用于园艺系统的无线网络的制作方法

1.本公开内容涉及园艺系统，并且具体地涉及将无线网络连接提供给园艺系统中的各种部件的系统和方法。

背景技术：

2.室内农业环境例如垂直农场和温室利用各种设备和装备来帮助作物生长。室内农业环境的主要部件之一是照明。园艺照明的控制对种植者是重要的，因为光对植物生长具有很大影响，但是也会消耗大量电力，并且因此代表着高额支出。此外，在室内农业环境中存在种植者可能想要控制的其他设备，例如温度和hvac系统、传感器、灌溉系统等。种植者从所有这些设备接收数据也是有益的，这样他们就可以更新园艺系统的当前状态。
3.园艺照明的控制是有益的一个示例是用于灯的调光。园艺灯的手动开/关切换或调光可能很麻烦，特别是如果种植者想要实现先进的照明制度，例如光周期和光驯化适应控制。如果种植者可以远程控制灯或者使照明控制自动化以便实现各种光调度，则这将容易得多。此外，园艺系统中的其他设备的远程控制和自动化调度允许种植者对室内农业环境甚至进行更好地控制。
4.由于可能需要连接的设备的数量以及设备在环境中的分布情况，因此在室内农业环境中，将园艺系统中的各种设备与中央控制器连接在一起具有挑战性。可以使用有线网络将设备连接在一起，但是这样的系统安装起来非常昂贵，尤其是在大型设施中。在添加或移除设备的情况下，或者如果设施的布局发生变化，则改变有线网络也是困难和耗时的。此外，有线网络可能无法支持无线网络可以提供的所有功能。无线网络也具有其挑战。例如，基于标准的无线解决方案如wi-fi和蓝牙可以用于支持无线网络，但是它们难以扩展至大量的设备。室内农业环境可能包括数百或数千个可能连接至网络的设备。可以开发专有无线网络，但是开发和维护是昂贵的。因此，需要的是用于连接园艺系统中的许多设备的成本有效、灵活的解决方案。

技术实现要素：

5.本文中公开的系统和方法包括一种无线园艺系统，该无线园艺系统包括计算机、适配器，该适配器被配置成：从计算机接收输入，其中，以计算机的第一本地通信协议对输入进行格式化；将输入从第一本地通信协议转换为第一无线信号；并且将第一无线信号发送至一个或更多个控制器。该系统还包括一个或更多个控制器，其中，一个或更多个控制器中的第一控制器连接至适配器并且被配置成：从适配器接收第一无线信号；并且将编码在第一无线信号中的输入提供给连接至第一控制器的设备。
6.在一些实现方式中，控制器被配置成通过下述操作将编码在第一无线信号中的输入提供给设备：将第一无线信号转换为设备的第二本地通信协议；并且将经转换的第一无线信号提供给设备。在一些实现方式中，第一本地通信协议与第二本地通信协议是相同的。
7.在一些实现方式中，第一控制器还被配置成：从设备接收数据；以及将编码在第二
无线信号中的数据发送至适配器或一个或更多个其他控制器中的至少之一。在一些实现方式中，以第二本地通信协议对数据进行格式化，并且第一控制器还被配置成将数据转换为第二无线信号。在一些实现方式中，第一本地通信协议与第二本地通信协议相同。在一些实现方式中，第一控制器将第二无线信号发送至适配器，并且适配器还被配置成：接收第二无线信号；将第二无线信号转换为第一本地通信协议；以及将经转换的第二无线信号发送至计算机。在一些实现方式中，数据包括传感器数据、设备的操作数据和设备的状态数据中的至少之一。在一些实现方式中，第一无线信号与第二无线信号使用相同的无线协议。在一些实现方式中，第一控制器还被配置成缓冲所接收的来自设备的数据。在一些实现方式中，第一控制器还被配置成对经缓冲的数据执行数据处理，并且将经处理的数据发送至适配器和一个或更多个控制器中的至少之一。
8.在一些实现方式中，第一通信协议是0至10v、pwm或dali控制接口之一。在一些实现方式中，第一无线信号是蓝牙网格信号。在一些实现方式中，输入包括用于控制设备的命令。在一些实现方式中，该设备包括灯具。在一些实现方式中，输入包括用于改变灯具的光强度的命令。在一些实现方式中，灯具照亮一个或更多个植物。在一些实现方式中，以下至少之一成立：适配器还被配置成在无线园艺系统中将来自第一控制器的无线信号中继至第二控制器或第二适配器；并且第一控制器还被配置成将来自适配器或第二控制器中的至少之一的无线信号中继至第三控制器或第二适配器。在一些实现方式中，适配器还被配置成用作与远离无线园艺系统的设备的接口。在一些实现方式中，以下至少之一成立：适配器还被配置成存储用于控制连接至一个或更多个控制器的设备的调度；并且第一控制器还被配置成存储用于控制连接至第一控制器的设备的调度。在一些实现方式中，以下至少之一成立：适配器还包括第一板载时钟，并且适配器还被配置成基于所存储的调度和第一板载时钟在调度的时间生成包括控制命令的无线信号；并且第一控制器还包括第二板载时钟，并且第一控制器还被配置成基于所存储的调度和第二板载时钟在调度的时间生成包括控制命令的输入，以提供给设备。
9.在一些实现方式中，适配器还被配置成缓冲用于连接至一个或更多个控制器的设备或传感器的数据。在一些实现方式中，适配器还被配置成对经缓冲的数据执行数据处理，并且将经处理的数据发送至计算机。在一些实现方式中，适配器和第一控制器中的至少之一还被配置成将外部设备的第三本地通信协议转换为由无线园艺系统使用的无线协议。在一些实现方式中，第一控制器还被配置成用作用于提供定位服务的信标。在一些实现方式中，第一控制器还被配置成将电力提供给连接至第一控制器的辅助部件。
10.本文中公开的另外的实现方式包括一种操作无线园艺系统的方法。该方法包括：在适配器处从计算机接收输入，其中，以计算机的第一本地通信协议对输入进行格式化；由适配器将输入从第一本地通信协议转换为第一无线信号；由适配器将第一无线信号发送至一个或更多个控制器；在一个或更多个控制器中的第一控制器处从适配器接收第一无线信号；以及由第一控制器将编码在第一无线信号中的输入提供给连接至第一控制器的设备。
11.在一些实现方式中，将编码在第一无线信号中的输入提供给设备包括：将第一无线信号转换为设备的第二本地通信协议；以及将经转换的第一无线信号提供给设备。在一些实现方式中，该方法还包括：在第一控制器处从设备接收数据；以及将编码在第二无线信号中的数据发送至适配器或一个或更多个其他控制器中的至少之一。在一些实现方式中，
以第二本地通信协议对数据进行格式化，并且该方法还包括由第一控制器将数据转换为第二无线信号。在一些实现方式中，该方法还包括：由第一控制器将第二无线信号发送至适配器；在适配器处接收第二无线信号；由适配器将第二无线信号转换为第一本地通信协议；以及将经转换的第二无线信号发送至计算机。
附图说明
12.图1是示出根据各种实现方式的无线园艺系统的框图。
13.图2是根据各种实现方式的用于无线园艺系统中的适配器的框图。
14.图3是根据各种实现方式的用于无线园艺系统中的控制器的框图。
15.图4是根据各种实现方式的无线园艺系统的示例布局。
16.图5是根据各种实现方式的在无线园艺系统中操作适配器的方法。
17.图6是根据各种实现方式的在无线园艺系统中操作控制器的方法。
18.图7是示出根据各种实现方式的将适配器或控制器用作中继器的框图。
19.图8是示出根据各种实现方式的将适配器用作远程接口或缓冲器的框图。
20.图9是示出根据各种实现方式的将适配器用作调度器的框图。
21.图10是示出根据各种实现方式的将适配器或控制器用作网络接口桥接器的框图。
22.图11是示出根据各种实现方式的将控制器用作调度器的框图。
23.图12是示出根据各种实现方式的将控制器用作定位信标的框图。
24.图13是示出根据各种实现方式的将控制器用作电力和通信接口的框图。
25.结合本文中描述的附图，通过阅读下面的具体实施方式，将更好地理解本实现方式的这些特征和其他特征。附图并不旨在按比例绘制。为了清楚起见，可能并未在每个附图中标出每个部件。
具体实施方式
26.图1是示出根据各种实现方式的无线园艺系统100的框图。无线园艺系统100包括通信地耦接至一个或更多个适配器104的气候计算机102。气候计算机102可以位于无线园艺系统100的其余部分附近、远程或部分附近和部分远程。气候计算机102可以包括一个或更多个控制器、计算机或服务器，其实现针对无线园艺系统100的一般监视、控制和数据分析功能。这些功能可以包括但不限于监视无线园艺系统100中的灯、传感器和其他部件的当前状态，控制无线园艺系统100中的灯(例如调光)、致动器、传感器和其他部件，实现对无线园艺系统100中的部件的调度控制(例如调光调度)，对从无线园艺系统100中的部件接收到的数据的数据分析(例如机器学习)，以及供用户查看信息、控制无线园艺系统100中的部件以及设置和改变调度的输入/输出功能。例如，气候计算机102可以是具有允许手动或自动控制电力设置的用户输入的电力供应。在另一示例中，气候计算机可以是通信地耦接至控制电力供应的远程服务器的电力供应。
27.适配器104可以直接与气候计算机102通信，并且可以被配置成利用气候计算机102的本地通信协议。适配器105可以被配置成将其消息转换为无线信号/从无线信号转换其消息，从而允许与现有的气候计算机102的向后兼容性。例如，气候计算机102可以使用0至10v灯具控制接口来发送照明命令。适配器104可以被配置成接收0至10v信号，并且将其
转换为无线信号。
28.适配器104可以被配置成与多个控制器106进行无线通信，并且将从气候计算机102接收到的命令发送至控制器106。适配器104可以支持实现无线园艺系统100中使用的无线协议所需的所有功能。例如，适配器104可以经由蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread或wi-fi将命令发送至控制器106。适配器104还可以被配置成从控制器106接收数据。适配器104还可以与无线园艺系统中的许多其他设备例如移动应用112、壁开关14、光传感器116、占用传感器118和其他传感器120进行无线通信。
29.在无线园艺系统100中可以存在一个至多个适配器200。每个适配器可以控制/监视网络中的不同组的控制器106和其他设备，或者多个适配器200可以被配置成控制/监视用于冗余的相同网络组。将参照图2进一步描述适配器104的细节。
30.控制器106被配置成从适配器104无线地接收命令和其他信息，并且将其转换回连接至控制器106的设备的本地通信协议(例如0至10v、pwm或dali控制信号)。控制器106然后可以将控制信号传递给连接至控制器106的设备，例如灯具108或致动器110。致动器110可以控制存在于室内农业环境中的其他装备，例如灌溉装备、施肥装备、空气处理器、风扇、hvac装备或其他建筑管理系统。灯具108和致动器110可以不被配置成用于无线通信，并且因此控制器106为通常不具有无线功能的设备实现无线功能。此外，控制器106将设备特定控制协议转换为标准无线协议，并且将标准无线协议转换为设备特定控制协议，使得受控制的设备能够容易地并入无线园艺系统100中。
31.控制器106可以被配置成将无线信号转换为至其所连接至的设备的本地通信协，以便提供向后兼容的解决方案。如果连接至控制器106的设备支持双向控制协议，则它可以将其当前状态、诊断信息、传感器数据等发送回控制器106。然后，控制器106可以将信息转换为被发送至适配器104或无线园艺系统100中的其他设备的无线信号。控制器106可以支持实现由适配器104利用的无线协议的所有功能。参照图3进一步描述连接器106的细节。在一些实现方式中，灯具108和致动器110可以是无线使能的，并且控制器106被集成在设备内。在这样的情况下，控制器106可能不需要将无线信号转换为灯具108和致动器110的本地通信协议，并且可能不需要将灯具108和致动器110的本地通信协议转换为无线信号，因为设备可以本地支持无线通信协议。
32.灯具108可以被配置成照射室内农业环境中的植物。例如，室内农业环境可以包括其中种植作物的多个植物床。灯具108安装在植物床附近，并且照射植物。在大规模的室内农业环境中，可能存在数百或数千个植物床，并且因此存在数百或数千个灯具108。灯具108可以被配置成发射特定波长光谱，这可能对特定类型的植物有益。在一些实现方式中，灯具108可以发射固定光谱，而在其他实现方式中，灯具108可以发射可变光谱。
33.灯具108可以被配置成经由本地通信协议接收控制信号，但是可以不被配置成用于无线通信。例如，灯具108可以包括0至10v控制接口，并且控制器106可以连接至每个灯具108的0至10v控制接口。控制器106可以从适配器104接收无线信号，并且将无线信号转换为要传递至灯具108的0至10v信号。在一些实现方式中，灯具108也可以被配置成发送信息。例如，灯具108可以被配置成经由标准控制协议发送来自集成传感器的传感器数据或者状态或操作数据。控制器106可以被配置成将来自本地通信协议的数据(例如0至10v、pwm或dali信号)转换为无线信号以发送至适配器104。
34.类似地，致动器110可以被配置成经由本地通信协议接收控制信号，但是可以不被配置成用于无线通信。例如，致动器可以包括0至10v控制接口，并且控制器106可以连接至每个致动器110的0至10v控制接口。控制器106可以从适配器104接收无线信号，并且将无线信号转换为要传递至致动器110的0至10v信号。在一些实现方式中，致动器110也可以被配置成发送信息。例如，致动器110可以被配置成经由本地通信协议发送传感器数据或者状态或操作数据。控制器106可以被配置成将来自本地通信协议的数据(例如0至10v、pwm或dali信号)转换为无线信号以发送至适配器104。
35.无线园艺系统100还可以包括在由用户携带的设备(例如平板电脑、智能电话、膝上型电脑、台式电脑)上执行的移动应用112。移动应用112可以提供本地界面以允许用户与网络交互。移动应用112可以允许用户执行多种功能，例如无线园艺系统100内的设备的调试、无线园艺系统100的管理和故障排除、本地控制无线园艺系统100中的设备(例如灯具108和致动器110)，或者本地查看来自无线园艺系统10的传感器和其他操作数据。执行移动应用112的设备可以本地支持网络的无线通信协议，或者依赖于网络中的其他设备之一例如适配器104或控制器106以用作桥接器。执行移动应用112的设备可以是无线园艺系统100内的永久固定装置，或者当它由不同的用户携带时可以是移动设备。
36.无线园艺系统100还可以包括壁开关114。壁开关114可以永久安装在设施处，可以由所有用户或用户的子集访问。壁开关114可以被配置成用作本地接口以允许用户控制灯具108和/或致动器110。壁开关114可以经由适配器104和控制器106与灯具108和致动器进行无线通信。
37.无线园艺系统100还可以包括一个或更多个光传感器116。光传感器116将当前光水平提供给无线园艺系统100，从而允许控制算法(例如在客户端计算机102上执行的控制算法)将它们用作用于监视、控制和数据分析的输入。示例用例是基于室内农业环境中的环境光水平变化而实时调整灯具108的光水平。光传感器116可以被配置成接收对其配置设置的改变，使得可以用特定的光控制设置来对其进行远程配置。光传感器116然后可以用于取决于植物在园艺生长周期中的当前位置自主地维持某些光水平。这种光控制设置可以随着时间而改变，例如遵循光适应或光周期照明调度。光传感器116可以是标准日光采集传感器(以勒克斯报告光水平)或专门针对园艺环境优化的传感器(以par报告光水平)。
38.无线园艺系统100还可以包括一个或更多个占用传感器118。占用传感器118可以被配置成报告用户在室内农业环境中的当前位置，从而允许控制算法(例如，在客户端计算机102上执行的控制算法)将它们用作用于监视、控制和数据分析的输入。一个示例用例是当有员工在种植区域中工作时禁用补充co2。
39.无线园艺系统100还可以包括一个或更多个其他传感器120。其他传感器120可以实现无线园艺系统100内的进一步功能，例如将附加输入提供给控制系统或者简单地将网络用作低成本回程。无线园艺系统100还可以包括图1中未示出的其他部件和设备。
40.图2是根据各种实现方式的用于无线园艺系统中的适配器200的框图。适配器200可以包括执行存储在适配器200的存储器(未示出)中的嵌入式软件的微控制器202。在一些实现方式中，微控制器202可以被配置成用于例如通过wi-fi、zigbee、thread、蓝牙网格或蓝牙低功耗进行无线通信。在一些实现方式中，微控制器202可以不被配置成用于无线通信，因此适配器200可以包括可选的无线通信模块214。适配器200可以经由电力调节模块
204从电力供应206(例如电池)汲取电力。电力经由电力轨216供应至适配器200中的所有部件。适配器200可以经由信号调节模块208通过本地通信接口(例如0至10v、pwm或dali有线控制接口)与气候计算机102进行通信。信号调节模块208还可以使得适配器200能够使用远程通信接口(例如以太网端口)与外部网络210(例如因特网)通信。适配器200还可以包括输入/输出模块212，输入/输出模块212可以包括led指示灯、显示屏、按钮、其他用户界面部件和传感器(例如霍尔效应传感器)。
41.适配器200可以被配置成经由本地通信接口从气候计算机102接收指令。指令可以以气候计算机102的本地通信协议(例如0至10v、pwm或dali控制信号)被格式化。适配器200被配置成将接收到的指令转换为由微控制器202(如果能够进行无线通信)或由单独的无线通信模块214发送至一个或更多个控制器或其他设备的无线信号。适配器200可以被配置成自主地转换并发送无线信号。例如，适配器200可以被配置成每当来自气候计算机102的输入改变超过1％时(在其最初被通电时)和/或以周期性的间隔(例如每30分钟)发送更新的控制消息，以确保园艺系统不会同步失败。
42.适配器200还可以从控制器或其他设备无线接收数据，并且被配置成将接收到的无线信号转换为气候计算机102的本地通信协议(例如0至10v、pwm或dali控制信号)。适配器200然后可以将数据发送至气候计算机102。以这种方式，适配器200促进具有特定非无线通信接口的气候计算机102与基于标准的无线网络之间的通信。
43.适配器200可以具有其他可选功能。例如，适配器200可以被配置成用作无线网络内的中继器，从而在无线网络中的任何两个节点之间中继网络流量，否则这两个节点将不在彼此的无线电范围内(假设无线协议支持它)。在一些实现方式中，如果所选择的无线协议允许的话，则适配器200可以被配置成用作网关，并且处理无线网络的网络管理职责。在一些实现方式中，适配器200可以支持远程接口，除了与气候计算机102本地接口之外，还允许远程地进行管理、控制、监视无线网络(包括传感器数据和灯具诊断数据)等。作为本用例的一部分，其他园艺设备(与控制系统无关)可以利用网络作为低成本回程并且本地或远程检索其数据。
44.在一些实现方式中，适配器200可以用作缓冲器，在本地/远程接口变成断开连接的情况下本地存储监视传感器和/或控制消息。在一些实现方式中，如果适配器200包括时钟，则适配器200可以用作调度器，使得适配器200可以在将来的正确时间发送出更新的控制消息。在一些实现方式中，适配器200可以用作网络接口桥接器，从而允许别的不兼容的设备参与无线网络。一些示例可以包括将接口提供给本地不使用无线网络协议的移动电话，或者将接口提供给无线开关，该无线开关被设计用于低电力(例如无电池)操作，并且出于功率效率的原因不完全支持无线网络协议。在一些实现方式中，适配器200可以支持边缘计算，通过机器学习算法运行监视和/或网络数据以从本地数据导出洞察，使得可以仅向气候计算机102或远程接口发送洞察，而不是所有的原始数据。关于适配器200的可选功能的附加信息结合图7至图10到。
45.图3是根据各种实现方式的用于无线园艺系统中的控制器300的框图。控制器300可以包括执行存储在控制器300的存储器(未示出)中的嵌入式软件的微控制器302。在一些实现方式中，微控制器302可以被配置成用于例如通过wi-fi、zigbee、thread、蓝牙网格或蓝牙低功耗进行无线通信。在一些实现方式中，微控制器302可以不被配置成用于无线通
信，因此适配器可以包括可选的无线通信模块314。控制器300可以经由电力调节模块304从电力供应306(例如电池)汲取电力。电力经由电力轨316供应至控制器300中的所有部件。控制器300可以经由信号调节模块308通过本地通信接口(例如0至10v、pwm或dali有线控制接口)与连接至控制器300的灯具108或致动器110进行通信。信号调节模块308还可以使得控制器300能够使用辅助通信接口与其他设备310进行通信。控制器300还可以包括输入/输出模块312，输入/输出模块312可以包括led指示灯、显示屏、按钮、其他用户界面部件和传感器(例如霍尔效应传感器)。
46.控制器300可以被配置成经由无线网络从适配器(例如适配器200)接收指令。无线信号可以由微控制器302(如果能够进行无线通信)或由单独的无线通信模块314接收。控制器300可以被配置成将接收到的无线信号转换为连接至控制器300的灯具108或致动器110的本地通信协议(例如0至10v、pwm或dali控制信号)。控制器300还可以以本地通信协议从所连接的灯具108或致动器110接收数据(例如传感器数据、操作或状态信息)，并且被配置成将数据转换为无线信号。然后控制器300可以将数据发送至适配器200或无线网络中的其他设备。控制器300可以与一个或更多个适配器200相关联并且由其控制。
47.以这种方式，控制器300促进具有特定非无线通信接口的设备(例如灯具、致动器)与基于标准的无线网络之间的通信。这使得端点设备特别是非无线设备能够容易地并入网络中。例如，可以通过简单地将控制器300连接至新的灯具或致动器中的每一个并且调试它们来将新的灯具或致动器添加至网络。可以简单地通过使控制器300断开连接来从系统中移除设备。设备和控制器300也可以容易地围绕设施移动，因为不存在将它们连接至网络的布线——它们仅需要在位于新位置时重新调试。这种灵活性在室内农业环境中是重要的，因为设备经常被添加、移除或移动。此外，基于标准的无线网络实现起来要比有线专有无线解决方案便宜得多。
48.控制器300可以具有其他可选功能。例如，控制器300可以用作无线网格内的中继器，从而在无线网络中的任何两个节点之间中继网络流量，否则这两个节点将不在彼此的无线电范围内(假设无线协议支持它)。在一些实现方式中，控制器300可以本地存储照明调度，从而允许灯具的控制调度在网络的其余部分中断的情况下继续执行。在一些实现方式中，控制器300可以帮助管理无线网络。
49.在一些实现方式中，控制器300可以用作网络接口桥接器，从而允许别的不兼容的设备参与无线网络。一些示例可能可以包括将接口提供给本地不使用无线网络协议的移动电话，或者将接口提供给无线开关，该无线开关被设计用于低电力(例如无电池)操作，并且出于功率效率的原因不完全支持无线网络协议。在一些实现方式中，控制器300可以用作定位信标，从而允许无线网络用于成本有效的定位服务。一些示例可以包括粗粒度或细粒度资产跟踪或跟踪用户在室内农业环境内的移动，以进行劳动力优化研究、员工安全或安全用例。在一些实现方式中，控制器300可以为放置在室内农业环境内的传感器、摄像装置和其他设备提供电力(并且可选地提供通信接口)。关于控制器300的可选功能的附加信息结合图7和图10至图13到。
50.图4是根据各种实施方式的室内农业环境中的无线园艺系统的示例布局。无线园艺系统包括气候计算机102和三个适配器104a、104b和104c。尽管在图4中示出了三个适配器，但是系统可以包括任意数量的适配器。每个适配器与不同组的控制器相关联，每个控制
器连接至灯具。例如，适配器104a可以与控制器/灯具组402a相关联，适配器104b可以与控制器/灯具组402b相关联，并且适配器104c可以与控制器/灯具402c相关联。在该示例中，关联可以意味着适配器被配置成和与其相关联的控制器/灯具组进行通信、监视和控制。每个适配器104a、104b、104c分别可以与大量的例如数百个控制器相关联。这允许在大型室内农业环境中容易地扩展无线网络。
51.可以基于各种标准来划分控制器/灯具组。例如，每个控制器/灯具组402a、402b、402c可以照亮不同种类的植物404a、404b、404c。不同种类的植物可能需要不同的照明需求，并且因此应该独立控制每个控制器/灯具组，以为每组植物提供优化的照明。在另一示例中，可以基于室内农业环境中的空间限制来划分控制器/灯具组。例如，每个控制器/灯具组可能位于室内农业环境中的不同房间中，并且因此每个房间中的灯具可以作为组来控制，但是独立于其他房间。
52.无线园艺系统可以允许容易地将适配器重新关联至控制器/灯具以适应室内农业环境中的变化，并且容易添加或移除适配器和控制器/灯具。例如，种植者可以改变设施中种植的作物，使得植物404a、404b是相同的植物，并且因此可以组合控制器/灯具组402a、402b。气候计算机102可以将控制器/灯具组402a、402b组合成一个由单个适配器(例如适配器104a)控制的组。在另一示例中，种植者可以为植物404c添加附加的植物床，并且还添加附加的灯具以为植物床照明。种植者可以将控制器连接至新灯具中的每一个并且调试它们，使得将它们添加至由适配器104c控制的控制器/灯具组402c。在另一示例中，种植者可以仅将植物404a的一部分改变为与植物404c相同的物种。气候计算机102可以重新分配控制器/灯具组402a的一部分的控制，该控制器/灯具组402a的一部分照亮由适配器104c控制的经改变的植物。在另一示例中，种植者可以添加第四适配器，并且将控制器/灯具组402c分成两组，其中一组由控制器104c控制，并且另一组由新的适配器控制。
53.在一些实现方式中，适配器可以与用于冗余的多于一个的控制器/灯具组相关联。例如，适配器104b可以与控制器/灯具组404b、404c两者相关联。如果适配器104c故障，则适配器104b可以承担控制器/灯具组404c的控制，直到适配器104c被修复或更换为止。
54.以这种方式，适配器和控制器实现了用于室内农业环境的可扩展、灵活、可靠和低成本的无线解决方案。这还使得能够将宽范围的第三方设备简单地并入同一无线网络中，每个第三方设备都可以利用不同的本地通信协议。因为适配器和控制器被配置成将气候计算机、灯具、致动器和其他设备的本地通信协议转换为单个基于标准的无线协议(例如蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread、wi-fi)，网络中的每个设备都可以容易地与网络中的每个其他设备进行通信。这在室内农业环境中特别重要，因为没有一家制造商可以提供设施中使用的所有装备。
55.图5是根据各种实现方式的在无线园艺系统中操作适配器的方法500。方法500可以由无线园艺系统(例如无线园艺系统100)中的适配器(例如适配器104、200)执行。
56.在框502中，适配器可以从客户端计算机(例如客户端计算机102)接收输入。例如，输入可以是控制无线园艺系统中的设备的命令。命令可以源自用户，或者可以是基于在客户端计算机上执行的调度或机器学习算法的自动命令。例如，命令可以是调整无线园艺系统中的一个或更多个灯具的光强度。在另一示例中，命令可以是无线园艺系统中的一个或更多个灯具的照明调度。可以以客户端计算机的本地通信协议接收输入，例如通过0至10v、
pwm或dali控制接口接收输入。
57.在框504中，适配器可以将输入转换为无线信号。特别地，适配器可以获取以客户端计算机的本地通信协议格式化的输入，并且将其转换为基于标准的无线协议，例如，蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread或wi-fi。
58.在框506中，适配器可以将输入作为无线信号发送至与适配器相关联的一个或更多个控制器。控制器可以连接至各种设备例如灯具或致动器，这些设备可以由客户端计算机使用适配器接收到的命令来控制。
59.在框508中，适配器可以从一个或更多个控制器无线接收数据。例如，数据可以是从连接至控制器的设备(例如传感器、灯具、致动器)收集的传感器数据或操作和使用数据。
60.在框510中，适配器可以将无线信号转换为客户端计算机的本地通信协议。例如，适配器可以将基于标准的无线协议(例如蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread、wi-fi)转换为特定的本地接口协议(例如0至10v、pwm或dali控制接口)。
61.在框512中，适配器可以将经转换的数据发送至客户端计算机。以这种方式，适配器实现了客户端计算机与可能使用不同本地通信协议的各种端点设备之间的无缝无线通信。
62.图6是根据各种实现方式在无线园艺系统中操作控制器的方法600。方法600可以由无线园艺系统(例如无线园艺系统100)中的控制器(例如控制器106、300)执行。
63.在框602中，控制器可以从适配器(例如适配器104、200)无线接收输入。例如，输入可以是控制连接至控制器的设备的命令。例如，命令可以是调整连接至控制器的灯具的光强度。该命令可以作为基于标准的无线信号例如蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread或wi-fi被接收。
64.在框604中，控制器可以将无线信号转换为连接至控制器的设备的本地通信协议。例如，该设备可以是灯具，并且控制器可以被配置成将无线信号转换为用于灯具的0至10v控制接口的0至10v控制信号。在一些实现方式中，设备可以被配置成本地支持无线通信协议，并且因此控制器可能不需要转换无线信号。在这种情况下，框604是可选的。在框606中，控制器可以经由本地通信协议将输入提供给设备。如果输入是命令，则设备可以根据命令进行操作。
65.在框608中，控制器可以从设备接收数据。例如，数据可以是传感器数据，或是由设备生成的操作和使用数据。在框610中，控制器可以将来自设备的本地通信协议的数据转换为无线信号。例如，控制器可以将特定的本地接口协议(例如0至10v、pwm或dali控制接口)转换为基于标准的无线协议(例如蓝牙网格、蓝牙低功耗、zigbee、thread、wi-fi)。在一些实现方式中，设备可以被配置成本地支持无线通信协议，并且因此控制器可能不需要将数据转换为无线信号。在这种情况下，框610是可选的。
66.在框612中，控制器可以将经转换的数据无线发送至适配器。以这种方式，连接器实现了连接至其的设备与可能使用不同本地通信协议的各种其他节点和控制中心之间的无缝无线通信。
67.图7是示出根据各种实现方式的将适配器200或控制器300用作中继器的框图。在中继器配置中，设备可以在网络中的两个节点之间中继流量，否则这两个节点将不在彼此的无线电范围内(例如图7中的适配器a和控制器a)。用作中继器的适配器或控制器接收消
息，并且将其重新广播至其无线电范围内的设备。在图7中示出的示例中，物理上位于适配器a与控制器a之间的中间适配器和控制器可以接收来自适配器a的信号，并且将其重新发送至更靠近控制器a的节点。
68.图8是示出根据各种实现方式的将适配器200用作远程接口或缓冲器的框图。作为远程接口的适配器可以接受远程管理命令和设备控制命令，并且发送从设备接收到的监视消息。针对设备控制命令，可以在向网络发出消息之前执行本地处理。可以选择性地执行边缘计算，例如，将单独的控制消息聚合成较少数量的消息，以减少本地网络流量。在设备监视消息的情况下，还可以对消息进行本地存储。在远程连接中断的情况下，可能在连接恢复时发送缓冲的消息。边缘计算可以可选地应用于设备监视消息，例如，将单个监视消息聚合成一条在较长的时间间隔内报告的消息，或者仅在检测到某个(潜在异常)条件时才向外部部署发送消息。
69.图9是示出根据各种实现方式的将适配器200用作调度器的框图。适配器可以从本地或远程接口接收设备控制命令，并且将消息转换为可以存储在本地数据库中的格式。适配器经由本地处理实现逻辑以周期性地(例如从内部时钟)读取当前时间，将存储在数据库中的调度条目与当前时间进行比较，并且如果需要改变设备的状态，则向本地网络发出控制消息。在与本地或远程接口的连接丢失的情况下，本地网络上的设备的状态可以基于从本地或远程接口接收到的最新的调度继续改变。
70.图10是示出根据各种实现方式的将适配器200或控制器300用作网络接口桥接器的框图。作为网络接口桥接器的适配器或控制器可以实现如下功能：例如将移动电话的协议转换为无线网络协议；接收来自低电力设备例如无电池无线开关的命令，该低电力设备没有足够的电力来充分参与无线网络协议；以及将所述命令发送至无线网络，或者将传感器的协议转换为无线网络协议。
71.图11是示出根据各种实现方式的将控制器300用作调度器的框图。控制器可以从无线网络接收设备控制命令，并且将消息转换为可以存储在本地数据库中的格式。控制器经由本地处理实现逻辑以周期性地(例如从内部时钟)读取当前时间，将存储在数据库中的调度条目与当前时间进行比较，并且如果需要改变设备的状态，则经由本地通信接口发出控制消息。在与无线网络的连接丢失的情况下，设备的状态可以基于从无线网络接收到的最新的调度继续改变。
72.图12是示出根据各种实现方式的将控制器300用作定位信标的框图。除了发送/接收标准无线网络流量之外，控制器还可以发出周期性信标以实现定位服务。要定位的项(例如资产)可以监听来自若干相邻设备的信标，并且从其中的某些设备导出数据(信号强度、时间延迟或其他rf特性)。该数据可以由系统使用以计算项的位置，并且将其报告给用户。
73.图13是示出根据各种实现方式的将控制器300用作电力和通信接口的框图。在园艺环境中，控制器具有独特的优势，因为其通常连接至在整个设施中以规则间隔隔开的电源供电设备。控制器可以可选地包含电力和/或通信接口，该电力和/或通信接口可以允许诸如传感器、摄像装置等的辅助设备成为系统的一部分，而无需拉动附加的主电力或通信布线。例如，传感器可以将控制器用作电力和通信接口两者(根据不同的协议例如有线协议进行转换)，本地使用无线协议的传感器可以仅将控制器用于电力，或者使用不同无线协议用于通信的不同的设备(例如摄像装置)可以仅将控制器用于电力。
74.其他考虑
75.本文中描述的方法和系统不限于特定的硬件配置或软件配置，并且可以在许多计算环境或处理环境中到适用性。方法和系统可以以硬件或软件或硬件和软件的组合来实现。方法和系统可以在一个或更多个计算机程序中实现，其中，可以将计算机程序理解为包括一个或更多个处理器可执行指令。计算机程序可以在一个或更多个可编程处理器上执行，并且可以存储在处理器可读的一个或更多个存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、一个或更多个输入设备以及/或者一个或更多个输出设备上。因此，处理器可以访问一个或更多个输入设备以获得输入数据，并且可以访问一个或更多个输出设备以传送输出数据。输入设备和/或输出设备可以包括以下中的一个或更多个：随机存取存储器(ram)、独立磁盘的冗余阵列(raid)、软盘驱动器、cd、dvd、蓝光、磁盘、内部硬盘驱动器、外部硬盘驱动器、记忆棒、闪存驱动器、固态存储器设备或者能够由本文中提供的处理器访问的其他存储设备，其中，这样的前述示例不是穷举的，而是用于说明而非限制。
76.可以使用一种或更多种高级过程或面向对象的编程语言来实现计算机程序以与计算机系统通信；然而，如果需要，可以以汇编语言或机器语言来实现程序。语言可以被编译或解释。
77.如本文所提供的，处理器因此可以嵌入在一个或更多个设备中，所述一个或更多个设备可以在联网环境中独立地或一起操作，其中，网络可以包括例如局域网(lan)、广域网(wan)以及/或者可以包括内联网和/或因特网和/或另一网络。网络可以是有线或无线或有线和无线的组合，并且可以使用一个或更多个通信协议以利于不同处理器之间的通信。处理器可以被配置成用于分布式处理，并且在一些实现方式中处理器可以根据需要利用客户端-服务器模型。因此，方法和系统可以利用多个处理器和/或处理器设备，并且可以在这样的单处理器/设备或多处理器/设备之间划分处理器指令。
78.与处理器集成的设备、控制器、计算机或计算机系统可以包括例如个人计算机、工作站、诸如蜂窝电话或智能电话的手持设备、或者平板电脑、膝上型电脑、膝上型电脑/平板电脑混合、手持式计算机、智能手表、或能够与可以如本文所提供的那样操作的处理器集成的任何其他设备。因此，本文提供的设备不是穷举的，并且提供用于说明而非限制。
79.对“微处理器”和“处理器”或“该微处理器”和“该处理器”的引用可以被理解为包括可以在独立和/或分布式环境中通信的一个或更多个微处理器，并且因此可以被配置成经由有线或无线通信与其他处理器通信，其中，这样的一个或更多个处理器可以被配置成在可以是类似或不同设备的一个或更多个处理器控制的设备上操作。因此，这样的“微处理器”或“处理器”术语的使用也可以被理解为包括中央处理单元、算术逻辑单元、专用集成电路(ic)和/或任务引擎，其中，提供这样的示例用于说明而非限制。
80.此外，除非另有指定，否则对存储器的引用可以包括一个或更多个处理器可读和可访问的存储器元件和/或部件，存储器元件和/或部件可以在处理器控制的设备的内部、处理器控制的设备的外部、以及/或者可以使用各种通信协议经由有线或无线网络来访问，并且除非另有指定，否则存储器元件和/或部件可以被布置成包括外部和内部存储器设备的组合，其中，这样的存储器可以是连续的以及/或者基于应用来划分。因此，对数据库的引用可以被理解为包括一个或更多个存储器关联，其中，这样的引用可以包括商业上可获得的数据库产品(例如sql、informix、oracle)以及还包括专有数据库，并且还可以包括用于
关联存储器的其他结构，例如链接、队列、图、树，其中，提供这样的结构用于说明而非限制。
81.除非另外提供，否则对网络的引用可以包括一个或更多个内联网和/或因特网。根据上文，本文中对微处理器指令或微处理器可执行指令的引用可以被理解为包括可编程硬件。
82.除非另有说明，否则词语“基本上”的使用可以被解释为包括如本领域普通技术人员所理解的精确的关系、条件、布置、取向和/或其他特性、以及其偏差，只要这样的偏差不会实质上影响所公开的方法和系统。
83.贯穿本公开内容的全部，除非另有具体地说明，否则使用冠词“一个”和/或“一种”和/或“该”来修饰名词可以理解为出于方便而使用，并且包括一个或多于一个所修饰的名词。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除了所列出的元件之外的其他元件。
84.已经出于说明和描述的目的呈现了本公开内容的实现方式的前述描述。前述描述并不旨在穷举或将本公开内容限于所公开的精确形式。根据本公开内容，许多修改和变化是可能的。旨在本公开内容的范围不是由该详细描述限定，而是由所附权利要求限定。

技术特征：

1.一种无线园艺系统，包括：计算机；适配器，其被配置成：接收来自所述计算机的输入，其中，以所述计算机的第一本地通信协议对所述输入进行格式化；将所述输入从所述第一本地通信协议转换为第一无线信号；以及将所述第一无线信号发送至一个或更多个控制器；以及所述一个或更多个控制器，其中，所述一个或更多个控制器中的第一控制器连接至所述适配器并且被配置成：从所述适配器接收所述第一无线信号；以及将编码在所述第一无线信号中的输入提供给连接至所述第一控制器的设备。2.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述控制器被配置成通过下述操作将编码在所述第一无线信号中的输入提供给所述设备：将所述第一无线信号转换为所述设备的第二本地通信协议；以及将经转换的第一无线信号提供给所述设备。3.根据权利要求2所述的无线园艺系统，其中，所述第一本地通信协议与所述第二本地通信协议相同。4.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器还被配置成：从所述设备接收数据；以及将编码在第二无线信号中的数据发送至所述适配器或一个或更多个其他控制器中的至少一个。5.根据权利要求4所述的无线园艺系统，其中，以第二本地通信协议对所述数据进行格式化，并且所述第一控制器还被配置成将所述数据转换为所述第二无线信号。6.根据权利要求5所述的无线园艺系统，其中，所述第一本地通信协议与所述第二本地通信协议相同。7.根据权利要求4所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器将所述第二无线信号发送至所述适配器，并且所述适配器还被配置成：接收所述第二无线信号；将所述第二无线信号转换为所述第一本地通信协议；以及将经转换的第二无线信号发送至所述计算机。8.根据权利要求4所述的无线园艺系统，其中，所述数据包括传感器数据、所述设备的操作数据和所述设备的状态数据中的至少一个。9.根据权利要求4所述的无线园艺系统，其中，所述第一无线信号与所述第二无线信号使用相同的无线协议。10.根据权利要求4所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器还被配置成缓冲从所述设备接收到的数据。11.根据权利要求10所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器还被配置成对经缓冲的数据执行数据处理，并且将经处理的数据发送至所述适配器和所述一个或更多个控制器
中的至少一个。12.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述第一通信协议是0至10v、pwm或dali控制接口中的一个。13.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述第一无线信号是蓝牙网格信号。14.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述输入包括用于控制所述设备的命令。15.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述设备包括照亮一个或更多个植物的灯具。16.根据权利要求15所述的无线园艺系统，其中，所述输入包括用于改变所述灯具的光强度的命令。17.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，以下中的至少一个成立：所述适配器还被配置成在所述无线园艺系统中将来自所述第一控制器的无线信号中继至第二控制器或第二适配器；以及所述第一控制器还被配置成将来自所述适配器或所述第二控制器中的至少一个的无线信号中继至第三控制器或所述第二适配器。18.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述适配器还被配置成用作与远离所述无线园艺系统的一个或更多个设备的接口。19.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，以下中的至少一个成立：所述适配器还被配置成存储用于控制连接至所述一个或更多个控制器的设备的调度；以及所述第一控制器还被配置成存储用于控制连接至所述第一控制器的设备的调度。20.根据权利要求19所述的无线园艺系统，其中，以下中的至少一个成立：所述适配器还包括第一板载时钟，并且所述适配器还被配置成基于所存储的调度和所述第一板载时钟在调度的时间生成包括控制命令的无线信号；以及所述第一控制器还包括第二板载时钟，并且所述第一控制器还被配置成基于所存储的调度和所述第二板载时钟在调度的时间生成包括控制命令的输入，以提供给所述设备。21.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述适配器还被配置成缓冲用于连接至所述一个或更多个控制器的设备或传感器的数据。22.根据权利要求21所述的无线园艺系统，其中，所述适配器还被配置成对经缓冲的数据执行数据处理，并且将经处理的数据发送至所述计算机。23.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述适配器和所述第一控制器中的至少一个还被配置成将外部设备的第三本地通信协议转换为由所述无线园艺系统使用的无线协议。24.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器还被配置成用作用于提供定位服务的信标。25.根据权利要求1所述的无线园艺系统，其中，所述第一控制器还被配置成将电力提供给连接至所述第一控制器的辅助部件，以及/或者被配置成使用第四本地通信协议与所述辅助部件进行通信。26.一种操作无线园艺系统的方法，包括：
在适配器处接收来自计算机的输入，其中，以所述计算机的第一本地通信协议对所述输入进行格式化；由所述适配器将所述输入从所述第一本地通信协议转换为第一无线信号；由所述适配器将所述第一无线信号发送至一个或更多个控制器；在所述一个或更多个控制器中的第一控制器处接收来自所述适配器的第一无线信号；以及由所述第一控制器将编码在所述第一无线信号中的输入提供给连接至所述第一控制器的设备。27.根据权利要求26所述的方法，其中，将编码在所述第一无线信号中的输入提供给所述设备包括：将所述第一无线信号转换为所述设备的第二本地通信协议；以及将经转换的第一无线信号提供给所述设备。28.根据权利要求26所述的方法，还包括：在所述第一控制器处接收来自所述设备的数据；以及将编码在第二无线信号中的数据发送至所述适配器或一个或更多个其他控制器中的至少一个。29.根据权利要求28所述的方法，其中，以第二本地通信协议对所述数据进行格式化，并且所述方法还包括：由所述第一控制器将所述数据转换为所述第二无线信号。30.根据权利要求28所述的方法，还包括：由所述第一控制器将所述第二无线信号发送至所述适配器；在所述适配器处接收所述第二无线信号；由所述适配器将所述第二无线信号转换为所述第一本地通信协议；以及将经转换的第二无线信号发送至所述计算机。

技术总结

本发明涉及用于园艺系统的无线网络。本文中公开的系统和方法包括一种无线园艺系统，该无线园艺系统包括计算机、适配器，该适配器被配置成：接收来自计算机的输入，其中，以计算机的第一本地通信协议对输入进行格式化；将输入从第一本地通信协议转换为第一无线信号；以及将第一无线信号发送至一个或更多个控制器。该系统还包括一个或更多个控制器，其中，一个或更多个控制器中的第一控制器连接至适配器，并且被配置成：接收来自适配器的第一无线信号；以及将编码在第一无线信号中的输入提供给连接至第一控制器的设备。接至第一控制器的设备。接至第一控制器的设备。