无线语音警报和公共通知系统的制作方法

文档序号:13674259阅读:230来源:国知局
技术领域本申请涉及安全系统和公共广播(address)系统。

背景技术:
已知保护受保护区域内的人和财产的系统。这样的系统通常基于检测受保护区域内的威胁的一个多个传感器的使用。对人和财产的威胁可能源自任何数量的不同源。例如,火灾可能杀死或伤害已经被火灾困在家中的居住者。类似地,来自火灾的一氧化碳可能杀死在其睡眠中的人。可替代地,未经授权的入侵者(例如窃贼)可能呈现对受保护区域内的财产和/或人的威胁。在入侵者的情况下,传感器可以基于受保护空间的不同用途而被放置和使用在不同区域中。例如,在空间通常由人所占用的情况下,则传感器可以仅沿着受保护区域的周围而被放置。如果空间通常空置,则传感器可以遍及该区域而分布。火灾传感器通常遍及空间而被放置。在大多数情况下,威胁检测器被连接到本地控制面板。在经由传感器中的一个检测到威胁的事件中,控制面板可以发声本地可听见警报。控制面板也可以将信号发送到中央监视站。除了本地警报之外,可能必需在紧急的事件中通知居住者并将居住者引导出受保护空间。在该情况下,公共广播或通知系统可以并入到安全系统中或与安全系统结合使用来自动地向居住者通知威胁。虽然安全和防火系统工作得很好,但是它们有时对于设置和使用而言是昂贵的,特别是当系统覆盖大的区域以及大量传感器和音频警告设备是必需的时候。因此,存在针对推进这样的过程的更好方法的需要。附图说明图1图示了根据本文的系统的简化框图。特定实施方式虽然公开的实施例可以采取许多不同的形式,但是其特定实施例被示出在附图中并将在本文中详细描述,其中要理解的是,本公开要被视为其原理的示例化以及实施其的最佳模式,并且不意图将本申请或权利要求限于所说明的特定实施例。图1是一般根据所说明的实施例示出的安全和公共广播系统10的简化框图。包括在该系统内的可以是用于保护受保护的地理区域20的许多传感器12、14以及信号器16、18。传感器可以基于任何数量的不同类型的技术。例如,一些传感器可以是被放置在提供到受保护区域中的入口以及从受保护区域的出口的门和窗户上的限制开关。其他的传感器可以是遍及受保护区域的内部而分布的被动红外(PIR)检测器,其意图检测已经能够绕过沿着受保护区域的周围定位的传感器的入侵者。传感器还可以包括一个或多个环境检测器。例如,一些检测器可以是烟或一氧化碳检测器。其他的环境检测器可以是天然气或有毒气体检测器。信号器还可以基于意图向受保护区域内的居住者警告检测到的威胁的许多不同告警技术。例如,至少一些信号器是无线扬声器。其他的信号器可以是蜂鸣器或闪光灯。控制面板22可以针对激活而监视传感器,并且作为响应,激活一个或多个信号器以警告居住者。此外,控制面板还可以构成警报消息并将警报消息发送到中央监视站24。中央监视站可以通过召唤适当的帮助(例如警察、消防队等)来做出响应。控制面板经由位于控制面板内的一个或多个射频收发器或无线电装置26、28无线耦合到一些或所有的传感器和信号器以及一些或所有的传感器和信号器中的每一个。包括在控制面板以及传感器和信号器中的每一个内的是一个或多个处理器装置(处理器)30、32,每一个操作在从非暂时性计算机可读介质(存储器)38加载的一个或多个计算机程序34、36的控制之下。如本文所使用的,对由计算机程序所执行的步骤的引用也引用执行该步骤的处理器。图1的系统可以被表征为具有公共广播或通知系统的安全系统或者具有用于实现公共广播系统的单独能力的安全系统。在此方面,警报处理器可以针对激活监视每一个传感器,并且在检测到激活时可以激活作为语音警报/语音疏散系统的部分的信号器中的一个或多个。如果传感器是火灾检测器,则火灾处理器或单独的音频处理器可以从对应的音频文件42、44检索适当的音频警告,并通过一个或多个扬声器(信号器)播放音频文件的词语内容。音频文件可以经由一个或多个语音消息向居住者警告火灾的存在以及其位置。如果警报基于检测到一氧化碳,则音频文件可以向居住者警告有毒气体的特定威胁,以及他们应当采取的响应,包括向最近的出口的路由和要避开的区域。传感器和信号器中的每一个具有其自身的唯一系统地址。因此,词语消息可以被定制设计用于其中传感器检测到威胁的区域。可替代地,扬声器/信号器可以被用作公共广播系统。在该情况下,系统可以将音频信息从麦克风40路由到适当的扬声器16、18。一般地,无线信号器通常由电池供电。这些设备通常接收以短持续时间的流送(stream)音频的形式的音频信息。然而,他们也需要在设备(扬声器、麦克风、控制面板等)之间的射频(RF)链接/路径的质量以及设备自身的健康的方面监视到音频源的通信链接的完整性。对于大多数的时间,系统的无线设备是不起作用的,这是因为在不使用时段期间它们仅仅交换网络维护消息,或可替代地他们进行休眠。然而,当利用较小或较便宜的电池时,即使在低功率模式下的不使用时段期间的功耗仍然可能足以使这些设备的电池供电操作不可行。在许多情况下,高功耗的无线电装置通常需要向和从每一个设备以与流送业务相关联的高数据速率交换数据,并实现实用的通信范围。基于这样的无线电装置的设备的电池寿命可能是非常低的,从而导致频繁的电池更换和高维护成本。这是由于高的发射和接收功耗,并且还因为即使在休眠模式下,这样的设备的功耗通常对于电池操作而言也太高。另外,这些音频系统的设备需要同步以便提供高保真度语音消息。这样的消息的高保真度进一步增加功耗。为了解决这些需要,图1的系统使用具有相对低功率模式和相对高功率模式的单个、双功率模式收发器26。可替代地,系统使用两个单独的收发器,其包括用于建立和维持控制面板和信号器的每一个扬声器之间的通信链接的相对低功率收发器26、以及用于从控制面板向相应的扬声器流送音频的相对高功率收发器28。低功率无线电装置(要么使用双功率模式收发器的低功率模式要么使用低功率收发器)在系统的普通操作期间(无系统警报、无公共广播消息)使用时分多址(TDMA)格式,其中设备简单地交换用于维持网络同步和链接完整性的消息。当音频警报消息要被流送到扬声器时,高功率无线电装置(要么使用双模式收发器的高功率模式要么使用高功率收发器)将载波感测多路访问及冲突避免(CSMA/CA)格式用于信道访问。该方案改善了整体的网络吞吐量,这是因为可以使用每一个链接上的最大可能的数据速率。一般地,低功率无线电装置和高功率无线电装置可以操作在相同或不同的非重叠的频谱内。在一些实施例下,低功率无线电装置和高功率无线电装置操作在其自身相应的重复超帧内。传感器和信号器均可以在低功率模式下形成与控制面板的通信链接或信道,如在美国专利号8,194,592中描述的。每一个传感器和信号器(节点)可以与处于子节点的无线范围内的两个相邻节点具有父-子关系。将两个父节点与每一个子节点相关联提供通信中的冗余性。从控制面板延伸到最远节点的父-子关系建立其中来自每一个孩子(child)的数据与父数据聚合的级联关系。为了聚合数据,在上游方向上的子节点在它们的父节点之前被分配TDMA帧的时隙。这允许孩子的数据与其父亲(parent)的数据聚合以用于在父亲的时隙中发送到控制面板。在下游方向上的从控制面板发送到最接近的父亲的数据可以是在上游方向上的聚合数据的镜像。在该情况下,在父亲的时隙内发送的聚合数据中的数据的第一块包含父数据。下一块包含最近的孩子的数据。广播可以是隐式或显式。每一个数据块的显式广播是默认模式。当数据负载超过阈值时,则使用隐式广播。在活动时隙之间,节点进入休眠模式。每一个父亲仅在其被分配的发送和接收时隙以及其从其直接孩子接收数据和向其直接孩子发送数据的时隙内苏醒(awake)。当每一个节点首次激活时,其被动地监视来自控制面板的信标。来自控制面板的信标可以标识低功率无线电装置以及高功率无线电装置的频谱和超帧特性。如果节点离控制面板太远而无法检测信标,则节点基于信号强度标识来自最近4个节点的状态或健康消息。4个最近节点由在父-子关系中作为潜在父节点的节点所标识。一旦被标识,节点通过4个最近节点之一将时隙请求消息发送到控制面板。控制面板接收该时隙请求消息,并将时隙分配给新节点并且还将两个父亲分配给该节点。所分配的时隙总是早于分配给两个父亲的时隙。两个分配的父亲同时在孩子的分配时隙中从孩子接收数据。父亲均将孩子的数据与其自身的数据聚合,并将数据发送到控制面板。控制面板从两个父亲接收冗余数据,并丢弃一个副本。一般地,传感器仅具有相对低功率无线电装置。信号器具有双模式无线电装置或者高和低功率无线电装置。如果由传感器之一检测到威胁,则传感器的监视处理器使用低功率无线电装置将消息发送到控制面板。作为响应,控制面板将激活消息发送到适当的信号器,从而使对应的信号器激活高功率无线电装置。消息可以仅针对(多个)激活传感器邻近的信号器或针对所有的信号器而广播。作为响应,信号器可以在CSMA/CA格式下激活高功率无线电装置。高功率无线电装置可以侦听操作在高功率无线电装置的频谱上的其他用户。如果未检测到其他用户,则高功率无线电装置可以针对通过低功率无线电装置所接收的激活消息而发送确认。控制面板可以通过高功率无线电装置从信号器接收确认,并开始通过高功率无线电装置向信号器流送音频。信号器可以接收流送的音频并通过信号器的扬声器再现流送的音频。另外或者作为替代,为了将音频信息流送到具有扬声器的信号器,控制面板也可以流送选通信息。选通信息可以被信号器用于同步来自每一个信号器的视觉和/或音频指示符。控制面板的支持公共通知的能力可以以相同的方式操作。在该情况下,公共广播系统可以通过用户按下PA按钮并选择用于通知的地理区域而被激活。控制面板通过将激活信号发送到具有扬声器的对应的信号器来做出响应。信号器如上述那样做出响应。一般地,系统操作在普通或流送模式下。普通模式在不存在要流送的语音警报时使用。流送模式在流送(多个)语音警报或(多个)寻呼消息时使用。在一个说明性实施例下,系统在IEEE802.11格式下在普通模式下在单个频谱内操作为同步网(mesh)。在普通场景中(无警报、无PA消息),所有设备休眠,而每一个设备的小部分监视链接完整性。当检测到语音活动时,网络被下一级联超帧中的消息唤醒。所有设备在语音通知期间保持苏醒。所有设备操作在CSMA/CA格式下。当用户挂断(hangup)时,系统重新进入网设置。相比于全部时间TDMA,双模式的使用支持更高的平均网络吞吐量。高功率模式的使用支持更多数量的音频信道。每一个音频信道的容量更大。电池寿命仍然可接受,这是由于低语音活动占空度。在高功率模式下,来自控制面板的音频分组发送可以单独地定时,以便避免冲突。由于较高的功率级别,需要较少的中继设备来到达特定的信号器。在系统内,单个无线电装置可以在普通模式和流送模式通信中使用。可替代地,如果流送无线电装置的功耗对于电池操作是不可接受的,则可以在普通模式期间使用单独的超低功率无线电装置。在这样的情况下,流送无线电装置在普通模式期间断电。如果使用单独的无线电装置,则超低功率无线电装置和流送模式无线电装置的RF范围(和功率输出)匹配于环境,以在这两种模式下均获得相等的范围和通信可靠性。高功率无线电装置的功率可以被调整为高功率无线电装置和控制面板之间的范围。仅需要调整低功率无线电装置的功率,以在网状网络中到达最接近的父设备。两个无线电装置可以使用不同的调制技术、不同的频带和不同的发射功率。在该实施例下,低功率无线电装置可以操作在IEEE802.15.4格式下在900MHz处。高功率无线电装置可以操作在IEEE802.11ac格式下。高数据速率、高功率无线电装置进入深度休眠,直到呼叫经由级联节点网络建立。控制面板内的路由处理器可以被用于标识将音频流送到信号器所需要的最小数量的节点。电池寿命可以通过改变路由来在设备之间平衡,以获得最佳的网络宽电池寿命和性能。长分组和紧接分组可以被用于减少发送和接收持续时间。信号器可以被同步以用于基于消息的周期性来接收分组。例如,如果10分组-集合/秒被用于载送音频数据,则每一个分组-集合以100ms间隔被预期。照此,信号器内的处理器允许信号器休眠,直到下一分组集合被预期。此外,可以聚合音频数据的多个流。在此方面,可以聚合流送的分组,以允许用于信号器的最大休眠时间。网络形成、恢复、维护问题和非语音警报通信根据以上讨论的低功率系统发生。这可以通过单个无线电装置实现,如果其功耗可接受的话(即信号器足够接近控制面板,使得低功率无线电装置可以到达控制面板)。如果高功率的功耗、高数据速率流送是高的(即,信号器离控制面板相对较远,并且需要提高的发射功率的量),则单独的超低功率无线电装置可以与信号器一起使用。使用高和低功率无线电装置和共同信标的方案确保在网络上维持紧密的时间同步。信号器的处理器在链接质量和设备放置(drop)方面针对完整性监视(多个)链接。由于TDMA模式的操作,设备消耗最小的功率。冗余路由和父子关系在普通模式下发现,以供在流送模式下使用。路由和父子关系取决于链接强度、变化和设备增加、放置或故障基于在普通模式期间交换的消息而修改。在普通模式的操作期间,系统还确定附近中的其他无线防火系统的存在,并建立与其设备的同步。这些可以被用于无线火灾网络和语音警报网络二者上的警报设备的同步动作。同步也可以被用于避免两个网络之间的干扰。当用户访问公共广播系统的麦克风站时,或者如果由控制面板接收到警报消息,则无线分组被发送到网络中的所有设备,以退出普通模式并进入流送模式。用户在所有设备进入流送模式之后被提供以系统准备就绪的指示。这可能导致消息发送中的小的初始延迟。一旦在流送模式下,则设备不遵循用于通信的TDMA超帧结构。更确切地,使用CSMA/CA或对话前侦听信道访问机制。无线电装置调整其功率和/或数据速率来实现用于彼此通信的最高可能的可靠数据速率。如果IEEE802.11无线电装置被用于流送,则数据速率可以自动通过其速率自适应算法来确定。在其他情况下,预定的或自动确定的最佳数据速率可以用于每一个链接上。许多适当的方案被用于避免隐藏节点问题,其可能以其他方式导致网络中的冲突和重发,而降低网络吞吐量和服务质量。为了避免具有两个防火系统的网络中的冲突,生成音频业务同时确保来自两个源的音频分组之间的最长可能的间隙。例如,如果每一个源每秒生成10个分组(在两个分组之间为100ms间隙)并且在网络中存在4个源,则其分组生成将被分为具有25ms间隙。为了进一步减少冲突,中继发送的数量通过路由节点的小心选择来减少。该选择在普通模式期间以使得网络中的每一个扬声器设备冗余地得到每一个分组而同时在路由和中继中涉及最少的设备这样的方式做出。例如,如果网络具有100个设备,其中在路由中涉及100个设备中的每一个(这可能导致许多冲突),则较少数量的主干设备被选择为将消息路由到整个网络。这将基于网络拓扑而变化。一般地,系统包括:保护受保护的地理区域的安全系统的音频信号器;在TDMA格式下与安全系统的控制面板无线地交换同步和信道维护消息的信号器的第一无线接口;以及在CSMA/CA格式下通过第二无线接口与安全系统的控制面板无线地交换警报消息的信号器的第二无线接口,第二无线接口被维持在非激活状态下直到从控制面板通过第一无线接口检测到警报消息,第二接口响应于警报消息而被激活,并且其中音频信息此后通过第二无线接口从控制面板流送到信号器。可替代地,系统包括:保护受保护的地理区域的安全系统的音频信号器;在TDMA格式下与安全系统的控制面板无线地交换同步和信道维护消息的信号器的第一无线收发器;以及在CSMA/CA格式下与安全系统的控制面板无线地交换警报消息的信号器的第二无线收发器,第二无线收发器被维持在非激活状态下直到从控制面板通过第一无线收发器检测到警报消息,第二收发器响应于警报消息而被激活,并且其中音频信息此后通过第二无线收发器从控制面板流送到信号器。可替代地,系统包括:保护受保护的地理区域的安全系统;检测受保护区域内的威胁的安全系统的多个无线传感器;安全系统的至少一个音频信号器;在TDMA格式下通过多个传感器之一或至少一个信号器中的另一个与安全系统的控制面板无线地交换同步和信道维护消息的至少一个信号器的第一无线接口;以及在CSMA/CA格式下通过第二无线接口与安全系统的控制面板无线地交换警报消息的至少一个信号器的第二无线接口,第二无线接口被维持在非激活状态下直到从控制面板通过第一无线接口检测到警报消息,第二接口响应于警报消息而被激活,并且其中音频信息此后通过第二无线接口从控制面板流送到信号器。根据前述内容,将注意到,许多变化和修改可以在不脱离本文的精神和范围的情况下实现。但是要理解,不意图或者不应当推断关于本文所说明的特定装置的限制。当然,意图由所附权利要求涵盖落在权利要求的范围之内的所有这样的修改。此外,图中所描绘的逻辑流程不要求所示的特定次序或顺序来实现期望的结果。可以提供其他步骤或可以从所描述的流程消除步骤,并且其他组件可以添加到所描述的实施例或者从所描述的实施例移除。
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