蓝奥声核心技术分享 ——无线单火控制技术

1.技术背景

无线单火控制技术指基于对目标场景状态变化的协同感知而获得触发响应并进行智能决策,属于蓝奥声核心技术--边缘协同感知(EICS)技术的关键支撑性技术之一。该项技术属于物联网边缘域的无线通信与智能控制技术领域。

对于不同智能应用场景,由边缘服务节点与其周边的若干目标对象设备(即网络客户端设备)所构成的具有动态信息交互特征的物联网边缘域,主要面向解决目标对象域和感知控制域的无线网络通信及其信息交互的服务机制与流程问题。

按照无线通信节点拓扑与协议架构,就目前面向近距离、低功耗的物联网无线技术标准,可将网络服务节点与目标对象设备(即网络客户端设备)之间无线多点通信的网络拓扑传输方式,归结为无线定向广播、无线多点连接与无线Mesh网络几种基本的类型。

与经典的互联网及移动通讯网络不同的是,物联网边缘域网络及其服务节点所面向的目标对象设备并不仅仅包括像电脑与智能手机那样支持标准无线网络接入、具有较强资源能力、可安装各种应用软件的强智能终端设备,还包括具有更低成本、超低功耗、资源能力相对较弱的移动式或分布式的目标对象设备(如可穿戴设备、分布式传感器、外围执行设备等)。

物联网边缘域内设备之间网络服务节点与目标对象设备之间的无线网络通信方式,在很多情况下边缘网络的稳定性与互操作性显得更为重要,而不需要大数据量宽带通信;在网络服务节点需要以“一对多”或“多对多”对于作为客户端的目标对象设备进行并发服务时,除了动态接入网络的互操作性问题,还需要追求硬件资源、功耗与瞬态响应效率之间的平衡,即一个或多个服务节点设备可同时为若干处于低功耗待机状态的目标对象设备或设备群组提供同步瞬态触发以及并发数据传输的服务。

物联网边缘域内具有相同或相互关联的设备网络属性的多个协同代理节点,与周边若干被代理节点通过协同配网构成一个协同代理网络系统。协同代理节点由上位协同代理节点或网络系统主机(简称“系统主机”)所管理;服务节点设备可以通过对目标对象设备在不同信道或时隙内发送的无线信标进行无线扫描探测,可以在一个瞬间(极短的时间内)对周边众多的目标对象设备的状态变量反馈进行监测收集;典型地,无线设备能够以无线扫描探测方式获得无线信标达到每秒几十到几百次。但是由于无线扫描探测需要占用较多的功耗与资源,在建立无线连接之前处于低功耗待机状态的目标对象设备并不能以同样的方式获得来自服务节点设备的快速触发响应与并发控制。

2.2蓝奥声无线单火控制技术针对现有类似技术存在的以下几方面缺陷:

在现有技术中,无线定向广播虽然拓扑结构简单,无线资源占用少、同步数据传输效率高、触发响应速度快及无线协议简单,互操作性好,但有明显的缺陷:数据传输方向不对称性;非同步数据传输效率低; 数据接收反馈监测效率偏低及无线接收端功耗偏高。

无线多点连接虽然可多点双向无线数据传输、无线数据传输稳定、异步连接通信便利及安全性相对较高,但亦有一定的缺陷:如建立连接的响应时间较长,对环境及资源因素较为敏感、无线信道资源占用较大,尤其当客户端设备数量较多时,无线多点连接的趋于稳定性变差、传输距离缩短及传输功耗增高。

现有无线Mesh网络虽然安装配置简单,易于快速组网、无线传输路径灵活、 冗余机制和通信负载平衡强及较低的无线传输功率,但亦有明显的缺陷,如:无线互操作兼容性差、无线通信延迟高、不同无线标准交叉覆盖的协同性差,尤其对低功耗客户端设备并不适合作Mesh中继节点,须解决待机功耗与触发响应时间的平衡问题。

在实际应用过程中,无线单火装置对于智能家居中的照明控制装置(单火开关、调光面板)来说,具有用于改造升级现有存量的大多数住宅已有的墙壁单火开关的优势。但是,如何兼顾基于互联网的远程操作模式与基于边缘智能网络的现场互操作性,必要时选择现场网络控制模式,并可以让无线单火装置及其无线群组设备,在超低功耗待机状态时,具有对同步控制信号的快速响应,仍然是一亟需解决的技术问题。

2.关于蓝奥声无线单火控制技术

2.1蓝奥声无线单火控制技术所解决的技术问题

该项技术的目的在于提供一种无线单火控制方法、装置及系统,以解决上述背景技术中所提到的问题。

2.2类似竞争技术的缺陷问题(→见前述)

3.技术解决方案

3.1概述

某一无线主端设备向处于同步匹配状态的一个或多个作为无线从端设备的无线单火装置发送包含同步时间标识的同步序列信标;

所述无线单火装置在与至少一个无线主端设备保持同步匹配状态下,根据在其同步侦测接收时隙接收识别的所述无线主端设备发送的状态控制信息,对一个或多个交流负载回路的通断状态进行控制操作;

所述无线单火装置通过对电源状态的监测而获取状态监测变量,并根据所述状态监测变量所述同步侦测接收时隙进行状态反馈调制,使所述无线单火装置的所述电源状态符合对所述交流负载回路进行控制的通断状态条件。

3.2 主要技术特征

1)所述通断状态条件包括:①通态条件:所述无线单火装置串接于所述交流负载回路而带来的开关压降Von远远小于正常状态的交流供电电压Vac;②断态条件:所述无线单火开关串接于所述交流负载回路而带来的开关漏电流Ioff远远小于正常状态的负载接通电流Ion;其中,所述通断状态条件取决于对所述受控负载的通状与断态的加载交流电压的需求条件,分别包括通态允许电压范围、断态允许漏电流,并与所述受控负载的类别与参数相关联。

2)当所述状态监测变量达到或超过预警设定值时,通过调低无线模式参数中的侦测时隙占空比,而调低同步侦测时隙功耗;当所述状态监测变量超过期望预定值时,则通过调高无线模式参数中的侦测时隙占空比,调高所述同步侦测时隙功耗。

3)所述无线单火装置的单火电源模块按其交流取电输入端被划分为通态交流取电模块与断态交流取电模块;所述无线单火装置通过联动选择方式控制多选开关接通不同的联动掷点,使得所述交流负载回路与不同的所述交流取电输入端接通,进而控制对应的受控负载处于相应不同的通断状态。

4)还包括:通过控制端软件选定无线设备模式对所述无线单火装置的通断状态进行控制,并根据用户需求及目标设备状态对所述通断状态条件进行参数设定与调整;所述控制端软件根据用户指示策略与/或自适应调整策略,基于默认值设定对所述通断状态条件进行动态参数调整。

5)控制端软件根据当前所述无线单火装置或其所属的目标设备群组的无线模式状态,基于多级触发控制/群控的需求,对所述通断状态条件进行动态值调整。

6)所述无线单火控制模块包括无线同步主控模块、状态监测单元、开关驱动/控制单元;所述状态监测单元:用于对电源状态的监测而获取状态监测变量;所述开关驱动/控制单元:用于驱动/控制所述多选开关模块中对应所述交流负载回路的开关单元的通断状态;所述无线同步主控模块包括以下单元:同步侦测处理单元:用于作为无线从端设备与所述无线主端设备建立并保持同步匹配状态;在其同步侦测接收时隙接收识别的所述无线主端设备发送的状态控制信息;状态操作执行单元:用于对一个或多个交流负载回路的通断状态进行控制的预定时序操作;反馈调制处理单元:用于根据所述状态监测变量对其同步侦测接收时隙进行状态反馈调制,使所述无线单火装置的所述电源状态符合对所述交流负载回路进行控制的通断状态条件。

4.技术效果

4.1解决的技术问题

所述单火电源模块中,所述通态交流取电模块与所述断态交流取电模块的输入端之间保持隔离状态,所述交流负载回路在通态或断态时,分别被开关串接到所述通态交流取电模块或所述断态交流取电模块;所述多选开关执行模块包括若干个多选开关,所述多选开关的联动掷点A、联动掷点B分别与所述通态交流取电模块和所述断态交流取电模块的输入端电性连接,所述多选开关的COM端与所述交流负载回路电性连接。

4.2技术效果

该项技术公开了一种无线单火控制方法、装置及系统,兼顾基于互联网的远程操作模式与基于边缘智能网络的现场互操作性,必要时选择现场网络控制模式,并可以让无线单火装置及其无线群组设备,在超低功耗待机状态时,具有对同步控制信号的快速响应;该项技术无线单火装置在低功耗待机状态具有对同步控制信号的快速响应,并发群控,触发发接收响应快,自动多选匹配、状态反馈监控效率高,网络安装配置简单灵活,全自动配网,实现高效率微功耗AC/DC取电,兼具低功耗同步数据接收,面向低功耗省电的无线模式参数优化调整机制。

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