专利名称：用于无线传感器网的故障安全信号传输的制作方法
用于无线传感器网的故障安全信号传输技术领域
本发明领域涉及无线传感器以及更特别地涉及用于火灾检测和/或安全系统的无线传感器。
背景技术：
火灾检测系统已经被普遍知晓。这样的系统典型的包括遍及被保护空间分布且均连接到控制面板的多个火灾检测器。
在火灾检测器和控制面板之间的连接可以是有线的或者无线的。有线系统安装起来很昂贵，但是更加故障安全(failsafe)。在有线系统的情况下，可以通过线路来供电。对于每个单元的测试也可以通过互连的线路来完成。
相反，无线系统更便宜，至少从火灾传感器不需要安装配线的观点来看。这样的传感器典型地是电池供电的且使用低功率无线电发射机来通信。
由于依赖于电池，无线火灾检测器的发射机典型地被构造为在低功率状态和较高功率状态之间循环，在较高功率状态中发射机发送状态信号。为了适应大量的传感器，这样传感器的发射机有时在时分多址(TDMA)格式下运行，其中每个发射机被指派为在TDMA信道的特定时隙上运行。
为了尽可能地减少功耗，将使时隙尽可能地短以便减少发射机工作时间。因为窄的时隙，为了确保信息的可靠交换，发射机的同步是很重要的。然而，为了保持同步，在每个传感器中都需要准确的时基。因为火灾检测器的重要性，存在着对用于使这样的火灾检测器同步的更加灵活方法的需要。
图1是根据本发明的所说明实施例的火灾检测系统的框图2是可供图1的系统使用的传感器的框图3描绘了可以被图1的系统使用的TDMA帧。
具体实施方式
图1是根据本发明的所说明实施例的大体上示出的环境检测系统10的框图。系统10包括多个环境传感器14、16以及控制面板18。环境传感器14、16可以与控制面板18无线通信。
传感器14、16可以遍及被保护区域12分布。传感器14、16可以运行来检测多个环境参数(例如，热、烟、天然气等等)中的任一个。
在检测到警报条件时，传感器14、16可以发送警报信号到控制面板18。控制面板 18继而可以将警报信号包含到通过无线或有线格式发送到中央监视站20的警报报告22 中。作为响应，中央监视站20可以召唤合适的帮助(例如，私人保安人员、警察、消防部门寸寸J。
系统10作为网状系统而运行。即，不是所有的传感器14、16都能够检测来自控制面板18的传输并且控制面板18可能无法检测来自传感器14、16中每一个的传输。在系统 10启动期间，传感器14、16中每一个收听来自控制面板18以及来自其他传感器14、16的传输。如果传感器14、16检测到来自控制面板18的传输，则传感器14、16将自身确定为中心 (hub)，其中来自(更远的且无法检测控制面板18的)其他传感器14、16的传输可以通过该中心被中继到控制面板18，反之亦然。
图2是传感器14、16的框图。包括在传感器14、16中的每一个中的有收发机50、 感测设备52、中央处理器(CPU)M以及电池66。
收发机50通常在例如图3中示出的时分多址(TDMA)格式下运行。为了同步传感器14、16的传输，与控制面板18相关联的收发机22可以在一个TDMA时隙中周期性地发送同步信号。
传感器14、16可以接收同步信号并且将内部时基(例如时钟)56对准到同步信号。一旦内部时基56被对准到为同步信号，传感器14、16就可能能够在图3中示出的TDMA 帧的任意时隙中发送。
因为系统10作为网状网络而运行，所以不是所有的传感器14、16都能够直接从控制面板18接收同步信号。在这些情况下，中心收发机14、16为了那些较远的传感器14、16 的利益而重发同步信号。以这样的方式，同步信号可以被传播到位于被保护区域12的最远范围的传感器14、16。
传感器14、16均可以都指派为在TDMA帧的特定时隙内运行以及在该时隙内周期性地发送状态消息到控制面板。传输可以是直接的(对于中心传感器14、16而言)或一个或多个中心传感器14、16可以接收、检测另一更远传感器14、16在所指派时隙中的传输的信息内容，以及在中心传感器14、16的指派时隙中重发该信息内容到控制面板18。可替换地，控制面板18可以周期性地轮询传感器14、16中的每一个且每个传感器可以在指派时隙内发送响应。
传感器14、16可以基于通过感测设备52所检测到的环境参数来发送警报消息。可替换地，传感器14、16可以发送诸如处理器64检测到的低电池通知之类的状态信息。
在本发明一个所说明的实施例下，图3的TDMA帧被用于正常的系统业务并且在 TDMA信道频率上。例如，一组时隙(例如时隙Sl到N+3)被指定用于数据的同步传输，而至少一个优先(priority)信道(在频率上不同于TDMA信道)被指定用于数据的异步传输。
在运行期间，每个传感器14、16的CPU M的处理器58监视(即比较)所接收的同步信号与其自身时基的状态来确定同步误差。在这种情况下的同步误差意味着在来自时基的同步信号的预测时间位置同来自控制面板18的同步信号的接收的实际时间之间的时间差。如果同步误差大于某一阈值，则传感器14、16的CPU M确定它不与控制面板18同止少ο
如果传感器14、16的同步误差小于阈值，则传感器14、16的第二处理器60在TDMA 时隙中的一个时隙中与控制面板18同步通信。如果传感器14、16的同步误差等于或大于阈值，则传感器14、16的第二处理器60在所述至少一个优先信道中与控制面板18异步通fn °
为了促进在非同步的传感器14、16和控制面板18之间的通信，同步的传感器14、16中的第三处理器62监视用于来自非同步的传感器14、16的异步传输的优先信道。由同步的传感器14、16所检测到的在一个优先信道中的任意异步传输的信息内容然后通过由检测传感器14、16在TDMA时隙之一中同步重发该信息而被重复。
在正常运行期间，每个传感器14、16中的处理器检测来自传感器设备52的指示所选环境参数(例如烟、热、天然气等等)的信号。处理器可以连续地比较所检测的信号与一个或多个阈值。如果所检测的信号超出阈值，则处理器可以发送警报信号(分组)到控制面板18。警报分组可以包括控制面板18的标识符、传感器14、16的唯一标识符以及所检测的警报条件的类型的标识符。
如果传感器14、16与控制面板18是同步的，那么传感器14、16在其指派的时隙内与时隙边界同步地发送警报信号。如果传感器14、16不同步，则传感器14、16将在一个优先时隙中异步发送警报信号。
可替换地，传感器14、16可以同时同步和异步地发送警报信号。在这种方式下，使到达控制面板18的警报信号的几率最大化。在这种情形下，传感器14、16在其指派时隙中发送警报信号。如果警报信号在指派时隙中被控制面板18接收到，则控制面板18通过发送响应到激活的传感器14、16来确认警报信号。
在这种情况下，激活的传感器14、16也在优先信道上连续地发送警报信息。在中心或其他传感器14、16检测到警报信号时，该中心或其他传感器14、16转发警报信号到控制面板18。一旦被控制面板18接收到，控制面板就通过检测中心或者其他传感器14、16在优先信道上异步发送确认给激活的传感器14、16。
为了促进警报条件的报告，每个传感器14、16监视一个或多个优先信道以及如果它检测到信息的异步传输，则检测传感器14、16在其指派的同步时隙中重发所检测到的信息。这还考虑到至少两个传感器14、16可以在相同优先信道上同步发送的可能性。如果是这种情况，则更可能的是其他传感器14、16将单独地检测两个异步传输(基于位置和信号电平的差别)并且在两个不同同步时隙上重发所检测到的信息。
可替换地，中心传感器14、16可以在优先信道上检测到警报信号的信息内容并且在该优先信道上重发该信息内容到控制面板18。在这种情况下，控制面板18可以在TDMA 信道的指派时隙内发送响应给中心传感器14、16.
此外，如果传感器14、16已经失去同步，那么可能的是传感器14、16的电池接近耗尽并且传感器14、16在低功率电平下发送。低功率电平减少了控制面板18将直接检测到异步传输的可能性。附近的同步的传感器14、16对异步信息传输的检测和重发增加了具有接近耗尽的电池的传感器14、16仍然能够报告警报条件的可能性。
环境监视系统的特定实施例已经为了描述发明被创造和使用的方式的目的而被描述。可以理解的是本发明的其他变化或修改的实现及其各个方面对于本领域人员而言将是很明显的，并且本发明并不局限于所描述的特定实施例。因此，打算覆盖本发明以及将落入在公开的根本的基本原理和其中所要求保护的真正精神以及范围之内的任意及所有修改、变化或者等同物。
权利要求
1.一种设备，包括布置在网状网络中的多个收发机，每个收发机在TDMA信道的所指派时隙中与所述多个收发机中的至少一个其他收发机同步通信；所述多个收发机中的至少第一收发机，其在不同于TDMA信道的优先信道上异步发送优先消息；以及所述多个收发机中的至少第二收发机，其在优先信道上检测异步优先消息的信息内容并且在TDMA信道上同步重发所检测到的信息内容给所述多个收发机中的第三收发机。
2.如权利要求1的设备，进一步包括第一收发机也在TDMA信道的所指派时隙上发送优先消息。
3.如权利要求1的设备，其中网状网络进一步包括生命和安全保护系统。
4.如权利要求4的设备，其中所述多个收发机的至少一些进一步包括环境传感器。
5.如权利要求3的设备，进一步包括控制面板，其直接地或者通过所述多个收发机中的另一个经由TDMA信道耦合到所述多个收发机中的每一个。
6.如权利要求5的设备，进一步包括由控制面板直接地或者通过所述多个收发机中的另一个发送到所述多个收发机中的每一个的同步信号。
7.如权利要求5的设备，进一步包括中央监视站，其通过控制面板从所述多个收发机接收警报消息。
8.一种方法，包括提供具有用于同步传输信息的多个时隙的TDMA通信信道；提供不同于TDMA信道的用于优先传输的至少一个优先信道；使多个收发机中的每一个与所述多个时隙中的所指派的一个时隙同步；所述多个收发机中的一个收发机与时隙失去同步；所述一个收发机在优先信道上异步发送信号；与时隙同步的所述多个收发机中的另一个收发机在优先信道上检测异步发送的信号；以及其他收发机在所述多个时隙中的所指派的一个时隙中同步重发所检测到的信号。
9.如权利要求8的方法，进一步包括将所述多个收发机定义为火灾警报系统。
10.如权利要求9的方法，进一步包括将所述多个收发机中的至少一个耦合到火灾检测器。
11.如权利要求10的方法，进一步包括火灾警报控制面板在TDMA通信信道上检测来自收发机的传输。
12.如权利要求11的方法，进一步包括火灾警报控制面板上的发射机为了所述多个收发机的利益而发送同步信号。
13.如权利要求12的方法，进一步包括将所述多个收发机中的每一个指派到所述多个时隙中的不同时隙。
14.一种设备，包括多个环境传感器，每个被指派为在TDMA信道的多个时隙中的一个内同步交换所传送的信号以及可替换地在不同于TDMA信道的优先信道中异步发送信号，其中所述多个环境传感器的中的每一个进一步包括第一处理器，其在优先信道上检测信息的异步传输以及在所指派的时隙中同步重发所检测到的信息；第二处理器，其检测同步的失去；以及第三处理器，其响应于在优先信道上的同步失去而发送异步信号。
15.如权利要求14的设备，进一步包括警报系统。
全文摘要
本发明涉及用于无线传感器网的故障安全信号传输。提供了一种设备。该设备包括布置在网状网络中的多个收发机，每个收发机在TDMA信道的所指派时隙中与所述多个收发机中的至少一个其他收发机同步通信；所述多个收发机中的至少第一收发机，其在不同于TDMA信道的优先信道上异步发送优先消息；以及所述多个收发机中的至少第二收发机，其在优先信道上检测异步优先消息的信息内容并且在TDMA信道上同步重发所检测到的信息内容给所述多个收发机中的第三收发机。
文档编号H04W84/18GK102547005SQ20111036192
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者A·G·贝列佐夫斯基, T·劳沃思, V·S·科雷 申请人:霍尼韦尔国际公司