專利名稱：用于無線傳感器網(wǎng)的故障安全信號傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 用于無線傳感器網(wǎng)的故障安全信號傳輸技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明領(lǐng)域涉及無線傳感器以及更特別地涉及用于火災(zāi)檢測和/或安全系統(tǒng)的無線傳感器。
背景技術(shù)：
火災(zāi)檢測系統(tǒng)已經(jīng)被普遍知曉。這樣的系統(tǒng)典型的包括遍及被保護(hù)空間分布且均連接到控制面板的多個火災(zāi)檢測器。
在火災(zāi)檢測器和控制面板之間的連接可以是有線的或者無線的。有線系統(tǒng)安裝起來很昂貴，但是更加故障安全(failsafe)。在有線系統(tǒng)的情況下，可以通過線路來供電。對于每個單元的測試也可以通過互連的線路來完成。
相反，無線系統(tǒng)更便宜，至少從火災(zāi)傳感器不需要安裝配線的觀點來看。這樣的傳感器典型地是電池供電的且使用低功率無線電發(fā)射機(jī)來通信。
由于依賴于電池，無線火災(zāi)檢測器的發(fā)射機(jī)典型地被構(gòu)造為在低功率狀態(tài)和較高功率狀態(tài)之間循環(huán)，在較高功率狀態(tài)中發(fā)射機(jī)發(fā)送狀態(tài)信號。為了適應(yīng)大量的傳感器，這樣傳感器的發(fā)射機(jī)有時在時分多址(TDMA)格式下運行，其中每個發(fā)射機(jī)被指派為在TDMA信道的特定時隙上運行。
為了盡可能地減少功耗，將使時隙盡可能地短以便減少發(fā)射機(jī)工作時間。因為窄的時隙，為了確保信息的可靠交換，發(fā)射機(jī)的同步是很重要的。然而，為了保持同步，在每個傳感器中都需要準(zhǔn)確的時基。因為火災(zāi)檢測器的重要性，存在著對用于使這樣的火災(zāi)檢測器同步的更加靈活方法的需要。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的所說明實施例的火災(zāi)檢測系統(tǒng)的框圖2是可供圖1的系統(tǒng)使用的傳感器的框圖3描繪了可以被圖1的系統(tǒng)使用的TDMA幀。
具體實施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的所說明實施例的大體上示出的環(huán)境檢測系統(tǒng)10的框圖。系統(tǒng)10包括多個環(huán)境傳感器14、16以及控制面板18。環(huán)境傳感器14、16可以與控制面板18無線通信。
傳感器14、16可以遍及被保護(hù)區(qū)域12分布。傳感器14、16可以運行來檢測多個環(huán)境參數(shù)(例如，熱、煙、天然氣等等)中的任一個。
在檢測到警報條件時，傳感器14、16可以發(fā)送警報信號到控制面板18?？刂泼姘?18繼而可以將警報信號包含到通過無線或有線格式發(fā)送到中央監(jiān)視站20的警報報告22 中。作為響應(yīng)，中央監(jiān)視站20可以召喚合適的幫助(例如，私人保安人員、警察、消防部門寸寸J。
系統(tǒng)10作為網(wǎng)狀系統(tǒng)而運行。即，不是所有的傳感器14、16都能夠檢測來自控制面板18的傳輸并且控制面板18可能無法檢測來自傳感器14、16中每一個的傳輸。在系統(tǒng) 10啟動期間，傳感器14、16中每一個收聽來自控制面板18以及來自其他傳感器14、16的傳輸。如果傳感器14、16檢測到來自控制面板18的傳輸，則傳感器14、16將自身確定為中心 (hub)，其中來自(更遠(yuǎn)的且無法檢測控制面板18的)其他傳感器14、16的傳輸可以通過該中心被中繼到控制面板18，反之亦然。
圖2是傳感器14、16的框圖。包括在傳感器14、16中的每一個中的有收發(fā)機(jī)50、 感測設(shè)備52、中央處理器(CPU)M以及電池66。
收發(fā)機(jī)50通常在例如圖3中示出的時分多址(TDMA)格式下運行。為了同步傳感器14、16的傳輸，與控制面板18相關(guān)聯(lián)的收發(fā)機(jī)22可以在一個TDMA時隙中周期性地發(fā)送同步信號。
傳感器14、16可以接收同步信號并且將內(nèi)部時基(例如時鐘)56對準(zhǔn)到同步信號。一旦內(nèi)部時基56被對準(zhǔn)到為同步信號，傳感器14、16就可能能夠在圖3中示出的TDMA 幀的任意時隙中發(fā)送。
因為系統(tǒng)10作為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)而運行，所以不是所有的傳感器14、16都能夠直接從控制面板18接收同步信號。在這些情況下，中心收發(fā)機(jī)14、16為了那些較遠(yuǎn)的傳感器14、16 的利益而重發(fā)同步信號。以這樣的方式，同步信號可以被傳播到位于被保護(hù)區(qū)域12的最遠(yuǎn)范圍的傳感器14、16。
傳感器14、16均可以都指派為在TDMA幀的特定時隙內(nèi)運行以及在該時隙內(nèi)周期性地發(fā)送狀態(tài)消息到控制面板。傳輸可以是直接的(對于中心傳感器14、16而言)或一個或多個中心傳感器14、16可以接收、檢測另一更遠(yuǎn)傳感器14、16在所指派時隙中的傳輸?shù)男畔?nèi)容，以及在中心傳感器14、16的指派時隙中重發(fā)該信息內(nèi)容到控制面板18。可替換地，控制面板18可以周期性地輪詢傳感器14、16中的每一個且每個傳感器可以在指派時隙內(nèi)發(fā)送響應(yīng)。
傳感器14、16可以基于通過感測設(shè)備52所檢測到的環(huán)境參數(shù)來發(fā)送警報消息。可替換地，傳感器14、16可以發(fā)送諸如處理器64檢測到的低電池通知之類的狀態(tài)信息。
在本發(fā)明一個所說明的實施例下，圖3的TDMA幀被用于正常的系統(tǒng)業(yè)務(wù)并且在 TDMA信道頻率上。例如，一組時隙(例如時隙Sl到N+3)被指定用于數(shù)據(jù)的同步傳輸，而至少一個優(yōu)先(priority)信道(在頻率上不同于TDMA信道)被指定用于數(shù)據(jù)的異步傳輸。
在運行期間，每個傳感器14、16的CPU M的處理器58監(jiān)視(即比較)所接收的同步信號與其自身時基的狀態(tài)來確定同步誤差。在這種情況下的同步誤差意味著在來自時基的同步信號的預(yù)測時間位置同來自控制面板18的同步信號的接收的實際時間之間的時間差。如果同步誤差大于某一閾值，則傳感器14、16的CPU M確定它不與控制面板18同止少ο
如果傳感器14、16的同步誤差小于閾值，則傳感器14、16的第二處理器60在TDMA 時隙中的一個時隙中與控制面板18同步通信。如果傳感器14、16的同步誤差等于或大于閾值，則傳感器14、16的第二處理器60在所述至少一個優(yōu)先信道中與控制面板18異步通fn °
為了促進(jìn)在非同步的傳感器14、16和控制面板18之間的通信，同步的傳感器14、16中的第三處理器62監(jiān)視用于來自非同步的傳感器14、16的異步傳輸?shù)膬?yōu)先信道。由同步的傳感器14、16所檢測到的在一個優(yōu)先信道中的任意異步傳輸?shù)男畔?nèi)容然后通過由檢測傳感器14、16在TDMA時隙之一中同步重發(fā)該信息而被重復(fù)。
在正常運行期間，每個傳感器14、16中的處理器檢測來自傳感器設(shè)備52的指示所選環(huán)境參數(shù)(例如煙、熱、天然氣等等)的信號。處理器可以連續(xù)地比較所檢測的信號與一個或多個閾值。如果所檢測的信號超出閾值，則處理器可以發(fā)送警報信號(分組)到控制面板18。警報分組可以包括控制面板18的標(biāo)識符、傳感器14、16的唯一標(biāo)識符以及所檢測的警報條件的類型的標(biāo)識符。
如果傳感器14、16與控制面板18是同步的，那么傳感器14、16在其指派的時隙內(nèi)與時隙邊界同步地發(fā)送警報信號。如果傳感器14、16不同步，則傳感器14、16將在一個優(yōu)先時隙中異步發(fā)送警報信號。
可替換地，傳感器14、16可以同時同步和異步地發(fā)送警報信號。在這種方式下，使到達(dá)控制面板18的警報信號的幾率最大化。在這種情形下，傳感器14、16在其指派時隙中發(fā)送警報信號。如果警報信號在指派時隙中被控制面板18接收到，則控制面板18通過發(fā)送響應(yīng)到激活的傳感器14、16來確認(rèn)警報信號。
在這種情況下，激活的傳感器14、16也在優(yōu)先信道上連續(xù)地發(fā)送警報信息。在中心或其他傳感器14、16檢測到警報信號時，該中心或其他傳感器14、16轉(zhuǎn)發(fā)警報信號到控制面板18。一旦被控制面板18接收到，控制面板就通過檢測中心或者其他傳感器14、16在優(yōu)先信道上異步發(fā)送確認(rèn)給激活的傳感器14、16。
為了促進(jìn)警報條件的報告，每個傳感器14、16監(jiān)視一個或多個優(yōu)先信道以及如果它檢測到信息的異步傳輸，則檢測傳感器14、16在其指派的同步時隙中重發(fā)所檢測到的信息。這還考慮到至少兩個傳感器14、16可以在相同優(yōu)先信道上同步發(fā)送的可能性。如果是這種情況，則更可能的是其他傳感器14、16將單獨地檢測兩個異步傳輸(基于位置和信號電平的差別)并且在兩個不同同步時隙上重發(fā)所檢測到的信息。
可替換地，中心傳感器14、16可以在優(yōu)先信道上檢測到警報信號的信息內(nèi)容并且在該優(yōu)先信道上重發(fā)該信息內(nèi)容到控制面板18。在這種情況下，控制面板18可以在TDMA 信道的指派時隙內(nèi)發(fā)送響應(yīng)給中心傳感器14、16.
此外，如果傳感器14、16已經(jīng)失去同步，那么可能的是傳感器14、16的電池接近耗盡并且傳感器14、16在低功率電平下發(fā)送。低功率電平減少了控制面板18將直接檢測到異步傳輸?shù)目赡苄?。附近的同步的傳感?4、16對異步信息傳輸?shù)臋z測和重發(fā)增加了具有接近耗盡的電池的傳感器14、16仍然能夠報告警報條件的可能性。
環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)的特定實施例已經(jīng)為了描述發(fā)明被創(chuàng)造和使用的方式的目的而被描述?？梢岳斫獾氖潜景l(fā)明的其他變化或修改的實現(xiàn)及其各個方面對于本領(lǐng)域人員而言將是很明顯的，并且本發(fā)明并不局限于所描述的特定實施例。因此，打算覆蓋本發(fā)明以及將落入在公開的根本的基本原理和其中所要求保護(hù)的真正精神以及范圍之內(nèi)的任意及所有修改、變化或者等同物。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括布置在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個收發(fā)機(jī)，每個收發(fā)機(jī)在TDMA信道的所指派時隙中與所述多個收發(fā)機(jī)中的至少一個其他收發(fā)機(jī)同步通信；所述多個收發(fā)機(jī)中的至少第一收發(fā)機(jī)，其在不同于TDMA信道的優(yōu)先信道上異步發(fā)送優(yōu)先消息；以及所述多個收發(fā)機(jī)中的至少第二收發(fā)機(jī)，其在優(yōu)先信道上檢測異步優(yōu)先消息的信息內(nèi)容并且在TDMA信道上同步重發(fā)所檢測到的信息內(nèi)容給所述多個收發(fā)機(jī)中的第三收發(fā)機(jī)。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括第一收發(fā)機(jī)也在TDMA信道的所指派時隙上發(fā)送優(yōu)先消息。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括生命和安全保護(hù)系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述多個收發(fā)機(jī)的至少一些進(jìn)一步包括環(huán)境傳感器。
5.如權(quán)利要求3的設(shè)備，進(jìn)一步包括控制面板，其直接地或者通過所述多個收發(fā)機(jī)中的另一個經(jīng)由TDMA信道耦合到所述多個收發(fā)機(jī)中的每一個。
6.如權(quán)利要求5的設(shè)備，進(jìn)一步包括由控制面板直接地或者通過所述多個收發(fā)機(jī)中的另一個發(fā)送到所述多個收發(fā)機(jī)中的每一個的同步信號。
7.如權(quán)利要求5的設(shè)備，進(jìn)一步包括中央監(jiān)視站，其通過控制面板從所述多個收發(fā)機(jī)接收警報消息。
8.一種方法，包括提供具有用于同步傳輸信息的多個時隙的TDMA通信信道；提供不同于TDMA信道的用于優(yōu)先傳輸?shù)闹辽僖粋€優(yōu)先信道；使多個收發(fā)機(jī)中的每一個與所述多個時隙中的所指派的一個時隙同步；所述多個收發(fā)機(jī)中的一個收發(fā)機(jī)與時隙失去同步；所述一個收發(fā)機(jī)在優(yōu)先信道上異步發(fā)送信號；與時隙同步的所述多個收發(fā)機(jī)中的另一個收發(fā)機(jī)在優(yōu)先信道上檢測異步發(fā)送的信號；以及其他收發(fā)機(jī)在所述多個時隙中的所指派的一個時隙中同步重發(fā)所檢測到的信號。
9.如權(quán)利要求8的方法，進(jìn)一步包括將所述多個收發(fā)機(jī)定義為火災(zāi)警報系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括將所述多個收發(fā)機(jī)中的至少一個耦合到火災(zāi)檢測器。
11.如權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括火災(zāi)警報控制面板在TDMA通信信道上檢測來自收發(fā)機(jī)的傳輸。
12.如權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括火災(zāi)警報控制面板上的發(fā)射機(jī)為了所述多個收發(fā)機(jī)的利益而發(fā)送同步信號。
13.如權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括將所述多個收發(fā)機(jī)中的每一個指派到所述多個時隙中的不同時隙。
14.一種設(shè)備，包括多個環(huán)境傳感器，每個被指派為在TDMA信道的多個時隙中的一個內(nèi)同步交換所傳送的信號以及可替換地在不同于TDMA信道的優(yōu)先信道中異步發(fā)送信號，其中所述多個環(huán)境傳感器的中的每一個進(jìn)一步包括第一處理器，其在優(yōu)先信道上檢測信息的異步傳輸以及在所指派的時隙中同步重發(fā)所檢測到的信息；第二處理器，其檢測同步的失去；以及第三處理器，其響應(yīng)于在優(yōu)先信道上的同步失去而發(fā)送異步信號。
15.如權(quán)利要求14的設(shè)備，進(jìn)一步包括警報系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于無線傳感器網(wǎng)的故障安全信號傳輸。提供了一種設(shè)備。該設(shè)備包括布置在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個收發(fā)機(jī)，每個收發(fā)機(jī)在TDMA信道的所指派時隙中與所述多個收發(fā)機(jī)中的至少一個其他收發(fā)機(jī)同步通信；所述多個收發(fā)機(jī)中的至少第一收發(fā)機(jī)，其在不同于TDMA信道的優(yōu)先信道上異步發(fā)送優(yōu)先消息；以及所述多個收發(fā)機(jī)中的至少第二收發(fā)機(jī)，其在優(yōu)先信道上檢測異步優(yōu)先消息的信息內(nèi)容并且在TDMA信道上同步重發(fā)所檢測到的信息內(nèi)容給所述多個收發(fā)機(jī)中的第三收發(fā)機(jī)。
文檔編號H04W84/18GK102547005SQ20111036192
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者A·G·貝列佐夫斯基, T·勞沃思, V·S·科雷 申請人:霍尼韋爾國際公司