基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括節(jié)點（103、104），其連接在電力線的供電線路上，用來通過電力線載波在電力線上收發(fā)控制命令及數(shù)據(jù)，其中，所述節(jié)點（103、104）中的第一節(jié)點（104）是要組織的網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點，其中，所述第一節(jié)點（104）用來作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號，其中，接收到所述組網(wǎng)信號、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第二節(jié)點（103、104）作為所述第一節(jié)點（104）的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第一節(jié)點（104）向第二節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息，所述第一節(jié)點（104）用來根據(jù)分配的網(wǎng)絡(luò)配置信息形成路由表，其中，在所述路由表中記錄了加入網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息。
【專利說明】基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力線載波信號控制領(lǐng)域，更具體地，涉及具有路由發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)自組織功能的、基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在傳輸便捷、資源豐富的電力線信道中進(jìn)行高效數(shù)字通信得到了廣泛的研究和應(yīng)用。電力線通信(PowerLine Communication, PLC)有許多優(yōu)點，例如廣泛分布的電力線網(wǎng)、相對低的通信成本以及隨處即插即用等。
[0003]路燈控制是PLC的重要應(yīng)用之一。在傳統(tǒng)的基于電力線載波的路燈控制系統(tǒng)中，包括所有基于FSK (頻移鍵控)調(diào)制技術(shù)和常規(guī)正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù)，被控節(jié)點(路燈)一般采用8位單片機(jī)實現(xiàn)協(xié)議的處理、以及PLC (電力線載波)通信的處理。例如，利用頻移鍵控的方式將離散數(shù)字信號調(diào)制成頻率變化的信號，并將此信號通過電力線傳輸。
[0004]當(dāng)前的電力線通信優(yōu)選采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，以克服電力線傳輸環(huán)境中的不利因素。另外，由于電力線中的設(shè)備數(shù)量和種類眾多，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、變化頻繁。這些都對電力線通信的質(zhì)量和效率造成顯著影響，給傳統(tǒng)的通信組網(wǎng)方法帶來了許多問題。當(dāng)電力線通信系統(tǒng)的用戶子節(jié)點數(shù)量增多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大時，傳統(tǒng)的電力線通信系統(tǒng)中固定的、單層的、簡單的組網(wǎng)模式將導(dǎo)致子節(jié)點間通信沖突多發(fā)、網(wǎng)絡(luò)控制開銷大等問題。
[0005]在日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下，可靠和高效通信變得越來越困難。限于系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)原理，現(xiàn)有的用于路燈控制的電力線載波通信的技術(shù)和方案會因為電力線的線路狀況、拓?fù)渥兓?、供電模式等各種因素的變化而產(chǎn)生各種通信問題。例如，由于現(xiàn)有技術(shù)的路燈控制采用固定的路由路徑或者有限級數(shù)的中繼，這樣，因為各種電磁干擾、線路老化、天氣、氣候等原因，當(dāng)電力線通信環(huán)境變得不可靠、不穩(wěn)定時，無法根據(jù)節(jié)點的狀況而自動變更控制命令和數(shù)據(jù)收發(fā)策略，這時，容易造成路燈控制失效，甚至引起路燈和控制設(shè)備的故障。
[0006]另外，現(xiàn)有技術(shù)的路燈控制一般采用單集中器控制多個路燈的架構(gòu)，單個集中器用來連接遠(yuǎn)程或本地控制后臺(控制主機(jī))。因此，當(dāng)集中器出現(xiàn)故障時，會造成其連接的全部路燈的控制失效，引起巨大的不便、甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
[0007]綜上所述，在用于路燈控制的電力線通信中，需要一種靈活、合理并且高效的組網(wǎng)方案，以較小的開銷和成本，適應(yīng)電力線系統(tǒng)復(fù)雜多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低設(shè)備(路燈)間的干擾，并提高系統(tǒng)容量和通信性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請的發(fā)明人考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述情況而作出了本發(fā)明，本發(fā)明的主要目的在于，提供基于電力線載波的智能路燈系統(tǒng)和用于其的組網(wǎng)控制方法，其能夠自動掃描和確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)可用節(jié)點，收集準(zhǔn)確的節(jié)點配置信息，避免人工安裝時造成的錯誤，還能夠動態(tài)地更新聯(lián)網(wǎng)節(jié)點狀況。[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括節(jié)點(103、104)，其連接在電力線的供電線路上，用來通過電力線載波在電力線上收發(fā)控制命令及數(shù)據(jù)，其中，所述節(jié)點(103、104)中的第一節(jié)點(104)是要組織的網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點，其中，所述第一節(jié)點(104)用來作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號，其中，接收到所述組網(wǎng)信號、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第二節(jié)點(103、104)作為所述第一節(jié)點(104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第一節(jié)點(104)向第二節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息，所述第一節(jié)點(104)用來根據(jù)分配的網(wǎng)絡(luò)配置信息形成路由表，其中，在所述路由表中記錄了加入網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種用于基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)的智能組網(wǎng)控制方法，所述智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)包括節(jié)點(103、104)，其連接在電力線的供電線路上，用來通過電力線載波在電力線上收發(fā)控制命令及數(shù)據(jù)，其中，所述節(jié)點(103、104)中的第一節(jié)點(104)是要組織的網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點，所述智能組網(wǎng)控制方法包括以下步驟:所述第一節(jié)點(104)作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號；接收到所述組網(wǎng)信號、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第二節(jié)點作為所述第一節(jié)點(104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第一節(jié)點(104)向第二節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息；所述第一節(jié)點(104)根據(jù)分配的網(wǎng)絡(luò)配置信息形成路由表，其中，在所述路由表中記錄了加入網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信肩、O
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電力線載波的智能路燈組網(wǎng)控制系統(tǒng)和組網(wǎng)控制方法具有如下主要優(yōu)點:
[0012]I)自動掃描和確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)可用節(jié)點，收集準(zhǔn)確的節(jié)點配置信息，避免人工安裝時造成的錯誤；
[0013]2)為數(shù)據(jù)傳輸提供線路質(zhì)量和可用路徑等信息，便于控制的一致性和準(zhǔn)確性；
[0014]3)多個集中器可以動態(tài)轉(zhuǎn)換角色，實現(xiàn)主集中器數(shù)據(jù)和功能的熱備份，克服了因為集中器故障或者GPRS通信故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)通信中斷、進(jìn)而影響到整個照明控制系統(tǒng)的可靠運行的問題。。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電力線載波的智能路燈系統(tǒng)的組成示意圖；
[0016]圖2為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能路燈系統(tǒng)的組網(wǎng)控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面，通過參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。需要說明的是，附圖僅用來幫助對本發(fā)明的原理的理解，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。例如，盡管以下以智能路燈為例說明本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，本發(fā)明并不限于智能路燈這樣的應(yīng)用場合，還可以適用于基于電力線載波的任意現(xiàn)有的和將來的應(yīng)用環(huán)境，例如，智能家居、智能家電、智能照明，等等。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電力線載波的智能路燈系統(tǒng)的組成示意圖。
[0019]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電力線載波的智能路燈組網(wǎng)控制系統(tǒng)主要包括受控節(jié)點(路燈)101、與相應(yīng)路燈101連接的路燈控制器102、電力線載波通信控制器103、集中器104、控制中心105、數(shù)據(jù)中心106、移動通信網(wǎng)絡(luò)終端107 (例如，手機(jī)、平板電腦等)。
[0020]盡管在圖1中作為示例，示出了三個電力線載波通信控制器103、以及二個集中器104，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，能夠根據(jù)需要而配置任意數(shù)量的電力線載波通信控制器以及集中器(其中，至少有一個集中器)，也就是說，每個路燈可以對應(yīng)一個集中器或者一個電力線通信模塊。
[0021]具體地，電力線載波通信控制器103和集中器104均連接在電力線的供電線路(例如，供電線路的一相)上，并分別與相應(yīng)的路燈控制器102連接，用來將路燈控制命令和相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到路燈控制器102，并從路燈控制器102接收各種數(shù)據(jù)。
[0022]此外，集中器104除了具有電力線通信功能之外，還具有無線通信功能，該無線通信功能可以通過諸如GPRS、CDMA, WCDMA, WIF1、其它2G、3G、4G移動通信方式來實現(xiàn)，從而，集中器104能夠經(jīng)由移動通信基站(網(wǎng)關(guān))110連接到因特網(wǎng)，進(jìn)而連接到位于遠(yuǎn)程或者本地的控制中心105。這樣，控制中心105能夠?qū)⒏鞣N路燈控制命令以人工或自動的方式發(fā)送到集中器104，集中器104對接收到的路燈控制命令進(jìn)行必要的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，再經(jīng)由電力線將依照所述路燈控制命令的具體指令信號發(fā)送到相應(yīng)的路燈控制器102，從而可以控制路燈的開/關(guān)等操作。
[0023]類似地，移動通信網(wǎng)絡(luò)終端107也能夠經(jīng)由移動通信網(wǎng)絡(luò)連接到控制中心105，例如，用來經(jīng)由控制中心105查看路燈及相應(yīng)設(shè)備的各種狀態(tài)信息、以及發(fā)出各種控制指令。
[0024]數(shù)據(jù)中心106與控制中心105相連接，根據(jù)數(shù)據(jù)中心106與控制中心105的物理位置和邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)中心106與控制中心105之間可以采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)或者本地線纜連接，數(shù)據(jù)中心106用來存儲所述智能路燈控制系統(tǒng)控制路燈所需的各種數(shù)據(jù)，控制中心105可以通過與數(shù)據(jù)中心106通信而記錄并更新各種數(shù)據(jù)、命令。
[0025]集中器104主要包括電力線載波通信模塊和無線通信模塊(例如，GPRS通信模塊、WIFI通信模塊等等)，上述兩個模塊可以通過串行接口 /總線相連接，以進(jìn)行內(nèi)部的雙向數(shù)據(jù)傳遞。
[0026]例如，集中器104的電力線載波通信模塊與電力線載波通信控制器103在功能和結(jié)構(gòu)上可以等同，主要包括電力線載波內(nèi)核(PLC Kernel)、220V/380V電源插座(Socket)、RS232接口、擴(kuò)展接口、DC/DC轉(zhuǎn)換器、存儲器等。其中，所述擴(kuò)展接口可以和MCU(微控制器單元)連接，以便實現(xiàn)各種擴(kuò)展功能。例如，所述存儲器可為RAM (隨機(jī)存取存儲器)，用來保存將在下文中詳述的路由表(本地路由信息)等通信關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
[0027]下面，具體說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于電力線載波的智能路燈系統(tǒng)所采用的組網(wǎng)控制方法。
[0028]為了方便起見，下面可能將集中器104/電力線載波通信控制器103通稱為“集中器”、“PLC模塊”、或者“通信節(jié)點”、“路燈”，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，由于本發(fā)明的實施例可以采用單集中器或者任意多個集中器的靈活配置，上述各個術(shù)語可以等同替換，其指代的是對于組網(wǎng)控制方法來說的同一類型的實體。
[0029]為了方便起見，下面可能將集中器104/電力線載波通信控制器103所代表的電力線節(jié)點分別稱為“路燈節(jié)點”、“節(jié)點”、“父節(jié)點”、“子節(jié)點”、“上級節(jié)點”、“下級節(jié)點”，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，由于本發(fā)明的實施例可以采用單集中器或者任意多個集中器的靈活配置，上述各個術(shù)語在一定條件下可以等同替換，其指代的是對于組網(wǎng)控制方法來說的同一框架類型的實體。
[0030]此外，為了方便起見，下面將經(jīng)由電力線載波傳遞通信信號的電力線或者用來進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)自組織所需的通信的電力線中的一相通稱為“電力線”或者“總線”。
[0031]下面，說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能路燈系統(tǒng)的組網(wǎng)控制方法的原理和步驟。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述組網(wǎng)控制方法基于信標(biāo)幀的廣播，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和分層探測，可以實現(xiàn)動態(tài)組網(wǎng)。
[0032]圖2為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能路燈系統(tǒng)的組網(wǎng)控制方法的步驟的流程圖。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述智能路燈系統(tǒng)所采用的組網(wǎng)控制方法主要包括以下步驟:
[0034]SlO:在智能路燈系統(tǒng)上電后，控制中心105 (后臺服務(wù)器)通過外網(wǎng)(因特網(wǎng)，例如通過專線、GPRS)向集中器中的一個(主集中器)傳送組網(wǎng)命令。隨后，該方法前進(jìn)到步驟S20。
[0035]其中，所述組網(wǎng)命令主要包括電力線通信參數(shù)，并且，控制中心105可以定時發(fā)送所述組網(wǎng)命令，以便更新。
[0036]S20:主集中器(下面，可被稱為上級節(jié)點、父節(jié)點)在接收到所述組網(wǎng)命令后，首先重置自身的組網(wǎng)配置信息表(例如，將在上一次組網(wǎng)后記錄的所有節(jié)點的物理地址和動態(tài)ID (ID是指“標(biāo)識”)的映射表復(fù)位)，根據(jù)所述組網(wǎng)命令中的信息(例如，電力線通信參數(shù))形成組網(wǎng)信標(biāo)幀(這里可以稱為一級組網(wǎng)信標(biāo)幀)，并開始在電力線上廣播組網(wǎng)信標(biāo)幀(通過組網(wǎng)信號)，該組網(wǎng)信標(biāo)幀包含通信質(zhì)量閥值、本節(jié)點(主集中器)的ID (這里可以是物理地址)、當(dāng)前時間等、組網(wǎng)信標(biāo)幀序列號。隨后，該方法前進(jìn)到步驟S30。
[0037]例如，主集中器可在一段時間內(nèi)，在電力線上周期性廣播組網(wǎng)信標(biāo)幀(通過發(fā)送組網(wǎng)信號)。
[0038]例如，所述通信質(zhì)量閥值包括下行通信信噪比閾值、上行通信信噪比閾值，其可為從所述電力線通信參數(shù)中提取的值。
[0039]S30:接收到該組網(wǎng)信號(在總線上直接接收到組網(wǎng)信標(biāo)幀)、且在本次組網(wǎng)過程中尚未加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點獲取接收到該組網(wǎng)信號時的通信質(zhì)量值(與發(fā)送組網(wǎng)信號的上級節(jié)點(主集中器)之間的下行通信質(zhì)量值)。隨后，該方法前進(jìn)到步驟S40。
[0040]例如，所述節(jié)點通過檢測模塊來測定接收到該組網(wǎng)信號時的通信信噪比，來獲取所述下行通信質(zhì)量值。
[0041]例如，所述節(jié)點通過判斷是否已在本次組網(wǎng)過程中被分配了動態(tài)ID(例如，通過訪問自身的配置信息、查看“動態(tài)ID”字段是否為缺省值，若“動態(tài)ID”字段不是缺省值(已被分配過)，則繼續(xù)查看“組網(wǎng)信標(biāo)幀序列號”字段是否與所接收到的組網(wǎng)信標(biāo)幀中記錄的組網(wǎng)信標(biāo)幀序列號相同。若相同，則表示該節(jié)點在本次組網(wǎng)過程中已被分配了動態(tài)ID，否則，將該節(jié)點自身的“動態(tài)ID”字段重置為缺省值)，來確定自身是否已在本次組網(wǎng)過程中加入網(wǎng)絡(luò)，即，所述節(jié)點自身是否具有上級節(jié)點(或者被稱為父節(jié)點，已加入到某個子網(wǎng))，其中，所述節(jié)點自身的動態(tài)ID (如有的話)反映了所述節(jié)點自身、及其各級父節(jié)點的動態(tài)ID信息。
[0042]S40:所述節(jié)點判斷獲取的下行通信質(zhì)量值是否滿足所述通信質(zhì)量閥值所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，例如，判斷下行通信信噪比是否大于下行通信信噪比閾值，若是，則該方法轉(zhuǎn)到步驟S50，否則，所述節(jié)點忽略接收到的組網(wǎng)信號，等待下一個組網(wǎng)信號，在接收到下一個組網(wǎng)信號時，返回到步驟S30。
[0043]S50:所述節(jié)點向發(fā)送組網(wǎng)信號的上級節(jié)點(主集中器)發(fā)送組網(wǎng)應(yīng)答，即，加入網(wǎng)絡(luò)的請求。
[0044]S60:可選地，上級節(jié)點接收到所述節(jié)點發(fā)送的組網(wǎng)應(yīng)答之后，獲取接收到該組網(wǎng)應(yīng)答時的通信質(zhì)量值(所述節(jié)點與上級節(jié)點之間的上行通信質(zhì)量值)。隨后，該方法前進(jìn)到步驟S70。
[0045]例如，上級節(jié)點通過檢測模塊來測定接收到該組網(wǎng)應(yīng)答時的通信信噪比，來獲取所述上行通信質(zhì)量值。
[0046]S70:可選地，上級節(jié)點判斷獲取的上行通信質(zhì)量值是否滿足所述通信質(zhì)量閥值所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，例如，判斷所述上行通信信噪比是否大于所述上行通信信噪比閾值，若是，則該方法轉(zhuǎn)到步驟S80，否則，上級節(jié)點忽略接收到的組網(wǎng)應(yīng)答。
[0047]S80:上級節(jié)點向發(fā)送組網(wǎng)應(yīng)答的所述節(jié)點發(fā)送組網(wǎng)確認(rèn)信號，其中包括分配給所述節(jié)點的動態(tài)ID,所述上級節(jié)點和所述節(jié)點記錄所分配的動態(tài)ID,并且,所述上級節(jié)點將分配給所述節(jié)點(一級子節(jié)點)的動態(tài)ID (新分配的動態(tài)ID)及其對應(yīng)的物理ID (例如，MAC地址)記錄在自身的路由表中，從而完成所述節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)的過程，該方法轉(zhuǎn)到步驟S90。
[0048]作為示例,所述節(jié)點的動態(tài)ID包括其上級節(jié)點(主集中器)的動態(tài)ID信息,例如，所述節(jié)點的動態(tài)ID包括八字節(jié)信息，前六字節(jié)記錄各級父節(jié)點(這里只有主集中器這一級父節(jié)點)的動態(tài)ID，后兩字節(jié)記錄所述節(jié)點的應(yīng)答次序編號，從而保證加入同一子網(wǎng)(這里，父節(jié)點都是所述主集中器)的每個節(jié)點的動態(tài)ID反映了其各級父節(jié)點的動態(tài)ID信息、且彼此之間不會重復(fù)。
[0049]這里，由于所述節(jié)點的父節(jié)點是主集中器，所述節(jié)點可以被稱為“一級子節(jié)點”。
[0050]作為示例，所述節(jié)點的動態(tài)ID的字段長度可以預(yù)留為任意長度(偶數(shù)字節(jié))，例如，12字節(jié)可以記錄主集中器、及其五級子節(jié)點的動態(tài)ID信息。
[0051]S90:在所述節(jié)點完成加入網(wǎng)絡(luò)的過程之后，在電力線上廣播新的組網(wǎng)信標(biāo)幀(可以被稱為“二級組網(wǎng)信標(biāo)幀”)，以便尋找自己的子節(jié)點(下級節(jié)點，這里可以被稱為“二級子節(jié)點”)，然后，對于完成加入網(wǎng)絡(luò)的過程的各個子節(jié)點，都重復(fù)執(zhí)行類似于上述步驟S30至S90的過程，以迭代方式進(jìn)行相同的組網(wǎng)操作，直到主集中器在一定時間(預(yù)設(shè)時段)內(nèi)未接受到各級子節(jié)點上報(層報)的組網(wǎng)配置信息為止。
[0052]這里，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，對于完成加入網(wǎng)絡(luò)的過程的上述各個一級子節(jié)點，在其繼續(xù)進(jìn)行組網(wǎng)過程(廣播自己的組網(wǎng)信標(biāo)幀)時，上述步驟S30及之后操作的主體和對象從“主集中器(上級節(jié)點)”和“一級子節(jié)點”變成了“一級子節(jié)點”和“二級子節(jié)點”，而其原理是相同的。其中，對于一級子節(jié)點和其它各級子節(jié)點發(fā)起的組網(wǎng)過程來說，在上述步驟S80中，所有發(fā)現(xiàn)了自己的下級節(jié)點的各級子節(jié)點將組網(wǎng)配置信息(所分配的自己的下級子節(jié)點的動態(tài)ID、及其對應(yīng)的物理ID)上報給(通過層報的方式)主集中器，也就是說，先上報給上級節(jié)點，上級節(jié)點繼續(xù)上報給再上級節(jié)點，以此類推，通過層報的方式，直到全部節(jié)點(電力線通信可達(dá)節(jié)點)將全部加入網(wǎng)絡(luò)的各級節(jié)點的信息(例如，各級節(jié)點的動態(tài)ID和對應(yīng)的物理ID)匯總到主集中器為止。最后，主集中器可以根據(jù)上述匯總信息，整理并形成總路由表，并上報給控制中心105 (后臺服務(wù)器)。
[0053]在上述組網(wǎng)完成之后，控制中心105 (后臺服務(wù)器)還可根據(jù)需要(例如，在智能路燈系統(tǒng)中安裝了新的節(jié)點時)重新組網(wǎng)。這時，后臺服務(wù)器可向所有節(jié)點發(fā)送廣播命令，復(fù)位所有節(jié)點的動態(tài)ID，為重新組網(wǎng)做準(zhǔn)備。廣播命令通過在現(xiàn)有組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中逐層轉(zhuǎn)發(fā)的方式，被發(fā)送到所有節(jié)點，所有節(jié)點將自身動態(tài)ID復(fù)位。之后，后臺服務(wù)器便可向主集中器發(fā)送組網(wǎng)命令(見上述步驟S10 )，按照上述組網(wǎng)過程重新組網(wǎng)。
[0054]經(jīng)過上述組網(wǎng)過程，后臺服務(wù)器能夠隨時掌握當(dāng)前路燈網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點連接情況。這樣，在向節(jié)點(某個節(jié)點、部分節(jié)點、或全部節(jié)點)發(fā)送控制指令、或收集信息時，可以根據(jù)組網(wǎng)后的路由表，自動選擇最佳可達(dá)的通信路徑(轉(zhuǎn)發(fā)路徑)，能夠在通信之前對實際通信情況(例如，通信跳數(shù))作出估計，這樣，能夠保證各節(jié)點控制的一致性和準(zhǔn)確性。
[0055]在當(dāng)前的路燈控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的自組網(wǎng)方式主要依賴于集中廣播和物理位置(路燈的安裝次序)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、并非本發(fā)明的實施例中的從上而下(從根節(jié)點(主集中器)到樹葉節(jié)點(其它集中器/路燈)，一級一級向下以擴(kuò)散方式進(jìn)行節(jié)點發(fā)現(xiàn)和組織)的分層組網(wǎng)方式，這樣，由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膹?fù)雜性造成電力線載波通信的不可預(yù)測性，其中有些節(jié)點可能在傳統(tǒng)的自組網(wǎng)方式中無法收到組網(wǎng)廣播，造成節(jié)點未能加入網(wǎng)絡(luò)。相比之下，在本發(fā)明的實施例中，未收到主集中器廣播的組網(wǎng)命令的節(jié)點，除非自身有故障、或在物理安裝上有錯誤，仍然會收到其它節(jié)點(例如，相鄰節(jié)點)轉(zhuǎn)發(fā)的組網(wǎng)命令，能夠通過層報的方式加入網(wǎng)絡(luò)。
[0056]上面說明了由智能路燈系統(tǒng)中的主集中器按照后臺服務(wù)器的命令而發(fā)起的組網(wǎng)控制方法。實際上，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能路燈系統(tǒng)中，可以有多個集中器，而主集中器并非一直是其中某個固定的集中器。根據(jù)實際情況，多個集中器中的任一個都可以作為主集中器工作。
[0057]具體地，在控制中心105 (后臺服務(wù)器)的參與下，多個集中器可以動態(tài)轉(zhuǎn)換角色，實現(xiàn)主集中器數(shù)據(jù)和功能的熱備份，從而可以解決以下問題:因為集中器故障或者GPRS通信故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)通信中斷，進(jìn)而影響到整個照明控制系統(tǒng)的可靠運行。
[0058]下面描述在多個集中器之間指定/切換主集中器的過程。
[0059]如上所述，電力線載波網(wǎng)絡(luò)支持多個集中器同時運行，任意一個普通節(jié)點，只要加裝了 GPRS模塊(或其它用來連接外網(wǎng)的模塊)，就能夠與后臺服務(wù)器通信，并被后臺服務(wù)器識別成集中器。
[0060]后臺服務(wù)器將識別出的集中器初始設(shè)置為備份集中器，其中，備份集中器不會主動執(zhí)行上述組網(wǎng)操作、以及應(yīng)由主集中器執(zhí)行的其它操作(例如，網(wǎng)絡(luò)的自動任務(wù)管理和定時狀態(tài)查詢)，但可以被動接收和保存后臺服務(wù)器發(fā)送給主集中器的各種命令和數(shù)據(jù)。也就是說，后臺服務(wù)器再向主集中器發(fā)送指令和數(shù)據(jù)時，同時向已識別的全部集中器發(fā)送同樣的指令和數(shù)據(jù)，但僅有主集中器實際處理數(shù)據(jù)、并執(zhí)行所述指令，其它集中器僅記錄所接收到的指令和數(shù)據(jù)，而不做進(jìn)一步處理(作為例外，如下所述，其它集中器后臺服務(wù)器發(fā)送的指定主集中器的指令進(jìn)行解析和處理)。即，在所有集中器中，均保存了從后臺服務(wù)器接收的指令和數(shù)據(jù)(歷史指令和歷史數(shù)據(jù))。
[0061]用戶(智能路燈系統(tǒng)管理員)可以在后臺服務(wù)器上操作，以配置主集中器，例如，可由用戶手動、或者由后臺服務(wù)器自動選擇一個合適的集中器(例如，其所記錄的通信質(zhì)量在所有集中器中是最好的)，將其配置為主集中器。具體地，可向候選主集中器的集中器發(fā)送指令，指定其為主集中器。該指令中可以包括候選主集中器的物理ID。接收到該指令的所有集中器解析該指令，并通過將自身的物理ID與該指令中的物理ID進(jìn)行比對，而判斷自身是否被后臺服務(wù)器指定為(當(dāng)前的)主集中器。若是，則將自身的操作模式更改為“主集中器模式”，并向后臺服務(wù)器發(fā)送應(yīng)答(Ack)，確認(rèn)已完成“主集中器模式”的切換。
[0062]作為示例，后臺服務(wù)器還可通過發(fā)送時鐘設(shè)置命令，將某個集中器的時鐘設(shè)置為一個有效非O的時間(可以是后臺服務(wù)器的當(dāng)前時間、也可以是其它計時時間)、而將其它集中器的時鐘設(shè)為0，來指定當(dāng)前的主集中器。其中，時鐘被設(shè)為O的集中器不進(jìn)行計時，其時鐘保持為O的值，其自身的操作模式為“備份集中器模式”。這樣，被設(shè)置了有效非O的時間的集中器就成為主集中器，之后便可以按照時鐘的時間來檢索和執(zhí)行后臺服務(wù)器所設(shè)定的即時、或定時任務(wù)。
[0063]在工作中，當(dāng)后臺服務(wù)器發(fā)現(xiàn)主集中器超過一段時間沒有和后臺進(jìn)行有效連接時，例如，在主集中器在一段時間內(nèi)未對后臺服務(wù)器定時發(fā)送的心跳包進(jìn)行有效應(yīng)答的情況下，后臺服務(wù)器將指定另外集中器作為主集中器。
[0064]具體地，作為示例，后臺服務(wù)器至少每隔10分鐘向集中器發(fā)送設(shè)置時間命令(或者心跳包)，用于檢測集中器的狀態(tài)、并為集中器對時。當(dāng)后臺超過30分鐘無法與網(wǎng)絡(luò)中的主集中器通信，則認(rèn)為該主集中器發(fā)生故障，系統(tǒng)通過郵件(和短信，需單獨確認(rèn)是否支持此功能)通知管理員，同時嘗試連接其它集中器(備份集中器)，若聯(lián)系成功，則將其設(shè)置為主集中器(例如，為其設(shè)置有效時間)。這是，初次被設(shè)置為主集中器的集中器，自動執(zhí)行重新組網(wǎng)指令。被后臺取消主集中器設(shè)置的集中器，自動執(zhí)行清除網(wǎng)絡(luò)動態(tài)ID的指令。
[0065]可選地，如上所述，由于后臺服務(wù)器無法與舊的主集中器有效通信，新指定的當(dāng)前主集中器可經(jīng)由電力線載波，將舊的主集中器設(shè)置為“故障”集中器而停止工作，或者，將舊的主集中器設(shè)置為一般節(jié)點，不再與后臺服務(wù)器通信，而僅通過電力線載波與集中器進(jìn)行通信。
[0066]上面已經(jīng)為了列舉和說明的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的實施例，其不意欲使本發(fā)明限于所公開的形式。這里選擇和說明的實施例是為了解釋本發(fā)明的原理和應(yīng)用，由此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在針對特定的目的而使用本發(fā)明的實施例時，在不脫離本發(fā)明的概念和精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實施例作出各種修改和變型，其均被涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括節(jié)點(103、104)，其連接在電力線的供電線路上，用來通過電力線載波在電力線上收發(fā)控制命令及數(shù)據(jù)，其中，所述節(jié)點(103,104)中的第一節(jié)點(104)是要組織的網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點， 其中，所述第一節(jié)點(104)用來作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號，其中，接收到所述組網(wǎng)信號、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第二節(jié)點(103、104)作為所述第一節(jié)點(104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第一節(jié)點(104)向第二節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息， 所述第一節(jié)點(104)用來根據(jù)分配的網(wǎng)絡(luò)配置信息形成路由表，其中，在所述路由表中記錄了加入網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述第二節(jié)點(103、104)用來:在加入網(wǎng)絡(luò)之后，作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號，其中，接收到所述組網(wǎng)信號、尚未加入網(wǎng)絡(luò)、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第三節(jié)點(103、104)作為所述第二節(jié)點(103、104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第二節(jié)點向第三節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息， 其中，所述第二節(jié)點(104)還用來將分配給第三節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息通過電力線載波發(fā)送到所述第一節(jié)點(104)， 所述第一節(jié)點(104)還用來根據(jù)接收到的網(wǎng)絡(luò)配置信息，更新所述路由表， 其中，所述第一節(jié)點(104)與控制中心(105)以可通信方式連接， 所述第一節(jié)點(104)還用來:當(dāng)在預(yù)定時間內(nèi)未接收到其子節(jié)點發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)配置信息時，向所述控制中心(105)發(fā)送組網(wǎng)完成信號、以及所述路由表。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述控制中心(105)用來:根據(jù)所述路由表，通過所述第一節(jié)點(104)向加入網(wǎng)絡(luò)的部分或全部節(jié)點發(fā)送控制命令， 所述第一節(jié)點(104)還用來:在接收到`從控制中心(105)發(fā)送的控制命令時，根據(jù)所述路由表，確定對于每個相應(yīng)節(jié)點的、控制命令在電力線上的傳遞路徑，并按照所確定的傳遞路徑，將控制命令發(fā)送到相應(yīng)節(jié)點，其中，所述傳遞路徑是沿著父節(jié)點朝向其子節(jié)點的方向行進(jìn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點在當(dāng)前檢測出的通信質(zhì)量值滿足下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下，加入網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還包括上行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點還用來向發(fā)送所述組網(wǎng)信號的節(jié)點發(fā)送應(yīng)答， 其中，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點在接收時檢測出的通信質(zhì)量值滿足下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、且當(dāng)所述應(yīng)答被發(fā)送到所述節(jié)點時檢測出的通信質(zhì)量值滿足上行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下,加入網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一個所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)配置信息包括加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的物理標(biāo)識、以及由父節(jié)點分配的動態(tài)標(biāo)識，其中，所述動態(tài)標(biāo)識記錄了節(jié)點自身的唯一編號及其父節(jié)點的動態(tài)標(biāo)識。
7.一種用于基于電力線載波的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)的智能組網(wǎng)控制方法，所述智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)包括節(jié)點(103、104)，其連接在電力線的供電線路上，用來通過電力線載波在電力線上收發(fā)控制命令及數(shù)據(jù)，其中，所述節(jié)點(103、104)中的第一節(jié)點(104)是要組織的網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點， 所述智能組網(wǎng)控制方法包括以下步驟: 所述第一節(jié)點(104)作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號； 接收到所述組網(wǎng)信號、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第二節(jié)點作為所述第一節(jié)點(104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第一節(jié)點(104)向第二節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息； 所述第一節(jié)點(104)根據(jù)分配的網(wǎng)絡(luò)配置信息形成路由表，其中，在所述路由表中記錄了加入網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能組網(wǎng)控制方法，其中，所述第一節(jié)點(104)與控制中心(105)以可通信方式連接，所述智能組網(wǎng)控制方法還包括以下步驟: 所述第二節(jié)點(103、104)在加入網(wǎng)絡(luò)之后，作為父節(jié)點通過電力線載波在電力線上廣播組網(wǎng)信號； 接收到所述組網(wǎng)信號、尚未加入網(wǎng)絡(luò)、并且滿足預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的第三節(jié)點作為所述第二節(jié)點(103、104)的子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，并且，所述第二節(jié)點(103、104)向第三節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)配置信息； 所述第二節(jié)點(103、104)將分配給第三節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)配置信息發(fā)送到所述第一節(jié)點(104)； 所述第一 節(jié)點(104)根據(jù)接收到的網(wǎng)絡(luò)配置信息，更新所述路由表； 所述第一節(jié)點(104)當(dāng)在預(yù)定時間內(nèi)未接收到其子節(jié)點發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)配置信息時，向所述控制中心(105)發(fā)送組網(wǎng)完成信號、以及所述路由表。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的智能組網(wǎng)控制方法，其中，所述預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點在當(dāng)前檢測出的通信質(zhì)量值滿足下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下，加入網(wǎng)絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能組網(wǎng)控制方法，其中，所述預(yù)定通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還包括上行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點還用來向發(fā)送所述組網(wǎng)信號的節(jié)點發(fā)送應(yīng)答， 其中，接收到所述組網(wǎng)信號的節(jié)點在接收時檢測出的通信質(zhì)量值滿足下行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、且當(dāng)所述應(yīng)答被發(fā)送到所述節(jié)點時檢測出的通信質(zhì)量值滿足上行通信質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下,加入網(wǎng)絡(luò)， 并且，其中，所述網(wǎng)絡(luò)配置信息包括加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的物理標(biāo)識、以及由父節(jié)點分配的動態(tài)標(biāo)識，其中，所述動態(tài)標(biāo)識記錄了節(jié)點自身的唯一編號及其父節(jié)點的動態(tài)標(biāo)識。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能組網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，所述控制中心(105)還用來:當(dāng)所述控制中心(105)向所述第一節(jié)點(104)發(fā)送控制命令失敗時、或者當(dāng)所述控制中心(105)與所述第一節(jié)點(104)之間的通信心跳包連接中斷時，向以可通信方式連接的第四節(jié)點(104)發(fā)送設(shè)置命令，將第四節(jié)點(104)設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點，之后，第四節(jié)點(104)代替所述第一節(jié)點(104)執(zhí)行在權(quán)利要求1至2中所述的操作。
【文檔編號】H05B37/02GK103874291SQ201410076322
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】林永輝 申請人:北京世壯物聯(lián)科技有限公司