CN114244875A - 网络结构的基础模块，以及网络结构和用于配置网络结构的扩展模块的方法 - Google Patents

网络结构的基础模块，以及网络结构和用于配置网络结构的扩展模块的方法 Download PDF

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Abstract

网络结构(1)的基础模块(2)包括一个逻辑单元(3)，该逻辑单元被配置为与通信总线(4)相连，用于在逻辑单元(3)和一个或多个扩展模块(5)之间提供通信，特别是一个或多个功能设备和/或通信模块，用于网络结构(1)的功能扩展或功能供应。本发明进一步提供了包括基础模块（2）的网络结构（1）和用于配置网络结构（1）的扩展模块（5）的方法（100）。

Description

网络结构的基础模块，以及网络结构和用于配置网络结构的 扩展模块的方法
技术领域
本公开一般涉及网络结构。更具体地说，本公开涉及具有可扩展功能的电子网络结构。
背景技术
电子设备或操作装置越来越复杂，具有越来越多的功能，这些功能通常由相应的功能单元实现，如传感器、通信接口、智能电子设备。此外，已知的网络设备可以参与设备网络或IoT(物联网)，如灯具或照明设备，在灯光管理***或LMS(灯光管理***)。特别是，将灯具连接到物联网网络或LMS，可以通过额外的网络专用硬件和软件单元来实现，原则上每个网络都可能是不同的。此外，网络设备或灯具也在不断升级，以满足对可控性和网络能力的现代要求。已经存在的额外单位不能轻易用于其他网络或其他目的，这可能导致高成本和高环境影响。
发明内容
本公开的实施方案的一个目的是为网络设备提供一种网络结构，它可以以灵活和经济的方式配备额外的功能。
根据第一方面，为解决这一任务提供了一个网络结构的基础模块，其中基础模块包括一个逻辑单元，该逻辑单元被配置为与通信总线连接，特别是与网络结构的内部通信总线连接，用于在逻辑单元和一个或多个***设备，特别是一个或多个功能设备和/或通信模块之间提供通信，用于网络结构的功能扩展。
特别是，通信总线可以被配置为在逻辑单元和扩展模块之间传输数据或信号。在一些实施例中，通信总线被配置为向一个或多个扩展模块提供电力。特别是，通信总线可以包括用于串行通信或信息传输的信号线和/或用于向扩展模块或***设备供电的供电线。在一些实施方案中，通信总线是作为基础模块的一部分形成的。特别是，通信总线可以被配置为连接到多个功能设备和/或通信模块作为扩展模块，以提供所需的功能。
逻辑单元特别代表中央模块或节点，特别是所有网络通信都可以通过它进行。因此，逻辑或逻辑单元在这种模块化网络结构中起着核心作用。因此，逻辑单元可以根据预定的操作场景转发、处理和/或修改信息。特别是，逻辑单元可以包括一个带有用于数据处理的处理器的微控制器，带有用于存储数据和处理器的机器可读代码的存储单元，以及用于将逻辑单元连接到通信总线的接口。逻辑单元和/或微控制器可进一步包括一个或多个进一步的接口，特别是用于配置数字输入和输出和/或用于翻译测量信号。配置逻辑单元以执行某些动作，在这里意味着，为了执行这些动作，相应的用于处理器的机器可读指令被存储在逻辑单元的存储器单元中。
逻辑单元可以被配置成这样，即逻辑单元和扩展模块之间通过通信总线的通信可以被执行，特别是完全通过***内或专有的通信协议。特别是，***内通信协议可以使网络结构的通信总线更难或防止未经授权的访问。特别是，使用***内或专有的通信协议可能会使未经授权的扩展模块与基础模块的连接更加困难或无法实现。因此，通信总线可以作为受保护的专有接口或ILB(灯具内总线)，用于在逻辑单元和扩展模块或***设备之间交换数据或信息。
功能设备或***设备尤其可以包括传感器技术或各种传感器、驱动器，特别是LED驱动器、按钮和/或进一步的设备。在灯具的情况下，一个功能装置可以被配置为感知和/或控制灯具产生的光量。特别是，一个灯具可以包括一个或多个光源。特别是，一个灯具可以包括一个用于产生间接光的光源，例如在漫反射照明灯具的情况下，和一个用于产生直接光的光源，例如在一个光发射器的情况下。在这方面，光量的控制可以直接通过逻辑单元或通过灯具集成的LMS进行。这些功能设备还可以用于收集和/或传输数据到LMS。例如，功能装置可以包括二氧化碳和/或温度传感器，检测或监测当前的二氧化碳浓度或温度值，并提供检测到的数据，例如用于建筑维护或服务的目的。此外，这些信息可用于优化能源消耗或提高操作过程的效率。
一个或多个通信模块可以包括一个适合无线通信的模块。扩展模块尤其可以包括一个ZigBee、蓝牙、DALI接口。ZigBee
Figure BDA0003141907720000031
是ZigBee联盟的注册商标。蓝牙
Figure BDA0003141907720000032
是蓝牙特殊利益集团的注册商标。DALI
Figure BDA0003141907720000033
(数字可寻址照明接口)是国际照明和楼宇自动化网络标准联盟的注册商标。通过使用标准化的接口，连接到通信模块的功能设备可以通过标准协议远程控制或集成到LMS中。特别是，通信模块可以被配置为作为逻辑单元和LMS之间的解释器，通过标准协议与LMS进行通信，并通过通信总线的内部或专有协议与逻辑单元进行通信。LMS允许客户单独或分组控制不同的灯具，并定义从简单到复杂的照明场景。一个扩展模块也可以同时是一个通信模块和一个功能设备，例如，一个集成了PIR传感器(被动红外传感器)的ZigBee模块。
由于逻辑单元通过通信总线与一个或多个扩展模块连接，围绕作为中心单元或“核心模块”的逻辑单元的网络结构可以模块化和灵活地扩展或延伸。因此，一个互连***可以通过基础模块实现，它允许客户确定操作设备或灯具的功能、复杂性和成本，并使其符合自己的要求。特别是，基础模块代表了一个设计平台，允许功能设备自由和灵活地使用，如果有必要，符合所需设备网络或灯光管理***的任何规范、标准和要求。
该逻辑单元可被配置为通过通信总线搜索与通信总线相连的扩展模块。这种搜索功能使逻辑单元能够确定一个扩展模块或另一个扩展模块是否已经连接到通信模块，并在必要时作出相应的反应。如果搜索确定扩展模块与通信总线相连，则逻辑单元可被配置为为通信总线配置一个扩展模块。特别是，逻辑单元可以按照预期自动配置连接到通信总线的通信模块，例如，配置通信模块自动初始化LMS的网络设置。
在一些实施方案中，逻辑单元还有一个接口，特别是即插即用接口，用于连接即插即用功能单元或可由逻辑单元通过控制信号直接控制的功能设备。例如，一个没有基于微控制器的内在智能的LED驱动器可以连接到即插即用接口，并由逻辑单元直接控制。在这种情况下，LED驱动器的出厂设置变量可以直接存储在逻辑单元中。拥有自己的微控制器的智能LED驱动器可以连接到通信总线或ILB接口。
根据第二方面，提供了一个包括根据第一方面的基础模块的网络结构。该网络结构包括至少一个扩展模块，特别是一个或多个功能设备和/或通信模块，用于网络结构的功能扩展和/或功能提供，以及一个通信总线，用于在基础模块的逻辑单元和一个或多个扩展模块之间提供通信。
网络结构的模块化设计使其有可能通过扩展模块轻松升级或改造网络结构。
网络结构可以包括至少一个光源，特别是至少一个LED光源，以及至少一个驱动器，特别是一个LED驱动器，用于驱动至少一个光源，其中，至少一个驱动器可以配置为可连接到通信总线的功能设备。特别是，网络结构可以形成为一个灯具。通过将额外的扩展模块，如额外的功能设备和/或通信模块，连接到通信总线上，这样的灯具可以很容易地配备附加功能。
在一些实施方案中，网络结构包括一个连接到逻辑单元的插拔接口并可由逻辑单元直接控制的即插即用LED驱动器。因此，不能通过***的内部通信总线与逻辑单元进行通信的简单LED驱动器可以直接由即插即用接口驱动。
至少一个扩展模块可以包括至少一个通信模块，用于将网络结构，特别是通过一个标准化的协议，连接到网络***或LMS。特别是，至少一个通信模块可以被配置为与网络***或LMS进行无线通信的通信模块。
根据第三方面，提供了一种用于配置网络结构的扩展模块的方法，其中该网络结构包括具有逻辑单元和通信总线的基础模块，特别是***内通信总线，用于在逻辑单元和一个或多个扩展模块，特别是一个或多个功能设备和/或通信模块之间提供通信，特别是数据通信，用于网络结构的功能扩展或功能供应。该方法包括特别是通过逻辑单元搜索连接到通信总线的扩展模块。这种搜索功能使逻辑单元能够确定是否有进一步的扩展模块或模块被连接到通信模块，以便在必要时作出相应的反应。该方法进一步包括，如果搜索确定扩展模块已被连接到通信总线上，则为通信总线配置扩展模块。因此，逻辑单元可以按照预期自动配置连接到通信总线的扩展模块，例如，配置一个扩展模块可以自动初始化LMS的网络设置。
该方法可以包括查询在搜索期间发现的扩展模块是否是通信模块，其中，如果查询的结果是在搜索期间发现的扩展模块是通信模块，则该扩展模块可以被确定为代表网络结构中存在的功能设备。因此，连接到通信总线的通信模块可以被自动配置为在必要时将网络结构连接到网络，特别是LMS。
表示可以包括通知通信模块所存在的功能设备的类型。因此，如果适用，关于功能设备类型的信息可以通过通信模块自动传达给网络，特别是LMS。
该方法可进一步包括将功能设备的网络相关或必要的出厂设置发送到通信模块。因此，关于功能设备的出厂设置的信息可以通过通信模块自动转发到网络，特别是LMS。
上述网络结构使得在网络结构包括设计为灯具的扩展模块的情况下，有可能随后对灯具进行校准，特别是在预定安装之后。特别是，校准数据可以在同一类型的灯具上获得，并通过配置为通信模块的扩展模块，特别是具有在线功能的通信模块传输到网络结构。通过这种方式，这种灯具随后可以独立于安装和制造商进行校准。
附图说明
现在将参照附图对本发明进行更详细的解释。图中相同的附图标记用于相同或类似作用的部件。
图1示意性地示出了根据一个实施例的网络结构。
图2示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。
图3示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。
图4示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。
图5示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。
图6示出了根据一个实施例的配置扩展模块的方法的流程图，以及
图7示出了一种校准灯具的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据一个实施例的网络结构或互连。网络结构1包括一个带有逻辑单元3的基础模块2，一个通信总线4和与逻辑单元3有功能联系的扩展模块5。在图1的实施例中，有三个扩展模块5连接到逻辑单元3。一个Zigbee模块6形式的扩展模块5和一个传感器模块7形式的扩展模块5通过通信总线4与逻辑单元3连接。一个LED驱动器8形式的扩展模块5通过一个接口9与逻辑单元3连接。图1还示出了一个光源10，它与LED驱动器8电性连接，并可由LED驱动器8控制。Zigbee模块6适合与LMS 20(图1中象征性地示出)连接。
图2示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。图2的网络结构1或互连体包括一个带有逻辑单元3的基础模块2，以及与逻辑单元3有功能连接的扩展模块5。逻辑单元3和扩展模块5之间的功能连接用双面箭头示意性地表示。扩展模块5可以是功能设备或通信模块。在这个实施例中，网络结构1代表一个独立的灯具，其中一个扩展模块5被配置为一个LED驱动器，用于控制灯具的光线。
与图1类似，扩展模块5通过通信总线或ILB(图2中未示出)与逻辑单元3连接。特别是，逻辑单元3可以被配置成这样，即逻辑单元3和扩展模块5之间通过通信总线的功能连接或通信可以通过***内或专有的通信协议。在一些实施方案中，所有的扩展模块5都完全通过专有的ILB与逻辑单元3连接。在一些实施方案中，逻辑单元3包括一个额外的接口，特别是一个即插即用的接口，特别是一个LED驱动器可以直接连接到该接口。即插即用接口可以设计成受保护的专有接口，这样就可以防止使用未经批准或不合格的LED驱动器或其他扩展模块。特别是，逻辑单元3可以被配置为，没有基于微控制器的专有智能的LED驱动器可以直接连接到即插即用接口。在这种情况下，LED驱动器的任何工厂设置的变量可以直接存储在逻辑单元中，这样LED驱动器就可以由逻辑单元3直接控制。对于LED驱动器或进一步的扩展模块5，它们有自己的智能或自己的微控制器，可以通过通信总线4或ILB与逻辑单元3连接。逻辑单元3可以被设计成通过ILB搜索扩展模块5或***设备，并在独立模式下通过ILB接收、处理和发送信息给***设备，特别是在没有将网络结构1整合到LMS的情况下。
图3示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。图3的网络结构1基本上对应于图2的网络结构1，另外有一个通信模块30形式的扩展模块，通过该模块，网络结构1可以连接到LMS 20(符号显示)。进一步的扩展模块5是功能设备，通过逻辑单元3与通信模块30连接。功能设备和通信模块30之间的连接可以通过逻辑单元3灵活地配置。特别是，这些功能设备可以通过逻辑单元3单独地、分组地或根本不分配给通信模块30。特别是，逻辑单元3可以被配置为，在检测到连接到通信总线4的通信模块30后，对其进行相应的配置，并初始化其参与到相应的LMS20。下面的图6的流程图示出了相应的工艺流程。
图4示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。图4的网络结构1与图3的网络结构1基本对应，另外还包括一个进一步的通信模块30'。因此，除了第一通信模块30之外，图4的网络结构1还包括第二通信模块30'，其中网络结构1可以通过第一通信模块30和第二通信模块30'连接到LMS 20(符号所示)。特别是，图4所示的实施例对应的情况是，当功能设备的数量达到LMS中正常运行的通信模块的极限时，之后另一个相同类型的通信模块被连接到逻辑上。逻辑单元3尤其可以被配置为通过通信总线4或ILB与多个通信模块30、30'相连，以确保LMS中多个功能设备的正常运行。特别是，逻辑单元3可以被配置为将功能设备分配给各个通信模块30、30'，以便网络结构1可以通过容纳更多的功能设备而容易扩展。例如，一些扩展模块5或功能设备可以分配给第一通信模块30，而其他扩展模块5'或功能设备可以分配给第二通信模块30'。
图5示意性地示出了根据另一个实施方案的网络结构。图5的网络结构1基本上与图4的网络结构1相对应。在此，图5指的是当客户被赋予在两个LMS 20、20'中交替或同时显示扩展模块5、5'或连接到逻辑单元3的功能设备的可能性的应用案例。为此，根据所示的实施例，使用了两个不同的通信模块30、30'，它们可以由逻辑单元3进行配置。在这种情况下，由于同时存在两个不同的LMS 20,20'，逻辑单元3改变为多主机模式操作。
上述图1、图3、图4和图5中描述的网络设置可被调整为随后校准灯具，以实现更精确的色彩控制和优化维护。例如，可以在提供的相同灯具类型的灯具上进行测量，校准数据可以作为在线更新提供给现有的安装。对于这个选项，在安装时要安装一个扩展模块或外设，或在必要时使用具有“在线更新”能力的模块或外设(如ZigBee外设)。这种校准数据尤其可以包括关于最暖和最冷的色温、灯具的额定光通量和功率和/或显色指数(CRI)的信息，以及关于制造商的信息等。这种后续校准的实施例在图7中以流程图形式显示。
图6示出了根据一个实施例的用于配置扩展模块的方法的流程图。特别是，用于配置图6所示的扩展模块或外设的方法100可以在图1、3、4和5所示的网络设置之一中执行。根据图6所示的方法100的实施例，在方法100的启动105之后，在方法步骤110中，搜索与基础模块2连接的***设备或扩展模块5，特别是通过通信总线4或ILB。在随后的步骤115中，被发现的***设备或扩展模块5被配置为通信总线或ILB。通过在方法步骤115中配置扩展模块，使扩展模块5或***设备能够通过通信总线4参与通信。在查询步骤120中，查询所发现的扩展模块或***设备是否是通信模块。
如果步骤120中的查询结果是找到的扩展模块5是一个通信模块，那么在方法步骤125中，可以确定该通信模块代表LMS中网络结构1中已经存在的功能设备。在方法步骤130中，***或通信模块30然后被通知要代表的功能设备的类型。在方法步骤135中，然后将参与LMS所需的功能设备的出厂设置发送到通信模块30。在方法步骤140中，***设备或发现的通信模块被激活，以参与LMS。此后，配置扩展模块的方法100由方法步骤145终止。
如果询问步骤120确定该扩展模块不是通信模块，则在方法步骤150中，该扩展模块被识别为一个功能设备。在随后的方法步骤155中，功能设备被初始化，该方法与方法步骤145终止。
图7示出了一种校准灯具的方法的流程图。特别是，图7所示的方法200可用于校准具有根据图1至5所示网络结构之一的内部结构的灯具。根据图7所示的方法200的实施例，在方法200的启动205之后，由逻辑单元3执行查询210，以确定是否有灯具存在或连接到ILB。如果查询210的结果是有一个灯具存在，在方法步骤215中，将测量一个灯具，特别是同一类型的灯具，以进行校准。在方法步骤220中，获取用于校准的数据，在方法步骤225中，将获取的校准数据传输到网络结构的可在线的***设备或通信模块。在随后的步骤230中，逻辑单元3被告知所获得的数据，控制，特别是灯具的颜色控制，被相应地调整。在方法步骤235中，灯具数据被提供给LMS，方法步骤240终止了该方法。如果步骤120的查询显示没有灯具，特别是没有所需灯具类型的灯具，则在方法步骤245中要求测量一个灯具。
这种校准选项使客户能够最大限度地减少与调试LMS有关的后勤工作。这是因为通常带有LED驱动器的灯具在出厂时都是单独校准的。在这里描述的灯具的情况下，灯具可以灵活地购买，特别是从所需的制造商那里购买，然后才进行校准，特别是按照上述的校准程序进行校准。
除了后续独立于工厂的校准的可能性外，上述基于平台设计的网络设置还具有一些优势。例如，这样的网络设置或***可以通过将更多的扩展模块，特别是功能设备和/或通信模块连接到通信总线或ILB上而轻易地扩大规模。此外，功能设备可以根据需要灵活地用于不同的网络或LMS，或用于一个独立的设备或***。此外，由于通信模块的灵活性，不同的功能设备可以单独或同时集成到一个LMS中。因此，网络结构的模块化简化了从一个，例如过时的LMS到另一个，特别是面向未来的LMS的变化，而不必丢弃已经存在的功能设备。除了直接的经济优势外，这对灯具制造商和客户都有决定性的意义，特别是在“循环经济”和越来越严格的环境保护法规方面。随后对灯具进行校准的能力意味着可以实现精确的光色控制和高质量的以人为本的照明(HCL)，例如，特别真实地模仿日光。
尽管在前面的描述中已经示出了至少一个示例性的实施方案，但可以进行各种改变和修改。所说的实施方案只是例子，并不打算以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，上述描述为本领域技术人员提供了实现至少一个示范性实施方案的计划，其中在示范性实施方案中描述的元素的功能和安排的许多变化可以在不脱离所附权利要求及其法律等同物的保护范围的情况下进行。此外，根据本文所述的原则，多个模块或多个产品可以相互连接以提供额外的功能。
附图标记清单
1 网络设置
2 基础模块
3 逻辑单元
4 通信总线
5,5′ 扩展模块
6 Zigbee模块
7 传感器模块
8 LED驱动器
9 接口
10 光源
20，20' LMS
30,30′ 通信模块
100 配置一个扩展模块的方法
105 过程步骤
110 过程步骤
115 过程步骤
120 过程步骤
125 过程步骤
130 过程步骤
135 过程步骤
140 过程步骤
145 过程步骤
150 过程步骤
155 过程步骤
160 过程步骤
200 校准灯具的方法
205 过程步骤
210 过程步骤
215 过程步骤
220 过程步骤
225 过程步骤
230 过程步骤
235 过程步骤
240 过程步骤
245 过程步骤

Claims (15)

1.一种网络结构(1)的基础模块，其中基础模块(2)包括一个逻辑单元(3)，所述逻辑单元被配置为与通信总线(4)相连，用于在逻辑单元(3)和一个或多个扩展模块(5)之间提供通信，特别是一个或多个功能设备和/或通信模块，用于网络结构(1)的功能扩展或功能提供。
2.根据权利要求1所述的基础模块，其中逻辑单元（3）被配置为使得逻辑单元（3）和扩展模块（5）之间通过通信总线（4）的通信可以通过***内通信协议进行。
3.根据权利要求1或2所述的基础模块，其中逻辑单元（3）被配置为通过通信总线（4）搜索连接到通信总线（4）的扩展模块（5）。
4.根据权利要求3所述的基础模块，其中逻辑单元(3)进一步被配置为在搜索发现扩展模块(5)与通信总线(4)连接时，为通信总线(4)配置扩展模块(5)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的基础模块，其中逻辑单元(3)包括一个接口(9)，用于连接一个可由逻辑单元(3)通过控制信号直接控制的即插即用的功能单元。
6.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的基础模块（2）的网络结构，其包括：
a.至少一个扩展模块（5），特别是一个或多个功能设备和/或通信模块，用于网络结构的功能扩展或功能提供，以及
b.通信总线（4），用于在基础模块（2）的逻辑单元（3）和一个或多个扩展模块（5）之间提供通信。
7.根据权利要求6所述的网络结构，其中所述网络结构(1)包括至少一个光源(10)和至少一个用于驱动所述至少一个光源(10)的驱动器(8)，并且其中所述至少一个驱动器(8)被形成为可连接到通信总线(4)的功能装置。
8.根据权利要求6或7所述的网络结构，其中，至少一个扩展模块（5）包括至少一个通信模块（30，30'），用于将网络结构连接到网络***。
9.根据权利要求8所述的网络结构，其中所述至少一个通信模块（30，30'）包括至少一个用于与网络***进行无线通信的通信模块。
10.一种用于配置网络结构(1)的扩展模块(5)的方法，其中所述网络结构(1)包括具有逻辑单元(3)的基础模块(2)，以及用于在逻辑单元(3)和一个或多个扩展模块(5)、特别是一个或多个功能设备和/或通信模块之间提供通信的通信总线(4)，用于网络结构(1)的功能扩展或功能提供，并且其中该方法包括：
a.搜索连接到通信总线（4）的扩展模块（5），以及
b.为通信总线（4）配置一个扩展模块（5），如果搜索显示扩展模块（5）与通信总线（4）相连。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
a.查询在搜索过程中发现的扩展模块（5）是否为通信模块，以及
b.当查询表明在搜索中发现的扩展模块（5）是一个通信模块时，指定所述扩展模块代表网络结构（1）中存在的一个功能设备。
12.根据权利要求11所述的方法，其中代表包括通知通信模块所代表的功能设备的类型。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中代表包括将待代表的功能设备的工厂设置发送至通信模块。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述网络结构包括配置为灯具的扩展模块，以及所述方法进一步包括按计划安装灯具并随后校准灯具。
15.根据权利要求14所述的方法，其中随后校准灯具包括通过配置为通信模块的扩展模块将用于校准灯具的校准数据传输到网络结构。
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