用于傳感應用的網(wǎng)絡化照明基礎設施的制作方法
【專利摘要】描述了用于傳感應用的網(wǎng)絡化照明基礎設施以及使用現(xiàn)有路燈的網(wǎng)絡。每個路燈成為網(wǎng)絡中的節(jié)點，并且每個節(jié)點包括：功率端，其接收電能；光源，其連接到功率端；處理器，其連接到功率端；網(wǎng)絡接口，其連接在處理器和照明系統(tǒng)網(wǎng)絡之間；以及傳感器，其連接到處理器，用來檢測節(jié)點處的狀態(tài)，作為響應將有關狀態(tài)的信息提供給處理器。
【專利說明】用于傳感應用的網(wǎng)絡化照明基礎設施
相關申請的引用
[0001]本專利申請要求2012年9月12日提交的序列號為61 / 699968的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其標題為“作為傳感器平臺的照明基礎設施”，代理人案卷號94551-841116，其內(nèi)容通過引用而被并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及街道或其他照明系統(tǒng)的應用，作為能實現(xiàn)超出室外或室內(nèi)空間照明的功能的傳感器、平臺、控制器和軟件的網(wǎng)絡的基礎。
[0003]世界上的工業(yè)化國家擁有廣泛的室內(nèi)和室外照明系統(tǒng)。街道，高速公路，停車場，工廠，辦公樓，和所有類型的設施通常具有廣泛室內(nèi)和室外照明。直到最近幾乎所有的這類照明采用白熾燈或高強度放電燈(HID)技術(shù)。但是白熾燈或HID照明光輸出的電功率轉(zhuǎn)換效率不高。用于白熾燈照明的電功率的相當大一部分以熱量形式散失。這不僅浪費能源，而且常常導致燈泡本身以及照明裝置出現(xiàn)故障。
[0004]由于這些缺點，以及發(fā)光二極管或其他固態(tài)照明技術(shù)的操作及維護成本，擁有大量白熾燈或HID燈具的許多所有者將它們轉(zhuǎn)換為使用固態(tài)照明。固態(tài)照明不僅提供更長壽命的燈泡，因此減少更換的勞動力成本，而且由此產(chǎn)生的裝置在低溫度下運行更長時間，進一步減少維護裝置的需求。本申請的受讓人為不同的自治市，商業(yè)和私有所有者提供照明更換服務和裝置，使他們能夠以降低維護成本并減少能源成本的方式操作他們的設施。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]我們已經(jīng)開發(fā)了部署在街道或氣壓照明系統(tǒng)中的網(wǎng)絡化傳感器和應用框架。我們的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)允許在已經(jīng)就位的照明基礎設施中或在其初始安裝時部署網(wǎng)絡化的系統(tǒng)。雖然系統(tǒng)通常最有利地部署在室外街道照明，其還可以部署在室內(nèi)，例如在工廠或辦公樓中。還有利地是，當系統(tǒng)部署在室外時，其可以在路燈燈泡從白熾燈照明改變?yōu)楦行д彰?例如使用發(fā)光二極管(LED))時進行安裝。這類白熾燈的更換成本高，主要是由于勞動力成本和要使用專用設備才能碰到每個路燈中的每個燈泡。此時通過安裝這里描述的網(wǎng)絡，與僅僅用LED燈泡更換現(xiàn)有的白熾燈泡相比，增加的成本是極小的。
[0006]由于我們的系統(tǒng)具有許多不同的用途，我們將本文所描述的所部署網(wǎng)絡，傳感器，控制器和軟件系統(tǒng)稱為照明基礎設施應用框架(LIAF)。所述系統(tǒng)使用照明基礎設施作為使用硬件和軟件相結(jié)合來實現(xiàn)的企業(yè)和客戶應用平臺?？蚣艿闹饕M件是節(jié)點硬件和軟件，傳感器硬件，特定站點或基于云的服務器硬件，網(wǎng)絡硬件和軟件以及廣域網(wǎng)資源，所述廣域網(wǎng)資源能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、動作調(diào)用以及與應用程序和用戶通信。雖然這里在上下文中描述的是街道照明系統(tǒng)，但通過下面的描述所述系統(tǒng)也適于其他環(huán)境(例如在停車場或工廠環(huán)境中)是顯而易見的。
[0007]在優(yōu)選的實施例中，我們的系統(tǒng)提供了一種使用現(xiàn)有室外、停車結(jié)構(gòu)和室內(nèi)工業(yè)燈的照明系統(tǒng)網(wǎng)絡。每個燈可以成為網(wǎng)絡中的節(jié)點，同時每個節(jié)點包括用于接收電能的功率控制終端，連接到功率控制終端的光源，連接到功率控制終端的處理器，用來連接處理器和照明系統(tǒng)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接口，以及連接到處理器用來檢測節(jié)點狀態(tài)的傳感器。在下面描述的一些應用中，網(wǎng)絡不依賴于照明系統(tǒng)。結(jié)合我們的系統(tǒng)允許每個節(jié)點傳輸信息到其他節(jié)點，并且將節(jié)點狀態(tài)傳輸?shù)街行奈恢?。因此處理可以分布在LIAF的節(jié)點之間。
[0008]我們使用與一些LIAF節(jié)點的網(wǎng)絡接口連接的網(wǎng)關，以將節(jié)點的傳感器信息提供給本地或基于云的服務平臺，在所述服務平臺中應用程序軟件存儲、處理、分發(fā)和顯示信息。這個軟件平臺執(zhí)行與在節(jié)點的傳感器檢測到的狀態(tài)相關的所需操作。此外，網(wǎng)關可以從服務平臺接收信息，并將這個信息提供給在其范圍內(nèi)的每個節(jié)點平臺。所述信息可以用來方便燈光的維護，燈光的控制，控制攝像機，找到空車位，測量一氧化碳水平以及許多其他應用，在這里描述其中幾個典型的應用。布置在節(jié)點或臨近節(jié)點的傳感器可以與控制器一起使用以控制光源，以及提供控制信號到連接節(jié)點的裝置，例如鎖定或解鎖停車區(qū)域。多個網(wǎng)關可以用來將多個照明系統(tǒng)區(qū)域連接在一起以用于單一應用。
[0009]通常每個節(jié)點將包括AC / DC轉(zhuǎn)換器，其用來將所提供的AC電源轉(zhuǎn)換為處理器、傳感器等使用的DC。網(wǎng)關可以通過蜂窩、WIFI或其他方式的服務平臺相互通信。所述傳感器通常是檢測特定狀態(tài)的設備，例如檢測玻璃破碎或汽車報警的音頻設備、安全和停車相關檢測的視頻攝像機、運動傳感器、光傳感器、射頻識別檢測器、天氣傳感器或其他狀態(tài)檢測器。
[0010]在另一個實施例中，我們提出了采集信息的傳感器網(wǎng)絡，其使用現(xiàn)有的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)包括具有光源的固定裝置。方法包括將每個固定裝置處的光源更換為模塊，所述模塊包括連接到現(xiàn)有燈具電源的功率控制終端、更換光源、處理器、連接到處理器的網(wǎng)絡接口以及連接到處理器的傳感器。所述傳感器檢測節(jié)點周圍的狀態(tài)，同時將所述狀態(tài)相關的信息發(fā)送到處理器。優(yōu)選地，每個固定裝置的每個模塊的網(wǎng)絡接口通常使用寬帶或蜂窩通信網(wǎng)絡連接在一起。使用通信網(wǎng)絡從傳感器采集信息，同時所述信息通過網(wǎng)絡提供給在站點的本地服務器或在云端的服務器上運行的應用程序。基于本地或站點的應用程序服務器被稱為站點控制器。運行在站點控制器上的應用程序可以管理一個或多個指定客戶站點的數(shù)據(jù)。
[0011]在優(yōu)選的實施例中，每個固定裝置的每個模塊包括控制器和連接到控制器的裝置，同時所述控制器用于觸發(fā)所述裝置執(zhí)行的行動。如上所述，信號可以通過通信網(wǎng)絡由計算設備發(fā)送到模塊，并因此發(fā)送到控制器以觸發(fā)照明系統(tǒng)的裝置所執(zhí)行的行動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1說明了照明基礎設施應用框架的整體結(jié)構(gòu)的一部分；
[0013]圖2說明了在更高等級上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
[0014]圖3是節(jié)點平臺的方框圖；
[0015]圖4是網(wǎng)關平臺的方框圖；
[0016]圖5是服務平臺的方框圖；
[0017]圖6是說明了照明基礎設施應用的收入模型的示意圖；
[0018]圖7說明了網(wǎng)絡化照明系統(tǒng)的停車場應用；
[0019]圖8說明了網(wǎng)絡化照明系統(tǒng)的照明維護應用；[0020]圖9說明了網(wǎng)絡化照明系統(tǒng)的倉庫庫存應用；
[0021]圖10說明了用于監(jiān)控航運碼頭的網(wǎng)絡化照明系統(tǒng)的應用程序；
[0022]圖11是說明了節(jié)點處的電源監(jiān)控和控制電路的方框圖；
[0023]圖12是說明了節(jié)點處的應用控制器的方框圖。
【具體實施方式】
[0024]這里描述的所述照明基礎設施應用框架是基于節(jié)點、網(wǎng)關和服務架構(gòu)。所述節(jié)點架構(gòu)由節(jié)點平臺組成，所述節(jié)點平臺布置在照明基礎設施中的不同位置，例如單獨的街道燈具。至少一些節(jié)點包括傳感器，所述傳感器采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)報告給其他節(jié)點，并在某些情況下報告給構(gòu)架中更高等級的節(jié)點。例如，在單獨節(jié)點等級中，環(huán)境光傳感器可以提供與照明裝置的位置處的照明狀態(tài)相關的信息。攝像機可以提供與節(jié)點發(fā)生的事件相關的信肩、O
[0025]圖1說明了我們的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的一部分。所示的照明節(jié)點10包括除了光源本身的節(jié)點平臺。所述節(jié)點平臺包括基于所需的特定應用，由照明節(jié)點10的所有者選擇的不同類型的傳感器30。在附圖中描述了日光傳感器31和占用傳感器32。照明節(jié)點還包括控制器40，其響應于傳感器30而執(zhí)行多種功能，或響應于從其他源接收的控制信號而執(zhí)行多種功能。在圖中示出了三種示例性控制器，即用于控制灌溉系統(tǒng)的灌溉控制器42、用于打開和關閉附近的門的門控制器45和光控制器48。所述光控制器可以用來控制在節(jié)點10中的光源，例如，在一天的不同時間將其關閉或打開、調(diào)光、使其閃爍、感測光源本身的狀態(tài)以確定是否需要維護、或提供其他功能。傳感器30、控制器40、電源和其他需要的部件可以共同組裝到照明裝置10的殼體中。
[0026]這些或類似的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)的控制功能的其他例子包括:配電管理，電源測量和監(jiān)控，以及需求/響應管理?？刂破骺梢约せ詈屯Ｓ脗鞲衅鳎⒖梢詼y量和監(jiān)控傳感器輸出。此外，控制器提供通信功能的管理，例如軟件下載和安全管理的網(wǎng)關操作，以及視頻和音頻處理，例如檢測或監(jiān)控事件。
[0027]在優(yōu)選的實施例中，我們的網(wǎng)絡化系統(tǒng)的架構(gòu)在照明節(jié)點即插即用地布置傳感器。所述照明基礎設施應用框架提供硬件和軟件以能夠?qū)嵤﹤鞲衅鞯募床寮从眉軜?gòu)。在布置新的傳感器時，軟件和硬件管理所述傳感器，但是LIAF提供與傳感器相關的通用功能的支持。這可以減少或消除為傳感器定制硬件和軟支持的需求。傳感器需要電源，通常是電池或有線低電壓DC，并優(yōu)選為傳感器產(chǎn)生作為輸出的模擬或數(shù)字信號。
[0028]LIAF允許在無需額外硬件和軟件部件的情況下在照明節(jié)點布置傳感器。在優(yōu)選的實施例中，LIAF提供傳感器所需的DC電源。還監(jiān)控與傳感器相關的模擬或數(shù)字接口，以及在節(jié)點的所有其他活動。
[0029]位于一些燈處的節(jié)點平臺一起連接到網(wǎng)關平臺50。所述網(wǎng)關平臺使用下面進一步描述的技術(shù)與節(jié)點平臺進行通信，但是可以包括有線連接或無線連接。所述網(wǎng)關50將優(yōu)選地使用已知的通信技術(shù)55 (例如蜂窩數(shù)據(jù)，WIFI，GPRS，或其他方式)與互聯(lián)網(wǎng)80進行通信。當然，網(wǎng)關平臺50不需要是獨立的實施。其可以布置在照明節(jié)點10處。除了由節(jié)點平臺提供的功能之外，網(wǎng)關平臺還提供廣域網(wǎng)(WAN)功能，并可以提供復雜數(shù)據(jù)處理功能。
[0030]網(wǎng)關建立與服務平臺90的通信，使節(jié)點能夠提供數(shù)據(jù)到不同的應用程序100，或從不同的應用程序100接收指令。服務平臺90優(yōu)選地在云端實施，以能夠與應用程序100相互作用。當服務平臺90或功能的子集在站點本地實施時，則其被稱為站點控制器。與服務平臺相關的各種應用程序提供終端用戶可訪問功能。所有者，合伙人，客戶，或其他實體可以提供這些應用程序。例如，一個典型的應用程序提供在一節(jié)點處的當前的天氣狀況的報告。應用程序100通常由他人開發(fā)并授權(quán)給基礎設施所有者，但是它們還可以由節(jié)點所有者提供，或以其他方式在其他節(jié)點上使用。
[0031]典型的照明相關應用程序包括照明控制，照明維護，以及能源管理。這些應用程序優(yōu)選地運行在服務平臺90或站點控制器上。還可以有合伙人應用程序-可以訪問機密數(shù)據(jù)以及照明基礎設施所有者賦予權(quán)限(數(shù)據(jù))的應用程序。這樣的應用程序可以提供安全管理、停車管理、交通報告、環(huán)境報告、資產(chǎn)管理、物流管理以及零售數(shù)據(jù)管理等等。也有客戶應用程序，其使得客戶能夠訪問通用數(shù)據(jù)，例如，通過基礎設施所有者所授予訪問的這種數(shù)據(jù)。另一種類型的應用程序是所有者提供的應用程序。這些由基礎設施所有者開發(fā)和使用的應用程序，例如控制區(qū)域內(nèi)或沿城市街道的交通流量。當然還可以有那些使用來自框架的自定義數(shù)據(jù)的應用程序。
[0032]在圖1所示的系統(tǒng)中所涉及的主要實體是照明基礎設施所有者、應用框架提供者、應用或應用服務所有者和終端用戶。典型的基礎設施所有者包括自治市、建筑物所有者、租戶、電氣設施、或其他實體。
[0033]圖2是說明了在更高等級上我們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，多組節(jié)點10相互通信并與網(wǎng)關通信。反過來，網(wǎng)關通過通信媒介55與互聯(lián)網(wǎng)80通信。在如圖示的典型實現(xiàn)方式中，具有多組節(jié)點10、多個網(wǎng)關50、多個通信媒介55、其所有都能夠通過網(wǎng)絡而共同耦接到服務平臺90。在該方式下多個應用程序可以通過系統(tǒng)中的網(wǎng)關而將廣泛的功能提供給獨立的節(jié)點。
[0034]圖2還說明了節(jié)點的陣列的網(wǎng)絡架構(gòu)。在附圖的左手部分11中示出了節(jié)點10的陣列。節(jié)點周圍的實線表示數(shù)據(jù)平面，其連接所選的節(jié)點使之具有本地高帶寬流量。例如這些連接，可以在這些節(jié)點之間進行本地視頻或數(shù)據(jù)的交換。在該部分11中的點線表示控制平面，其將所有的節(jié)點連接在一起，并提供本地和遠程流量的傳輸，從而交換關于事件、使用量、節(jié)點狀態(tài)的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)來自網(wǎng)關的控制指令以及對網(wǎng)關的響應。
[0035]圖3更詳細地說明了節(jié)點平臺。節(jié)點基礎設施包括電源12，通常實現(xiàn)為AC到DC的轉(zhuǎn)換器。在優(yōu)選的實施例中，節(jié)點布置在室外路燈中，這些路燈的主要電源是AC電源。由于大多數(shù)傳感器和控制器使用基于半導體部件的結(jié)構(gòu)，電源12將可用的AC電源轉(zhuǎn)換為適當?shù)腄C電源，所述DC電源用于驅(qū)動節(jié)點部件。
[0036]還是如圖3所示，傳感器30和控制器40的陣列連接到電源12，所述電源包括AC /DC轉(zhuǎn)換器以及其他已知的部件。運行應用程序的處理器15協(xié)調(diào)傳感器和控制器的操作，以實現(xiàn)所需的本地功能。其還通過適當?shù)拿浇?2提供與其他節(jié)點平臺的通信。應用程序還可以驅(qū)動LED驅(qū)動器電路16，其連接到適當?shù)墓庠?8，在控制器40中一個的控制下進行操作?？梢詫㈦娫?2和光控制器模塊40的功能合并在單個模塊中實施。如圖中的箭頭所示，可以提共所需的有線46和47連接以及無線44和49連接。
[0037]在圖3中，照明基礎設施包括光源模塊16、18，例如LED組件，諸如從受讓人靈敏度系統(tǒng)(SensitySystems)商業(yè)上可購得。當然第三方制造商可以提供光源模塊18以及其他部件。模塊16還可以連接到控制器40。與節(jié)點相關的傳感器30對于節(jié)點可以是本地的或遠程的?？刂破?，除了受讓人靈敏度系統(tǒng)提供的LED控制器之外，通常是遠程的并使用無線通信。處理器模塊15，也稱為節(jié)點應用程序控制器，管理節(jié)點中的所有功能。其還實施與應用程序相關的管理、數(shù)據(jù)采集以及行動指令。通常這些指令作為應用程序腳本傳送到控制器。此外，在應用程序控制器上的軟件提供激活、管理、安全(身份認證和訪問控制)和通信功能。網(wǎng)絡模塊14提供到其他節(jié)點的基于射頻(RF)的無線通信。這個無線通信可以基于鄰域網(wǎng)(NAN)、WIF1、802.15.4或其他技術(shù)。
[0038]圖4是網(wǎng)關平臺50的方框圖。如圖所示的，以及上面提到的，網(wǎng)關平臺可以設置在節(jié)點或設置在與節(jié)點分離的它自己的殼體內(nèi)。在圖4中，再次示出了部件:電源12，處理器模塊15，LED光源模塊16和光源模塊18，以及傳感器模塊30和控制器模塊40。
[0039]除了節(jié)點平臺支持的功能之外，網(wǎng)關平臺硬件和軟件部件使用媒介模塊105 (例如，以視頻速率)以及WAN通信110來實現(xiàn)高帶寬數(shù)據(jù)處理和分析。網(wǎng)關平臺可以看作是節(jié)點平臺，但具有其他功能。高帶寬數(shù)據(jù)處理媒介模塊105支持視頻和音頻數(shù)據(jù)處理功能，其能夠分析、檢測、記錄和報告應用程序?qū)Ｓ檬录?。WAN功能支持110可以是基于GSM、WIF1、LAN到互聯(lián)網(wǎng)、或其他廣域網(wǎng)技術(shù)。
[0040]圖5是服務平臺90的方框圖。所述服務平臺90支持應用程序網(wǎng)關120和節(jié)點應用程序構(gòu)造器130。應用程序網(wǎng)關120使用傳感器和來自照明節(jié)點的事件數(shù)據(jù)來管理所實施不同類型應用程序的接口。具有應用程序網(wǎng)關120的服務平臺90可以作為站點控制器布置在客戶照明站點。因此站點控制器是僅具有應用程序網(wǎng)關120功能的服務平臺90的一個實例。節(jié)點應用程序構(gòu)造器130允許開發(fā)客戶節(jié)點應用程序腳本。這些腳本指定節(jié)點處理器模塊15(見圖3)，在節(jié)點等級實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集指令和操作。腳本指定應用程序網(wǎng)關120如何將與腳本相關的結(jié)果提供給應用程序。
[0041]圖5還說明了所有者應用程序140、受讓人應用程序144、合伙人應用程序146以及客戶應用程序149利用應用程序網(wǎng)關API150。本文的受讓人已經(jīng)開發(fā)并實施傳感器多種用途中常見的各種應用程序。一個這樣的應用程序是照明管理。所述照明管理應用程序提供照明狀態(tài)和本地節(jié)點10的光源控制功能。由受讓人提供的另一個應用程序用于照明維護。所述照明維護應用程序允許用戶維護他們的照明網(wǎng)絡，例如，實現(xiàn)監(jiān)控每個節(jié)點發(fā)光體的狀態(tài)。能源管理應用程序允許用戶監(jiān)控照明基礎設施能源使用量，并因此更好的控制所述使用。
[0042]圖5中示出的合伙人應用程序146通常是受讓人批準的應用程序和應用程序服務公司，所述服務公司已經(jīng)建立各種所需功能的市場，如下面所列的那些。這些應用程序利用應用程序網(wǎng)關API150。典型的合伙人應用程序提供安全管理、停車管理、交通監(jiān)控和報告、環(huán)境報告、資產(chǎn)管理和物流管理。
[0043]客戶應用程序149利用應用程序網(wǎng)關API150以提供用戶相關功能。這個API提供對公開可用數(shù)據(jù)、匿名數(shù)據(jù)和所有者批準數(shù)據(jù)的訪問。還示出了由照明基礎設施所有者開發(fā)和使用的所有者應用程序140，以滿足他們各種特定要求。
[0044]圖6說明了上述系統(tǒng)的照明基礎設施應用程序收入模型。這個收入模型說明在照明基礎設施中收入如何產(chǎn)生以及如何在關鍵利益相關者之間分享。在一般的應用程序和/或應用程序服務中，提供商從應用程序用戶獲得收入A。應用程序所有者或服務提供商向照明基礎設施應用框架服務提供商支付費用B。LIAF服務提供商向照明技術(shù)設施所有者支付費用C。
[0045]基于應用程序的照明基礎設施的關鍵利益相關者包括照明基礎設施的所有者。這些是燈桿/固定裝置以及照明基礎設施位于其上的財產(chǎn)的擁有者實體。系統(tǒng)涉及的另一個關鍵部分是照明基礎設施應用框架服務提供商。這些是提供硬件和軟件平臺的實體，其布置用來提供用于應用程序的數(shù)據(jù)和服務。這里的受讓人是LIAF服務提供商。其他重要實體包括應用程序開發(fā)者和所有者。這些實體銷售應用程序或應用程序服務。這些應用程序和服務提供商基于照明基礎設施應用框架的數(shù)據(jù)采集、處理和分發(fā)。
[0046]在用于資助LIAF的收入來源中，有應用程序、應用程序服務和數(shù)據(jù)。存在應用程序或應用程序服務提供商的收入選項。應用程序或應用程序服務的用戶支付許可費，通常是基于時間間隔或一次性許可費。這個費用基于不同使用程度，例如，標準、專業(yè)和管理員。所述使用費還可以基于數(shù)據(jù)的類型，例如原始或總結(jié)、實時或非實時，基于所需的動態(tài)價格數(shù)據(jù)和與數(shù)據(jù)相關的位置訪問歷史數(shù)據(jù)。
[0047]另一個應用程序服務包括廣告商。這些是想要向應用程序和應用程序服務用戶宣傳產(chǎn)品或服務的企業(yè)。這些廣告商為每個應用程序或服務支付廣告費。
[0048]關于數(shù)據(jù)，應用程序和應用程序服務開發(fā)者為訪問數(shù)據(jù)而付費。數(shù)據(jù)包括指定的數(shù)據(jù)，例如，整個燈的每個燈引擎基礎上、每個光引擎通道上、或每個傳感器上的節(jié)點的能源使用量。另一種類型的數(shù)據(jù)是燈狀態(tài)，例如，管理狀態(tài)諸如觸發(fā)調(diào)光的溫度閾值或能源成本、調(diào)光率，包括檢測間隔和報告間隔設置的燈狀態(tài)報告。這個數(shù)據(jù)還可以包括運行狀態(tài)，例如發(fā)光體的當前狀態(tài)開或關、調(diào)暗和調(diào)光量、故障、異常等等。其他類型的數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)，例如節(jié)點的溫度、濕度和大氣壓力；或照明數(shù)據(jù)，例如環(huán)境光和顏色。
[0049]節(jié)點還可以感測并提供許多其他類型的數(shù)據(jù)。例如，可以檢測氣體諸如二氧化碳，一氧化碳，甲烷，天然氣，氧氣，丙烷，丁烷，氨氣或硫化氫，并報告數(shù)據(jù)。其他類型的數(shù)據(jù)包括指示地震事件的加速度計狀態(tài)，入侵探測器狀態(tài)，藍牙MAC地址，有源RFID標簽數(shù)據(jù)，IS0-18000-7和DASH7數(shù)據(jù)。下面我們描述一些這些應用以及可以更詳細采集的數(shù)據(jù)。
[0050]應用程序?qū)Ｓ脗鞲衅鲾?shù)據(jù)可以包括:入侵傳感器，其檢測桿或燈具基部的入侵，桿基部的蓋的非授權(quán)開啟和燈具的非授權(quán)開啟；振動傳感器，其檢測入侵相關的振動，地震相關的振動或桿損壞相關的振動；運動傳感器，其可以檢測運動，運動的方向，運動的類型。
[0051]音頻傳感器可以提供另一種類型的采集數(shù)據(jù)。音頻傳感器可以檢測玻璃破碎聲，槍聲，車輛引擎開或關事件，輪胎噪音，車門關閉，人類的交際活動，或人為事故噪音事件。
[0052]人檢測傳感器可以檢測單個人，多個人，和人數(shù)。車輛檢測可以包括單個車輛，多個車輛和傳感器能見度的持續(xù)時間。所述車輛檢測可以提供車輛計數(shù)，或有關品牌，模型，顏色，車牌的識別信息。
[0053]我們的系統(tǒng)還可以通常通過使用來自多個傳感器的數(shù)據(jù)來提供相關事件的數(shù)據(jù)。例如，可以結(jié)合來自運動檢測器和人檢測器的傳感器數(shù)據(jù)，以激活照明功能來開，關，調(diào)暗或調(diào)亮燈。統(tǒng)計人數(shù)的運動檢測，提供安全，零售活動或交通相關事件的信息。運動檢測和車輛檢測可以用于指示設施的安全漏洞。
[0054]使用傳感器的組合，例如運動和車輛計數(shù)或運動和音頻為執(zhí)行各種行動提供有用信息。例如上面討論的，還可以結(jié)合數(shù)據(jù)采集的時間和傳感器數(shù)據(jù)，以提供有用信息。例如，在設施打開和關閉時間期間的運動檢測。連接到運動檢測傳感器的光等級傳感器可以提供對于照明控制有用的信息。運動檢測可以結(jié)合視頻以獲得僅在事件發(fā)生時的數(shù)據(jù)。當前和歷史傳感器數(shù)據(jù)可以是相關的并用于預測事件或調(diào)節(jié)控制信號的需要，例如交通流量模式。
[0055]節(jié)點采集的數(shù)據(jù)的另一種使用是聚合。這允許利用各種技術(shù)以使用數(shù)據(jù)事件產(chǎn)生一組代表值。例如，聚合數(shù)據(jù)可以用于采集有關站點燈具類型的信息(例如后頂和墻包燈具)；環(huán)境保護或未保護燈具；或暴露區(qū)域外的燈具?？梢曰诎l(fā)光區(qū)域(例如通路，停車場，車道)、設施類型(制造，R&D)、公司區(qū)域(例如國際或國內(nèi))等來采集數(shù)據(jù)。
[0056]能源使用量可以聚合到固定裝置類型，設施，設施類型，或地理區(qū)域。有關聚合的環(huán)境感測可以用于地理區(qū)域或設施類型。安全應用包括地理區(qū)域或設施類型的聚合。交通應用包括聚合天、周、月或年的時間或地理區(qū)域(例如學校區(qū)域或零售區(qū)域)。零售應用包括聚合天、周、月等，以及地理區(qū)域或設施類型?；谟脩糁付ǖ臉藴?例如一天時間)，數(shù)據(jù)可以被過濾或聚合。
[0057]自定義應用程序開發(fā)允許用戶指定采集和發(fā)送到自定義應用程序和服務的數(shù)據(jù)；基于照明節(jié)點數(shù)據(jù)執(zhí)行動作；將數(shù)據(jù)格式發(fā)送到應用程序或應用程序服務；以及管理歷史數(shù)據(jù)。
[0058]我們的收入分配模型允許在照明基礎設施所有者、應用程序基礎設施所有者以及應用程序或應用程序服務所有者之間分享收入。今天，對于基礎設施所有者，照明是涉及資本投資、能源費用和維護成本的成本中心。這里受讓人提供硬件、軟件和網(wǎng)絡資源以在每天基礎上實現(xiàn)應用程序和應用程序服務，允許基礎設施所有者抵消至少一些資本、經(jīng)營和維護費用。
[0059]圖7-10說明了上述系統(tǒng)的示例應用。圖7說明了停車場應用。一系列車輛檢測傳感器180設置在停車場的每個停車空間上，或單一的多空間占用檢測傳感器設置在每個發(fā)光體。傳感器可以使用已知的技術(shù)來操作，所述技術(shù)檢測在他們下面存在或不存在停放的車輛。當布置了停車空間指定傳感器時，那么每個傳感器包括LED，所述LED顯示空間是否打開、占用或保留。這使得駕駛員能夠在車庫中定位開放空間，可用的和保留的空間。還允許車庫所有者在不需要目視檢查整個車庫的情況下，知道何時空間是可用的。
[0060]使用有線或無線技術(shù)將傳感器連接到節(jié)點平臺10，例如上面描述的系統(tǒng)。節(jié)點平臺通過局域網(wǎng)210與站點控制器200通信和/或使用網(wǎng)關平臺50與服務平臺90通信。網(wǎng)關平臺50通過互聯(lián)網(wǎng)80連接到服務平臺90和用戶220。站點控制器200可以與服務平臺90或停車管理應用程序181通信。停車管理應用程序181使用戶220能夠通過互聯(lián)網(wǎng)訪問所述應用程序來預定空間。
[0061]圖8說明了照明維護系統(tǒng)。在這個應用中，照明節(jié)點10使用上面描述的系統(tǒng)網(wǎng)絡化的連接在一起，并依次連接到站點控制器200。使用上面描述的技術(shù)，有關照明節(jié)點的信息報告給站點控制器200和/或服務節(jié)點90，所述信息例如功率消耗，運行狀態(tài)，開關活動和傳感器活動。此外，站點控制器200和/或服務節(jié)點90可以采集性能數(shù)據(jù)，例如溫度或電流，以及狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如節(jié)點10發(fā)生的活動。照明維護應用程序229提供照明維護相關功能訪問來自服務節(jié)點90的原始維護數(shù)據(jù)。維護公司230可以從照明維護應用程序229訪問維護相關的數(shù)據(jù)，例如LED溫度，LED功率消耗，LED故障，網(wǎng)絡故障和電源故障，以確定何時需要服務或其他需要注意的。
[0062]圖9說明了我們發(fā)明的上述系統(tǒng)的倉庫庫存應用程序。如圖所示，在整個倉庫沿著節(jié)點平臺10設置一系列的RFID標簽于閱讀器250。這些標簽閱讀器259檢測倉庫中各種物品上的RFID標簽260。使用這里描述的節(jié)點平臺10網(wǎng)絡，標簽閱讀器250可以提供所述信息到站點控制器200和/或服務平臺90。標簽閱讀器250采集位置和識別信息，并使用節(jié)點平臺10發(fā)送數(shù)據(jù)到站點控制器200和/或服務平臺90。然后發(fā)送這個數(shù)據(jù)到應用，例如服務平臺90的倉庫應用程序238。位置和識別數(shù)據(jù)可以用于跟蹤倉庫內(nèi)部的貨物運輸。同樣的策略可以用于監(jiān)控倉庫空間使用量。傳感器檢測倉庫中貨物的存在，以及這些貨物占用的空間。這些空間使用量數(shù)據(jù)發(fā)送到站點控制器200和/或服務平臺90。監(jiān)控和管理空間利用率的應用程序237將從服務平臺90訪問這個數(shù)據(jù)。
[0063]圖10說明了我們系統(tǒng)的另一個應用程序。在這種情況下，可以使用這個系統(tǒng)來監(jiān)控航運碼頭并跟蹤從源頭到目的地的貨物。在這種情況下，RFID閱讀器250沿著節(jié)點平臺10設置在整個貨物的源頭(例如，航運港口碼頭)，運輸線(稱重站或加油站)和目的地(例如倉庫)。類似地，RFID標簽260設置在貨物和運輸貨物的車輛上。這些RFID標簽260使用節(jié)點平臺10傳輸位置，識別和其他傳感器數(shù)據(jù)信息到服務平臺90。在每個站點(源頭，運輸線，目的地)使用網(wǎng)關平臺50來實現(xiàn)。所述服務平臺90使得這個數(shù)據(jù)對于應用程序(例如物流應用程序236)是可用的，使用戶能夠訪問物流應用程序236以能夠獲得精確的位置和貨物狀態(tài)信息。
[0064]圖11是節(jié)點內(nèi)的電源監(jiān)控和控制電氣部件的方框圖。示出的電源測量和控制模塊測量輸入的AC電源，并控制電源以提供給AC / DC轉(zhuǎn)換器。還提供浪涌控制以及提供電源到節(jié)點部件。
[0065]在單獨的節(jié)點中，這個電路用于控制發(fā)光二極管的電源。下面列出的輸入或輸出的實際數(shù)量依賴于客戶應用程序需求。如圖所示，通過線300提供90到305伏電壓的AC電源。通過能源測量集成電路310感測所述電壓和電流。AC-DC轉(zhuǎn)換器320提供3.3伏到電路310，作為集成電路310的電源。在圖11中，虛線表示高壓系統(tǒng)的非絕緣部分。點線指定保護高達10000伏電壓的電路部分。
[0066]集成電路310是CMOS功率測量裝置，其測量線電壓和電流。它能夠計算有功、無功和表觀功率以及RMS電壓和電流。它提供輸出信號315到“通用異步收發(fā)傳輸器”(UART)裝置330。所述UART裝置330轉(zhuǎn)換并行和串行接口之間的數(shù)據(jù)。所述UART330連接到微控制器340，并向微控制器提供信號，所述微控制器控制提供到負載350的輸出電壓，所述負載優(yōu)選是LED照明系統(tǒng)350。使用開關355來執(zhí)行這個控制。
[0067]還有連接到微控制器340的設備360和365，其執(zhí)行控制器局域網(wǎng)總線系統(tǒng)，常稱之為CAN總線。所述CAN總線允許多個微處理器在無需依賴主機的情況下相互通信。其提供基于消息的通信協(xié)議。所述CAN總線允許多個節(jié)點為了他們之間的通信而鏈接在一起。
[0068]可選地在電路板上設置電源模塊370。電源模塊接收其輸入端的AC電源，并提供在輸出端提供控制的DC電源。如果需要，它可以為圖12中描述的一些設備提供輸入電源，其在接下討論。
[0069]圖12是設置在節(jié)點的應用程序控制器的方框圖。節(jié)點提供與應用程序軟件的無線通信。所述應用程序軟件可以控制電源、照明和運行在微控制器400上的傳感器。其還為圖中描述的各種模塊提供電源，并可以與傳感器進行通信。
[0070]圖12中的應用程序控制器在微控制器400的控制下運行，所述微控制器在圖的中心部分描述。例如是由圖11中的模塊370提供的輸入電源405，通過變壓器降階為5伏以提供用于WIFI通信的電壓，還可以提供到3.3伏變壓器420以向微控制器400供電。電源430還接收輸入電源，并提供給傳感器(未示出)。所述3.3伏電源還提供給參考電壓發(fā)生器 440。
[0071]所述微控制器400具有與各種設備進行通信的多個輸入和輸出端子。特別地，在優(yōu)選的實施例中，連接所述微控制器400以提供三個0到10伏的模擬輸出信號450，并接收兩個0到10伏的模擬輸入信號460。這些輸入和輸出信號可以用于控制以及感測各種傳感器的狀態(tài)。通過UART470和使用CAN總線480來實現(xiàn)微控制器的大量通信。如圖11所說明的，總線480使得在無需主機的情況下實現(xiàn)微控制器之間的通信。
[0072]為了實現(xiàn)將來的應用程序并提供靈活性，微控制器400還包括多個通用輸入/輸出管腳490。這些接收或提供范圍在0到36伏的信號。這些是可以通過軟件來控制或編程他們的特性的通用配件。具有這些額外的控制線，通過軟件可以實現(xiàn)額外的功能，無需更換硬件。
[0073]微控制器400還連接到一對I2C總線接口 500。這些總線接口可以用于連接板上的其他部件，或連接那些通過電纜連接的其他部件。所述I2C總線不需要預定義的帶寬，也能實現(xiàn)多主控，仲裁，沖突檢測。微控制器400還連接SPl接口 510以提供浪涌保護。此外，微控制器400連接USB接口 520以及JTAG接口 530。不同的輸出總線和控制信號使節(jié)點的應用控制器能夠與各種傳感器和其他設備相連接，以提供例如照明控制和傳感器管理。
[0074]上面已將詳細描述了與傳感應用共同使用的網(wǎng)絡化照明基礎設施。所描述的系統(tǒng)提供現(xiàn)有或?qū)碚彰骰A設施的獨特功能。雖然根據(jù)系統(tǒng)的特定實施例已經(jīng)提供了很多細節(jié)，但應該理解的是由所附權(quán)利要求來限定本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡的節(jié)點，所述節(jié)點包括: 功率輸入端，其接收電能； 光源，其連接到所述功率輸入端； 處理器，其連接到所述功率輸入端； 網(wǎng)絡接口，其連接在所述處理器和照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡之間；以及 傳感器，其連接到所述處理器，用來檢測所述節(jié)點處的狀態(tài)，作為響應將有關狀態(tài)的信息提供給所述處理器，其中響應于所述傳感器所提供的信息，所述處理器執(zhí)行控制或應用程序功能中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點，進一步包括殼體，其中所述功率輸入終端、處理器、網(wǎng)絡接口和傳感器中的每一個都被設置在所述殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)點，進一步包括: 用于所述光源的插座，以及 其中所述光源包括至少一個發(fā)光二級管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)點，其中所述殼體適于被改裝到路燈中，以替代在路燈中現(xiàn)有的照明源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點，其中響應于傳感器所提供的信息由處理器執(zhí)行的控制或應用程序功能包括控制來自所述光源的照明的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點，進一步包括連接到所述網(wǎng)絡接口的網(wǎng)關，用于將來自傳感器的信息提供給服務平臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)點，其中所述網(wǎng)關接收來自所述服務平臺的信息，并將所述信息提供給在所述節(jié)點處的網(wǎng)絡接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)點，其中從所述網(wǎng)關提供給所述節(jié)點處的網(wǎng)絡接口的信息控制所述光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)點，其中所述處理器使用從所述網(wǎng)關提供給所述節(jié)點處的網(wǎng)絡接口的信息，以提供控制信號到連接到所述節(jié)點的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)點，其中所述處理器使用從所述網(wǎng)關提供給所述節(jié)點處的網(wǎng)絡接口的信息，以提供控制信號到所述傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)點，響應于由所述處理器從所述網(wǎng)關接收的信號，提供來自所述處理器的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)點，進一步包括照明控制器，其連接到所述光源，以監(jiān)控所述光源的狀態(tài)并提供光源狀態(tài)報告到所述處理器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的節(jié)點，其中所述網(wǎng)關報告光源狀態(tài)到所述服務平臺。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的節(jié)點，其中所述服務平臺連接到計算裝置，所述計算裝置使用來自傳感器的數(shù)據(jù)來執(zhí)行應用程序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的節(jié)點，其中所述計算裝置響應于來自傳感器的數(shù)據(jù)，提供控制信號到所述節(jié)點，以觸發(fā)所述節(jié)點處的控制器從而讓所述節(jié)點處的裝置實現(xiàn)改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點，其中所述網(wǎng)關使用蜂窩電話接口或WIFI接口與服務平臺進行通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點，其中所述傳感器包括用于檢測聲音、視頻、運動、光和天氣中至少一個的裝置。
18.一種使用現(xiàn)有照明系統(tǒng)的方法，所述現(xiàn)有照明系統(tǒng)具有多個固定裝置，每個固定裝置連接到電源，并且每個固定裝置具有光源，以提供傳感器網(wǎng)絡用于采集信息，包括: 將每個固定裝置處的光源更換為模塊，所述模塊包括: 功率輸入端，其適于連接到所述電源； 更換光源，其連接到所述功率輸入端； 處理器，其連接到所述功率輸入端； 網(wǎng)絡接口，其連接到所述處理器；以及 傳感器， 其連接到所述處理器，用來檢測所述節(jié)點處的狀態(tài)，作為響應將有關狀態(tài)的信息提供給所述處理器； 使用通信網(wǎng)絡將多個固定裝置處的每個模塊的網(wǎng)絡接口連接在一起； 使用通信網(wǎng)絡來采集與每個模塊的各個節(jié)點處的狀態(tài)相關的信息； 將采集的與每個模塊的各個節(jié)點處的狀態(tài)相關的信息提供到計算裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在多個固定裝置中的每一個固定裝置處的模塊包括:控制器和連接到所述控制器的裝置，并且所述方法進一步包括使用所述控制器來觸發(fā)由所述裝置執(zhí)行的行動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述方法進一步包括通過通信網(wǎng)絡從計算設備向模塊發(fā)送信號，并因此發(fā)送到所述控制器以觸發(fā)由所述裝置執(zhí)行的行動。
【文檔編號】H05B37/02GK103687200SQ201310552437
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】R·坎普斯頓, H·馬丁 申請人:賽西蒂系統(tǒng)股份有限公司