)的個人區(qū)域網絡的列表來確定從智能設備接收到的分組(packet)是要在寬帶網絡上被傳送還是要被放棄。
[0009]優(yōu)選地，智能設備的地址和相關聯(lián)的個人區(qū)域網絡的列表通過該系統(tǒng)的建筑物控制中心而被創(chuàng)建及維護。
[0010]優(yōu)選地，針對每個橋接設備，單獨的列表被創(chuàng)建及維護。
[0011 ]優(yōu)選地，該列表包括源和/或目的地智能設備的地址。
[0012]優(yōu)選地，該寬帶網絡是電力線通信網絡、光纖網絡、以太網或無線局域網。
[0013]優(yōu)選地，該寬帶網絡支持基于互聯(lián)網協(xié)議的通信。
[0014]優(yōu)選地，在至少兩個橋接設備與至少兩個智能設備之間的無線連接使用在IEEE802.15.4通信標準中定義的協(xié)議而被實現(xiàn)。
[0015]優(yōu)選地，該至少兩個智能設備是智能計量表，特別是電力和/或燃氣計量表，和/或家用顯示器和/或消費者接入設備和/或預付費計量接口設備。
[O 016 ]優(yōu)選地，當接收到的分組被確定為在寬帶網絡上傳送時，已經接收到該分組的橋接設備生成對已經從其接收到該分組的智能設備的MAC層確認。
[0017]優(yōu)選地，待在寬帶網絡上被傳送的分組被橋接設備用作為目的地地址的建筑物控制中心的地址包裝。
[0018]優(yōu)選地，建筑物控制中心在接收到分組時移除地址頭部(header)，讀取原始分組的頭部以確定目的地智能設備的地址，并且確定目的地智能設備的地址是否被包括在橋接設備中的任何橋接設備的列表中。
[0019]優(yōu)選地，如果目的地智能設備的地址被發(fā)現(xiàn)，建筑物控制中心確定與目的地智能設備相關聯(lián)的橋接設備的地址，包裝原始分組以帶有橋接設備的地址頭部，并且在寬帶網絡上向尋址的橋接設備傳送所包裝的分組。
[0020]優(yōu)選地，尋址的橋接設備在接收到分組時移除地址頭部并且向目的地智能設備傳送原始分組。
[0021 ]在接收到分組時，目的地智能設備生成對橋接設備的MAC層確認。
[0022]根據本發(fā)明的該系統(tǒng)和過程的示例現(xiàn)在將參照附圖進行描述，其中:
[0023I圖1圖示了如由Ofgem命令的典型智能計量配置，
[0024I圖2圖示了該系統(tǒng)的示例性實施例，
[0025]圖3描繪了針對ZigBee橋的概念元件模型，
[0026]圖4圖示了包括ZigBee分組在從源ZigBee設備被發(fā)送到目的地ZigBee設備時的包裝和解包的流程圖，
[0027]圖5圖示了由ZigBee橋的MAC層確認以及由源ZigBee設備的應用層確認的處理的流程圖，以及
[0028]圖6圖示了在ZigBee橋中實現(xiàn)的白名單列表的示例性格式。
[0029]圖2對應于以上提及的專利申請GB1411267.6的圖5。圖2圖示了系統(tǒng)用于在典型的多住戶單元MDU中連接智能設備的可能配置。在該示例中，向廣域網絡WAN的連接通過通信集線器CHl至CHn，其中路由設備R經由ZigBee橋ZBR連接到通信集線器CHl至CHn。通信集線器CHl至CHn繼而使用例如已知的無線電通信標準(諸如上述的GPRS或UMTS)無線地連接至Ij廣域網絡WAN。進而，經由網關設備GW和WAN調制解調器WM實現(xiàn)到廣域網絡WAN的連接。被連接到WAN調制解調器的也是建筑物控制中心BCC，然而其也可以被實現(xiàn)為被連接到或集成在網關設備GW中的集中式建筑物控制中心BCC。在圖2中所示的提出的系統(tǒng)和個體元件的進一步細節(jié)可以在GB1411267.6中找到。
[0030]如在GB1411267.6中公開的ZigBee橋ZBR用作在寬帶電力線(BPL)路由器R與位于其RF范圍以內的ZigBee設備IHD、GM、EM、CH之間的接口。ZigBee橋接設備通常的責任是提供接口，ZigBee消息通過該接口可以在BPL路由器與多個ZigBee設備之間轉移，是提供針對在其無線電頻率(RF)范圍以內的睡眠或非睡眠設備的MAC層確認，其責任是提供針對睡眠設備的存儲機構，從而暴露用于遠程網絡管理系統(tǒng)的一組配置AP1、通過本地設備接口例如經由USB(通用串行總線)或以太網線纜允許本地硬件配置，并且提供及管理白名單列表例如在其RF范圍以內的認可的ZigBee設備的列表。
[0031]根據如在GB1411267.6中提出的系統(tǒng)，ZigBee橋與BPL路由器和網絡管理系統(tǒng)匪S連接。在ZBR與BPL路由器之間的連接例如經由以太網線纜而被實現(xiàn)。BPL路由器由此負責在電力線與ZBR之間交換網絡分組，但并不負責改變ZigBee橋的任何特征。遠程網絡管理系統(tǒng)繼而例如負責根據安裝需要而配置在該網絡中存在的ZBR，觀看及清理由ZBR收集的日志，更新設備的固件并且根據需要查詢設備狀態(tài)。
[0032]反映ZigBee橋的主要需要的個體子元件在圖3中圖示，這對應于GB1411267.6的圖1。
[0033]與ZigBee設備進行交互。所有的ZigBee設備都經由ZigBee橋被連接到主干網絡。ZigBee橋負責在基于IP的主干網絡上發(fā)送由ZigBee設備接收到的消息。在主干網絡以內，ZigBee橋并不加入ZigBee網絡并且對ZigBee設備保持不可見。
[0034]管理MAC層確認。在所有的ZigBee設備都處于相同的RF范圍內的情況下，每個設備針對每個接收到的分組發(fā)送MAC確認。如果發(fā)送設備并未接收到MAC確認，則假定接收設備尚未接收到該分組，這導致在發(fā)送設備中的MAC層重復發(fā)送相同的分組。在GB1411267.6提出的MDU方案中，通過使用所有的ZigBee設備經由ZigBee橋ZBR被連接到其的基于互聯(lián)網協(xié)議(IP)的主干網絡，網絡范圍得以增大。一旦消息在ZigBee橋ZBR經由其RF接口被接收，其針對該消息生成MAC確認以避免由例如在從接收裝置提供這樣的確認的時延所導致的ZigBee網絡中的重新傳送。ZigBee橋ZBR因而用作如同其是分組的接收ZigBee設備。
[0035]遠程固件更新。理想地，當安裝如上所述的網絡時，其連接到的每個ZigBee橋ZBR和BPL路由器對用戶保持不可見。因為現(xiàn)場工程師可能難以在完成安裝之后在每個ZigBee橋ZBR上更新固件，固件的遠程更新以及因而的ZigBee橋的特征是需要的。這樣的固件更新可以從WS被初始化及控制。
[0036]BPL路由器接口。如圖2中所示，ZigBee橋ZBR經由BPL路由器R通過路由器的IP接口被連接到主干網絡。該接口使得ZigBee橋ZBR能夠傳送經由ZigBee RF接口在主干網絡上接收到的分組，并且相同的接口也使得ZigBee橋能夠接收由被連接到其他Z