[发明专利]用于在DC照明和电力网格上进行定位的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及照明系统。更具体来说，这里所公开的各种发明性方法和设备涉及照明和电力配送系统。

背景技术

数字照明技术即基于例如发光二级管（LED）之类的半导体光源的照明，其给出了针对传统的荧光、HID和白炽灯的一种可行的替换方案。LED的功能上的优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐用性、更低的操作成本以及许多其他优点和益处。LED技术的近来的发展提供了允许许多应用中的多种照明效果的高效且鲁棒的全光谱照明源。

特别处在办公室空间和其他类似环境中的传统照明设施通常采用简单的点对点连接方法，其中通过专用的但是实质上“自由浮动”的电力线缆向每一个照明器供给电力。这些电力线缆在许多地方载送例如240V的高AC电压，其通常按照总体上自组织的方式从一个照明器跳跃到另一个照明器，直到所有的灯都被包括在系统中为止。此外，每一个照明器常常需要安装单独的开关线缆，其把每一盏灯或灯具连接到专用的控制开关或开关组。

在典型的办公室照明设施中，照明器通常被放置在矩形网格图案中，但是与此相对，为这些照明器网格供电所需的天花板上方的线缆布线的放置常常是相当不规则的。在许多情况下，电力线缆的放置和布线被留给各个单独的安装者决定。

为了帮助解决这种情况，在被称作“EMerge”的联盟内正在开发一种标准，该联盟是开发导致在商业建筑中快速采用DC电力配送的标准的开放性行业协会。EMerge标准提出使用安全的低电压（24V dc）电力配送以及更加结构化的电力供给方案，这是基于使用在天花板上方延伸的刚性母线而实现的。这种系统促进了照明系统中的灯的简化且安全的移除、连接或重定位。此外，由于所述母线系统可以被组织在天花板上方的网格结构中，因此其可能更加适合于与由其提供电力的照明器网格连接。在图1中示出了所提出的EMerge电力供给母线的一部分的一个实例，以及为各个单独的照明器供给电力所需的连接器和办公室天花板中的其他设备。

由于EMerge标准被设计成使得用户更容易即时移动和重新配置照明设施，因此希望确保可以容易地把照明器与控制开关相关联以及解除关联。为此，EMerge提出使用无线通信系统（当前是ZigBee）而不是物理连线来把照明器与例如墙壁开关之类的用户操作的控制点相连。

虽然传统的点对点风格的布线策略对于办公室照明设施的日常使用的影响很小，但是其在安装和试运转照明系统方面存在显著缺陷。此外，用于最初的系统的点对点线缆连接可能不适合于将来的修改。

任何新的照明系统的试运转的一个重要的困难在于如何准确地把照明器映射到控制单元或开关。例如对墙壁上的特定开关到其所控制的天花板中的照明器之间的连线进行布线。在传统上，整个试运转过程是完全人工的。安装者需要首先把天花板中的照明器与在照明规划图中所表明的照明器相关联，并且确保所述照明器被硬连线到也在规划图上被表明为对应于该盏灯的控制点的任何开关。在按照传统方式连线的系统的情况下，这一过程缓慢且费力。当希望通过无线方式控制以传统方式连线的照明器时，情况变得更加困难。在这种情况下，安装工程师有必要记录与每一个照明器相关联的独有无线标识符（ID编号）并且将该信息传送到照明规划图。当随后安装例如开关之类的无线照明控制时，类似地有必要把开关ID细节传送到照明规划图。所述过程中的下一步骤通常是在控制系统中的某处人工创建一个绑定表，以便把开关与照明器相关联。最后，需要对系统进行测试以便确保正确地分配了所期望的绑定。

因此希望简化控制器-照明器映射过程。举例来说，如果天花板中的每一个照明器的物理位置都被提供给系统，则可以使得照明器与控制点映射过程自动化。

当前，针对定位对象的许多传统技术解决方案采用无线技术，比如ZigBee或WiFi。在总的这一类解决方案中，将会发现最常见的两种系统是基于信号强度或者是基于行程时间。

使用信号强度作为其测量的基础的无线电定位系统（例如由AeroScout和Ekahau生产的那些系统）通常相对易于在适度的成本下实施，但是其固有精度相当差，可能会与真实位置相差5米。利用被称作“指纹采集”的技术可以改进精度，所述技术涉及事先测量房间内的每一点处的信号强度。但是所述过程实施起来较为费力，并且所得到的指纹简档会随着房间内的例如移动家具之类的微小改动而发生改变。