自动组织的离散式功能电脑群体系统、方法及应用

摘要

本发明自动组织的离散式功能电脑群体系统、方法及应用涉及一种具有特定功能的电脑群体，所述功能电脑指均具有唯一编码、存储空间及自有CPU的智能控制器和末端控制器；所述智能控制器包括网络控制模块，所述网络控制模块包括自我组织模块，所述自我组织模块中的所述识别地址生成模块根据相关机制获取决策权力，并在具有决策权力的条件下安排与其他智能控制器、末端控制器连接的用电设备的识别地址，这样，功能电脑内的构件就具有自我组织和管理的能力，不需要由网络管理员在连接好网络后对网络内部设施进行地址设置和分配，解决了现有技术除计算机外的其他设备网络连接的障碍，通过自我组织实现了网络低压电路连接在各种用电设备上的应用。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种具有特定功能的电脑群体，特别涉及能够自动组织起来为低压直流应用个体提供网络服务的功能电脑群体、其组织方法及其服务应用。

背景技术：

用网络连接计算机，使不同的计算机能够通过网络相互交流和通讯，是现代技术的重大革命，同时，由于计算机的网络连接是与电话线连接类似，是低压直流网络，故计算机的网络连接不需要专门的电工来做电路连接，而是没有电工资格的普通人都可以完成网络的连接，这样，网络的连接、网络的改造都很方便。

而电网系统的终端用户——电灯用户网络，由于是220V或其他电压下的交流电网络的连接，因此电网的连接不但连接时需要有专门电工资格的人员来连，而且连好后电灯网络的改造也很麻烦，必须有电工来参与，普通人无法对电灯网络随意进行改变。

在日常工作和生活中的其他交流电用电设施网络，如家庭交流电使用设备网络(包括电脑等低压直流用电设备)，实际上，这些设备本可以直接利用低压直流电，但是由于在相对窄的封闭环境(如家庭、办公室)并没有针对低压直流电的供电网络，所以需要在每一供电点将交流电转换为低压直流才能被这些设备使用，这样，增加了变压设备的使用，从而提高了成本，也浪费了电力资源。

然而现有的计算机网络如以太网的组织方式，必须要由网络管理员对连接的端口分配IP地址，包括静态地址和动态地址，但是，在企图将计算机这种网络系统扩展至其他网络应用时，所必须面对的问题是无法有管理员进行网络地址的分配，因为不可能对这些应用设施设置专门的管理员专门进行网络地址的分配，这就是计算机网络如此巨大的互联优越性却无法在其他低压直流设施中应用的原因之一。

发明内容：

本发明解决现有技术除计算机外的其他设备网络连接的障碍，提供一种自动组织的离散式功能电脑群体系统，还提供其自我组织方法及其为低压直流设施提供网络服务的应用。

本发明是这样实现的：

一种自动组织的离散式功能电脑群体系统，所述功能电脑指均具有唯一编码、存储空间及自有CPU的智能控制器和末端控制器；

所述智能控制器具有多个网络接口，包括与其他智能控制器相连的网络接口和与所述末端控制器相连的网络接口；

所述末端控制器具有与智能控制器相连的网络接口，并连接由其控制的用电设备；

所述智能控制器包括网络控制模块、主网络信息收发模块，网络控制模块用于运算、存储和网络控制，所述主网络信息收发模块通过网络接口接收和发送网络信息和控制信息，并与所述网络控制模块进行信息交互；

所述网络控制模块包括自我组织模块、存储模块和第一控制模块，所述自我组织模块用于对功能电脑群体进行自动组织；

所述自我组织模块包括联络模块、应答模块和第二控制模块；

所述联络模块通过所述主网络信息收发模块了解本台和其他功能电脑各网络接口的连接情况，获取各接口连接的功能电脑的相关信息，并将相关信息存储在存储模块，同时提供本台功能电脑相关信息；所述应答模块用于应答其他功能电脑的询问，并将这些功能电脑的相关信息存储在存储模块；所述第二控制模块包括清单生成模块和识别地址生成模块，所述清单生成模块根据存储模块内存储的已连接功能电脑的相关信息建立所述群体系统中各功能电脑识别及连接关系的清单，所述识别地址生成模块根据相关机制获取决策权力，并在具有决策权力的条件下与末端控制器连接的用电设备的识别地址，并将该识别地址存储到存储模块并通知相应功能电脑；

所述第一控制模块根据存储模块中用电设备的识别地址执行对用电设备的控制。

所述唯一编码为MAC地址，所述识别地址是IP地址，所述相关信息包括MAC地址信息、端口位置信息，所述相关机制包括MAC地址数值最小即具有所述决策权力。

所述清单生成模块生成的清单包括个体清单、个体清单列表、工作清单，所述个体清单为与某一功能电脑的不同网络接口直接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述个体清单列表为某一功能电脑的不同网络接口直接和间接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述工作清单为某一功能电脑到目的功能电脑所经过的其他功能电脑及其网络接口所构成的路径列表，所述路径包括最短路径和备份路径，所述联络模块每隔若干时间了解各网络接口的连接情况。

所述用电设备为低压直流灯，所述IP地址为3级IP地址，即智能控制器、末端控制器及低压直流灯，所述若干时间为0.1-60秒；或所述用电设备为低压直流灯所述智能控制器包括一级智能控制器和二级智能控制器，所述IP地址为4级IP地址，包括两级智能控制器地址，所述若干时间为0.1-60秒。

所述末端控制器具有与另外末端控制器的相连的网络接口，多个末端控制器可以形成一串的通讯串联组件，所述低压直流灯为LED灯。

所述智能控制器还包括动力模块和无线通讯模块，所述动力模块将市电转换为低压直流电，用于智能控制器自身供电并通过电力接力器传输给末端控制器及其控制的用电设备；所述智能控制器设置有无线通讯模块，用于接收和发送无线通信信号。

所述末端控制器包括顺次连接的网络信息收发模块，末端计算模块和发光工控模块，所述发光工控模块通过数码控制开关与低压直流灯相连，所述第一控制模块将控制信息通过网络信息收发模块传递给末端计算模块，所述末端计算模块根据识别地址将控制信息传递给发光工控模块，由发光工控模块控制相应的低压直流灯。

所述末端控制器还包括一测光工控模块，所述测光工控模块分别与末端计算模块和应用感光器相连，所述应用感光器与末端控制器相连，感应与该末端控制器相连的低压直流灯光强，所述测光工控模块根据末端计算模块的控制信息读取相应应用感光器的感光值，并传递给末端计算模块，所述末端计算模块通过网络信息收发模块将应用感光器的感光值传递给智能控制器的第一控制模块。

所述识别地址生成模块还安排各功能电脑的识别地址，并将该识别地址存储到存储模块并通知相应功能电脑；

离散式功能电脑群体自我组织方法，所述功能电脑指分别各自具有唯一编码、存储空间及自有CPU的智能控制器和末端控制器；所述智能控制器具有多个网络接口，包括与其他智能控制器相连的网络接口和与所述末端控制器相连的网络接口；所述末端控制器具有与智能控制器相连的网络接口，并连接由其控制的用电设备；所述自我组织方法包括：

1)将一个或多个所述末端控制器通过网络接口连接到所述智能控制器，并将所述智能控制器相互连接；

2)连接好的各功能电脑进行相互联络，各智能控制器获得与其连接的末端控制器和其他智能控制器的相关信息，各功能电脑根据各自的和获得的其他功能电脑的相关信息建立相互识别及连接关系的清单，所述相关信息包括MAC地址信息、端口位置信息；

3)具有决策权力的智能控制器安排各功能电脑和与末端控制器连接的用电设备的识别地址；

4)各智能控制器根据用电设备的识别地址对各用电设备进行控制。

所述决策权力指MAC地址数值最小的智能控制器具有的安排识别地址的决策权力；所述清单包括个体清单、个体清单列表、工作清单，所述个体清单为与某一功能电脑的不同网络接口直接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述个体清单列表为某一功能电脑的不同网络接口直接和间接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述工作清单为某一功能电脑到目的功能电脑所经过的其他功能电脑及其网络接口所构成的路径列表，所述路径包括最短路径和备份路径；所述相互联络每隔若干时间进行。

所述用电设备为低压直流灯，所述IP地址为3级IP地址，即智能控制器、末端控制器及低压直流灯，所述若干时间为0.1-60秒；或所述用电设备为低压直流灯所述智能控制器包括一级智能控制器和二级智能控制器，所述IP地址为4级IP地址，包括两级智能控制器地址，所述若干时间为0.1-60秒。

所述低压直流灯为LED灯，所述第2)步完成后各功能电脑首先对各自的清单进行清空操作。

所述智能控制器将市电转换为低压直流电，用于智能控制器自身供电并传输给末端控制器及其控制的用电设备；所述智能控制器用于接收和发送无线通信信号。

所述自动组织的离散式功能电脑群体在控制低压直流灯或其他家电设备中的应用。

所述自动组织的离散式功能电脑群体在控制用电办公和机器设备中的应用。

技术效果：

本发明的功能电脑包括具有网络接口的智能控制器，所述智能控制器中的网络控制模块包括用于对功能电脑群体进行自动组织的自我组织模块，且自我组织模块中的所述识别地址生成模块根据相关机制获取决策权力，并在具有决策权力的条件下安排与其他智能控制器、末端控制器连接的用电设备的识别地址，并将该识别地址存储到存储模块并通知相应功能电脑，这样，功能电脑内的构件就具有自我组织和管理的能力，不需要由网络管理员在连接好网络后对网络内部设施进行地址设置和分配，解决了现有技术除计算机外的其他设备网络连接的障碍，通过自我组织实现了网络低压电路连接在各种用电设备上的应用。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为末端控制器控制低压直流灯的结构框图。

图3为个体清单。

图4为个体清单列表。

图5为工作清单。

具体实施方式：

附图1本发明的结构示意图，显示了作为功能电脑的两个智能控制器(简称A盘)和分别与这两个智能控制器相连的同样也是功能电脑的末端控制器(简称C盘)，当然可以有N个智能控制器，各智能控制器可以连接N个末端控制器。而且智能控制器也可以分成级别连接，即形成一级智能控制器(简称A盘)和二级智能控制器(简称B盘)，以形成具有更多功能电脑的更大的离散功能电脑群体。所述功能电脑指分别各自具有唯一编码、存储空间及自有CPU的智能控制器和末端控制器；唯一编码例如可为MAC地址。

所述智能控制器具有多个网络接口，包括与其他智能控制器相连的网络接口和与所述末端控制器相连的网络接口，所述智能控制器与末端控制器及与其他智能控制器相连的网络接口可以相同也可以不同；

所述末端控制器具有与智能控制器相连的网络接口，并连接由其控制的用电设备，优选地，所述末端控制器具有与另外末端控制器的相连的网络接口，多个末端控制器可以形成一串(daisy chain)的通讯串联组件，所述用电设备可以是LED灯或其他低压直流灯或其他低压直流用电设备，或者经转换后输出低压直流的用电设备，例如只需要低压直流供电的网络电视(应用于宾馆饭店)、各类用低压直流电传感器(物联网上的应用)、低压直流刷卡机、低压直流RFID读卡器等等；低压直流传感器可以是感光器等等，或者各种家电，已经连接了低压直流模块，无论是出厂前或出厂后；

图1中，所述智能控制器包括网络控制模块和主网络信息收发模块，网络控制模块用于运算、存储和网络控制，所述主网络信息收发模块通过网络接口接收和发送网络信息和控制信息，并与所述网络控制模块进行信息交互；

所述网络控制模块包括自我组织模块、存储模块和第一控制模块，所述自我组织模块用于对功能电脑群体进行自动组织，正是有了该模块，本发明能够不需要如局域网、区域网采用人工进行IP地址的分配，也不像因特网的随机地址分配，无法对与其相连的用电设备进行控制，因为因特网的随机地址分配是不需要让网络中的电脑知道彼此的关系的，而本发明的自我组织模块则能建立网络中各功能电脑的相互有机联系和关系；所以所述自我组织模块包括联络模块、应答模块和第二控制模块；

所述联络模块通过所述主网络信息收发模块了解本台和其他功能电脑网络接口的连接情况，获取各网络接口连接的功能电脑的相关信息，并将相关信息存储在存储模块，同时提供本台功能电脑相关信息；所述应答模块用于应答其他功能电脑的询问，并将这些功能电脑的相关信息存储在存储模块；所述第二控制模块包括清单生成模块和识别地址生成模块，所述清单生成模块根据存储模块内存储的已连接功能电脑的相关信息建立所述群体系统中各功能电脑识别及连接关系的清单，所述识别地址生成模块根据相关机制获取决策权力，并在具有决策权力的条件下安排各功能电脑和与末端控制器连接的用电设备的识别地址，其中安排各功能电脑的识别地址为优选，并将该识别地址存储到存储模块并通知相应功能电脑；可见，与因特网中的地址随机分配给因特网中电脑不同还在于，因特网中各电脑本身是不参与到识别地址分配前的信息互通环节中的。所述识别地址可以是例如IP地址。所述相关信息包括MAC地址信息、端口位置信息，所述相关机制为MAC地址数值最小即具有所述决策权力，当然也可以设定其他机制，比如MAC地址数值能被2最小整除的数。联络模块可以用RS-232，RS-485，以及其他通用通信；也可以用Asynchronous Communication(异步通信)Protocol联络。

所述清单生成模块生成的清单包括个体清单、个体清单列表、工作清单，所述个体清单为与某一功能电脑的不同网络接口直接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，见图3中的清单中，某一功能电脑(可以为智能控制器或末端控制器)的MAC地址(即出厂号)为123456789，其共有6个网络接口，而其2、3和6网络接口上分别连接有另外三个功能电脑(A盘或B盘号，或称对方出厂号)。所述个体清单列表为某一功能电脑(具有B盘的情况下)的不同网络接口(即端口，或网口)除直接连接外，还间接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，见图4，即该图中，记载了除直接连接网络接口的功能电脑的MAC地址外，这些直接连接的功能电脑的其他网络接口所连接的其他功能电脑的MAC地址也在表中列出。所述工作清单为某一功能电脑到目的功能电脑所经过的其他功能电脑及其网络接口所构成的路径列表，见图5，图5中记载的路径是以图4的个体清单列表为依据所绘制，反映了MAC地址为123456789的B盘到各不同功能电脑的路径。所述个体为功能电脑，尤其为智能控制器。工作清单即是群体的网络连接图，所述路径包括最短路径和备份路径，所以工作清单还有备份用的清单和临时清单。

所述联络模块每隔若干时间了解各网络接口的连接情况。这样，一旦某个功能电脑功能损毁，可以通过备份路径建立其他连接路径的信息交流和控制。同时，一旦原损毁的功能电脑所在网络接口的功能电脑恢复或更替，则群体又可恢复原来的路径。

所述第一控制模块根据存储模块中用电设备的识别地址执行对用电设备的控制，由于在自我组织模块中建立了各功能电脑的相互关系和识别地址及用电设备的识别地址，网络控制模块中的第一控制模块就可以根据不同的用电设备不同的应用需要对其进行控制，由于功能电脑都具有CPU和存储空间，可以输入根据不同用电设备功能要求的不同控制软件，从而实现各种功能的控制。

所述IP地址可为3级IP地址，即智能控制器、末端控制器及低压直流灯，所述了解各网络接口的连接情况的若干时间为0.1-60秒；当然所述智能控制器可包括具有不同功能级别的一级智能控制器和二级智能控制器，此时，所述IP地址为4级IP地址，包括两级智能控制器地址。

所述智能控制器还包括动力模块，所述动力模块将市电转换为低压直流电，用于智能控制器自身供电并通过电力接力器传输给末端控制器及其控制的用电设备。所述智能控制器还可设置有无线通讯模块，用于接收和发送无线通信信号，该模块可以为主网络信息收发模块的一部分，通过该模块的其他通讯手段与网络控制模块连接，也可以为独立于主网络信息收发模块的单独的模块，与网络控制模块相连，将控制命令传递给网络控制模块并将网络控制模块的控制命令转化为无线信号发射出去。

参见图2，所述末端控制器包括顺次连接的网络信息收发模块，末端计算模块和发光工控模块，所述发光工控模块通过数码控制开关与低压直流灯相连。

与上述自动组织的离散式功能电脑群体的产品相对应，本发明还涉及离散式功能电脑群体自我组织方法，该方法中的功能电脑与前述一致，不再赘述。所述自我组织方法包括：

1)将一个或多个所述末端控制器通过网络接口连接到所述智能控制器，并将所述智能控制器(A盘、B盘)相互连接；

2)连接好的各功能电脑进行相互联络，各智能控制器获得与其连接的末端控制器和其他智能控制器的相关信息，建立各功能电脑根据各自的相关信息，建立相互识别及连接关系的清单，所述相关信息包括MAC地址信息、端口位置信息；

3)具有决策权力的智能控制器安排各功能电脑和与末端控制器连接的用电设备的识别地址；

4)各智能控制器根据用电设备的识别地址对各用电设备进行控制。

所述决策权力指MAC地址数值最小的智能控制器所具有的决策权力；所述清单包括个体清单(见图3)、个体清单列表(见图4)、工作清单(见图5)，所述个体清单为与某一功能电脑的不同网络接口直接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述个体清单列表为某一功能电脑的不同网络接口直接和间接连接的其他功能电脑的MAC地址清单，所述工作清单为某一功能电脑到目的功能电脑所经过的其他功能电脑及其网络接口所构成的路径列表，所述路径包括最短路径和备份路径；所述相互联络每隔若干时间进行。

所述用电设备为低压直流灯，如LED灯。所述IP地址为3级IP地址，即智能控制器、末端控制器及低压直流灯，所述若干时间为0.1-60秒；或所述用电设备为低压直流灯，所述智能控制器包括一级智能控制器和二级智能控制器，所述IP地址为4级IP地址，包括两级智能控制器地址，所述若干时间为0.1-60秒。