專利名稱：無線通信網絡以及使用xml模式的無線控制或監(jiān)控設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及無線通信并且，更特別地，涉及包括無線設備(例如，傳感器和/ 或驅動器)的無線通信網絡。本發(fā)明還涉及用于無線通信網絡(例如，無線傳感器網絡) 的無線控制或監(jiān)控設備。
背景技術：
從現有的和新的產品(例如，工業(yè)；住宅；商業(yè))中移除導線(wires)明顯地降低 了安裝時間，簡化了安裝過程，并且減少了花費。需要監(jiān)控和調試工具來幫助這種產品的安裝，以及跟隨調試以監(jiān)控和控制各種產 品參數。然而，人們認為這種工具會相當快地變得過時并且需要被重新設計以支持新的無 線產品。另外，當用于監(jiān)控產品的無線通信協(xié)議改變時，或者當所支持的協(xié)議在特定的環(huán)境 下無法使用時，人們相信這種工具將不起作用。基于低速無線個人區(qū)域網(LR-WPAN)的工業(yè)和商業(yè)無線傳感器網絡正在成為成 本有效，分布系統(tǒng)的強有力推動者。這些LR-WPAN技術正在不斷增加地部署到監(jiān)控和控制 應用中。演進工業(yè)協(xié)議趨于展現某種屬性，使得它們難以與基于設備的更多最新技術(例 如LR-WPAN)互通。由于類似自發(fā)現和自配置的概念是這些類型的設備中的通用概念，應用 這些規(guī)則中的一些來增加這種新一代產品的附加值是一個合乎邏輯的步驟。與此同時，人們相信這些新的解決方案與正在進行的工業(yè)環(huán)境的集成和互操作是 隨后需要解決的挑戰(zhàn)。這種演進的部分需要與傳統(tǒng)的相互作用，而不是當前保持的，工業(yè)協(xié) 議，諸如，例如且不限于INC0M(工業(yè)通信)。INCOM網絡提供INCOM網絡主機和各種設備之間的雙向通信，例如，電路中斷設 備、斷路器、數字儀表、電動機過載繼電器、監(jiān)測單元以及各種工業(yè)和電子分布產品。在由 專用雙絞線組成的通信網絡上執(zhí)行控制和監(jiān)控。優(yōu)選地，適當的電路為通信網絡提供簡單 的、低成本的接口。例如，Sure Chip Plus 微控制器，包括微處理器的混合模式模擬數字 特定用途集成電路(ASIC)，使實現控制、保護或監(jiān)控與INCOM網絡進行通信的設備。這種 集成電路提供各種網絡功能，例如，載波生成和檢測、數據調制/解調、地址解碼、以及5比 特循環(huán)冗余BCH錯誤代碼的生成和檢查?？商鎿Q地，合適的INCOM通信ASIC可以被用作， 例如，想要為外部微處理器使用的ASIC。INCOM可以使用各種調制技術和波特率(例如，但 不限制于，FSK(9600波特率)；基帶(153. I波特率))。美國專利4，644，547 ;4，644，566 ； 4，653，073 ；5，315，531 ；5，548，523 ；5，627，716 ；5，815，364 ；以及 6，055，145 中公開了 INCOM網絡和協(xié)議的實例，通過引用將其合并于此。出于多種原因，工業(yè)協(xié)議(例如INC0M)在整合的時候提供有趣的挑戰(zhàn)。首先，由于市場、歷史和/或工程需要，協(xié)議定義是不斷演進的并且不同的設備通常使用協(xié)議的不 相交版本或子集。第二，由于網絡和調試工具必須包括領域中相關的所有可能設備(傳統(tǒng)的和當前 的)的信息，網絡和調試工具的開發(fā)和維持費用會受到影響。這些特性致使具有預先確定的協(xié)議棧的設備的低效率實施。在設計時考慮協(xié)議所 有可能或者變化的設備構造完全是不切實際的?？紤]到協(xié)議自身在演進中，并且實施協(xié)議 另一版本的設備一定會在未來實現，這種傳統(tǒng)方法經證實是無法成立的。如經歷的許多次一樣，監(jiān)控和控制系統(tǒng)的設計者通常不控制將被監(jiān)控和控制的未 來設備的部署和配置。修改應用、或者系統(tǒng)、如其運行的動作被稱為動態(tài)重新配置。已經在多種應用(類 似于反病毒程序)中演示了這種動作的益處。為了支持動態(tài)重新配置，應用或者分布式系 統(tǒng)必須具有多種特性。作為簡要說明，相關的特性包括(1)用戶必須能夠具體地定義系統(tǒng) 的可重新配置的屬性；(2)必須存在從系統(tǒng)外部的源為系統(tǒng)提供用于重新配置的必要信息 的方法-并且這種方法必須是同步的以避免死循環(huán)；以及(3)在重新配置的過程中必須描 述和執(zhí)行表征可重新配置過程的所有信息。實質上，這種動態(tài)重新配置必須能夠定義屬性 集合，其表征重新配置的行為，以及重新配置它的過程。要考慮的重要問題是系統(tǒng)被重新配置為的行為或狀態(tài)的集合，或者換句話說，通 過設計來支持可重新配置性。無限地支持重新配置將最終使在第一位置處實現動態(tài)重新配 置的優(yōu)勢落空。因此，在選擇可重新配置行為集合時應該仔細考慮。因此，無線通信網絡中有改進的空間。在用于無線通信網絡的無線控制或監(jiān)控設備中也有改進的空間。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施方式滿足了這些和其它需要，其考慮到監(jiān)控和控制系統(tǒng)具有的信息 是有限的這一事實并且其使關于相應通信協(xié)議的協(xié)議轉換成為動態(tài)可重新配置的。這樣允 許監(jiān)控和控制系統(tǒng)通過部分用戶的最小努力來更新所需字段。例如，系統(tǒng)定義和/或改進 產品概要以支持新的或者更新的產品，而不改變相應的監(jiān)控和通信工具。這樣還具有的優(yōu) 點為，基礎無線通信協(xié)議和基礎設施(infrastructure)的任何改變對用戶來說是透明的。 優(yōu)選地，系統(tǒng)能夠在不同的操作系統(tǒng)平臺下使用，并且能夠適應不同的通信媒體和不同的 格式因素。根據本發(fā)明的一個方面，無線通信網絡包括多個無線設備；以及無線控制或監(jiān) 測設備，構造為與所述多個無線進行無線通信；無線控制或監(jiān)測設備包括無線收發(fā)機、用 戶輸出設備、用戶輸入設備、以及與無線收發(fā)機、所述用戶輸出設備、和所述用戶輸入設備 協(xié)同操作的處理器，所述處理器包括例程，其被構造為從所述多個無線設備向用戶輸出設 備輸出第一信息，或者從所述用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入第二信息，其中所述 例程進一步構造為使用XML模式來定義從所述多個無線設備向用戶輸出設備輸出的第一 信息，或者定義從用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入的第二信息。所述多個無線設備可以包括在用于第一通信協(xié)議的第一接口和用于第二通信協(xié) 議的第二接口之間的變換器。第一通信協(xié)議可以是標準通信協(xié)議，并且第二通信協(xié)議可以是不同的專有通信協(xié)議。變換器可以構造為利用不同的專有通信協(xié)議與第一專有設備和第二不同專有設 備進行通信；XML模式可以定義從無線控制或監(jiān)測設備到第一專有設備的第一請求和從無 線控制或監(jiān)測設備到第二不同專有設備的第二不同請求；以及變換器可以將第一請求轉換 為第一專有設備的相應的第一命令，并且可以將第二不同請求轉換為第二不同專有設備的 相應的多個第二不同命令。第一請求可以對應于與第一專有設備相應的第一表達；第二不同請求可以對應于 與第二不同專有設備相應的第二不同表達；第一請求和第二不同請求可以都對應于來自用 戶輸入設備的多個不同用戶命令中的同一用戶命令；相應的第一命令可以是第一專有設備 所接受的多個不同命令中的一個；以及相應的多個第二不同命令可以是第二專有設備所接 受的多個不同命令中的一些。無線控制或監(jiān)測設備可以進一步構造為將所述多個無線設備投入無線通信網絡 試運行。例程可以是包括多個端點的JAVA應用；所述多個無線設備可以是許多個無線設 備，多個無線設備中的每一個對應于多個端點的第一端點和第二端點，第一端點是包括用 于網絡發(fā)現和設備識別的第一命令的發(fā)現端點，第二端點包括用于第一信息的第二命令。如本發(fā)明的另一方面，便攜式無線控制或監(jiān)測設備被構造為與多個無線設備進行 無線通信。無線控制或監(jiān)測設備包括無線收發(fā)機，用戶輸出設備；用戶輸入設備；以及與 無線收發(fā)機、所述用戶輸出設備、以及所述用戶輸入設備協(xié)同操作的處理器，所述處理器包 括例程，其構造為從所述多個無線設備向用戶輸出設備輸出第一信息，或者從用戶輸入設 備向所述多個無線設備輸入第二信息，其中例程進一步構造為使用XML模式來定義從所述 多個無線設備向用戶輸出設備輸出的第一信息，或者定義從用戶輸入設備向所述多個無線 設備輸入的第二信息。


結合附圖閱讀時，從下面優(yōu)選實施方式的描述能夠獲得本發(fā)明的完整理解，其 中圖1是根據本發(fā)明實施方式的無線跳閘(trip)單元的無線跳閘單元通信板的結 構圖；圖2是根據本發(fā)明實施方式的將INCOM協(xié)議變換為/自IEEE 802. 15. 4無線通信 的獨立變換模塊的結構圖；圖3為根據本發(fā)明實施方式的雙用途變換模塊的結構圖；圖4為根據本發(fā)明實施方式的無線網絡中包含各種設備的系統(tǒng)的結構圖；圖5為在用于圖4的無線網絡的應用中包括的端點(endpoint)的結構圖；圖6為ZigBee 棧的結構圖；圖7為圖4的PDA中的軟件的結構圖。
具體實施例方式如此處所使用的，術語“數量”表示一個或比一大的整數(也就是，多個)。
如此處所使用的，術語“處理器”表示能夠存儲、檢索、以及處理數據的數字設備和 /或可編程模擬；計算機；工作站；個人電腦；微處理器；微控制器；微型計算機；中央處理 單元；大型計算機；微型電腦；服務器；網絡處理器；或任何適合的處理設備或裝置。如此處所使用的，EZMApp是指ZigBee 監(jiān)測應用，它是用于個人數字助理(PDA) 上無線傳感器和/或INCOM數據的顯示的JAVA應用。如此處所使用的，INCOM是從例如并且不限于電力系統(tǒng)儀表、繼電器和跳閘 (trip)單元檢索數據的工業(yè)通信網絡。如此處所使用的，14是INCOM到802. 15. 4的變換模塊。如此處所使用的，SDIO是安全數字輸入輸出。例如并且不限于，支持SDIO的設備 (例如，不限于，類似于palm TreoTM的PDA ；便攜式電腦；蜂窩電話)可以使用為SD外形 因素所設計的相對較小的設備，例如GPS接收機、Wi-Fi或Bluetooth 適配器、調制解調器、 以太網適配器、條形碼閱讀器、IrDA適配器、FM無線電調諧器、TV調諧器、RFID閱讀器、數 字照相機、或其它大容量存儲媒體，例如硬盤。如此處所使用的，P4是Palm TreoTM到802.15.4的SDio卡。如此處所使用的，UML是統(tǒng)一建模語言，它是用于建模軟件的對象管理組織(OMG) 標準。例如但不限于，UML可以用于對所公開的無線通信網絡46進行建模。如此處所使用的，無線傳感器網絡(WSN)是使傳感器/驅動器設備能夠進行智能 通信的無線通信網絡。如此處所使用的，XML為可擴展標記語言，其是用于生成定制標記語言的通用規(guī) 范。例如，XML是可擴展的語言，因為XML允許它的使用者定義他們自己的元素，并且便于 在不同的信息系統(tǒng)間共享結構化數據。XML可以用于序列化數據并且能夠提供人和處理器 可以理解的結構化格式。如此處所使用的，XML模式是一種類型的XML文檔的說明，典型地按照結構上的約 束和所述類型的文檔的內容來表示，由XML自己施加的上述和除此之外的基本語法約束。 XML模式在相對高層次的抽象上提供文檔類型的視圖。在下面的表1A-1B，2A-2B和3A-3B 中示出了 XML模式的非限制性實例。XML模式可以包括多個XML字符串。
權利要求
1.一種無線通信網絡(46)，包括多個無線設備(2，38，40，42，44，6，14，14，)；以及無線控制或監(jiān)測設備(4，12)，構造為與所述多個無線設備進行無線通信，所述無線控 制或監(jiān)測設備包括無線收發(fā)機(36)，用戶輸出設備(90)，用戶輸入設備(92)，以及與所述無線收發(fā)機、所述用戶輸出設備、以及所述用戶輸入設備合作的處理器(94)，所 述處理器包括例程(36)，構造為從所述多個無線設備向所述用戶輸出設備輸出第一信息， 或者從所述用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入第二信息；其中所述例程進一步構造為，使用XML模式(96)來定義從所述多個無線設備向所述用 戶輸出設備輸出的所述第一信息，或者定義從所述用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入 的所述第二信息。
2.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述無線通信網絡是無線傳感器 網絡。
3.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，從由無線傳感器設備(2，38，40， 42，44)和無線驅動器設備( 所組成的組中選擇所述多個無線設備。
4.根據權利要求1所述的無線通信網絡06)，其中，從由無線跳閘單元O)、無線溫度 傳感器(38)、無線濕度傳感器(40)、無線震動傳感器(42)、以及無線電力傳感器04)所組 成的組中選擇所述多個無線設備。
5.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述多個無線設備包括在用于第 一通信協(xié)議的第一接口(57)和用于第二通信協(xié)議的第二接口 06)之間的變換器(6 ；14 ； 14，)。
6.根據權利要求5所述的無線通信網絡(46)，其中，其中所述第一通信協(xié)議是標準通 信協(xié)議；以及其中所述第二通信協(xié)議是不同的專有通信協(xié)議。
7.根據權利要求6所述的無線通信網絡(46)，其中，所述標準通信協(xié)議為IEEE 802. 15. 4 ；以及其中所述不同的專有通信協(xié)議是INC0M。
8.根據權利要求7所述的無線通信網絡(46)，其中，所述變換器(6；14 ；14’)包括用 于所述不同的專有通信協(xié)議的INCOM編碼器/解碼器( )，用于所述標準通信協(xié)議的IEEE 802. 15. 4編碼器/解碼器(57)，構造為在所述INCOM編碼器/解碼器和所述IEEE 802. 15. 4 編碼器/解碼器之間交換信息的處理器(5 ，以及構造為向所述INCOM編碼器/解碼器，所 述IEEE 802. 15. 4編碼器/解碼器和所述處理器提供電力的電源(18)。
9.根據權利要求6所述的無線通信網絡(46)，其中，所述變換器構造為使用所述不同 的專有通信協(xié)議與第一專有設備(2’ )和第二不同專有設備(80)通信；其中，所述XML模 式定義從所述無線控制或監(jiān)測設備到所述第一專有設備的第一請求以及從所述無線控制 或監(jiān)測設備到所述第二不同專有設備的第二不同請求；以及其中所述變換器將所述第一請 求變換為到所述第一專有設備的相應的第一命令，以及將所述第二不同請求變換為到所述 第二不同專有設備的相應的多個第二不同命令。
10.根據權利要求9所述的無線通信網絡(46)，其中，所述第一專有設備為INCOM跳閘單元(2’ )并且所述相應的第一命令為請求所述INCOM跳閘單元的多個遙感參數的INCOM 命令；以及其中所述第二不同專有設備為INCOM電力監(jiān)測設備(80)并且所述相應的多個第 二不同命令為請求所述INCOM電力監(jiān)測設備的多個遙感參數的兩個不同的INCOM命令。
11.根據權利要求9所述的無線通信網絡(46)，其中，所述第一請求對應于與所述第一 專有設備相應的第一表示；其中所述第二不同請求對應于與所述第二不同專有設備相應的 第二不同表示；其中所述第一請求和所述第二不同請求均對應于來自所述用戶輸入設備的 多個不同用戶命令的同一用戶命令；其中所述相應的第一命令是所述第一專有設備所接受 的多個不同命令中的一個；以及其中所述相應的多個第二不同命令是所述第二專有設備所 接受的多個不同命令中的一些。
12.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述無線控制或監(jiān)測設備進一步 構造(98)為調試所述無線通信網絡中的所述多個無線設備。
13.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述無線控制或監(jiān)測設備為個人 數字助理⑷。
14.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述無線收發(fā)機是無線安全數字 輸入輸出模塊(12)。
15.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述例程是包括多個端點(58， 60，62，64，66)的JAVA應用(36)；其中所述多個無線設備是許多無線設備(38，40，42，6， 14，14’)，所述許多無線設備的每個對應于所述多個端點的第一端點(58)和第二端點(60， 62，64，66)，所述第一端點為包括用于網絡發(fā)現和設備識別的第一命令的發(fā)現端點，所述第 二端點包括用于所述第一信息的第二命令。
16.根據權利要求15所述的無線通信網絡06)，其中，從由設備狀態(tài)、電流、電壓、電 力、和能量所組成的組中選擇所述第一信息。
17.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述XML模式定義從所述無線控 制或監(jiān)測設備到所述多個無線設備對于所述第一信息的請求。
18.根據權利要求17所述的無線通信網絡(46)，其中，所述多個無線設備為無線跳閘 單元O)；以及其中所述第一信息是多個電流。
19.根據權利要求18所述的無線通信網絡(46)，其中，所述請求包括 <req>,<type>current</type>, <id>iiii</id>，以及 </req>,其中，所述iiii是所述無線跳閘單元O)的設備標識符。
20.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述XML模式定義從所述多個無 線設備到所述用戶輸入設備的包括所述第二信息的響應。
21.根據權利要求20所述的無線通信網絡(46)，其中，所述多個無線設備為無線跳閘 單元O)；以及其中所述第二信息是多個電流。
22.根據權利要求21所述的無線通信網絡(46)，其中，所述響應包括 <res>，<type>current</type>，<id>iiii</id>,<data>aaaa ；bbbb ；cccc ；gggg</data>, IMM</res>,其中所述iiii是所述無線跳閘單元O)的設備標識符，所述aaaa是所述無線跳閘單 元的第一相位的電流(Ia)，所述WAb是所述無線跳閘單元的第二相位的電流( ),所述 cccc是所述無線跳閘單元的第三相位的電流(Ic)，以及所述gggg是接地電流(Ig)。
23.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，所述無線控制或監(jiān)測設備構造 (82,84)為在多個不同的無線通信媒體上與所述多個無線設備無線通信。
24.根據權利要求1所述的無線通信網絡(46)，其中，通過所述XML模式，所述無線控 制或監(jiān)測設備是可重新配置的。
25.一種便攜式無線控制或監(jiān)測設備(4，12)，構造為與多個無線設備(2,38,40,42, 44,6,14,14')無線通信，所述無線控制或監(jiān)測設備包括無線收發(fā)機(36)；用戶輸出設備(90)；用戶輸入設備(92)；以及與所述無線收發(fā)機、所述用戶輸出設備、以及所述用戶輸入設備合作處理器(94)，所述 處理器包括例程(36)，構造為從所述多個無線設備向所述用戶輸出設備輸出第一信息，或 者從所述用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入第二信息；其中所述例程進一步構造為，使用XML模式(96)來定義從所述多個無線設備向所述用 戶輸出設備輸出的所述第一信息，或者定義從所述用戶輸入設備向所述多個無線設備輸入 的所述第二信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線通信網絡(46)，包括多個無線設備(2，38，40，42，44，6，14，14’)和構造為與無線設備無線通信的可重新配置的無線控制或監(jiān)測設備(4，12)。無線控制或監(jiān)測設備包括無線收發(fā)機(36)，用戶輸出設備(90)，用戶輸入設備(92)，以及與無線收發(fā)機、用戶輸出設備、以及用戶輸入設備合作的處理器。處理器包括例程(36)，構造為從無線設備向用戶輸出設備輸出第一信息，或者從用戶輸入設備向無線設備輸入第二信息。例程進一步構造為，使用XML模式來定義從無線設備向用戶輸出設備輸出的第一信息，或者定義從用戶輸入設備向無線設備輸入的第二信息。無線網絡因此形成運行類似于Zigbee的標準協(xié)議的無線傳感器網絡。為了與運行類似于INCOM的專有協(xié)議的傳統(tǒng)設備通信，WSN包括網關(6，14，14’)。可以使用XML靈活地定義網關轉換規(guī)則。
文檔編號G06F17/30GK102106137SQ200980128518
公開日2011年6月22日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2008年5月23日
發(fā)明者D·K·莫特, L·R·佩雷拉, M·納夫, S·R·達斯 申請人:伊頓公司