报警系统传感器拓扑装置和方法

专利名称：报警系统传感器拓扑装置和方法
技术领域：
本发明通常涉及消防及其他报警系统。更具体地，本发明涉及消防和安 全装置的传感器组件中的多种措施，其扩展了通信能力同时简化了安装和故 障修理。
背景技术：
通常将典型的远程安装并且中央监视的安全设备(如消防传感器)连接 到更集中的处理节点，如报警系统控制面板。由报警系统控制面板或其他安 全节点对所述安全设备的事件检测(如空气中颗粒或电离气体的存在、过热、 安全链路的中断等等)进行分析。然后由位于报警系统控制面板上的装置做 出给紧急处置人员发送紧急通知(如报警声、闪光或电话呼叫)的决定，或 者如果使用了各控制面板的层级，则在更中央的位置处，根据从可能的多个 这种传感器的至少其中之一检测明确信号，并根据所述系统中编码的程序做 出决定。
在传感器数量大的系统中，本领域所熟知的是根据多种配置的任何，将 若干传感器连至至少一个"菊花链"串中。在一些系统中，如果所述至少一
串中的至少一个传感器随后被激活，即检测到事件，则可进行报警响应而不 考虑所述中央装置识别激活设备在所述串中具体位置的能力。在其他系统中，
已知的多种方法可允许识别激活传感器的至少相对位置，如通过给所有的传 感器分配唯一 的标识符，并配置各传感器把这些标识符做为随后报警信息的
一部分进行发送。由于例如撤离大楼(clearing a building)的才艮警响应对于限 于该大楼的系统中的多个消防传感器的无论哪一个被激活可能都一样，因此 在不引入可察觉风险的情况下，布线的总量可通过如上述那些的配置而减少。 假若定期执行恰当的测试，这类方法在一定范围内基本足够了 。
对于一些系统而言，如安装在各种侵入敏感环境或非常大的或多幢大楼 报警系统配置中的那些，可能期望提供多个检测串路以提高定位。类似地， 在测试可能表明串路上大量传感器之一有故障或者位于邻近布线危险事故的
8情况下，定位会成为问题。而且，使用已知装置进行系统的初始安装和改动 可能需要小心翼翼地-并代价很大地-注意细节，并且尽管如此也可能得出不确 定的测试结果。
在使用多个传感器的系统中，各个单一传感器的功耗虽然很小，但经过 累积可能变成限制因素。除了功率限制，在初始化期间和事件期间，将各种 已知类型的单独传感器的可信度通知回给报警系统控制面板可能受到负载、 噪声和相关问题的限制。
存在至少在一定程度上支持周期性测试和故障修理、同时基本保持全部 功能的方法和装置。然而，关于安装容易、扩展性、验证和其他考虑，很多 这样的现有装置已经表现出在一些应用中受到限制。
在大多数国家中，使用各政府机构、保险承保人以及工业实践的结合来 控制涉及生命和财产的系统中的安全标准。例如在美国，地方建筑法通常参
照由国家消防协会(NFPA)规定的实践和如UL 864的保险商实验室⑧公文 和相关标准，以标识批准的组件和将实践限制为那些经过严格测试验证的各 项相关标准。
由于很多现存火警及有关系统需要维护、升级和扩展，因此引入不能与 现存各系统兼容的新装置会遇到市场阻力。即使促成新装置的观念在其他方 面是期望的，但是不兼容会阻拦终端用户采用增强保护的后继设备。
因此，本领域需要能够简化安装、减少故障修理的时间和付出、增加对 至少一些故障状态的免疫力、减少功耗并扩大扩展性的报警系统传感器拓朴 结构。进一步期望的是，这种拓朴结构包括在至少允许先前和后继组件在单 个系统中混合而没有障碍的程度上的与现存各系统的兼容性，并且进一步期 望是，各组件的混合给安装了多个后继组件的系统提供^^喿作增强的潜力。

发明内容
通过本发明，在很大程度上满足前述各种需求，在本发明中提供了一种 装置和方法，其在一些实施例中简化安装、减少故障修理的时间和付出、增 加对某些错误状态的免疫力，减少功耗和/或在安装、才喿作及/或维护分布式基 于传感器的报警系统上扩充延展性。本发明进一步提供与现存各系统的至少 部分兼容性，并在才艮据适当的方案混合现存各组件与后继各组件的系统中提 供操作增强的潜力。根据本发明的一个实施例，提出了一种减少对系统配置错误和单个组件
故障的敏感性(susceptibility)的报警系统传感器拓朴结构。所述报警系统传 感器拓朴结构包括配置成检测其环境属性的传感器，其中所述传感器在所述 属性的至少两种情况状态之间进行区分；所述传感器的第一电功率(power) 隔离功能，其配置成提供功率以支持传感器的操作而不管施加到所述传感器 上的电功率极性；以及所述传感器的第二电功率隔离功能，其配置成将传感 器操作至少部分地与各系统功率状态隔离。
根据本发明另一实施例，提出了一种减少对系统配置错误和单个组件故 障的消防传感器敏感性的拓朴方法。所述包括配置传感器以检测其环境属 性，其中所述传感器在所述属性的至少两种情况状态之间进行区分；在传感 器输入功率管理功能中提供使用电输入功率来操作而不管输入功率的极性的 能力；以及在传感器输入功率管理功能中提供使用电输入功率来操作的能力， 其中至少将一部分传感器电路至少部分地与各系统功率状态隔离。
根据本发明另一实施例， 一种配置成减少对系统配置错误的敏感性并且 允许单个组件故障的检测的报警系统传感器拓朴结构。所述拓朴结构包括 配置成4全测其环境属性的第一传感器，其中所述第一传感器在所述属性的至 少两种情况状态之间进行区分；第一传感器中的第一端子对，其被配置成经 第一两线链路从报警系统控制面板接收功率和多种通信信号，其中与默认极 性相比，变换功率和通信连接极性不影响报警系统操作；以及第一传感器中 的第二端子对，其被配置成允许功率和各通信信号通过从第一传感器中的第 二端子对到随后的传感器中的第 一端子对的第二两线链路，从报警系统控制 面板传递到随后的传感器，其中在配置由连续的两线对链接的传感器串中的 任何传感器时，变换第一端子对和第二端子对不影响所述传感器的操作。
所述拓朴结构还包括第一传感器内的功率调节功能，其被配置成在第 一传感器内建立各电子组件的正常操作的选择的电压组合，进一步被配置成 在第一传感器的正常操作期间采集并存储电荷，并进一步被配置成将传感器 操作至少部分地与各系统功率状态隔离；以及第 一 传感器内的通信收发器功 能，其中第一传感器在连续的时间间隔期间以默认速率和至少一个显著不同 的速率汲取电源电流，以便形成在报警系统控制面板上可检测的数据脉冲。 所述拓朴结构还包括第一传感器中的继电器，其将第一端子对的第一端子 通过所述继电器的第一常闭的杆连接到第二端子对的第一端子，并且将第一
10端子对的第二端子通过所述继电器的第二常闭的杆连接到第二端子对的第二 端子，其中所述继电器的激活中断第 一对和第二对之间的连续性。
所述拓朴结构还包括用于传感器的线连接分布式系统中的至少一个故
障的定位的测试策略，其中所述故障是互连故障、接地故障或传感器故障， 其中电源电流监视器对继电器激活事件的响应允许辨别位于控制面板与激活 的继电器之间的故障、以及位于比激活的继电器离控制面板更远的故障。
这样已经概述了(而不是全面地)本发明的更重要的特征，以便更好地 理解其以下详细的描述，并且便于更好地意识到对本领域所做的贡献。当然
下面将描述本发明的各附加特征，并且它们将形成此附加权利要求的主旨。
在这一方面，在详细解释本发明至少一个实施例之前，要理解的是本发 明在其应用上不限于结构细节，并且不限于在以下描述中提出的和各附图中 图示的各组件的安排。本发明可以有其他实施例，并且能以多种方式来实施 和执行。还要理解的是，此处使用的措词和术语及概括是用于描述目的的，
不应^L为限制。
这样，本领域的技术人员将意识到，容易将本公开所基于的构思用作执 行本发明的若干目的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是 将权利要求视为包括这类等效结构，只要其不脱离本发明的精神和范围。


图1是根据现有技术的一个实施例的拓朴图。 图2是根据现有技术的一个实施例的子系统布线图。 图3是对比各个使用方法、类似于图2的现有技术配置的本发明实施例 的子系统布线图。
图4是根据本发明的一个实施例的传感器模块电路图。
具体实施例方式
现在将参考附图详细描述本发明，在附图中贯穿全文相同的参考标号指 相同的部分。本发明提供了一种装置和方法，其在一些实施例中提供了用于 消防、安全及相关应用的控制面板到传感器功率分布和通信拓朴结构。
如此处所用的，术语"拓朴结构(topology)"具有其基本的传统含义之 一，即假设相关各部分或元件的安排不变，则不由弹性形变(如延长或扭曲)改变的配置。图2和3之间的比较将显示单独并入现有技术传感器的系统与
使用根据本发明的传感器的系统的详细拓朴结构显著不同。
图1显示了概括报警系统实施例的广义图10。除了所提到的，图IO可表示现有技术系统或并入根据本发明装置和方法的传感器22的一个或多个实施例的系统。如图所示，中央信息管理设备(在该情况中为报警系统控制面板12)通过直接物理布线14、 16、 18和20连接到多个传感器22,其中在所示的实施例中，存在连接到分开的传感器组22的四个分开的串路(string )。在所示实施例中，传感器22使用相同的布线14、 16、 18和20接收电功率，通过该布线14、 16、 18和20将感测的事件通知回给控制面板12。
在所示实施例中控制面板12连接预设的电功率24，并连接用于联系各紧急服务的消息发送系统26。虽然这些连接在一些实施例中是优选的，但它们也可不用于其他实施例中。例如，可单独使用基于电池的或燃料电池电源28来操作系统10,虽然这种电源在一些实施例中可做为备用能源24来提供。类似地，与所述系统相关的通告(annunciation)可全部在所述系统之内，而不是包括如电话或互联网通信26的方法。在一些实施例中的传感器22可包括经用于传感器供电和事件检测的相同布线14、 16、 18和20施加的声音和视觉通告30。这种用于通告的传感器布线使用对于一些传感器和拓朴结构而言可行性是有限的。在一些实施例中，优选支持分开的各发送信号设备34的附加布线32。要理解的是，图1所示的要使用物理布线的互连在一些实施例中可以整体地或部分地包括光纤、无线电或其他技术。
图2显示了适于根据已知方法的传感器38的现场布线安排36。在所示的现有技术实施例中，功率和信号布线使用从传感器38到传感器38形成"菊花链"的第一布线40,其链接各个传感器38每一个的第一共同端子42,而第二布线44被每一串路中每个传感器38上的第二上游端子48和第三下游端子50间连接的固定电阻46所中断。各系列电阻46的串路可被报警系统控制面板54用作映射功能的组件，从而可感测传感器的相互连接。
使用如中断布线以定位短路的方法，寻找各故障的确切位置可能是艰巨的。附加地，如果传感器38与控制面板54使用质询与响应通信(轮询)，则可从超过串路中某点的传感器38的故障来推断所述串路布线中的断路，以响应轮询。
值得注意的是，与所述各固定电阻46的阻抗相比，布线的阻抗最好是较
12小，并且在正常操作期间，布线40和44的功率和通信功能受支持各电阻46的很多非功能性电压降的需要所约束。单个传感器串路中传感器的极限数量-在所示的现有技术实施例中的256个设备-受到控制面板54提供功率的能力所限制。因为电阻46最好是在数值上低以允许延长的串路，所以长布线运行的电阻(甚至电阻的温度系数)可以引入可估计的不准确度，通常由控制面板54通过重复的再映射来偏置。这样，虽然所示的配置被广泛使用，但它具有明显的缺陷。
图3显示了根据本发明装置和方法的优选实施例的单个传感器串的现场布线安排60。在此，报警系统控制面板62具有到多个传感器66的两线连通性64,其每一个优选包括本发明的实施例。将会观察到，各布线在两个传感器66之间交叉68 (极性相反，没有短路到一起)，在另外两个传感器66之间"反向，，布线70,并且在另外的各传感器66之间以混合配置布线72,并在一个位置处包括接地的短路74。这些布线错误的每一种都有可能造成使用现有技术的系统故障。还可以观察到，在各传感器66的各端子之间没有固定电阻，使得至少潜在地避免了对传感器66串长度的源自功率的限制。要理解的是，这种从控制面板62驱动的串的数量由用户喜好来指定。
为了与使用至少一种现有技术方法的各系统相兼容，传感器66和控制面板62之间发送信号可使用各电源线64间的传导中的各瞬时变化序列，该瞬时变化序列由传感器66或控制面板62检测为脉冲序列并解释为消息。用于这类消息的众多协议是可能的，并且在一些实施例中可以包括如开始和停止代码、源地址和/或目标地址、具体数据或命令代码、校验和或其他有效代码等的信息。比特(代码元素)持续时间及同步可由这类方法控制，如使用晶体振荡以在每个传感器66中提供精确时序、使用控制面板62内的主振荡器周期性发送以使各传感器66再同步、以及其他适当方法。在要求适应不确定布线品质的情况下，比特率和切换速率(slewrate)最好是低，以便例如减少与各非平衡终端处的振铃相关的比特误差。
优选为应用的适宜性选择是诸如编码方案(极性/单极/双极，使用归零(return-to-zero ) (RZ ),非RZ (NRZ )，曼彻斯特、双相、微分脉冲或其他)、比特率、占空比和上升及下降时间的各种属性。用于传感器控制面板通信的各典型协议使用两电平、基带传输，具有在逻辑零期间或无信号时的默认(最小电流，最高端子电压)状态，以及表示逻辑1或激活时间的高电流状态。在一些实施例中可以优选一些可替代的调制方案，其中一些可使用三个或多个分立的电流电平。若干具体协议由各种组织公布的标准来控制。
图4显示了并入本发明实施例的传感器80的示意性图示。功率额定地施
加在分别设计成上游高及上游低的端子82和84上，并在分别设计成下游高和下游低的端子86和88上传递到下一传感器。跨接各端子放置的桥式整流器90允许输入功率对极性不敏感。除下面提到的之外，常闭的机电继电器触点K1A 92和K1B 94分别保持高端子对82和86之间以及低端子对84和88之间的连通性。隔离二极管96将电路功率从原(raw)互连功率中去耦。调节器100在正常操作期间提供受控电压。二极管96/电容器98网络与调节器100间的顺序在一些实施例中可调换。板载电路102在图中由微处理器表示，但可包括各感测功能，如在一些实施例中的电离或微粒检测电路。通过给继电器线圈K1 104供电，可将继电器触点K1A92和K1B94切换到开路状态。
除了在发生如图3所示的控制面板62与传感器80之间发送信号的功能时外，对于串路内给定的传感器80而言，跨接桥90的电压电平一般是固定的。这样由跨接桥90的未调节输出的电阻分压器对106表示的线性(line)监控功能，可为板载电路102提供参考电平用于平均，并可通过与参考电平进行比较，为所述电路102形成脉冲序列用于检测。在一些实施例中可优选用于监视线性电平并检测脉冲的其他技术。很多这类技术的其中之一 (未显示)能电容性地将桥90的输出耦合到跨接调控器100的分压器对的中点，并用阈值检测器捕获剪辑的瞬间。
可以观察到，图4的传感器80是极性不敏感的，在各信号线间具有固定损失的两个二极管压降，加上跨接隔离二极管96的第三二极管压降，加到电子器件100和102。可以观察到各二极管压降对于所有的传感器是并行的，使得沿传感器串的累积电压降是布线阻抗的函数，同时串路长度可以依赖于控制面板电源电压，其典型地由各公布标准来定义。用于串路最后传感器的在二极管90和96之后的可用调控器输入电压可以限制特定布线规格的串路长度，尽管在一些实施例中串路长度可能受到传感器80的可用的地址范围的限制。肖特基二极管和其他低损耗整流技术可显著地降低前向压降，并因此减少桥卯和隔离二极管96中的功率损失。 一些调节器IOO可支持升压和降压电源电压，这会进一步增加串路长度。
在一些使用现有技术的传感器连同已知控制面板的实施例中，系统初始
14化包括通过图2中的控制面板54进行轮询，并且控制面板54以耦合在电源线40和44上的串行数据脉冲的形式施加各轮询命令。这些脉冲(典型地以各正信号线上的短持续时间、降低电平电压的序列的形式)由所述各传感器解释为命令，包括用于自识别的命令。对于使用在制造期间嵌入为每个传感器38唯一标识符的产品序列号( 一些通信协议所必须的)的各个实施例来说，典型的初始化轮询可包括控制面板54发送其后紧跟可能的第一地址的轮询
的应答。假设通信协议容许多个会话者，则控制面板54然后可4全测具有至少一个使该比特为真的传感器38的所有地址。
例如，如果第一比特是l,但所有的传感器38具有该地址比特0，则将没有传感器应答该比特，并且控制面板54可消除所有以l开始的地址，并用以0开始的地址重新进行轮询，这将使所有的传感器38通过即刻切换跨接它们各自输入端子42和48的分路阻抗来应答。控制面板54将检测响应业务(response tra伍c),并推断至少一个传感器38具有"0"开始的地址。如果第二比特是l,并且至少其中一个传感器38具有该地址比特1,则控制面板54将再次检测响应业务，并推断至少一个传感器38具有"0-1"开始的地址。在每次检测存在至少一个具有"m"值的"第n"比特的传感器38的情况下，该筛选处理可持续直到已经探究所有可能的地址，并所有安装的传感器38被映射。控制面板54然后(例如使用不同的命令报头)单独对每个传感器38进行寻址，以给它分配与其长地址等效的缩写。如果存在冲突，如与存储在控制面板54中的主列表相比缺少传感器38的序列号，则可使用手动故障修理以查找错误。现有技术的发送信号的方法在图2中通过幻象(phantom)传导元件76来表示，以便以适于在消防应用中通常使用的布线风格的数据速率施加和移除。 .
在使用现有技术的传感器38连同已知控制面板54的其他实施例中，传感器38通过接通本体(典型的一些不同于那些已经描述的协议)可具有代号集。这种号码可简化初始化，因为控制面板54事先可以知道各设定，同时增加了安装错误风险，因为多个传感器可被误设为相同号码，各机电开关可增加故障模式等。在这些和其他实施例中，如开路或短路布线或反向布线或有
缺陷传感器38的故障可能导致初始化不完整，并且因此需要手动的故障修理。通过对比，如图3中的配置60所示，并入本发明通信同拓朴结构的传感器66可被配置成具有更少可能故障的模式。例如，由于大多数现有技术的布线错误不再是错误，所以消除了做为故障模式的反向布线，并且仅由于"90度"的误布线造成的完全短路需要详细地、手动对半分开的故障修理。接着，由于没有分立的串联电阻器，所以信号衰减仅由于铜损耗和分路负载，这可以降低所需接收器的辨别程度。可支持多种协议，至少包括所有由现有技术支持的协议。要理解的是，上述初始化方案可适合旧传感器和新传感器，在一些新传感器实施例中具有同等的但稍微更加敏锐(sharp)的切换阈值。在现有技术中，为了保持长布线运行的合理的电压，每个传感器内的内阻抗小。这种安排一般有效，但可能容易受一些错误类型的影响，如来自外部噪声的各幻象信号，这可被本新颖装置和方法所避免。本新颖传感器和拓朴结构的增加的有效信噪比，例如可增加对可允许的布线运行的限度。
在使用根据本发明装置和方法的传感器的系统中，每个传感器减少的连续压降可增加每个串路传感器的可能数量。可替代地，每个传感器可能会增加的功率负载，如给与串路中一个或多个传感器集成的闪光灯、声音生成器
等供电。
如图4所示，继电器触点K1A92和K1B 94分别与上端子对82和86以及下端子对84和88串行连接。在一些实施例中，除了在图3中的消防面板62给对象传感器发送消息使其激活继电器时之外，所述各继电器触点一直闭合。有益的激活可以在大约IO毫秒量级的瞬时时间间隔，这可由很多微型继电器类型来实现，并可提供足够大到能被串路中的至少一些设备所检测的信号中断。所列的UL 846消防面板62可配置成感测电负载的减少，并且比对象设备离消防面板62更远的传感器可配置成检测输入功率的暂时损失及恢复。可将这种中断用于配置和故障修理中。例如，通过命令中断可建立串路的完整物理映射，然后质询所选的各传感器以确定哪一个检测到所述中断。重复该处理能够允许确定所有传感器的相对位置。可将执行该操作的过程编程到所列的消防面板62中。
使用用于故障修理的该功能，如果瞬时中断用作消防面板和每个传感器之间的快速"带电(aliveness )，，测试，则通过中断期间汲取电流中的变化可以快速验证无故障的串路。如果瞬间中断没有提供在消防面板62处可检测的结果，则所述串路可能在紧接激活传感器之后不远故障开路。做为替代，所有映射传感器的周期性轮询能够通过识别最后操作的地址、以及通过标识任何非响应从而故障的传感器来准确确认互连故障。同样，串路中的单个接地故障(或全部在同一布线对上出现的多个接地故障)在消防面板62处连续地明显，但如果寻址的传感器比故障更靠近所述消防面板，则在中断期间将会即刻消失。在多个接地故障中，更远侧的故障典型地-陂最近侧所遮蔽，除非近侧故障弱(即，以欧姆计算)而非形成接地的硬短路。
在混合现有技术和新颖传感器的拓朴结构中，如果将新颖的传感器间隔地放置在现有技术传感器中，则新颖传感器的一些功能是可用的，如对新颖传感器本身进行映射以及检测断路和接地故障的方法。这至少能够部分减轻手动故障修理的烦杂。
本公开已经关注新颖传感器拓朴结构应用到对本领域熟悉的人已知为消防控制面板的种类，其中使用消防控制面板、互连布线、相关传感器、报警信号器等等的系统的单独组件一般由机构认证，用于通过检测烟、热、危险气体、特定物质以及涉及火情危险的其他指示符用于生命和财产的保护。除
了消防控制面板，新颖传感器拓朴结构适于应用到用于安全(闯入、故意破坏、防盗、水渗透或其他完整性破坏)、客户关怀(即，医疗、人文或其他服务功能)、生产工序、基础设施监控和众多其他检测和监督任务的系统。
多功能系统同样适合所述新颖传感器拓朴结构。例如，娱乐公园可具有使用红外、磁、光以及其他技术的外围和单独结构闻入检测器、使用如上所述的各种类型检测器的消防和天气传感器、在各销售位置处的偷盗报警设备、
用于安全和飞行器间距照明的灯故障检测器等等。这种公园可具有固定在车辆框架上以检测各结构元件弱化的加速计、驱动马达电流监视器、流量监示器、从移动汽车遥测的安全杆靠近检测等等。可将各传感器组配置成给各单独控制面板报告状态，并且各控制面板依次执行一些自主功能，并报告给各集中地点，用来记录保管、与各管理和紧急机构通信等等。
本发明的很多特征和优点从详细的说明书中变得明显，因而，本发明意图由权利要求来涵盖所有落在本发明精神和范围内的这类特征和优点。此外，由于本领域技术人员将易于想到众多的修正和改动，因此，不希望将本发明限制为所图示及描述的具体结构和操作，相应地，所有适合的修正和等效可通过落在本发明范围内的那些得到。
1权利要求
1. 一种配置成减少对系统配置错误和单个组件故障的敏感性的报警系统传感器拓扑结构，包括配置成检测其环境属性的传感器，其中所述传感器在所述属性的至少两种情况状态之间进行区分；所述传感器的第一电功率隔离功能，其配置成提供功率以支持传感器的操作而不管施加到所述传感器上的电功率极性；以及所述传感器的第二电功率隔离功能，其配置成将传感器操作至少部分地与各系统功率状态隔离。
2. 根据权利要求1所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述传感器 链接到信息管理装置，其中对来自传感器的信息进行采集、分析和处理。
3. 根据权利要求2所述的报警系统传感器拓朴结构，进一步包括在所 述信息管理装置和所述传感器之间的配电链路，其中将来自所述信息管理装 置的功率经由电气布线施加给所述传感器。
4. 根据权利要求3所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述信息管 理装置包括报警系统控制面板，其配置成发送信息到其分开定位的多个传感 器和从其接收信息。
5. 根据权利要求3所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述报警系 统控制面板是消防控制面板、安全系统控制面板、生产工序系统控制面板、 客户关怀系统控制面板、基础设施监控系统控制面板或支持多个检测任务的 系统控制面板。
6. 根据权利要求4所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述传感器 进一步包括通信收发器，其经由耦合到配电链路的各信号，在所述传感器和 所述信息管理装置之间提供信息交互。
7. 根据权利要求6所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述传感器 进一步包括与至少在一个方面与传感器互连拓朴结构不同的各传感器的至少 部分互用性。
8. 根据权利要求3所述的报警系统传感器拓朴结构，其中第一电功率 隔离功能进一步包括第一混合功率和信号端口，其中所述第一端口具有第一电端子和第二电端子；第二混合功率和信号端口 ，其中所述第二端口具有第一电端子和第二电 端子；以及桥式整流器，其中所述桥的第 一节点从第 一端口的第 一端子接收功率， 其中通过两个二级管与第一节点分开的第二节点从第一端口的第二端子接收 功率，其中在第 一和第二节点中间的所述桥的第三节点对第一端口输入的任 何极性提供正输出电压，其中在第一和第二节点之间、并通过两个二级管与 第三节点分开的所述桥的第四节点对第一端口输入的任何极性提供负输出电 压。
9. 根据权利要求8所述的报警系统传感器拓朴结构，其中第二电功率 隔离功能进一步包括整流器二极管，其配置成将所述桥式整流器与各种状态的电负载耦合，其中跨接所述桥电压差具有指定的极性，并超过跨接所述电负载的电压差指 定的量，并配置成以别的方式将所述负载与所述桥去耦；以及跨接所述电负载连接的功率存储电路元件，其中所述存储元件在整流器 二极管将所述桥耦合到所述电负载时，连续采集电势并保持电势，其中所述 存储的元件在所述整流器二极管将所述桥从所述电负载去耦时，将电势放电 到所述电负载中。
10. 根据权利要求6所述的报警系统传感器拓朴结构，其中传感器通 信收发器进一步包括所述传感器内的消息生成器，其中编译并提供至少一个数据比特序列用 于传输，其中所述比特序列包括信息比特和传感器识别、认证、消息时序和 填充所需的任何比特，其中所述比特序列提供有与信息互换和及时的系统操 作的系统要求相兼容的比特特性，其中所述比特特性至少包括编码方案、比 特率、上升时间和下降时间之一；以及至少在第一端口和第二端口之一的各自第一和第二端子之间施加的可变 负载，其中所述负载具有在消防控制面板上显著不同的至少两个有效电流汲 取值，其中第一和第二电流汲取值分别表示从通信收发器发送到第 一控制面 板的串行数据传输中的第一和第二逻辑状态，其中从所述消息生成器提供所 述比特序列和时序。
11. 根据权利要求10所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述通信收发器进一步包括所述传感器内的消息检测器，并在提供足够功率时连续操 作，以操作所述传感器的所有功能，其中跨接第一端口的各端子提供的第一 电压电平可由所述消息检测器解释为第 一逻辑状态，其中幅度上低于第 一 电 平的第二电压电平的;f全测可解释为第二逻辑状态，其中具有持续时间和由指 定的消息形式一致的序列的各状态的连续检测可解释为消息。
12. 根据权利要求11所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述消息 检测器进一步包括电平补偿器，其中对于指定持续时间的指定范围内的电压 电平的持续将该电压电平与第一逻辑状态相关。
13. 根据权利要求11所述的报警系统传感器拓朴结构，其中所述消息 检测器进一步包括传感器内功率损耗检测器，其中由所述传感器记录指定间 隔的施加功率的损耗，其中可将来自特定传感器的记录数据传输给与所述特 定传感器相关联的消防控制面板。
14. 根据权利要求6所述的报警系统传感器拓朴结构，进一步包括 第一可切换电连接，从而在第一连接状态中建立从第一端口、第一端子到第二端口、第一端子的电信号路径，并在第二连接状态中中断；和第二可切换电连接，从而在第一连接状态中建立从第一端口、第二端子 到第二端口、第二端子的电信号路径，并在第二连接状态中中断。
15. 根据权利要求14所述的报警系统传感器拓朴结构，其中第一可切换电连接和第二可切换电连接每一个包括机电继电器杆，其中每个继电器杆的接触状态是常闭的，其中每个杆至少是单掷式的，其中从由具有至少两个 杆的单个继电器组成的组中选择所述继电器架构，并且一对继电器的每一个至少具有一个杆。
16. 根据权利要求14所述的报警系统传感器拓朴结构，其中通过在至 少一个传感器的至少一个可切换电连接中的导电性的命令中断，在位置上可 定位传感器布线中的至少一个接地故障，其可在报警系统控制面板上检测为 报警系统控制面板电源的节点与接地节点之间的错误导电路径。
17. 根据权利要求14所述的报警系统传感器拓朴结构，其中在多个传 感器的每一个中的至少一个可切换电连接的导电性的中断，其由所述报警系 统控制面板命令并由布线串路上的至少 一个检测器检测为电现象，提供各传 感器间的位置区分，从而允许传感器布线配置内的传感器位置的唯一映射。
18. —种减少对系统配置错误和单个组件故障的消防传感器敏感性的拓朴方法，包括配置传感器以检测其环境属性，其中所述传感器在所述属性的至少两种情况状态之间进行区分；在传感器输入功率管理功能中提供使用电输入功率来操作而不管输入功率的极性的能力；以及在传感器输入功率管理功能中提供使用电输入功率来操作的能力，其中 至少将一部分传感器电路至少部分地与各系统功率状态隔离。
19. 如权利要求18所述的拓朴方法，进一步包括 管理在远离传感器的位置处的信息，其中对来自传感器的信息进行采集、分析和处理，其中管理指向所述传感器的信息；和将来自信息管理位置的电能分配给所述传感器，其中经电气布线将来自 所述信息管理位置的功率施加给所述传感器。
20. 如权利要求19所述的拓朴方法，进一步包括 将信息从所述信息管理位置发送给所述传感器；和 在所述信息管理位置处接收来自所述传感器的信息。
21. 如权利要求20所述的拓朴方法，其中发送和接收信息进一步包括 将各信号耦合到电气布线和从电气布线耦合各信号，从而在所述传感器和所述信息管理位置之间交互信息。
22. 如权利要求21所述的拓朴方法，其中提供与极性无关的能力以使 用来自所述信息管理位置的电输入功率来操作所述传感器进一步包括所述传感器内的功率和信号接口连通性的第一组合，其中所述传感器内 的连通性的第一组合具有其第一电端子和第二电端子，其中在第一端子和第 二端子之间由所述信息管理位置施加的第一电压差用作所述传感器内的电能 的源；所述传感器内的功率和信号接口连通性的第二组合，其中所述传感器内 的连通性的第二组合具有其第一电端子和第二电端子；以及实现极性不敏感的桥式整流，其中所述桥的第一节点从所述传感器内第 一组合的第 一端子接收功率，其中通过第 一对串行连接的二极管与所述桥的 第一节点分开的所述桥的第二节点从所述传感器内的第一组合的第二端子接 收功率，其中在电气上位于第 一对二极管的各二极管之间的所述桥的第三节 点，对于第 一端子上的任何施加的极性给所述传感器内的内部地点提供正电源，其中在电气上位于分别与第 一和第二端子连接的第二对串行连接二极管 之间、并通过二极管的两种组合与第三节点分开的所述桥的第四节点，对于 施加在第二端子上的、与施加在第一端子上的极性相反的任何极性提供所述 传感器内的负电源。
23. 如权利要求22所述的拓朴方法，其中隔离所述传感器内的电源进 一步包括在第三节点和第四节点间存在的电压超过跨接所述电负载存在的电压达 到足以超过电压传导阈值的量的情况下，允许电流从第三节点通过所述传感 器内的电负载流到第四节点；在第三节点和第四节点间存在的电压小于足以超过电压传导阈值的量的 情况下，阻断电流从第三节点通过所述传感器内的电负载流到第四节点；和将电能存储在所述电负载中，其中在阻断来自第三节点电流的情况下， 可由所述电负载的各组件使用这样存储的功率。
24. 如权利要求23所述的拓朴方法，其中隔离传感器内的电源进一步 包括检测第三节点和第四节点之间存在的电压，其中作为电压特性的精度满 足指定的精度标准；和将所述电压特性从所述传感器传输到中央位置。
25. —种配置成减少对系统配置错误的敏感性并且允许单个组件故障 的检测的报警系统传感器拓朴结构，包括配置成检测其环境属性的第一传感器，其中所述第一传感器在所述属性 的至少两种情况状态之间进行区分；第一传感器中的第一端子对，其被配置成经第一两线链路从报警系统控 制面板接收功率和多种通信信号，其中与默认极性相比，变换功率和通信连 接极性不影响报警系统操作；以及第一传感器中的第二端子对，其被配置成允许功率和各通信信号通过从 第一传感器中的第二端子对到随后的传感器中的第一端子对的第二两线链 路，从报警系统控制面板传递到随后的传感器，其中在配置由连续的两线对 链接的传感器串中的任何传感器时，变换第一端子对和第二端子对不影响所 述传感器的操作；第一传感器内的功率调节功能，其被配置成在第一传感器内建立各电子组件的正常操作的选择的电压组合，进一步被配置成在第一传感器的正常操 作期间采集并存储电荷，并进一步被配置成将传感器操作至少部分地与各系统功率状态隔离；第 一传感器内的通信收发器功能，其中第 一传感器在连续的时间间隔期 间以默认速率和至少一个显著不同的速率汲取电源电流，以1更形成在报警系统控制面板上可4企测的数据脉冲；第一传感器中的继电器，其将第一端子对的第一端子通过所述继电器的 第一常闭的杆连接到第二端子对的第一端子，并且将第一端子对的第二端子 通过所述继电器的第二常闭的杆连接到第二端子对的第二端子，其中所述继电器的激活中断第一对和第二对之间的连续性；和用于传感器的线连接分布式系统中的至少 一个故障的定位的测试策略， 其中所述故障是互连故障、接地故障或传感器故障，其中电源电流监视器对 继电器激活事件的响应允许辨别位于控制面板与激活的继电器之间的故障、 以及位于比激活的继电器离控制面板更远的故障。
全文摘要
一种配置成减少对系统配置错误和单个组件故障的敏感性的报警系统传感器拓扑结构，包括配置成在各系统情况状态之间进行区分的传感器，其包括用于在功率中断期间不取决于功率极性并维持传感器操作的电功率隔离。一种用于减少消防传感器对配置错误和组件故障的敏感性的拓扑方法，包括配置传感器具有使用不依赖于功率极性的电输入功率来操作的能力，并提供在没有施加的电功率时至少操作一部分传感器电路持续至少指定的时间间隔的能力。
文档编号G08B26/00GK101467188SQ200780022187
公开日2009年6月24日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月13日
发明者希拉里奥·S·科斯塔 申请人:通用电气安全股份有限公司