專利名稱：配電和通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙線網(wǎng)絡(luò)上的配電和通信系統(tǒng)。具體地，使用低DC電壓執(zhí)行配電，例如，由安全超低電壓(SELV)限定的電壓，而且該系統(tǒng)在雙線網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)單元之間提供通 目。
背景技術(shù)：
家庭環(huán)境中使用的設(shè)備通常使用AC電壓供電(110V-240V ;50_60Ηζ)，而且如果需要的話會(huì)連接到分離的通信網(wǎng)絡(luò)。一些家庭設(shè)備使用DC電壓供電，其通常將AC電壓(VAC)轉(zhuǎn)換為適合的DC電壓(VDC)而提供。為了簡(jiǎn)化配電，已經(jīng)提議分別使用VDC饋電電纜和VAC饋電電纜。 由北方電信公司(Northern Telecom Limited)擁有的US5003112,公開了閉環(huán)可編程電力和通信系統(tǒng)，其中一起提供用于VAC和VDC的饋電電纜以及另一用于數(shù)據(jù)通信的電纜。進(jìn)入的VAC轉(zhuǎn)換成48VDC，而且在整棟建筑物布置有包括AC和DC配電和數(shù)據(jù)通信的電纜束。參考圖I簡(jiǎn)要地介紹US5003112公開的系統(tǒng)，其中使用配電網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)布線方法，例如為了控制連接到電源輸出口的燈，將開關(guān)設(shè)置在數(shù)據(jù)反饋電纜上，參見圖I中開關(guān)18和燈17。還建議在局域網(wǎng)中使用雙絞線網(wǎng)絡(luò)和疊加數(shù)據(jù)通信信道以分配VDC。Serconet公司擁有的US7424031公開了局域網(wǎng)(LAN)中雙絞線電纜上的復(fù)合VDC和數(shù)據(jù)通信。建筑物中存在的電話線或電線可用于創(chuàng)建LAN。數(shù)據(jù)通信信號(hào)可實(shí)施為DC電壓上的疊加信號(hào)，如US2003/0036819的
段所公開。盡管已經(jīng)在例如雙絞線電纜的雙線網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施配電和通信，但是在這樣的網(wǎng)絡(luò)中仍然需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化不同單元的布線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)更靈活的配電系統(tǒng)。該目的通過在雙線網(wǎng)絡(luò)上的配電和通信系統(tǒng)完成。該系統(tǒng)包括具有連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路的控制單元；電力變換器單元，其設(shè)置為將至少一個(gè)進(jìn)入電壓轉(zhuǎn)換為小于50V的預(yù)設(shè)DC電壓，并將DC電壓反饋到雙線網(wǎng)絡(luò)；以及具有唯一標(biāo)識(shí)的電力熔斷器單元，其連接在電力變換器單元和雙線網(wǎng)絡(luò)之間。所述電力熔斷器單元包括連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路，和設(shè)置為當(dāng)激活時(shí)終止所述DC電壓反饋到雙線網(wǎng)絡(luò)的電力開關(guān)。所述控制單元進(jìn)一步設(shè)置為監(jiān)控雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量，并適用于當(dāng)雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過至少一個(gè)預(yù)設(shè)限度時(shí)，在雙線網(wǎng)絡(luò)上與電力熔斷器單元通信以激活電力開關(guān)。本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)是可創(chuàng)建簡(jiǎn)單和穩(wěn)定的配電和通信網(wǎng)絡(luò)，其中通信包括用于控制的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信(例如家務(wù)管理)以及為用戶在不同節(jié)點(diǎn)提供高速數(shù)據(jù)信道。這種高速信道由家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)通訊監(jiān)測(cè)和控制，但該高速通信信道對(duì)家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)通訊無影響。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述網(wǎng)絡(luò)包括由一組雙線連接連接在一起的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。雙線網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有用于控制節(jié)點(diǎn)功能的唯一邏輯標(biāo)識(shí)。如果控制單元失效時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)用作控制單元和/或備用控制單元。本領(lǐng)域技術(shù)人員可從詳細(xì)描述中發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步的目的和優(yōu)勢(shì)。


將參照下面的附圖介紹本發(fā)明，提供的這些附圖是非限制性的例子，其中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的以不同線路提供配電和數(shù)據(jù)通信。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的配電系統(tǒng)的第一實(shí)施例。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的配電系統(tǒng)的第二實(shí)施例。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明可實(shí)施在雙線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的照明例子。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的發(fā)熱例子。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的配電系統(tǒng)的第三實(shí)施例。圖8示出了例示取代系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的流程圖。圖9示出了例示添加系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的用于配電和通信的系統(tǒng)10。進(jìn)入VAC、電信和數(shù)據(jù)通信被反饋到服務(wù)入口單元1，其中提供了用于VAC的反饋電纜12和用于VDC的反饋電纜13與另一用于數(shù)據(jù)通信的電纜14。進(jìn)入的VAC在服務(wù)入口單元I中被轉(zhuǎn)換成48VDC，而且包括AC和DC配電和數(shù)據(jù)通信的電纜束穿過建筑物而布線到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 2。還提供用于例如爐15或手提電腦16的特定設(shè)備的專用網(wǎng)絡(luò)，其中電力需求量(用于爐15的VAC和用于手提電腦16的VDC)可響應(yīng)于數(shù)據(jù)通信連接(虛線)上的訊問查詢而被分配。通常，設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口 2被連接到電力和通信網(wǎng)絡(luò)，例如具有電力開關(guān)18的燈17、或電視機(jī)19。所述燈需要48VDC，而且在網(wǎng)絡(luò)接口 2和燈17之間提供電線。例如光纖的通信線通過電力開關(guān)也被提供在網(wǎng)絡(luò)接口 2和燈之間。如果數(shù)據(jù)通信線損壞，燈將不被供電，而且當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)接口和燈17之間建立數(shù)據(jù)通信時(shí)，燈將被供電。US5033112提供了光纖電力開關(guān)的例子。圖2示出了僅使用兩根線的網(wǎng)絡(luò)21 (雙線網(wǎng)絡(luò))上的用于配電和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)20的第一實(shí)施例。僅使用預(yù)設(shè)的DC電壓(所謂的網(wǎng)絡(luò)DC電壓)分配電力，而且連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的單元之間的通信優(yōu)選由疊加信號(hào)執(zhí)行?？蓪?shí)施一個(gè)或多個(gè)通信信道，其可用于不同的目的。例如，第一通信信道可用于“家務(wù)管理”，例如監(jiān)視和控制連接到雙線網(wǎng)絡(luò)21的單元，而且第二可選通信信道可用于高速數(shù)據(jù)通信。在該實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括(除了雙線網(wǎng)絡(luò)21之外)專用控制單元22和電力變換器單元23?？刂茊卧?2包括連接到雙線網(wǎng)絡(luò)21用于通信的收發(fā)器電路，以及設(shè)置為從雙線網(wǎng)絡(luò)21接收電力的電力入口。電力變換器單元23包括電力變換器24和電力熔斷器單元25。電力變換器 24將一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入的電壓轉(zhuǎn)換成優(yōu)選48VDC的小于50伏的網(wǎng)絡(luò)DC電壓，進(jìn)入的電壓例如230VAC(主)、任何VDC(風(fēng)電/太陽能)、400VAC多相(3相主)等，網(wǎng)絡(luò)DC電壓通過電力熔斷器單元25被反饋到雙線網(wǎng)絡(luò)21。這可使用AC/DC變換器、多相AC/DC變換器、和/或DC/DC變換器而實(shí)現(xiàn)，多相AC/DC變換器設(shè)置為當(dāng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)DC電壓時(shí)在所有相上分配電力負(fù)荷，DC/DC變換器設(shè)置為將任何DC電壓轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)DC電壓。如果進(jìn)入的電壓是與網(wǎng)絡(luò)DC電壓相同的DC電壓，則不需要DC/DC變換器。電力熔斷器單元25的主要用途是將網(wǎng)絡(luò)DC電壓從電力變換器24發(fā)送到雙線網(wǎng)絡(luò)21。具有唯一標(biāo)識(shí)的電力熔斷器單元25，提供有連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的用于通信的收發(fā)器電路。為了防止系統(tǒng)超負(fù)荷(例如由短路引起)，電力熔斷器單元25進(jìn)一步具有電力開關(guān)，其設(shè)置為當(dāng)激活時(shí)終止網(wǎng)絡(luò)DC電壓發(fā)送到雙線網(wǎng)絡(luò)。控制單元22還具有微處理器μ P和存儲(chǔ)器Μ，其中存儲(chǔ)電力熔斷器單元25的唯一標(biāo)識(shí)，并且進(jìn)一步設(shè)置為監(jiān)控雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量。當(dāng)雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過預(yù)設(shè)限度時(shí)，控制單元22與電力熔斷器單元25在優(yōu)選為家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)的所述雙線網(wǎng)絡(luò)上通信，以激活電力開關(guān)，例如改變其狀態(tài)。如圖2所示，雙線網(wǎng)絡(luò)21使用實(shí)線(表示網(wǎng)絡(luò)DC電壓)、虛線(表示家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò))和點(diǎn)線(表示數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò))表示?？墒褂萌魏涡螤畹碾p線網(wǎng)絡(luò)，只要控制單元22可與任何單元通信，該任何單元具有存儲(chǔ)在控制單元的存儲(chǔ)器M中的唯一標(biāo)識(shí)，例如電力熔斷器單元25的標(biāo)識(shí)。在本實(shí)施例中，每個(gè)具有唯一標(biāo)識(shí)的多節(jié)點(diǎn)27可在合適的位置連接到雙線網(wǎng)絡(luò)21。每個(gè)節(jié)點(diǎn)27從雙線網(wǎng)絡(luò)21接收電力，并包括連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)對(duì)于控制單元22是已知的，并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器M中，而且控制單元22在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上使用通信協(xié)議與每個(gè)節(jié)點(diǎn)27通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)由控制單元根據(jù)預(yù)設(shè)方案監(jiān)控。多節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為傳感器節(jié)點(diǎn)，而且多節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)定義為具有至少兩種狀態(tài)的實(shí)體，而且每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)并響應(yīng)于相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有狀態(tài)控制至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)在控制單元22中的存儲(chǔ)器M中，優(yōu)選以下面示例性列出的連接列表形式存儲(chǔ)。所有節(jié)點(diǎn)27優(yōu)選具有相同的基本結(jié)構(gòu)，而且可以通過連接傳感器單元Sn，(η =1，. . .，N)到任意節(jié)點(diǎn)27而重新配置，從而獲得傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器單元可以是屬于下列組中的任何裝置光開關(guān)；調(diào)光器；警報(bào)傳感器；運(yùn)動(dòng)傳感器；圖像傳感器；聲音傳感器；震動(dòng)傳感器；濕敏傳感器；氣體傳感器；完整性傳感器或溫度傳感器。在圖2中，傳感器單元S1示例為光開關(guān)。當(dāng)傳感器單元所連接的節(jié)點(diǎn)27的狀態(tài)更新由控制單元22請(qǐng)求時(shí)，控制單元將獲得傳感器單元的信息。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)與傳感器類型的標(biāo)識(shí)以及傳感器單元的現(xiàn)有狀態(tài)(位置；電力分配0-100%的百分比；運(yùn)動(dòng)/不運(yùn)動(dòng)；溫度水平等)一起儲(chǔ)存在控制單元中。該信息將用于控制與傳感器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的任何驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。Γ^ ηΓ^Ι
~1IdTI開關(guān)(I或2)位置I
2 Τ2調(diào)光器(0-100% )30%電力水平
"IioT3攝氏 22 度
~IDTi開關(guān)(I 或 2)表I.存儲(chǔ)在控制單元中的傳感器單元信息的例子節(jié)點(diǎn)27的基本結(jié)構(gòu)還可通過連接驅(qū)動(dòng)器單元Am, (m = I, . . . , M)到任意節(jié)點(diǎn)27而重新配置，從而獲得驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。在圖2中，驅(qū)動(dòng)器單元A1示例為燈。驅(qū)動(dòng)器單元可以是屬于下列組中的任何裝置燈；發(fā)光系統(tǒng)；警報(bào)系統(tǒng)；電動(dòng)機(jī)；氣動(dòng)系統(tǒng)；或加熱器。當(dāng)驅(qū) 動(dòng)器單元所連接的節(jié)點(diǎn)27的狀態(tài)更新由控制單元22請(qǐng)求時(shí),控制單元將獲得驅(qū)動(dòng)器單元的信息。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)與驅(qū)動(dòng)器類型的標(biāo)識(shí)一起儲(chǔ)存在表2所示的列表中。如上所述，表示傳感器節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)的連接列表也儲(chǔ)存在控制單元中。表3示出了這是如何完成的。
標(biāo)識(shí)類型電力水平
ID 5 0% /100%
ID 6加熱器0-100%
ID 7 0-100%
ID 8 0% /100%表2.存儲(chǔ)在控制單元中的驅(qū)動(dòng)器單元信息的例子
關(guān)聯(lián)傳感器單元驅(qū)動(dòng)器單元
~ ID~aID 5 及 ID 8~
~2JFaID 5 及 ID 8~
3 0~ 2 Τ7
~ID~i3ID~i6表3.存儲(chǔ)在控制單元中的傳感器單元和驅(qū)動(dòng)器單元之間關(guān)聯(lián)的例子第一和第二關(guān)聯(lián)一起是結(jié)構(gòu)的典型例子，該結(jié)構(gòu)需要在樓梯中，例如一個(gè)開關(guān)在樓梯的底部，一個(gè)在樓梯的頂部。連接到節(jié)點(diǎn)ID 5和ID 8的兩個(gè)燈可由連接到節(jié)點(diǎn)ID I或ID :4的開關(guān)控制。如果某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)改變其狀態(tài)(例如從位置I到2，或從位置2到I)，則分配到燈的電力將變化(例如，如果被關(guān)閉則燈被打開，或者如果被打開則燈被關(guān)閉)。請(qǐng)注意，開關(guān)之間不需要額外的電纜來獲得期望的功能，而且可通過將更多驅(qū)動(dòng)器單元連接到開關(guān)和/或增加新開關(guān)以控制同一個(gè)燈，從而容易地改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)。第三關(guān)聯(lián)涉及連接到節(jié)點(diǎn)ID 2的常規(guī)調(diào)光器，其可控制雙線網(wǎng)絡(luò)21中分配到連接節(jié)點(diǎn)ID 7的燈的電量。甚至可以將兩個(gè)不同的調(diào)光器關(guān)聯(lián)到同一個(gè)燈上(類似于上述的開關(guān))，而且分配到燈的電量將取決于調(diào)光器的復(fù)合狀態(tài)，或者如果希望的話，分配到燈的電量可由某個(gè)調(diào)光器獨(dú)立控制，只要該關(guān)聯(lián)限定在控制單元中。
第四關(guān)聯(lián)是如何控制建筑物中的加熱系統(tǒng)的例子，其形式為雙線網(wǎng)絡(luò)中連接到節(jié)點(diǎn)ID 6的加熱器，其響應(yīng)連接到節(jié)點(diǎn)ID 3的溫度傳感器。當(dāng)然，其包括適當(dāng)位置的溫度傳感器，例如在建筑物中的每個(gè)房間，并且基于連接到雙線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的溫度傳感器狀態(tài)，彼此獨(dú)立控制每個(gè)房間的加熱。簡(jiǎn)而言之，控制單元22設(shè)置為與家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和每個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)通信，以識(shí)別每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有狀態(tài)變化，并響應(yīng)于所識(shí)別的每個(gè)傳感器單元的現(xiàn)有狀態(tài)變化，控制每個(gè)相關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)可表示任意邏輯組合，例如傳感器節(jié)點(diǎn)的輸出變量與驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)的輸入變量，或者這個(gè)或前述例子的系統(tǒng)提供的其它變量之間的邏輯關(guān)系。該邏輯關(guān)系的復(fù)雜性只由可用存儲(chǔ)器限制。另外，在大多數(shù)情況下每個(gè)關(guān)聯(lián)連接有一功能。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這些變化是非限制性的，只要傳感器單元和驅(qū)動(dòng)器單元之間的關(guān)聯(lián)保持在控制單元中。通過評(píng)價(jià)輸出變量識(shí)別每個(gè)傳感器單元的現(xiàn)有狀態(tài)中的變化，并且基于所需的邏輯關(guān)系，使用家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)控制每個(gè)相關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)的輸入變量。例如電池28或其類似物的能量存儲(chǔ)單元也可連接到節(jié)點(diǎn)27?？稍谶M(jìn)入的VAC電力失效的情況下使用的能量，可被存儲(chǔ)備用于任何需要的時(shí)候。例如，能量可被存儲(chǔ)連接到短期內(nèi)需要高電量的設(shè)備，例如電爐、電熨斗、沸水器等。該系統(tǒng)進(jìn)一步可具有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(由雙線網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)線表示)，其優(yōu)選實(shí)施為所述雙線網(wǎng)絡(luò)上的第二疊加通信信道。然而，可使用例如光纖的物理上分開的通信網(wǎng)絡(luò)，其不脫離本發(fā)明的原理。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，控制單元22設(shè)置為與連接到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)27通信。一些節(jié)點(diǎn)27可設(shè)置為純通信節(jié)點(diǎn)，即是不連接到傳感器單元Sn或驅(qū)動(dòng)器單元Am，其用于將網(wǎng)絡(luò)DC電壓和數(shù)據(jù)通信提供到通信單元Cp (P = 1，...，P)?？刂茊卧?2將獲知節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)以及數(shù)據(jù)通信被提供。在圖2中，通信單元已經(jīng)被示例為提供通道到因特網(wǎng)26的因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)C1、在控制單元編程為允許計(jì)算機(jī)C2所連接的節(jié)點(diǎn)27連接因特網(wǎng)的情況下可連接因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)C2。作為安全措施，設(shè)置為在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上與每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)27通信的控制單元22，還可設(shè)置為監(jiān)控家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)并識(shí)別在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上通信的任何未經(jīng)許可的操作。為了對(duì)所識(shí)別的家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)的未經(jīng)許可操作作出反應(yīng)，該系統(tǒng)還可具有數(shù)據(jù)通信開關(guān)29，其具有對(duì)于控制單元已知的由控制單元激活的唯一標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)通信開關(guān)29用于終止到雙線網(wǎng)絡(luò)21中的所有通信單元的因特網(wǎng)通道。數(shù)據(jù)通信開關(guān)29優(yōu)選地，但不是必需地，提供在通信節(jié)點(diǎn)和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間。為了完成這個(gè)，家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)必須與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分開，不管是在兩個(gè)物理上分開的網(wǎng)絡(luò)中或是同一物理網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)分開的通信信道中。雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量?jī)?yōu)選被監(jiān)控，以便識(shí)別在雙線網(wǎng)絡(luò)任何部分中的任何短路，并可能防止由快速電力流失引起的事故。電力消耗由控制單元監(jiān)控，控制單元從連接到配電網(wǎng)絡(luò)的單元收集所消耗的電力信息。這可通過在電力熔斷器單元中加入功率計(jì)而實(shí)現(xiàn)，其可測(cè)量總電力消耗。然而，優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式是讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)27監(jiān)控(即是測(cè)量)節(jié)點(diǎn)中消耗的電量，并將關(guān)于所消耗電量的信息在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上通信到控制單元。接著，如果特定節(jié)點(diǎn)的電力消耗超過預(yù)設(shè)的限度，其可能發(fā)生在如果短路已經(jīng)被檢測(cè)到的情況，控制單元22將能夠獨(dú)立控制電力分配到每個(gè)節(jié)點(diǎn)27，并終止反饋電力到任意節(jié)點(diǎn)，或者如果需要的話，限制分配到該特定節(jié)點(diǎn)的電量。圖3示出了雙線網(wǎng)絡(luò)上的用于配電和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)30的第二實(shí)施例。在此例子中提供有復(fù)合的電力變換器熔斷器單元31和七個(gè)節(jié)點(diǎn)32，其由雙線連接33相互連接以形成雙線網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)實(shí)施例中，沒有專用的控制單元(如圖2中)，而且任意節(jié)點(diǎn)32可設(shè)置為充當(dāng)控制單元。這些節(jié)點(diǎn)構(gòu)成為這樣的方式，由復(fù)合的電力變換器和熔斷器單元31提 供的網(wǎng)絡(luò)DC電壓對(duì)于所有節(jié)點(diǎn)是有效的，不論節(jié)點(diǎn)被激活與否。因此，首先激活充當(dāng)控制單元的例如節(jié)點(diǎn)“5”是可能的。更新請(qǐng)求將在連接到節(jié)點(diǎn)“5”的雙線連接上發(fā)送，而且第一個(gè)將響應(yīng)發(fā)送回節(jié)點(diǎn)“5”的節(jié)點(diǎn)，與關(guān)于連接到該特定節(jié)點(diǎn)的任意單元的信息，將被一起放入標(biāo)識(shí)列表中(如上所述)。這個(gè)過程一直持續(xù)，直到系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)32已經(jīng)被識(shí)別，而且傳感器節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的需要連接已經(jīng)建立。如果控制單元(例如節(jié)點(diǎn)“5”)失效，將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為充當(dāng)備用控制單元也是可能的。圖2和3中的控制單元設(shè)置為連續(xù)向系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送出更新請(qǐng)求。如果更新請(qǐng)求沒有發(fā)送到節(jié)點(diǎn)，特別是到備用控制單元，則發(fā)布系統(tǒng)警告而且備用控制單元(如果提供)將承擔(dān)職責(zé)。如果沒有可用的備用控制單元，將啟動(dòng)系統(tǒng)重啟，而且被手動(dòng)或自動(dòng)重新激活的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)被指定為控制單元。圖4示出了節(jié)點(diǎn)40，其包括兩個(gè)部分，網(wǎng)絡(luò)部分41和連接器部分42。網(wǎng)絡(luò)部分41具有至少一個(gè)雙端口連接器43 (在這個(gè)例子中示出了兩個(gè)另外的雙端口連接器)。在這個(gè)實(shí)施例中，提供了雙端口連接器43之間的連接44，用于網(wǎng)絡(luò)DC電壓、家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。RF收發(fā)器45連接到連接44，而且被設(shè)置為收聽發(fā)送自控制單元(未示出)的請(qǐng)求。電源46提供必要的電力(例如小于ImW)，為收發(fā)器電路45和備用模式的第一微控制器PCI提供電能。如果信息接收自需要連接器部分42協(xié)作的控制單元，則開關(guān)47被第一微控制器μ Cl激活，以便電源46也為第二微控制器μ C2(在連接器部分42中)提供電能，而且微控制器的μ Cl和μ C2之間的通信被初始化。單獨(dú)的微控制器指的是邏輯上的實(shí)施。它們可物理地實(shí)施為分開的控制器、在實(shí)時(shí)能力多核系統(tǒng)中的兩個(gè)獨(dú)立齒，或?qū)嵤橛谳^快單命令隊(duì)列處理器的時(shí)間分配交叉方案。第二微控制器測(cè)量從節(jié)點(diǎn)消耗掉的電量，優(yōu)選由連接到第二微處理器μ C2的功率計(jì)PM測(cè)量。第一微處理器μ Cl具有多個(gè)輸入連接“inl”，而且第二微處理器yC2也可具有單元(例如傳感器單元、驅(qū)動(dòng)器單元、通信單元等)可連接到的多個(gè)輸入連接“in2”和輸出連接“out”。無源的或低電流的傳感器單元(例如麥克風(fēng)、IR檢測(cè)器、溫度傳感器等)被典型地連接到第一微處理器μ Cl的輸入連接“inl”，可通過輸入連接“ini”確定開關(guān)狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)器單元通過調(diào)節(jié)器49被典型地連接到DC連接，調(diào)節(jié)器49確定分配到例如燈的電量。連接到節(jié)點(diǎn)的單元類型將由第二微控制器根據(jù)所使用的連接確定。例如，如果網(wǎng)絡(luò)部分41接收信息以核對(duì)傳感器單元(例如光開關(guān)、調(diào)光器等)的狀態(tài)，第一微處理器μ Cl接收請(qǐng)求以核對(duì)所連接的傳感器單元狀態(tài)，例如調(diào)光器的47%電力，或光開關(guān)中的OFF(O%電力)，由輸入連接“inl”獲得。這個(gè)信息通過收發(fā)器45和家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)被傳送回控制單元。在另一個(gè)例子中，網(wǎng)絡(luò)部分接收信息以改變驅(qū)動(dòng)器單元(例如燈)的狀態(tài)，而且第一微處理器μ Cl激活開關(guān)47從而為連接器部分42中的第二微控制器μ C2提供電能。信息從第一微處理器傳送到第二微處理器，例如使用移位寄存器，而且根據(jù)信息內(nèi)容通過控 制調(diào)節(jié)器49設(shè)置提供到驅(qū)動(dòng)器單元的電力，例如如果被提供電能則燈被關(guān)閉。如果燈被關(guān)閉，則不激活開關(guān)47，以最小化節(jié)點(diǎn)中的電力消耗。節(jié)點(diǎn)中消耗的電量也被匯報(bào)回控制單元，以便識(shí)別上述的任意故障。如果僅僅是傳感器單元連接到第一微處理器μ Cl的輸入連接“inl”，電力消耗可假設(shè)為最小(接近零)，因?yàn)槿绻诙⒖刂破鳓?C2不被激活，只需要非常小的電能。如果數(shù)據(jù)通信提供為雙線網(wǎng)絡(luò)上的疊加數(shù)據(jù)通信信道，數(shù)據(jù)入口單元48被提供在連接器部分42中，其由第二微控制器yC2控制。在控制單元指示第二微控制器允許數(shù)據(jù)入口的情況下，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)被提供在連接器部分42上。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)示例包括網(wǎng)關(guān)和打印機(jī)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可被實(shí)施在例如上述的雙線網(wǎng)絡(luò)中。計(jì)算機(jī)、網(wǎng)關(guān)和打印機(jī)通過通信節(jié)點(diǎn)連接到雙線網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)入口單元(如上所述)，并且因此上述網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)通信開關(guān)可實(shí)施為網(wǎng)關(guān)所連接的通信節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)入口單元48。每個(gè)數(shù)據(jù)入口單元48由控制單元(通過第二微控制器μ C2)控制，并因此對(duì)于每個(gè)計(jì)算機(jī)和打印機(jī)，因特網(wǎng)入口，或網(wǎng)絡(luò)中其它計(jì)算機(jī)的入口可單獨(dú)被控制，或者所有連接設(shè)備的因特網(wǎng)入口可由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)控制。照明示例圖5示出了建筑物50中如何使用雙線網(wǎng)絡(luò)51進(jìn)行照明，雙線網(wǎng)絡(luò)51具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)和控制單元。電力變換器單元52接收進(jìn)入的電力，為雙線網(wǎng)絡(luò)提供電能。多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到傳感器單元，例如光開關(guān)S1-S3,而且多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到驅(qū)動(dòng)器單元，例如燈A1-Ap每個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)對(duì)于控制單元是已知的，并且傳感器節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的下列關(guān)聯(lián)可存儲(chǔ)在控制單元和/或參與所需功能的節(jié)點(diǎn)中。請(qǐng)注意，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力消耗存儲(chǔ)在控制單元中，而且如果僅僅是連接例如開關(guān)的無源傳感器，則電力是最小的，例如P1< ImW,而且因此可設(shè)置為零。
節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)類型狀態(tài)電力^位置
2 100%
權(quán)利要求
1.一種用于在網(wǎng)絡(luò)(21 ；51)上配電和通信的系統(tǒng)(20 ；30 ；50 ;70)，所述系統(tǒng)包括 控制單元(22 ;CU)，其設(shè)置為從所述網(wǎng)絡(luò)接收電力，并具有連接到所述網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路， 電カ變換器單元(23 ；31 ;71)，其包括電カ變換器(24)，電カ變換器(24)設(shè)置為將至少ー個(gè)進(jìn)入的電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的小于50V的DC電壓，并將所述DC電壓反饋到所述網(wǎng)絡(luò)(21)， 其特征在于，所述電カ變換器単元進(jìn)ー步包括 具有唯一標(biāo)識(shí)的電カ熔斷器単元(25 ;72)，其連接在所述電カ變換器(24)和所述網(wǎng)絡(luò)(21 ；51)之間，所述電カ熔斷器単元(25 ；72)設(shè)置為將所述DC電壓提供到網(wǎng)絡(luò)，而且電カ熔斷器単元進(jìn)ー步包括 連接到所述網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路，以及 設(shè)置為當(dāng)激活時(shí)終止所述DC電壓提供到網(wǎng)絡(luò)的電カ開關(guān)， 所述系統(tǒng)具有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中所消耗電量的裝置，以及當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過預(yù)設(shè)限度時(shí)激活電カ熔斷器単元(25 ；72)中的電カ開關(guān)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其中所述電カ變換器単元進(jìn)ー步包括 AC/DC變換器，和/或 多相AC/DC變換器，其設(shè)置為當(dāng)產(chǎn)生預(yù)設(shè)的DC電壓時(shí)在所有相上分配電カ負(fù)荷，和/或 DC/DC變換器，其設(shè)置為將任何DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的DC電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任意ー個(gè)的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)是雙線網(wǎng)絡(luò)，而且所述控制単元設(shè)置為與電カ熔斷器単元(25 ；72)在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上通信，家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)實(shí)施為在所述雙線網(wǎng)絡(luò)上的第一疊加通信信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述控制単元(22)是專用控制單元，其包括處理器(μ P)和存儲(chǔ)器(M)，處理器(μ P)設(shè)置為控制家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，電カ熔斷器単元(25 ；72)的標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(M)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述專用控制單元(22)設(shè)置為監(jiān)控雙線網(wǎng)絡(luò)中所消耗的電量，并且適用于當(dāng)雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過預(yù)設(shè)限度時(shí)，在所述雙線網(wǎng)絡(luò)上與電カ熔斷器単元(25)通信以激活電カ開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中每個(gè)具有唯一標(biāo)識(shí)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(27)連接到所述雙線網(wǎng)絡(luò)(21)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為從所述雙線網(wǎng)絡(luò)接收電カ并且具有連接到所述雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)對(duì)于控制単元(22)是已知的，并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(M)中，而且所述控制単元進(jìn)ー步設(shè)置為在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上與每個(gè)節(jié)點(diǎn)通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中如果專用控制單元失效，任意節(jié)點(diǎn)可充當(dāng)專用控制單元和/或備用控制単元。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中每個(gè)具有唯一標(biāo)識(shí)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(73)連接到所述雙線網(wǎng)絡(luò)(21)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為從所述雙線網(wǎng)絡(luò)接收電カ并且具有連接到所述雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路；每個(gè)節(jié)點(diǎn)(73)包括處理器和存儲(chǔ)器，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)(73)設(shè)置為充當(dāng)分配控制單元(CU)，而且所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一歩設(shè)置為在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上彼此通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中電カ熔斷器単元(72)設(shè)置為監(jiān)控雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量，而且所述分配控制單元(CU)適用于當(dāng)雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過預(yù)設(shè)限度時(shí)，與所述雙線網(wǎng)絡(luò)上的電カ熔斷器単元(72)通信，以激活電カ開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的至少ー個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為傳感器節(jié)點(diǎn)，而且所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的至少ー個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)；每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有至少兩個(gè)狀態(tài)，而且關(guān)聯(lián)并響應(yīng)于相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有狀態(tài)控制至少ー個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和至少ー個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器(M)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中傳感器單元連接到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器單元是屬于下列組中的裝置光開關(guān)；調(diào)光器；警報(bào)傳感器；運(yùn)動(dòng)傳感器；圖像傳感器；聲音傳感器；震動(dòng)傳感器；濕敏傳感器；氣體傳感器；完整性傳感器或溫度傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)器單元連接到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)，所述驅(qū)動(dòng)器単元是屬于下列組中的裝置燈；發(fā)光系統(tǒng)；警報(bào)系統(tǒng)；電動(dòng)機(jī)；氣動(dòng)系統(tǒng)；或加熱器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有輸入變量，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)具有輸出變量，而且傳感器節(jié)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)是輸入變量與輸出變量之間的邏輯關(guān)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中每個(gè)關(guān)聯(lián)連接有一功能。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述控制単元(22;CU)進(jìn)ー步設(shè)置為在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上與每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和每個(gè)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)通信，以識(shí)別每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有狀態(tài)變化，并響應(yīng)于所識(shí)別的每個(gè)傳感器単元的現(xiàn)有狀態(tài)變化，控制每個(gè)相關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)器節(jié)點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7-15任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)ー步具有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)施為所述雙線網(wǎng)絡(luò)上的第二疊加通信信道，所述控制単元進(jìn)ー步設(shè)置為與所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分開。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為提供因特網(wǎng)入口到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選通過連接到所述節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)提供。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)ー步具有數(shù)據(jù)通信開關(guān)(29)，其具有唯ー標(biāo)識(shí)，所述控制単元進(jìn)ー步設(shè)置為 監(jiān)控家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)，以及， 如果家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上的操作未經(jīng)許可，激活數(shù)據(jù)通信開關(guān)(29)以終止因特網(wǎng)入口。
20.根據(jù)權(quán)利要求6-16任意ー項(xiàng)的系統(tǒng)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中消耗的電量，而且進(jìn)一歩設(shè)置為在家務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)上將關(guān)于所消耗電量的信息通信到電カ熔斷器單J Li ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在雙線網(wǎng)絡(luò)(21；51)上配電和通信的系統(tǒng)。該系統(tǒng)(20；30；50；70)包括控制單元(22)；CU(專用或分配的)，其設(shè)置為從所述雙線網(wǎng)絡(luò)接收電力，并具有連接到所述雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路，電力變換器單元(23；31；71)，其具有電力變換器(24)，將進(jìn)入的電壓轉(zhuǎn)換為小于50V的DC電壓，并將DC電壓反饋到雙線網(wǎng)絡(luò)，以及具有電力熔斷器標(biāo)識(shí)的電力熔斷器單元(25；72)，其連接在電力變換器(24)和雙線網(wǎng)絡(luò)(21；51)之間。電力熔斷器單元將DC電壓提供到雙線網(wǎng)絡(luò)，而且包括連接到雙線網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器電路，以及熔斷器。該系統(tǒng)具有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中所消耗電量的裝置，以及當(dāng)雙線網(wǎng)絡(luò)中消耗的電量超過預(yù)設(shè)限度時(shí)激活電力熔斷器單元(25；72)中的電力開關(guān)的裝置。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102696162SQ201080059529
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者哈拉爾德·弗朗茲·阿爾諾·默克爾, 斯蒂芬·曼戈?duì)柕? 珀·赫羅爾夫 申請(qǐng)人:佐萊斯公司