智能安防系统及其无线组网方法
【专利摘要】本发明涉及一种智能安防系统及其无线组网方法，为解决传统智能安防系统中无线信号延伸装置中继信号单一、组网方法简单，信号转发低效等问题，本发明中的智能安防系统，包括报警主机以及与报警主机通过无线网络连接的RFID电子标签、无线探测器和用于中继信号的无线信号延伸装置，所述无线信号延伸装置包括接收无线终端发送的同频率信号的接收单元；交互单元；与所述接收单元和交互单元连接，并向交互单元输出解析后信号的主控单元；所述交互单元包括与所述主控单元连接以接收无线终端或无线信号延伸装置发出的RFID信号的接收组件，以及与所述主控单元连接以向无线终端或无线信号延伸装置发送主控单元解析后信号的发送组件。
【专利说明】
智能安防系统及其无线组网方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种智能安防系统及其无线组网方 法。
【背景技术】
[0002] 在安防领域中，探测器终端与安防报警主机终端或网关的通信方式一般分为无线 通信和有线通信。无线通信方式，使用和安装方便，但通信距离容易收到障碍物的干扰;有 线通信方式，信号稳定但安装布线麻烦。此外，随着安防领域的智能化的发展，安防系统的 布防设备不仅限于各种探测器，通过有源RFID电子标签实现安防系统的自动布防也成为了 一个趋势。但是，由于RFID技术的功率限制，通信距离一般都比较短，即使是2.4GHZ的RFID 通信距离最远也只有几百米，无法覆盖大面积的安防区域，限制了智能安防系统的推广及 使用。而传统的传统智能安防系统中信号延伸装置可中继的信号单一、组网方法过于简单、 配对繁琐、使得多个无线信号延伸装置同时工作时，无法协同工作，信号转发效率低下，无 法实现信号的准确快速转发。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种信号中继转发准确高效的智能安防系 统及其无线组网方法。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：智能安防系统，包括报警主机以 及与报警主机通过无线网络连接的RFID电子标签、无线探测器和用于中继信号的无线信号 延伸装置，其特征在于，所述无线信号延伸装置包括接收无线终端发送的同频率信号的接 收单元;交互单元;与所述接收单元和交互单元连接，并向交互单元输出解析后信号的主控 单元;所述交互单元包括与所述主控单元连接以接收无线终端或无线信号延伸装置发出的 RFID信号的接收组件，以及与所述主控单元连接以向无线终端或无线信号延伸装置发送主 控单元解析后信号的发送组件。
[0005] 所述无线信号延伸装置还包括与主控单元连接实现与报警主机自动配对功能的 配对单元。
[0006] 所述无线信号延伸装置在转发RFID电子标签或无线探测器的信号前和转发时进 行信道侦听。
[0007] 所述无线信号延伸装置还包括与主控单元连接，判断信号发送是否成功的判断单 J L· 〇
[0008] 所述无线信号延伸装置还包括与主控单元连接，完成对无线信号延伸装置工作状 态检查功能的自检单元。
[0009] 所述报警主机定时与RFID电子标签通过无线信号延伸装置进行信号交互实现智 能安防系统自动布防功能。
[0010] 所述报警主机为RFID电子标签分配地址，实现对RFID电子标签的状态查询功能。
[0011] -种智能安防系统的无线组网方法，其特征在于，RFID电子标签或无线探测器通 过无线信号延伸装置向报警主机发送信号的传输流程包括：
[0012] S1:RFID电子标签或无线探测器频率覆盖范围内的所有无线信号延伸装置接收到 RFID电子标签或无线探测器发出的信号；
[0013] S2:所述接收到信号的无线信号延伸装置对信道进行侦听，信道空闲的无线信号 延伸装置转发信号并继续侦听，侦听信道冲突则停止转发并发送阻塞信号，随机等待并重 新转发；
[0014] S3:转发信号后的无线信号延伸装置判断转发是否成功；
[0015] S4:判断转发成功的无线信号延伸装置进入正常接收模式，判断转发失败则再次 转发所述信号；
[0016] S5:后续无线信号延伸装置重复S1~S4直至收到报警主机的反馈信号。
[0017] 无线组网方法中流程S3的判断过程为:如果接收到同类型无线信号延伸装置转发 的同一信号，那么判断转发成功;如果未接收到同类型无线信号延伸装置转发的同一信号， 那么判断转发失败。
[0018] 无线组网方法中的再次转发所述信号为在规定的时间内再次转发，如果重复三次 都没有接收到同类型无线信号延伸装置转发的同一信号，那么判断此无线信号延伸装置位 于信号传输网络末梢，不再转发该信号，进入正常等待状态。
[0019] 本发明提出的智能安防系统及其无线组网方法，克服了传统无线信号延伸装置配 对繁琐、组网简单及转发低效等缺陷；实现无线智能安防系统信号在大面积区域内有效传 输的同时，具有多个无线信号延伸装置与报警主机配对简单，快速自组网，信号传递及时准 确的特点。
【附图说明】
[0020] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0021 ]图1为报警主机的结构框图；
[0022]图2为无线信号延伸装置的结构框图；
[0023]图3为智能安防系统的结构框图；
[0024] 图4为智能安防系统组网方法的信息传输流程图；
[0025] 图5为智能安防系统布防终端在屋内的布置图。
【具体实施方式】
[0026] 下面，参照附图对本发明的智能安防系统及其无线组网方法进行说明。
[0027]如图1所示，本实施方式的报警主机包括主控单元、接收单元、报警单元、人机交互 单元、远程通信单元、语言播报单元、收发单元、温湿度采集单元和电源单元。接收单元用于 接收无线探测器发出的信号，收发单元用于接收有源RFID电子标签信号以及发送信号。报 警主机布防状态下，如果无线探测器被触发，则发送报警信号至报警主机，报警主机通过接 收单元收到信号后，报警单元警笛鸣响并通过远程通信单元向用户远程发送报警信号。报 警主机可通过人机交互单元或语言播报单元，向用户通知由温湿度采集单元采集到的温湿 度信号。
[0028]如图2所示，无线信号延伸装置一种实施例，包括接收单元、交互单元、电源单元、 指示灯、复位按键、判断单元、配对单元、自检单元和与之连接的主控单元;交互单元包括接 收组件和发送组件。
[0029]通过接收单元11接收无线探测器发送的相同频率的信号，再由主控单元12对信号 进行解析，解析完成后，主控单元12将解析后的信号发送给交互单元13,再由发送组件132 将信号发送给报警主机或其他无线信号延伸装置。
[0030] 无线终端或其他无线信号延伸装置接收到信号后，可发送反馈信号给接收组件 131，交互单元13将接收到的反馈信号发送到主控单元;主控单元将解析后的反馈信号发送 输出给判断单元，判断单元判断信息是否发送成功。
[0031] 对于RFID电子标签发出的信号，可由接收组件直接接收，再由主控单元进行信号 解析，然后，把解析后的信号通过交互单元的发送组件发送。
[0032] 无线信号延伸装置与无线终端进行信号传输前，需要与无线终端配对。配对单元 向主控单元发出配对指令，无线信号延伸装置进入配对状态，接收与之配对的无线终端发 出的配对同步码，并更改为相应的同步码，配对完成。无线信号延伸装置与无线终端基于配 对的同步码进行信号传输。
[0033] 电源单元为AC/DC模块，包括市电交流输入端、整流电路和稳压电路。电源单元，通 过市电交流输入端、整流电路和稳压电路将220V的市交流电转换为稳定的工作电压3.3V。 [0034]用户通过指示灯的显示，可判断无线信号延伸装置所处的工作状态。触发复位按 键可使无线信号延伸装置恢复出厂设置。
[0035] 工作中的无线信号延伸装置的自检单元定时向主控单元发送工作状态检测指令， 主控单元依据指令发出的工作状态检测信号由交互单元发送给无线终端或同类型无线信 号延伸装置，无线终端或同类型无线信号延伸装置收到工作状态检测信号后，发送反馈信 号给交互单元，交互单元将接收到的反馈信号发送到所述主控单元，所述主控单元将解析 后信号发送给自检单元，自检单元判断工作状态是否正常。
[0036] 当无线信号延伸装置接收到工作状态检测反馈信号，该无线信号延伸装置判断工 作状态正常，指示灯显示为蓝色。当无有效反馈或反馈有误，该无线信号延伸装置判断工作 状态异常，指示灯显示为红色。此时用户可通过指示灯的颜色了解无线信号延伸装置的工 作状态。
[0037] 如果一个已经进行过配对的无线信号延伸装置需要用于新系统的无线信号传输 时，那么用户可在该无线信号延伸装置插电后，按下与复位按键孔25配合安装的复位按键， 复位按键触发后，该无线信号延伸装置恢复出厂设置，清空已经获得的同步码，再次进入自 动配对状态。
[0038]如图3所示，本实施方式的无线信号延伸装置B11~B33接入由无线探测器或有源 RFID电子标签A与报警主机C三类无线终端组成的安防系统中。
[0039]无线信号延伸装置与报警主机配对后才能接入安防系统。一个智能安防系统中的 报警主机、有源RFID电子标签及无线信号延伸装置拥有相同的同步码，并根据同步码进行 相互通信。同步码由报警主机随机生成，且生成后的同步码不可更改，除非将报警主机恢复 出厂设置，有源RFID电子标签及无线信号延伸装置通过与报警主机配对获得同步码，且每 一个有源RFID电子标签及无线信号延伸装置的地址码也由报警主机分配。
[0040]没有与报警主机配对过的无线信号延伸装置插上电源后直接进入配对模式，此时 通过安防报警主机的配置按钮或移动终端发送配置指令让报警主机进入配对模式，报警主 机向所有的处于工作模式的无线信号延伸装置发送当前工作模式的配对同步码，无线信号 延伸装置接收到该同步码并切换为配对的同步码，当新加入的无线信号延伸装置与主机较 远时，可接收已与报警主机配对的无线信号延伸装置发出的同步码，顺利地进行配对。主机 发送的数据帧格式如下表所示：
[0042]所有无线信号延伸装置与报警主机完成同步码配对后，报警主机通过配对同步码 向外发送当前主机地址、同步码以及为无线信号延伸装置分配的从机地址。无线信号延伸 装置收到信号后，向报警主机发送回复确认帧，并退出配对模式，进入正常工作模式，完成 自组网。
[0043]根据图3、图4所示，无线信号延伸装置B11~B33已和报警主机C配对形成自组网。 该智能安防系统的信号传输流程如下:无限探测器或有源RFID电子标签A发射信号后，其周 围的无线信号延伸装置节点B11、B12、B13都有可能接收到信号并转发，当节点B11、B12、B13 都接收到同一信号后进入侦听模式防止信号碰撞。侦听模式即在发送前侦听信道是否空 闲。如果信道空闲则转发信号，并继续侦听一段时间。如果侦听到信号碰撞冲突，立即停止 转发，同时发送阻塞信号，取消冲突信号的传送;取消转发后，随机等待一段时间，重新转发 信号。如果没有侦听到信号碰撞冲突，则转发完成。转发完成后，进入接收模式，判断是否有 其他无线信号延伸装置转发此消息，如果有则判断转发成功;如果无，则在规定时间内再次 转发信号；如果重复三次都没有接收到所述反馈信号，则说明此信号转发点位于信号传输 网络的末梢，退出转发模式，进入正常工作的接收模式。如果接收到报警主机发送的回复指 令，则完成转发工作;进入正常工作的接收模式。在本实施例中，B12侦听得到信道空闲，转 发信号后进入接收模式，B21、B22、B23均接收到B12转发的信号，然后进入侦听模式，B23侦 听得到信道空闲，转发信号;B12收到B23发送的信号，判断B23已经成功接收并转发，完成转 发工作进入正常工作模式。同时B31、B32、B33均接收到B23转发的信号，B32侦听得到信道空 闲，转发信号给报警主机C;B23判断信号转发成功;报警主机C接收到信号后发送回复指令 给B33，B33完成转发工作进入正常工作模式。
[0044]如果B12、B13均侦听得到信道空闲，同时转发信号后继续侦听，B12、B13侦听信道 发生碰撞冲突，二者立即停止转发信号，并发出阻塞信号，取消冲突信号的传送;取消转发 后，二者随机等待一段时间，B12等待时间较短，率先重新转发信号，B13接收到B12转发的该 信号，判断已有无线信号延伸装置转发信号，B13不再转发。B21、B22、B23均接收到B12转发 的信号，然后进入侦听模式，B23侦听得到信道空闲，转发信号;B12收到B23发送的信号，判 断B23已经成功接收并转发，完成转发工作进入正常工作模式。同时B31、B32、B33均接收到 B23转发的信号，B32侦听得到信道空闲，转发信号给报警主机C;B23判断信号转发成功;报 警主机C接收到信号后发送回复指令给B33，B33完成转发工作进入正常工作模式。
[0045]报警主机C需要向有源RFID电子标签A发送信息时，信息也将遵从以上路由机制。 [0046]如图5所示，本实施方式的智能安防系统对某三层别墅进行布防，图中为第一层的 平面图。如图，在第一层的主卧R1及次卧R2中设有有源RFID电子标签A1、A2,楼梯R4处设有 无线信号延伸装置B1，报警主机C设置在客厅R5,无线探测器D1、D2分别设置在厨房R3及客 厅R5的门口。此外，在第二层设有有源RFID电子标签A3,无线信号延伸装置B2和无线探测器 D3、D4。在第三层设有有源RFID电子标签A4,无线信号延伸装置B3和无线探测器D5。
[0047]第三层的有源RFID电子标签A4由于距离及墙体阻隔等原因，无法向位于一层的报 警主机C上报信号，此时有源RFID电子标签A4与报警主机C之间可通过无线信号延伸装置B3 实现通信。无线信号延伸装置B3插入电源插座后检测到配对位置为0,即没有进行过配对工 作，则直接进入配对状态;然后通过配置按钮或手机发送配置指令让报警主机C进入配对模 式，报警主机C向所有的处于工作模式的无线信号延伸装置B1、B2发送当前工作模式的配对 同步码，无线信号延伸装置B1、B2接收到该同步码并切换为配对的同步码，进入临时配对模 式，然后主机开始广播数据，数据内容包括：当前主机地址、从机子地址、命令码、工作同步 码和检验码。B3通过B1、B2收到广播数据后，回复确认帧并将配对标志位标记为1，然后退出 配对模式，B3成功加入该智能安防系统网络。
[0048]在系统布防状态下，当第二层的无线探测器D3向外发送报警信号时，楼层内的无 线信号延伸装置B1、B2、B3均接收到报警信号，无线信号延伸装置B1、B2、B3进入侦听模式， B1侦听信道空闲，B1转发报警信号，报警主机C接收报警信号。B1转发完成后，进入接收模 式，接收到报警主机的回复指令，判断信号转发成功，退出转发模式，进入正常工作的接收 模式。
[0049] 智能安防系统的自动布防与撤防的实现过程为：用户携带电子标签A1进入智能安 防系统的布防区域，位于一层的门口的无线探测器D2被触发并向报警主机C发送信号，报警 主机C开始侦测，侦测到有源RFID电子标签进入布防区域后，系统自动撤防。报警主机C与屋 内有源RFID电子标签定时进行信号交互，当屋内全部有源RFID电子标签全部离开智能安防 系统的布防区域后，报警主机C无法与有源RFID电子标签实现信号交互，系统自动布防。
[0050] 通过有源RFID电子标签实现在家人员状态查询的实现过程为:有源RFID电子标签 A1、A2、A3、A4与报警主机C配对学习后，报警主机C会为每一个有源RFID电子标签分配地址， 用户可以通过手机客户端为各家庭成员分配不同的有源RFID电子标签并命名。当有源RFID 电子标签进入智能安防系统的布防区域被侦测到后，对应的家庭成员显示为在家状态。当 有源RFID电子标签离开智能安防系统的布防区域后，报警主机无法定时与有源RFID电子标 签实现信号交互，则显示对应的家庭成员为离开状态。
[0051] 本发明提出的智能安防系统及其无线组网方法，克服了传统无线信号延伸装置配 对繁琐、组网简单及转发低效等缺陷，实现无线智能安防系统信号在大面积区域内有效传 输的同时，具有多个无线信号延伸装置与报警主机配对简单，快速自组网，信号传递及时准 确的特点。
[0052]可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做 出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的 等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种智能安防系统，包括报警主机以及与报警主机通过无线网络连接的RFID电子标 签、无线探测器和用于中继信号的无线信号延伸装置，其特征在于，所述无线信号延伸装置 包括接收无线终端发送的同频率信号的接收单元;交互单元;与所述接收单元和交互单元 连接，并向交互单元输出解析后信号的主控单元;所述交互单元包括与所述主控单元连接 以接收无线终端或无线信号延伸装置发出的RFID信号的接收组件，以及与所述主控单元连 接以向无线终端或无线信号延伸装置发送主控单元解析后信号的发送组件。2. 根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述无线信号延伸装置还包括与主控 单元连接实现与报警主机自动配对功能的配对单元。3. 根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述无线信号延伸装置在转发RFID电 子标签或无线探测器的信号前和转发时进行信道侦听。4. 根据权利要求3所述的安防系统，其特征在于，所述无线信号延伸装置还包括与主控 单元连接，判断信号发送是否成功的判断单元。5. 根据权利要求2或4所述的安防系统，其特征在于，所述无线信号延伸装置还包括与 主控单元连接，完成对无线信号延伸装置工作状态检查功能的自检单元。6. 根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述报警主机定时与RFID电子标签通 过无线信号延伸装置进行信号交互实现智能安防系统自动布防功能。7. 根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述报警主机为RFID电子标签分配地 址，实现对RFID电子标签的状态查询功能。8. -种智能安防系统的无线组网方法，其特征在于，RFID电子标签或无线探测器通过 无线信号延伸装置向报警主机发送信号的传输流程包括： SI: RFID电子标签或无线探测器频率覆盖范围内的所有无线信号延伸装置接收到RFID 电子标签或无线探测器发出的信号； S2:所述接收到信号的无线信号延伸装置对信道进行侦听，信道空闲的无线信号延伸 装置转发信号并继续侦听，侦听信道冲突则停止转发并发送阻塞信号，随机等待并重新转 发； S3:转发信号后的无线信号延伸装置判断转发是否成功； S4:判断转发成功的无线信号延伸装置进入正常接收模式，判断转发失败则再次转发 所述信号； S5:后续无线信号延伸装置重复S1~S4直至收到报警主机的反馈信号。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述流程S3的判断过程为：如果接收到同 类型无线信号延伸装置转发的同一信号，那么判断转发成功;如果未接收到同类型无线信 号延伸装置转发的同一信号，那么判断转发失败。10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述再次转发所述信号为在规定的时间 内再次转发，如果重复三次都没有接收到同类型无线信号延伸装置转发的同一信号，那么 判断此无线信号延伸装置位于信号传输网络末梢，不再转发该信号，进入正常接收模式。
【文档编号】H04W74/08GK106028265SQ201610349790
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】杨栋, 付勇, 陈绍钦, 谢代锋
【申请人】深圳市中兴新地技术股份有限公司