CN103426273A - 一种无线燃气报警器自组网 - Google Patents

Abstract

一种无线燃气报警器自组网，包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，多个所述报警器无需人工干预和现场调试通过ISM通信模块与一无线集中控制器自动关联形成自组网；多个所述的控制器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；所述的无线集中控制器包括控制芯片及与控制芯片相连的GSM/GPRS通信模块和ISM通信模块、声光报警器模块及显示模块；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

Description

一种无线燃气报警器自组网

技术领域

本发明涉及无线网络，具体是指一种无线燃气报警器自组网。

背景技术

历经了十余载的大规模应用，居民燃气报警器已为我国的民用燃气安全起到了坚实的保障作用。然而近年来伴随着智慧城市概念的提出和发展，于燃气行业领域，人们更加呼唤原有燃气安全监控设施在智能性以及可靠性方面的突破——事故报警控制不再局限于独门独户，而是在燃气发生低浓度泄漏时就能以最快时间调动包括住户、社区、燃气公司、政府燃气监管中心在内的所有责任方参与安全事故防范工作。这种快速处理安全事故的能力正是信息社会和智慧城市的重要组成环节，而如何利用现代城市信息资源将居民燃气报警器以无线组网的形式实现处理燃气突发事故的快速反应机制更成为了燃气报警器市场的发展方向。

目前国际上流行的Zigbee组网方式、无线抄表组网方式、智能家居无线组网方式或传统的中继器通讯网络方式由于其自身局限性或技术条件的限制均不适用于无线燃气报警器组网方案。例如自动抄表属定向询问方式，智能家居无线组网属室内小范围若干节点间的通讯方式，而传统中继器属于点对点的通讯方式；以上通讯方式不仅报警系统可靠性差、调试复杂、成本昂贵，其系统升级和设备维护更是十分艰难。无线燃气报警器自组网即是在解决了上述方案的弊端下，结合城市燃气用户居住比较集中、条件复杂多样的实际情况，提出的一种既能大面积覆盖各通讯节点而又不用点间互相调试的设计思想，其主要特点是：系统造价低、维护成本低、故障率低、运营成本低且通讯效果十分理想的路由（网格）通讯方式。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明目的是提供一种无线燃气报警器自组网。

一种无线燃气报警器自组网，包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，多个所述报警器无需人工干预和现场调试通过ISM通信模块与一无线集中控制器自动关联形成自组网，多个所述的控制器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；所述的无线集中控制器包括控制芯片及与控制芯片相连的GSM/GPRS通信模块和ISM通信模块、声光报警器模块及显示模块；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

所述的无线燃气报警器具有ISM通讯功能，具备路由转发、本地数据存储、报警信息发送等功能。报警器的数据通讯以广播方式泛洪传输，最终使控制器得以响应，控制器对带有各个标识的报警器分别按算式计算最佳通讯路径，分别作为报警器最终通讯路径，此路径为后续永久的通讯路径。

所述的无线集中控制器具有GSM和本地ISM双通道通讯功能，集自组网的组网、路由维护、本地数据存储、报警信息显示、报警信息发送等功能于一身。

所述的无线集中控制器集成了一用于连接Internet的网卡。

所述的无线集中控制器还包括用于与电脑连接的通信接口。

作为进一步优化，一种无线燃气报警器自组网，包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，多个所述报警器通过ISM通信模块与带GSM通讯的无线报警器连接，多个所述的GSM报警器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；所述的GSM无线报警器为加装GSM通信模块的无线燃气报警器；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：无线燃气报警器自组网的通讯包括以下方法：

（1）无需人工干预和现场调试，每个监测点的无线燃气报警器与集中控制器自动关联形成无线自组网。当某个无线燃气报警器检测到燃气泄漏需要把报警信息上传到集中控制器的时候，先检查连通集中控制器的路径是否已经存在。当无线燃气报警器尚未具备直通网络集中控制器的路径时，报警器会通过广播泛洪的方式向周围邻居报警器发出报警信号，邻居报警器在接到报警后采用冲突退避算法延时，并再次把广播信息重新上传。这样，尽管无线燃气报警器的单跳传输距离不太大，但仍能通过多级跳跃的办法寻求向无线集中控制器扩散信息的途径，把报警信号层层传递直至到达网络集中控制器，控制器在处理报警信息的同时还会根据信号传输时间选择距离最短、跳数最少的路径将路径信息原路回传给报警器，由报警器记录下路径信息用作下一次报警信号路径传输的依据，从而完成了一个路由发现的过程；

（2）当无线燃气报警器已经具备直通网络集中控制器的有效路径时，报警器会按照指定路由直接将报警信号发送至网络集中控制器，提高通讯速度；

（3）当该条路径中某一段出现通讯故障时，报警信号则会自动绕过该节点通过其邻居节点来继续传输，从而保障网络信号传输的安全性和可靠性。

无线燃气报警器自组网是一种可以针对多个报警器进行集中监控和响应的基于洪泛算法的ISM频段无线网格型网络。网络中的基本单元——无线燃气报警器利用本地免费的ISM开放频段，通过广播泛洪的通讯方式借助相邻报警器快速自动构建起移动通信网络，将报警信息层层上传至无线集中控制器。无线燃气报警器自组网可以在没有或不便利用现有的网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境，从而拓宽了移动通信网络的应用环境。

附图说明

图1为无线燃气报警器自组网网络结构图；

图2为商户自组网网络结构图。

具体实施方式

一种无线燃气报警器自组网，包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；多个所述报警器无需人工干预和现场调试通过ISM通信模块与一无线集中控制器自动关联形成自组网，所述的无线集中控制器包括控制芯片及与控制芯片相连的GSM/GPRS通信模块和ISM通信模块、声光报警器模块及显示模块；多个所述的控制器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

优选地，所述的控制器集成了一用于连接Internet的网卡。

优选地，所述的控制器还包括用于与电脑连接的通信接口。

自组网网络中的每一个基本单位——无线燃气报警器都具有ISM通讯功能，具备路由转发、本地数据存储、报警信息发送等功能。自组网网络中的控制单位——无线集中控制器都具有GSM和本地ISM双通道通讯功能，集自组网的组网、路由维护、本地数据存储、报警信息显示、报警信息发送等功能于一身。小区内的燃气报警器与小区无线集中控制器按一定的时序机制自动组成网格状的Mesh燃气自组网络。当某个报警器发生报警的时候，报警信号先经过ISM模块在Mesh自组网中采用路由的方式逐级传送，最后汇集到小区无线集中控制器，然后小区无线集中控制器通过上行通道GSM/GPRS模块把数据传送到燃气中心监控服务器和政府主管部门。中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，互联网上的电脑，可以通过一定的权限，利用浏览器访问监控小区燃气报警器的安全和使用状况。

由于Mesh燃气自组网属于网格通讯关系，无线燃气报警器之间可以相互传递信号，互为搭桥，任意一条通讯路径受阻都不会影响报警信号的传送，报警信号可以自动绕过故障点利用其相邻的报警器来传递信号，使得网络信号传输的安全可靠性大大提高。

此外，在自组网中，由于每个无线燃气报警器的路由功能都得到了充分发挥，少于10000户的小区只需配备一台无线集中控制器，大大节省了系统成本和通讯月租费用。并且由于控制器安装在室内，不仅对设备的保养要求较低，预计系统的设备维修和更换次数也会减少。大大节约了系统成本。

燃气自组网可以根据网络用户的实际情况对网络规模进行灵活的变通和合理的分配。当用户（如商户）比较分散时，组网可以采用一种性价比比较高的方式，即在相对集中的区域配制一台带GSM通讯的无线燃气报警器，由这台报警器起到与前面所述的无线集中控制器同样的组网作用，将多个相邻商户或一个商户内的多个监测点的无线报警器自由组成一个小网络，并负责把报警信息上传到燃气监控服务器。该自组网不仅适合城市居民社区也可以方便拓展到城市商户，使得燃气自组网的应用更加灵活，造价更为合理。

以燃气自组网方式和中继器方式两种网络设计方案做比较，存在如下表所示的几点优势：

由于自组网在报警时需要经过多层传递将信号传输至网络集中控制器，相比于中继器方案直接的点对点连接方式，在通讯响应时间上会稍有延迟，但该延迟时间通常小于5s，完全可以适用无线燃气报警系统的需要。

无需人工干预和现场调试，每个监测点的无线燃气报警器与集中控制器自动关联形成无线自组网。当某个无线燃气报警器检测到燃气泄漏需要把报警信息上传到集中控制器的时候，先检查连通集中控制器的路径是否已经存在。当无线燃气报警器尚未具备直通网络集中控制器的路径时，报警器会通过广播泛洪的方式向周围邻居报警器发出报警信号，邻居报警器在接到报警后采用冲突退避算法延时，并再次把广播信息重新上传。这样，尽管无线燃气报警器的单跳传输距离不太大，但仍能通过多级跳跃的办法寻求向无线集中控制器扩散信息的途径，把报警信号层层传递直至到达网络集中控制器，控制器在处理报警信息的同时还会根据信号传输时间选择距离最短、跳数最少的路径将路径信息原路回传给报警器，由报警器记录下路径信息用作下一次报警信号路径传输的依据，从而完成了一个路由发现的过程。

当无线燃气报警器已经具备直通网络集中控制器的有效路径时，报警器会按照指定路由直接将报警信号发送至网络集中控制器，提高通讯速度。

当该条路径中某一段出现通讯故障时，报警信号则会自动绕过该节点通过其邻居节点来继续传输，从而保障网络信号传输的安全性和可靠性。

报警器在发送警报的时候会将自己的路由地址标识附加在数据包中，数据包在途径每一个报警器的过程中都会被更新加入新的路径信息，当无线集中控制器收到报警信号的时候，还会通过读取完整的路由信息确定源地址，从而将路径信息回传给源报警器，为其提供报警直通路径。由于报警器首次发送警报时尚不具备直通路径，会采用泛洪的方式发送信号，所以控制器接收的路径信息也会有很多。为了确保安全，控制器必须对所有路由信息进行处理，按照用时最短的原则优先筛选路径，考虑到信号同时发射时会出现的信号掩蔽现象，控制器还需要在用时较短的几组数据中选择跳数最少的路径作为回传路径，用于下一次报警的直通路径，从而完成最佳路径的确定过程。

另外，报警器在传递报警信息的同时也会向上一级报警器发送确认信息，如果在一定时间内某台报警器没有收到下一级的确认信号，则会按照路由故障进行处理。由于报警器具有一定的数据存储功能，在交换信息的同时也会记录下其周围邻居报警器的地址标识。当某段通讯路径存在故障时，报警器会通过查询故障点的邻居节点路由的方式绕过故障节点。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线燃气报警器自组网，其特征在于：包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，多个所述报警器无需人工干预和现场调试通过ISM通信模块与一无线集中控制器自动关联形成自组网，多个所述的控制器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；所述的无线集中控制器包括控制芯片及与控制芯片相连的GSM/GPRS通信模块和ISM通信模块、声光报警器模块及显示模块；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

2.根据权利要求1所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：所述的无线燃气报警器具有ISM通讯功能，具备路由转发、本地数据存储、报警信息发送功能，报警器的数据通讯以广播方式泛洪传输，最终使控制器得以响应，控制器对带有各个标识的报警器分别按算式计算最佳通讯路径，分别作为报警器最终通讯路径，此路径为后续永久的通讯路径。

3.根据权利要求1所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：所述的无线集中控制器具有GSM和本地ISM双通道通讯功能，集自组网的组网、路由维护、本地数据存储、报警信息显示、报警信息发送等功能于一身。

4.根据权利要求1所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：所述的无线集中控制器集成了一用于连接Internet的网卡。

5.根据权利要求4所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：所述的无线集中控制器还包括用于与电脑连接的通信接口。

6.一种无线燃气报警器自组网，其特征在于：包括安装在每个监测点的无线燃气报警器，多个所述报警器无需人工干预和现场调试通过ISM通信模块与带GSM通讯的无线报警器自动关联形成自组网，多个所述的GSM报警器通过GSM调制解调器以GSM远程通讯方式将信号发送至燃气中心监控系统服务器和政府主管部门；所述的报警器包括可燃气体传感器和一报警处理芯片，报警处理芯片和声光报警模块、输出控制模块及ISM通信模块；所述的GSM无线报警器为加装GSM通信模块的无线燃气报警器；所述中心监控服务器配置有B/S结构的管理软件，供互联网上的其他电脑通过一定的权限利用浏览器访问监控小区燃气报警网络的安全和使用状况。

7.根据权利要求1或6所述的无线燃气报警器自组网，其特征是：无线燃气报警器自组网的通讯包括以下方法：

（1）无需人工干预和现场调试，每个监测点的无线燃气报警器与集中控制器自动关联形成无线自组网，当某个无线燃气报警器检测到燃气泄漏需要把报警信息上传到集中控制器的时候，先检查连通集中控制器的路径是否已经存在。当无线燃气报警器尚未具备直通网络集中控制器的路径时，报警器会通过广播泛洪的方式向周围邻居报警器发出报警信号，邻居报警器在接到报警后采用冲突退避算法延时，并再次把广播信息重新上传，这样，尽管无线燃气报警器的单跳传输距离不太大，但仍能通过多级跳跃的办法寻求向无线集中控制器扩散信息的途径，把报警信号层层传递直至到达网络集中控制器，控制器在处理报警信息的同时还会根据信号传输时间选择距离最短、跳数最少的路径将路径信息原路回传给报警器，由报警器记录下路径信息用作下一次报警信号路径传输的依据，从而完成了一个路由发现的过程；

（2）当无线燃气报警器已经具备直通网络集中控制器的有效路径时，报警器会按照指定路由直接将报警信号发送至网络集中控制器，提高通讯速度；当该条路径中某一段出现通讯故障时，报警信号则会自动绕过该节点通过其邻居节点来继续传输，从而保障网络信号传输的安全性和可靠性。

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