РАСШИРЕННЫЕ КАДРЫ ПРОТОКОЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
ADVANCED PROTOCOL FRAMES FOR TRANSFERRING DATA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области передачи данных между устройством-источником и целевым устройством, причем эти устройства задействуют протокол, который определяет командный кадр запроса. А именно настоящее изобретение относится к способу передачи кадра данных и к соответствующим устройствам, выполненным с возможностью передачи кадров данных. Конкретнее, настоящее изобретение имеет отношение к области распределенного сбора данных в рамках управления техническим комплексом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существует много общепризнанных протоколов для обмена данными и связи. Некоторые протоколы приспособлены к конкретным характеристикам задействованного канала связи в том смысле, что определение протокола учитывает, среди прочего, скорость передачи данных канала, является или нет канал совместно используемым, длину канала, физическую реализацию (например, проводная или беспроводная передача), ширину полосы радиочастот и т.д. Протоколы и определения для локальной беспроводной связи включают в себя, например, EnOcean (TM), Dash7 (TM), OneNet (TM), ANT (TM), Bluetooth (TM), Z-Wave (TM), Zigbee (TM), WirelessHart (TM), 6LoWPAN (Тм), MiWi (TM), IEEE 802.15.4, IEEE 802.11 (Wi-Fi) и другие.
Как правило, протокол определяет некоторую единицу данных, которая представляет минимальное количество информации, которое передается по соответственному каналу. Такие единицы именуются как "пакет", "телеграмма" или "кадр". В контексте настоящего раскрытия предмета изобретения термин "кадр" будет обозначать такую единицу информации, которая определена соответственным рассматриваемым протоколом. Кроме того, общепринятым является предоставление кадра с информацией об адресации и/или маршрутизации, чтобы любой объект, который принимает кадр, в принципе, был в состоянии определить, адресован ли принятый кадр этому объекту.
Помимо реализации протоколов, есть также широкий диапазон стандартных аппаратных средств для облегчения фактической связи. Например, доступны модули для осуществления связи по одному или нескольким протоколам таким образом, чтобы не было необходимости многократной реализации протокола и возможностей связи в данном приложении. Упомянутые модули, как правило, обладают некоторой взаимной связностью, так что взаимодействие с приложением облегчается. Другими словами, можно сосредоточиться на самом приложении, опираясь на стандартизированные модули для обеспечения связи. Таким образом, нет необходимости явного внесения протокола и функциональных возможностей связи в само приложение.
Хоть применение стандартизированных протоколов и соответствующих аппаратных средств в форме вышеупомянутых модулей или встроенных функций интегральных схем (ИС) и дает преимущества в отношении простоты, надежности и стоимости, использование стандартного "оборудования", однако, подразумевает соответственные ограничения и запреты со стороны выбранного стандартного решения. В результате, выбранный протокол может, с одной стороны, существенно облегчать реализацию (низкая схемная сложность, высокая надежность, низкая себестоимость единицы продукции и т.д.), но одновременно с этим, с другой стороны, накладывать серьезные ограничения.
Среди прочего стандартные протоколы могут определять строгую последовательность, в которой должен осуществляться обмен данными. Например, стандарт IEEE 802.15.4 (и родственные реализации) предусматривает так называемый командный кадр запроса для опроса ожидающих данных. Таким образом, принимающий объект (устройство) может быть выключен или может находиться в состоянии простоя, пока передающий объект (устройство) генерирует или накапливает данные, которые будут передаваться на принимающий объект. Эти ожидающие данные могут затем опрашиваться принимающим объектом посредством передачи командного кадра запроса на передающий объект. Как следствие, принимающий объект может самостоятельно решать, когда принимать какие-либо ожидающие данные, а значит не должен все время находиться "на линии". Наоборот, принимающее устройство может экономить энергию, если оно решает, что прием каких-либо ожидающих данных не требуется в данный момент.
Наряду с этим распределенный сбор данных становится все более популярным в различных сферах, таких как научные исследования, промышленное оборудование, сетевое администрирование, управление техническим комплексом и тому подобное. С появлением так называемого "Интернета вещей" распределенные автономные устройства или приложения приводятся в подключенное состояние, чтобы собирать локальную информацию, возможно, обрабатывать ее и пересылать или передавать собранные данные на некоторый центральный объект для дальнейшей обработки и/или оценки.
Например, устройство с чувствительным элементом измеряет использование ресурса в техническом комплексе (например, воды, электричества, мыла и т.д.). Затем собранная информация может быть накоплена каким-то оборудованием, которое устанавливает связь с отдельно взятым устройством(ами) с чувствительным элементом. Желательно, чтобы все такое оборудование работало надежно, изготавливалось по низкой стоимости и потребляло мало энергии (например, последнее допускает автономные устройства с питанием от батареи). Хотя вышеуказанные цели могут быть достигнуты с использованием стандартных протоколов и соответствующих аппаратных средств, в этом случае выбранный протокол может ограничивать число возможных адресуемых устройств, так как адресное пространство выбранного протокола может не допускать определения достаточного количества уникальных адресов и вместе с этим идентификаторов устройств.
Следовательно, в различных сферах существует потребность обеспечить возможность реализации приложений посредством стандартного оборудования. В то же время, однако, есть потребность в дополнительном снижении потребления энергии задействованных устройств. Особенно с учетом распределенного оборудования для сбора данных, которое предоставляется только с ограниченными энергетическими ресурсами и когда обслуживание (например, замену или подзарядку батареи) желательно свести к минимуму. В частности, есть потребность в дополнительном усовершенствовании стандартизированных протоколов и соответствующих аппаратных средств с точки зрения энергетической эффективности.
Из документа WO 2010/143756 А2 известна сенсорная сеть, отвечающая спецификации "ZigBee", с режимом работы без маяка для низкого энергопотребления, которая предусматривает опрос, передачу данных и схему подтверждения приема между так называемым "родительским" устройством и так называемым "дочерним" устройством.
Кроме того, из документа US 2010/0246600 A1 известен общий подход к сокращению содержащейся в заголовке информации в системах связи, что, однако, нежелательно для использования с распределенным оборудованием для сбора данных.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеуказанные проблемы решаются объектом настоящего изобретения согласно независимым пунктам формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные варианты осуществления определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предоставляется способ передачи кадра данных от устройства-источника на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, при этом способ содержит этапы, на которых сохраняют в целевом устройстве ожидающие данные, подлежащие передаче на устройство-источник, принимают от устройства-источника командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, передают ожидающие данные на устройство-источник в ответ на прием командного кадра запроса и извлекают из принятого командного кадра запроса назначенные данные, подлежащие передаче от устройства-источника на целевое устройство.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется способ передачи кадра данных от устройства-источника на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, при этом способ содержит этапы, на которых получают в устройстве-источнике данные, подлежащие передаче на целевое устройство, генерируют командный кадр запроса для опроса на целевом устройстве данных, ожидающих отправки на устройство-источник, назначают данные, подлежащие передаче в командном кадре запроса, и передают командный кадр запроса с назначенными данными, подлежащими передаче на целевое устройство.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется целевое устройство для приема кадра данных от устройства-источника, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, при этом целевое устройство выполняется с возможностью сохранения в целевом устройстве ожидающих данных, подлежащих передаче на устройство-источник, приема от устройства-источника командного кадра запроса для опроса ожидающих данных, передачи ожидающих данных на устройство-источник в ответ на прием командного кадра запроса и извлечения из принятого командного кадра запроса назначенных данных, подлежащих передаче от устройства-источника на целевое устройство.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется устройство-источник передачи кадра данных на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, при этом устройство-источник выполнено с возможностью получения данных, подлежащих передаче на целевое устройство, генерирования командного кадра запроса для опроса на целевом устройстве данных, ожидающих отправки на устройство-источник, назначения данных, подлежащих передаче в командном кадре запроса, и передачи командного кадра запроса с назначенными данными, подлежащими передаче на целевое устройство.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется система для распределенного сбора данных, содержащая по меньшей мере одно устройство-источник согласно любому из раскрытых вариантов осуществления и по меньшей мере одно целевое устройство согласно любому из раскрытых вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления настоящего изобретения, которые представлены для лучшего понимания идей изобретения и которые не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение, будут описаны далее со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1A демонстрирует схематический вид системы сбора данных, содержащей центральный объект, оборудование для накопления данных и оборудование для сбора данных, реализующей передачу кадра данных в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 1B демонстрирует схематический вид иллюстративного блока накопления данных, реализующего передачу кадра данных в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 1C демонстрирует схематический вид иллюстративного блока сбора данных, реализующего передачу кадра данных в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 демонстрирует возможную реализацию передачи кадра данных в оборудовании для накопления данных и оборудовании для сбора данных, размещенных в техническом комплексе, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3A демонстрирует схематический вид типового командного кадра запроса;
Фиг. 3B демонстрирует схематический вид командного кадра запроса в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3C демонстрирует схематический вид командного кадра запроса в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 демонстрирует схематический вид последовательности кадров между устройством-источником и целевым устройством в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
и
Фиг. 5A и 5B демонстрируют блок-схемы последовательностей операций для вариантов осуществления способа согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. 1A демонстрирует схематический вид системы сбора данных, содержащей центральный объект, оборудование для накопления данных и оборудование для сбора данных, реализующей передачу кадра данных в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Конкретнее, система сбора данных в соответствии с настоящим вариантом осуществления предусматривает центральный объект 10, оборудование для накопления данных в виде одного или более блоков 30, 30ʹ накопления данных и оборудование для сбора данных в виде одного или более блоков 40, 40ʹ сбора данных. Центральный объект 10 может обмениваться данными с блоками 30, 30ʹ накопления данных при помощи некоторой сети или сетевой системы 20, возможно, включающей в себя сеть Интернет, одну или несколько корпоративных сетей и/или сети общего пользования, такие как сети телефонной или подвижной связи.
В качестве примера, первая линия 91 связи соединяет центральный объект 10 с сетью Интернет 20, а вторая линия 92 связи соединяет по меньшей мере один блок 30 накопления данных с сетью Интернет 20. В качестве дополнительных примеров, линия 92 связи между блоком 30 накопления данных и сетью 20 может представлять собой прямое или псевдопрямое подключение к сети Интернет, например, с помощью линии DSL или LAN. Дополнительно может быть задействована также и беспроводная передача данных, благодаря чему оборудование 30, 30ʹ для накопления данных устанавливает связь через воздушный интерфейс (GSM, UMTS, WLAN, WiFi, WiMaX, и тому подобное) с сетью подвижной связи или соответственной точкой доступа, а посредством этого с сетью 20.
В некоторых случаях один или более блоков 30ʹ накопления данных в составе оборудования для накопления данных могут соединяться с сетью 20 посредством одного или нескольких промежуточного уровней накопления данных. Один из подходов заключается в реализации дополнительного уровневого оборудования 50 между блоками накопления данных и сетью 20. Такое дополнительное уровневое оборудование (блоки) может, в свою очередь, накапливать, обрабатывать и/или пересылать данные от одного или нескольких блоков 30ʹ накопления данных в сеть 20, от сети 20 или между ними. Например, дополнительное уровневое оборудование 50 может быть предусмотрено на уровне здания, секции, отдела или этажа. Таким образом, соответствующее уровневое оборудование 50 накапливает, обрабатывает и/или пересылает данные от оборудования 30ʹ для накопления данных или к нему, которое соответственно размещено в одной секции, одном здании, одном отделе или на одном этаже.
Оборудование для сбора данных исполняется в виде по меньшей мере одного блока 40 сбора данных, размещенного в соответствующем местоположении для сбора данных (подбора информации). Эти данные могут быть собраны посредством использования одного или более чувствительных элементов, которые выполняются с возможностью перевода некоторого физического количественного параметра в численное значение, которое подходит для передачи по сети связи. Упомянутые физические количественные параметры могут включать в себя любую измеримую величину, такую как температура, освещенность, время и дата, давление воздуха, влажность, ток, напряжение, сопротивление и тому подобное. Конкретнее, измеряемый количественный параметр может отражать некоторое состояние устройства, например количественный параметр потребления, уровень заполнения, срок действия и тому подобное. Например, световой барьер может задействовать источник света и светочувствительный элемент (фотодатчик), который измеряет интенсивность освещения для того, чтобы определить уровень заполнения раздаточного устройства или бака для отходов. Другие подходящие сведения, которые могут восприниматься через физический количественный параметр, включают в себя инфракрасное обнаружение по инфракрасному излучению, обнаружение по ультрафиолетовому излучению, обнаружение по радиочастотному (РЧ) излучению, ультразвуковое обнаружение и т.д.
В соответствии с настоящим вариантом осуществления один отдельно взятый блок 40 сбора данных устанавливает связь по меньшей мере с одним блоком 30 накопления данных по беспроводной линии 93 связи, такой как линия радиосвязи или линия связи с помощью инфракрасного излучения, которая, в свою очередь, может поддерживать один или несколько подходящих и вышеупомянутых стандартов и протоколов. В качестве конкретного примера, беспроводная линия 93 связи может быть реализована на основе стандарта IEEE 802.15.4 (или родственной реализации), который предусматривает командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, или таким образом, чтобы структура используемых кадров была совместима со стандартом IEEE 802.15.4 или родственной реализацией.
Теперь, со ссылкой на Фиг. 1B и 1C, будут более подробно описаны конкретные методы передачи кадра данных в настоящем варианте осуществления. А именно Фиг. 1A демонстрирует схематический вид иллюстративного блока 30 накопления данных в качестве одной из возможных реализаций целевого устройства, использующего передачу кадра данных в соответствии с настоящим вариантом осуществления, а Фиг. 1C демонстрирует схематический вид иллюстративного блока 40 сбора данных в качестве одной из возможных реализаций устройства-источника, использующего передачу кадра данных в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Иллюстративный блок 30 накопления данных, показанный на Фиг. 1B, содержит блок 302 обработки, блок 301 памяти и блок 303 связи. Блок 301 памяти может хранить код машинных команд, который может быть исполнен на блоке 302 обработки, чтобы реализовать функциональные возможности и варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению. Блок 303 связи содержит устройство беспроводной связи, которое облегчает обмен данными и связь в направлении одного или нескольких соотнесенных блоков 40, 40ʹ сбора данных через соответственные линии 93 связи. Следует отметить, что линии 93 связи могут быть назначены на отдельные каналы или все назначены на один совместно используемый канал в том смысле, что больше одного блока 40 сбора данных принимают кадр, хотя этот кадр адресован только одному конкретному блоку сбора данных (например, блоку 40ʹ сбора данных). Что касается линии 92 связи, передача данных в направлении сети 20 может, например, быть произведена через беспроводную линию связи на уровневое оборудование 50, которое, в свою очередь, имеет DSL- или LAN-подключение к сети Интернет 20.
Блок 301 памяти хранит код машинных команд, который может быть исполнен на блоке 302 обработки, чтобы реализовать способ передачи кадра данных от блока 40 сбора данных в качестве устройства-источника в блок 30 накопления данных в качестве целевого устройства, причем эти блоки используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, например стандарт IEEE 802.15.4, или родственную реализацию, или совместимую структуру кадра. Конкретнее, блок 301 памяти хранит код для реализации сохранения ожидающих данных, подлежащих передаче в блок 40 сбора данных. Благодаря сохранению этих ожидающих данных блок 40 сбора данных не должен все время находиться "на линии" и может решить для себя, когда ожидающие данные должны быть приняты (например, когда блок 40 все равно должен быть включен по другим причинам). Кроме того, хранящийся код реализует прием командного кадра запроса для опроса ожидающих данных от блока 40 сбора данных и в ответ на прием командного кадра запроса передачу ожидающих данных в блок 40 сбора данных.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения код также реализует извлечение из принятого командного кадра запроса назначенных данных, подлежащих передаче от блока 40 сбора данных в блок 30 накопления данных. Таким образом, не только ожидающие данные опрашиваются блоком 40 сбора данных, но и, одновременно с этим, назначенные данные, намеченные для блока накопления данных, передаются в одном кадре. Следовательно, блок сбора данных может экономить больше энергии, так как он может ждать, пока не должны будут передаваться в блок 30 накопления данных назначенные данные, такие как собранные данные измерений чувствительного элемента, и при этом одновременно опросить любые ожидающие данные.
Иллюстративный блок 40 сбора данных, показанный на Фиг. 1C, содержит блок 402 обработки, блок 401 памяти и блок 403 связи. Блок 401 памяти может хранить код машинных команд, который может быть исполнен на блоке 402 обработки, чтобы реализовать функциональные возможности и варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению. Блок 403 связи, по выбору, может содержать одно устройство беспроводной связи, которое облегчает обмен данными и связь в направлении соотнесенного блока 30 накопления данных. Опять же предпочтительно, чтобы связь в направлении соотнесенного блока сбора данных могла быть реализована, как описано применительно к линии 93 связи.
Являясь блоком сбора данных, он дополнительно содержит блок 404 с чувствительным элементом, который выполняется с возможностью сбора нужных данных, например, посредством измерения одного или нескольких интересующих количественных параметров. Блок 404 с чувствительным элементом может для этого задействовать устройства с чувствительным элементом, источники тока/напряжения, источники света, пороговые схемы, аналого-цифровые преобразователи, схемы усреднения, схемы фильтров и тому подобное. Конкретнее, блок 401 памяти хранит код машинных команд, который может быть исполнен на блоке 402 обработки, чтобы принять данные (кадр) от соотнесенного блока накопления данных и передать данные в соотнесенный блок накопления данных.
Например, кадр от соотнесенного блока накопления данных (нисходящий канал) может содержать данные конфигурации и/или инструкции, устанавливающие что-либо из следующего: интервал сбора информации, точность сбора информации, выбор количественных параметров (т.е. информация о каких количественных параметрах должна быть собрана), установка блока во включенное состояние, выключенное состояние или состояние простоя, установка интервала передачи и тому подобное. По восходящему каналу блок сбора данных может сообщать собранные данные и/или информацию о статусе (например, рабочее состояние, возможная ошибка(ки), оставшиеся ресурсы батареи/энергии и т.д.) обратно в соотнесенный блок накопления данных.
Блок 401 памяти хранит код машинных команд, который может быть исполнен на блоке 402 обработки, чтобы реализовать вариант осуществления настоящего изобретения, а именно передачу кадра данных от блока 40 сбора данных в качестве устройства-источника в блок 30 накопления данных в качестве целевого устройства, причем эти блоки опять же использует протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных, например стандарт IEEE 802.15.4, или родственную реализацию, или совместимую структуру кадра. Конкретнее, блок 401 памяти хранит код для реализации получения данных, подлежащих передаче в блок 30 накопления данных, которые могут быть чем-то из следующего: собранные данные измерений чувствительного элемента, данные о статусе, подтверждающие активность сообщения, и тому подобное. Код также реализует генерирование командного кадра запроса для опроса данных, ожидающих отправки, в блок 40 сбора данных, на блоке 40 накопления данных, в том смысле, что последнее устройство 40 может сохранять (помещать в буфер) любые данные, подлежащие передаче в блок 40 сбора данных.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения код также реализует назначение данных, подлежащих передаче в командном кадре запроса, и передачу командного кадра запроса с назначенными данными, подлежащими передаче на устройство 40 накопления данных. Таким образом, блок 40 сбора данных может решить для себя, когда проводить опрос ожидающих данных из устройства 30 накопления данных. Например, блок 40 сбора данных может ждать, пока не должно будет отправлено сообщение об измеренных данных чувствительного элемента (например, задается временным интервалом или запускается событием), вследствие чего блок 40 сбора данных должен будет каким-то образом включиться, чтобы произвести передачу этих данных. В этот момент блок сбора данных может объединить сообщение данных с опросом ожидающих данных, назначая данные в командный кадр запроса.
В результате не только блок 40 сбора данных, но также и блок 30 накопления данных может экономить больше энергии, так как две задачи выполняются с использованием одного кадра. Следует отметить, что в большинстве случаев назначение данных в командный кадр запроса и передача такого кадра являются еще более эффективными с точки зрения энергопотребления, чем передача двух отдельных выделенных кадров из-за затрат на форматирование и адресацию каждого кадра. Кроме того, помимо более эффективного использования доступных энергоресурсов, и радиоресурсы тоже используются более эффективно. Вместо двух или более кадров только один кадр обеспечивает достижение двух целей. Таким образом, дополнительно снижаются помехи и излучения.
Нужно дополнительно отметить, что становится возможным полный двунаправленный обмен данными между центральным объектом 10, с одной стороны, и одним отдельно взятым блоком 40, 40ʹ сбора данных, с другой. А именно центральный объект 10 может передавать данные через линию 91 связи, сеть 20, линию 92 связи, соотнесенный блок 30 накопления данных и линию 93 связи в конкретный блок 40ʹ сбора данных. Аналогично, отдельно взятый блок 40ʹ сбора данных может передавать данные обратно на центральный объект 10 через линию 93 связи, соотнесенный блок 30 накопления данных, линию 92 связи, сеть 20 и линию 91 связи. В качестве примера, данные в нисходящем канале, т.е. в направлении от центрального объекта 10 к блоку сбора данных, могут содержать данные конфигурации, тогда как данные в восходящем канале, т.е. в направлении от одного блока сбора данных к центральному объекту 10, могут содержать данные чувствительных элементов, представляющие локально собранные данные в формате, подходящем для передачи и дальнейшей обработки.
Фиг. 2 демонстрирует возможную реализацию передачи кадра данных в оборудовании для накопления данных и оборудовании для сбора данных, размещенных в техническом комплексе, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, конкретнее, как управляемый технический комплекс в форме туалетной комнаты 1. Туалетная комната 1 имеет несколько мест, из которых могут раздаваться расходные материалы, в том числе баки 41 для отходов, раздаточные устройства 42 для туалетной бумаги, раздаточные устройства 43 для мытья рук и раздаточные устройства 44 для полотенец для рук. В процессе эксплуатации уборной запасы в раздаточных устройствах 43 для мытья рук, раздаточных устройствах 44 для полотенец для рук и раздаточных устройствах 42 для туалетной бумаги могут заканчиваться, в то время как баки 41 для отходов могут заполняться.
В традиционных подходах к управлению техническим комплексом обслуживающий рабочий или бригада будут периодически проводить проверку туалетной комнаты 1, в том числе проверку уровней в раздаточных устройствах 43, количества полотенец для рук в раздаточных устройствах 44 для полотенец для рук, количества туалетной бумаги в раздаточных устройствах 42 для туалетной бумаги и уровней отходов в каждом из баков 41 для отходов. Обслуживающий рабочий может сделать вывод о том, вероятно ли, что какому-то ресурсу потребуется пополнение в период до его следующего планового посещения для обслуживания, и он может пополнить те ресурсы, которые признаны требующими такого пополнения, при условии, что у рабочего имеется достаточное количество расходных материалов в тележке для обслуживания. Обслуживающий рабочий может также опорожнять баки 41 при условии, что у рабочего имеется достаточная оставшаяся емкость для отходов на тележке для обслуживания. Если емкость для отходов или оставшиеся ресурсы на тележке недостаточны, рабочий может не пополнять ресурсы либо скорректировать свой маршрут, чтобы посетить центральное место хранения для восполнения запасов на тележке, прежде чем продолжить.
В настоящем варианте осуществления туалетная комната 1 на Фиг. 2 также включает в себя блок 31 накопления данных, например блок, который описан как блок 30, 30ʹ применительно к другим вариантам осуществления. Блок 31 накопления данных имеет соотнесенные блоки сбора данных в каждом из раздаточных устройств/баков 41-44. А именно эти блоки сбора данных измеряют соответственно расход полотенец, бумаги и мыла, а также уровень заполнения баков 41 с тем, чтобы сообщить эти собранные данные обратно через блок 31 накопления данных на центральный объект для управления техническим комплексом. Эти данные передаются по восходящему каналу на упомянутый центральный объект.
В более общем смысле, однако, варианты осуществления настоящего изобретения могут также применяться к управлению техническим комплексом любого типа, когда использование расходных материалов и снабжение ими должны управляться в большом масштабе. К примеру, крупные организации, такие как компании, государственные органы и т.д., предоставляют для использования коммунальные технические комплексы, например, служащим, посетителям и другим сотрудникам. В рамках коммерческого предприятия такие технические комплексы могут включать в себя не только туалетные комнаты, подобные показанной со ссылкой на Фиг. 2, но также и конференц-залы, станции подготовки документов, станции приготовления пищи, станции обслуживания, местный склад припасов и иные аналогичные технические комплексы.
Каждый технический комплекс может быть соотнесен с местами хранения или местоположениями раздаточного оборудования, где расходные материалы, которые будут использоваться внутри и вблизи технического комплекса, могут храниться готовыми к использованию и где отработанные материалы могут откладываться для утилизации. В случае туалетных комнат такие места хранения могут содержать раздаточные устройства для туалетной бумаги, раздаточные устройства для геля для мытья рук или антибактериального геля, мусорные баки и раздаточные устройства для средств гигиены. В случае, если технический комплекс представляет собой центр подготовки документов, место хранения может включать в себя места хранения бумаги, места хранения картриджей, места хранения канцелярских принадлежностей и тому подобное. В случае, если технический комплекс представляет собой зону обслуживания, места хранения могут включать в себя места хранения для различных деталей, а также для составов для технического обслуживания и моющих составов, равно как и, например, раздаточных устройств для мытья рук и раздаточных устройств для бумажных полотенец. Такие места в целом обеспечивают ресурс для пользователей технического комплекса. В частности, ресурс может быть расходным материалом или может быть пространством для отложения использованных расходных материалов и/или мусора. В каждом случае ресурс может быть исчерпан пользователями технического комплекса.
Такое управление может представлять собой существенную организационную и логистическую проблему и в значительной степени зависит от опыта как администраторов, так и рабочих. Такие проблемы включают в себя обеспечение того, чтобы каждый технический комплекс посещался достаточно регулярно для оценки потребностей в выделении ресурсов каждого места в техническом комплексе, а также пополнение и/или опорожнение этих мест в зависимости от обстоятельств. Дополнительные проблемы включают в себя обеспечение того, чтобы технические комплексы поддерживались в надлежащем состоянии без необходимости предоставления очень больших площадей для хранения отходов или поддержания большого складского запаса расходных материалов в самих технических комплексах на тележках снабжения, или в центральном месте. Наконец, существенная проблема состоит в том, чтобы управлять техническими комплексами таким образом, чтобы реагировать на внештатные события, которые приводят к неожиданному исчерпыванию одного или более ресурсов или неожиданному скоплению отходов.
Для таких приложений настоящие варианты осуществления могут обеспечить выгодное решение, так как распределенное оборудование для сбора данных может быть предоставлено в целом эффективно. А именно варианты осуществления настоящего изобретения дают возможность обеспечения экономически выгодного и надежного оборудования (оборудования для накопления и сбора данных) и функциональной совместимости, обусловленной использованием стандартизированных решений в вопросе связи, и в то же время дают возможность более эффективного использования энергетических ресурсов, доступных на задействованных устройствах. Помимо этого, также дополнительно снижаются помехи и радиочастотные излучения за счет снижения числа кадров, обмен которыми происходит через воздушный интерфейс во время нормальной работы.
Фиг. 3A демонстрирует схематический вид типового командного кадра запроса. В частности, командный кадр 70 запроса содержит заголовок 701 кадра и идентификатор 702 командного кадра. Идентификатор 702 командного кадра может хранить значение, которое характеризует кадр 70 как командный кадр запроса. Таким образом, любой принимающий объект имеет возможность идентифицировать кадр 70 как командный кадр запроса, чтобы инициировать все действия и обработку, предусмотренные соответственным стандартом.
В примере для стандарта IEEE 802.15.4 (и родственных реализаций или совместимых с ним структур кадров) заголовок 701 кадра может содержать переменное число октетов (байтов), в том числе так называемые поля MHR, такие как поле управления кадром, поле последовательного номера, поля адресации и тому подобное. Кроме того, идентификатор 702 командного кадра может задавать конкретное значение, такое как шестнадцатеричное значение 0×04, что является одним из способов идентификации кадра 70 как командного кадра запроса.
Фиг. 3B демонстрирует схематический вид командного кадра запроса в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Кадр 71 командного запроса аналогично кадру 70, который описан со ссылкой на Фиг. 3A, содержит заголовок 701ʹ кадра и идентификатор 702 командного кадра. В соответствии с этим вариантом осуществления заголовок 701ʹ командного кадра запроса модифицирован таким образом, чтобы содержать еще и назначенные данные 710. Это может быть осуществлено благодаря задействованию неиспользуемых данных в заголовке кадра или за счет увеличения размера заголовка 701ʹ относительно заголовка 701 для кадра 70. Одним из возможных вариантов было бы использовать неиспользуемые поля адресации из числа полей MHR или добавлять какие-либо данные в поля, которые имеют переменную длину. Например, назначенные данные могут добавляться в конец в виде дополнительных полей адресации, так как поля адресации, как таковые, могут иметь переменную длину в октетах (байтах).
Фиг. 3C демонстрирует схематический вид командного кадра запроса в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Командный кадр 72 запроса снова содержит заголовок 701 кадра и идентификатор 702 командного кадра. Согласно этому варианту осуществления назначенные данные добавляются к кадру, например, в конце идентификатора 702 командного кадра. Таким образом, назначенные данные могут быть переменной, фактически неограниченной, длины, так как данные 710 следуют за стандартной конфигурацией заголовка 701 и идентификатора 702 командного кадра. Таким образом, любое задействованное оборудование должно быть только выполнено с возможностью проверки, включены ли назначенные данные 710 в состав командного кадра 72 запроса, просто перехватывая (принимая) дополнительные данные после приема идентификатора 702 командного кадра. Как следствие, модификации для существующих оборудования и реализаций могут оставаться очень небольшими. Тем не менее, при этом по-прежнему могут быть достигнуты преимущества раскрываемых вариантов осуществления.
Фиг. 4 демонстрирует схематический вид последовательности кадров между устройством-источником и целевым устройством в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления устройство-источник является блоком 40 сбора данных, который раскрыт и описан применительно к другим представленным вариантам осуществления, а целевое устройство является блоком 30 накопления данных, который также раскрыт применительно к другим представленным вариантам осуществления. В течение периода 91 молчания блок 40 сбора данных находится в энергосберегающем режиме или режиме простоя или направляет свои ресурсы на сбор и накопление данных чувствительных элементов или обнаружение каких-либо событий. В течение упомянутого периода 91 молчания любое оборудование для выполнения радиосвязи (например, через линию 93 связи, как раскрыто в привязке к Фиг. 1A) может быть выключено или установлено в энергосберегающий режим, поскольку не должно происходить никакой связи, обмена данными и кадрами.
В некоторый момент времени блок 40 сбора данных принимает решение сообщить данные обратно в блок 30 накопления данных и одновременно с этим запросить любые ожидающие данные. С этой целью блок 40 сбора данных генерирует командный кадр запроса и назначает в этот кадр любые данные, подлежащие передаче в блок 30 накопления данных. Этот сгенерированный таким образом командный кадр запроса передается в 92 в блок 30 накопления данных. Блок 30 накопления данных, в свою очередь, принимает командный кадр запроса и определяет, есть ли какие-либо данные, ожидающие отправки в блок 40 сбора данных. Соответственно, блок 30 накопления данных передает в 93 сообщение подтверждения, которое включает в себя, если имеются данные, ожидающие отправки в блок 40 сбора данных, своего рода уведомление, например, в форме установки флага ожидания кадра. Если действительно данные ожидают отправки, эти данные передаются в 94 от блока 30 накопления данных в блок 40 сбора данных. Так как блок 40 сбора данных завершил все необходимые задачи, т.е. сообщение данных в блок 30 накопления данных и одновременно с этим прием любых ожидающих данных, блок 40 может вернуться в состояние 91 молчания.
Фиг. 5A демонстрирует блок-схему последовательности операций для варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению. Этот вариант осуществления способа предназначен для реализации передачи кадра данных от устройства-источника на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных (как в IEEE 802.15.4 и родственных реализациях или совместимую с ним структуру кадра). Настоящий вариант осуществления способа охватывает этап S11, на котором сохраняют в целевом устройстве ожидающие данные, подлежащие передаче на устройство-источник. Эти данные могут представлять собой, например, данные конфигурации, полученные от некоторого центрального объекта, подлежащие пересылке на устройство-источник, чтобы сконфигурировать его работу и поведение (интервал сбора информации, точность сбора информации, энергосберегающий режим, запрос на сообщение уровня оставшихся энергетических ресурсов и тому подобное).
На этапе S12 командный кадр запроса для опроса ожидающих данных принимается от устройства-источника. Если действительно есть ожидающие данные, эти ожидающие данные передаются на этапе S14 на устройство-источник в ответ на прием командного кадра запроса. Если нет данных, ожидающих отправки, тем не менее, простое сообщение подтверждения может быть передано с некоторым указателем для того, чтобы уведомить устройство-источник о том, что нет данных, ожидающих отправки, и что устройство-источник может, соответственно, вернуться в некий энергосберегающий режим или режим простоя. На этапе S13 все назначенные данные, подлежащие передаче от устройства-источника на целевое устройство, извлекаются из принятого командного кадра запроса. Следует отметить, что продемонстрированный порядок этапов S13 и S14 может быть организован любым подходящим образом, например, еще и так, чтобы (дополнительный) этап S14 выполнялся перед этапом S13.
Фиг. 5B демонстрирует блок-схему последовательности операций для варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению. Этот вариант осуществления способа предназначен для передачи кадра данных от устройства-источника на целевое устройство, причем устройство-источник и целевое устройство используют протокол, определяющий командный кадр запроса для опроса ожидающих данных (как в IEEE 802.15.4 и родственных реализациях или совместимую с ним структуру кадра). Настоящий вариант осуществления способа охватывает этап S21, на котором в устройстве-источнике получают данные, подлежащие передаче на целевое устройство. Например, это может охватывать сбор, обработку или сохранение данных измерения чувствительных элементов, подлежащих сообщению в блок накопления данных и далее на некоторый центральный объект.
На этапе S22 генерируется командный кадр запроса для опроса на целевом устройстве данных, ожидающих отправки на устройство-источник. Предпочтительно, если этап S22 и последующие этапы могут быть инициированы в ответ на определение того, что полученные на этапе S21 данные должны передаваться, когда, например, истек некоторый интервал сбора/сообщения и/или имеет место событие касательно собранных данных измерения, например, измеренное значение удовлетворяет некоторому условию относительно предварительно заданного порогового значения. На этапе S23 данные, подлежащие передаче, назначаются в командный кадр запроса, а на этапе S24 так сгенерированный командный кадр запроса с назначенными данными, подлежащими передаче, передается на целевое устройство. Если действительно есть ожидающие данные, эти данные могут быть приняты на дополнительном этапе S25.
Хоть и были описаны подробные варианты осуществления, они служат лишь для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения, определяемого независимыми пунктами формулы изобретения, и не должны рассматриваться как ограничение.