CN104700590A - 在无线消防系统中的输出的同步 - Google Patents

Abstract

在无线消防系统中的输出的同步。一种方法和装置包括：控制面板发送启动输出命令，控制面板的网关接收启动输出命令并确定直到无线通信子系统变得可用为止的时间段，无线子系统通过确定直到节点可用以通过网关和无线子系统接收输出命令为止的时间来调整所确定的时间段，无线子系统将输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到节点，并且节点基于输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

Description

在无线消防系统中的输出的同步

技术领域

本领域涉及消防系统，且更具体地涉及在消防系统中的警告设备的启动（activation）。

背景技术

火灾检测系统通常是已知的。这样的系统通常基于遍及建筑物分散的多个火灾检测器的使用和警告建筑物的占有者火灾的存在的至少一个警告装置。虽然每个火灾检测器可连接到其自己的警告设备，但是火灾检测器一般连接到公共监控面板。由于向中央监控站发送任何检测到的火灾的通知的需要，这是有用的。

然而，公共监控面板的使用要求在面板和每个火灾检测器和每个警告设备之间建立并维持连接。在过去，通过在每个火灾检测器和监控面板之间和在每个警告设备和监控面板之间安装至少两个线来建立连接。

更近期的系统已经依赖于无线收发机的使用来减少安装的成本。这样的系统需要位于火灾检测器、警告设备和中央监控面板的每个中的收发机。

又一些系统已经依赖于在一个或多个传感器内的无线收发机来从网状网络中的其它传感器转送信号。虽然这些系统工作良好，但是它们常常引入延迟，那些延迟可能导致不可接受的行为，诸如警告设备不同步。因此，存在对控制这样的系统的更好方法的需要。

发明内容

根据本发明的一方面，一种方法，包括：控制面板发送启动输出命令；所述控制面板的网关接收所述启动输出命令并确定直到无线通信子系统变得可用为止的时间段；所述无线子系统通过确定直到节点可用来通过所述网关和无线子系统接收所述输出命令为止的时间来调整所确定的时间段；所述无线子系统将所述输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到所述节点；以及所述节点基于所述输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

根据本发明的另一方面，一种装置，包括：节点；将启动输出命令发送到所述节点的控制面板；具有处理器的所述控制面板的网关；所述网关的无线子系统，所述网关的所述处理器接收所述启动输出命令并确定直到所述网关的所述无线通信子系统变得可用为止的时间段；所述无线子系统的处理器，其通过确定直到所述节点可用来通过所述网关和无线子系统接收所述输出命令为止的时间来调整所确定的时间段；所述无线子系统的处理器，其将所述输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到所述子节点；以及节点的处理器，其基于所述输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

附图说明

图1是根据所示实施例的安全系统的简化框图；

图2是图1的安全系统的更详细的示例；

图3描绘图2的节点的父-子关系；

图4描绘通过图2的节点的上游打包使用（packet usage）；

图5描绘通过图2的节点的下游打包使用；

图6描绘可由图1的系统使用的超帧；

图7是由图1的系统使用的输出设备的计时图；以及

图8描绘图7的计时图的细节。

具体实施方式

虽然实施方式可采取很多不同的形式，其特定的实施例在附图中示出且将在本文被详细描述，其中理解到本公开应被考虑为其原理的举例说明以及实施其的最佳模式。并不预期对所示的特定实施例的限制。

图1是安全系统或更具体地通常根据所示实施例示出的火灾检测系统10的简化框图。包括在系统内的可以是用于检测例如来自安全区域12内的火灾的威胁的多个火灾输入设备14、16。火灾输入设备可以遍及安全区域分散，且每个可包括操作来通过感测多个不同的火灾相关参数（例如烟雾、一氧化碳、热等）中的任何一个或多个来检测火灾的火灾检测器和手动呼叫点。

消防系统也可包括预期在火灾的情况下被启动以警告安全区域内的人的多个不同的警告设备20、22。警告设备可以是吸引注意力并宣告火灾的存在的任何类型的音频和/或视觉设备。

在安全区域内还包括的可以是为了火灾的指示而监控传感器的控制面板。在这方面，位于至少一些或所有设备内的无线收发机24可用于将火灾的检测的通知传输到警报面板内的对应收发机。在检测到火灾时，控制面板可启动一个或多个警告设备并将指示火灾的警报消息发送到中央监控站26。

包括在控制面板内的可以是一个或多个处理器装置（处理器）28、30，每个在从非临时计算机可读介质（存储器）32加载的一个或多个计算机程序34、36的控制下操作。如在本文使用的，对计算机程序所执行的步骤的引用也是对执行该步骤的处理器的引用。

在这方面，在控制面板内的警报处理器可监控输入设备中的每个的状态。在检测到任何输入的启动时，警报处理器可启动一个或多个警告设备并将警报消息发送到中央监控站。

图2是图1的火灾检测系统的更详细示例。如图2中所示，控制面板可经由多个通信介质44、46耦合到传感器（14、16）和警告设备（20、22）。例如，控制面板可经由有线通信回路44、42和对应的通信模块38连接到至少一些传感器16-1、16-2、16-3和手动呼叫点16-4。类似地，控制面板可经由通信回路44、一个或多个网关18（例如18-1、18-2）和网状网络46耦合到其它传感器14-1、14-2、14-5、14-6、14-7和手动呼叫点14-3、14-4。

在这方面，网关18可操作来将设备编码（例如地址）从在无线电域内使用的射频（rf）协议转化成回路协议，其继而并入通信回路上的控制面板所识别的通信回路地址。在这方面，由网状网络使用的协议可基于多个不同的rf协议中的任何一个（例如由霍尼韦尔公司开发的级联波通信协议）。这个rf协议提供在高业务情境中操作而不使图2的网络拥挤的可靠的确定性冗余通信系统。

通常，网状物46形成基于一系列父/子关系的通信网络。基本网络元件被称为节点，且网络根元件（节点0）被称为网关或主节点18。每个节点可经由全双工链路连接到地理上相邻的节点，使得每个设备能够管理在两个网络边界的方向（例如从其孩子到根，并且反之亦然）上的通信。

每个父节点从其孩子接收数据并将这样的数据包连同其自己的信息一起转发回到网关（gateway）。每个孩子从其父亲接收数据并将这样的数据包转发到其后代。这样，每个节点也可被考虑为转发器。

在系统的初始启动期间，网关试图使用一些预编程数据来建立网状网络。每个孩子可具有多达两个父亲，以保证冗余和替代的路径来完成往返网关的数据传输。这样，即使节点故障，也总是存在能够完成通信链的另一节点。除了网关以外的每个节点可具有多达4个孩子。网关可具有等于存在于网络上的节点的最大数量的多个孩子。

在图3中示出网状网络46的简化布置。图3强调在节点14、18、20之间的父-子链路。

为了避免消息冲突，在图2中的节点可在时分多址接入（TDMA）格式下操作。在这方面，每个节点可被指派成在重复的帧和超帧的预定隙（slot）内操作。

通常，设备14、18、20的通信协议在被称为数据聚合的原理下操作。图4描绘这个原理的示例。图4示出网关和4个节点，其中每个节点使用TDMA格式和数据聚合将其数据传输到网关。

如图4中所示，由“节点A”传输的包位于最远离网关的边界上。节点A首先传输其中包只包含其自己的数据的包。当包由“节点B”接收到时，节点B的处理器在包的末尾（在脚注之前）附加它的数据（如果有的话），并将包转发到它的父节点。当包到达网关时，它包含所有4个节点的数据。

为了实现数据的高效聚合而不增加消息等待时间（latency），由TDM网状网络使用的传输隙Tx以离网关的距离的顺序被分配，以这样的方式使得子节点总是在其父亲之前传输。因此，子节点的数据在父亲的Tx隙之前和期间在父节点处总是可用的。这允许父亲的处理器聚集其自己的数据与从其子节点接收的数据，并在单个包中一起传输数据。在图4中，网络节点B是节点A的父亲，节点C是节点B的父亲，等等。

作为聚合的结果，图4的四个节点的数据的传输只需要如图4中所示的4个隙。在32节点网络的情况下，所有节点的数据将只花费32个隙来到达网关并且因此是控制面板可用的。

使用同一协议，控制面板也可将数据发送到如图5中所示的网络节点中的每个。在这种情况下，由设备根据其在父-子等级结构中的状态接收聚合的消息。因此，节点D在网关的传输隙期间接收聚合的包，而节点A在节点B的传输隙期间接收消息。在每种情况下，父节点的处理器在将数据的其余部分转发到其相应的子节点之前剥去（strip off）打算给父亲的数据。

一旦在网关和节点之间的链路已被建立，就必需维持在节点当中的同步，以便避免冲突。这可经由由控制面板、网关或甚至节点之一所控制的同步消息或信标（beacon）来完成。

此外，为了维持同步，信标也可给节点提供用于识别在每个隙与其在帧和超帧内的位置之间的关系的基础。在这方面，每个超帧可由包括两个请求阶段（其中数据从节点发送到网关）、一个响应阶段（其中数据从网关转到节点）和三个静默阶段（其中没有数据通过介质被发送）的6个阶段组成。每个请求和响应阶段可被如图6中所示的静默阶段分离。

在每个请求阶段期间，分配到较高隙索引号的节点首先传输，且在响应阶段期间，分配到较低隙索引号的节点首先传输。例如，图4示出节点A具有5的隙索引号，所以它首先在请求阶段中传输。类似地，图5示出节点D具有1的隙索引号，所以它在响应阶段中首先传输到其它节点。

因为由控制面板发起的消息基于它们的所指派的隙在不同的时间由节点接收，所以输出（例如警高设备）的启动也将在不同的时间出现。然而，警告设备（例如发声器和闪光灯）的同步在一些国家中是需要的。此外，属于不同网络（在同一有线回路上但连接到不同的网关）并在有线和无线输出设备之间的设备可能需要在警告设备当中的同步。

根据一个所示实施例，可经由到网络内的每个设备的输出同步消息广播来实现输出设备的同步。在其中广播消息源自控制面板内的消息处理器的情况下，属于回路的所有网关也可接收广播消息，以便设置正确的组地址用于警告设备的启动。

输出同步消息可包括要启动（或如果已经是活动则同步）的输出（警告设备）的系统标识符。消息可包括或可被网关修改以包括从当消息以由网关接收到时到当消息已被转发到网络的相应节点并被网络的相应节点接收到时的过去时间。消息也可包括超帧号。

通常，输出同步消息可由在节点之一内、在网关内和/或在控制面板内的相应同步处理器构成和调整。同步消息可基于在输出消息由网关从控制面板接收（启动警告设备）和无线子系统的可用性之间的延迟时间段。可基于在调度消息通过无线子系统到目标设备的传输和在被指派给目标设备的隙的下一出现之前的时间之间的另一延迟来调整输出同步消息的延迟时间段。

应注意，每个传感器或节点14、16、20、22的计时信息可保存在相应的计时文件38、40内。每个节点的计时信息可包括父-子关系和隙指派。计时文件可保存在控制面板、网关和/或相应的节点内。在各种位置处的计时文件的可用性允许根据系统内的多个位置确定延迟。

通常，通过知道自从在网关处的消息到达以来过去的时间，输出可在适当的时刻（在闪光灯的闪光时）或立即以与闪光灯的适当偏移或相（phase）被启动。这可能对发声器非常重要，以便具有所有设备（包括在相同或不同网络上的有线和无线设备两者）的正确和稳定的同步。

下面提供的描述将主要针对警告设备，例如发声器，因为发声器最难以同步。然而，应理解，这个相同的描述和机制适用于图1和2的系统的任何其它输出设备。

可接着注意到，发声器的同步所允许的最大分辨率基于系统的主时钟振荡器。主时钟可包括在32.768 kHz下操作的温度控制晶体振荡器（TCXO），且TCXO可包括在每个节点内。这暗示，在系统内，在任何两个发声器之间的相位的最大时间差最大可以是1/32.768 kHz，其为大约30.5μs。

为了使所有发声器（有线和无线两者）以同步方式生成相同的音调，必需将在回路和网状物内的所有涉及的元件之间的相位锁定到相同的参考。公共参考可以是来自发起TDM同步消息（即，信标）的控制面板的时钟消息，TDM同步消息由网关传输到每个节点。考虑到在网关的无线子系统处的消息接收和由在节点的至少一些内的RF发声器“音调生成”子系统的处理器所接收的实际启动命令之间的时间间隔，可通过以偏差时间延迟开始网状网络的所涉及的发声器的音调生成来实现将网状物的输出设备同步到有线回路的输出设备和彼此同步的任务。

用于同步和启动输出设备的输出同步消息包括时间偏移字段（offset field）。偏移字段由包括1字节bCoarse_Tick字段和2字节wFine_Tick字段的3字节组成。可通过对自从开始/同步消息由网关的有线子系统从控制面板接收以来过去（四舍五入）的粗滴答声（700 ms）的数目的计数来确定bCoarse_Tick字段的值。通过对达到从所计数的bCoarse_Tick*700 ms的确切偏离所需的细滴答声（大约30 μs）的数目的计数来确定wFine_Tick。在面板命令的接收和实际开始时间之间的实际偏移然后变成：

T_Offset[μs]=(bCoarse_Tick*700*1000)+(wFine_Tick/32.768)。

时间偏移字段的使用的更详细的描述如下。首先，控制面板发送针对在有线回路上的一个或多个警告设备的启动输出或同步命令。网关（有线子系统）对命令解码并开始测量时间偏移，同时等待它的无线子系统变得可用。只要网关的无线子系统准备好，网关就将包含3字节字段的输出同步消息编码（或修改）并将它发送到无线子系统。当消息可通过rf网络被发送到目标节点时，网关的无线子系统的处理器根据达到第一可用响应阶段所需的时间来调整偏移字段。输出同步消息由节点接收（即，rf发声器的无线子系统），其中处理器通过加上在下一静默阶段期间达到命令处理时刻所需的时间来进一步调整偏移。

一旦响应阶段结束且消息已经由目标节点的编码处理器解码，它就被发送到rf发声器的声音子系统。发声器的声音子系统生成音调。被发送到发声器的声音系统的消息包括经调整的偏移值。

发声器的声音子系统的处理器接收偏移字段和必要时关于其音调将被使用的细节。声音处理器初始化它的部件，好像命令已经直接从控制面板接收到一样。声音子系统的声音处理器或单独计时处理器可然后基于经调整的偏移值来使音调的开始（onset）延迟。处理器可基于从响应阶段的开始而开始的其自己的时隙延迟来进一步调整经调整的偏移值。考虑到包含在同步消息内的所确定的时间延迟时段的接收和处理所必需的时间延迟，它也可进一步调整音调阶段的延迟。

最后，声音子系统的处理器可开始生成所请求的音调。音调将与由同一控制面板（有线和无线两者）控制的其它发声器的音调同相。

图7是用于生成图1的系统内的同步输出的上面描述的总过程的时间线。图8描绘图7的时间线的另外细节。如在图7的底部线中所示的，控制面板在时间To通过有线系统将同步/开始命令发送到连接到有线系统（其立即启动）并且也到网关的一个或多个目标警告设备。网关的计时处理器在时间T1立即开始，测量直到无线子系统变得可用为止的第一时间段或延迟（T_Offset_1）。

一旦无线子系统在时间T2变得可用，无线子系统内的计时处理器或单独的时间处理器就测量直到用于与目标无线设备中的每个通信的下一可用隙在时间T3变得可用为止的第二时间段或延迟并相应地调整第一延迟。可注意到，在这个方面中，第二延迟在第一静默时段中开始，通过第二请求时段请求2（Request 2）延伸并进入响应阶段中。第一延迟（T_Offset_1）和第二时间段的和等于经调整的偏移延迟（T_Offset_2）。接下来在警告设备（或如果对节点的处理出现在网关内，则网关）内的另一延迟处理器并且基于节点的内部处理要求通过等于T4-T3的第三时间段来进一步调整延迟。总的经调整时间段（T_Offset_2加上第三时间段）使无线节点的发声器（如在图７的中间时间线中所示的）的发起偏移或以其它方式延迟以与有线发声器（在图７的底部线中所示）同步。总时间段（T_Offset_2加上第三时间段）可包括在被设置到每个相应的警告设备的同步消息内。替代地，第一和第二时间段被确定并包括在同步消息内，且第三时间段被确定在接收和处理启动命令的节点内。在这种情况下，总偏移被确定在接收启动命令的节点内，并用于在适当的时刻启动输出。

通常，系统由方法和装置定义，其包括：控制面板发送启动输出命令，控制面板的网关接收启动输出命令并确定直到无线通信子系统变得可用为止的时间段，无线子系统通过确定直到节点可用来通过网关和无线子系统接收输出命令为止的时间来调整所确定的时间段，无线子系统将输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到节点，并且节点基于输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

替代地，系统由装置定义，装置包括：节点；将启动输出命令发送到节点的控制面板；具有处理器的控制面板的网关；网关的无线子系统，网关的处理器接收启动输出命令并确定直到网关的无线通信子系统变得可用为止的时间段；通过确定直到节点可用来通过网关和无线子系统接收输出命令为止的时间来调整所确定的时间段的无线子系统的处理器；将输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到子节点的无线子系统的处理器；以及基于输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备的节点的处理器。

在替代的实施例中，系统由装置定义，该装置包括：多个节点；将启动输出命令发送到多个节点之一的控制面板；具有处理器的控制面板的网关；网关的无线子系统，网关的处理器接收启动输出命令并确定直到网关的无线通信子系统变得可用为止的时间段；通过确定直到节点可用来通过网关和无线子系统接收输出命令为止的时间来调整所确定的时间段的无线子系统的处理器；将输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到子节点的无线子系统的处理器；以及进一步调整所确定的时间段并然后基于输出命令和进一步经调整的所确定的时间段来启动输出设备的网关的节点的处理器。

根据前述内容，将观察到可以实现很多变化和修改而不偏离本文的精神和范围。应理解，没有关于本文所示的特定装置的限制被预期或应被推断出。当然意图是由所附权利要求涵盖如落在权利要求的范围内的所有这样的修改。

此外，在附图中描绘的逻辑流不需要所示的特定顺序或连续的顺序来实现合意的结果。可提供其它步骤，或可从所述流程中消除步骤，且其它部件可被添加到所述实施例或从所述实施例中去除。

Claims (15)

1.一种方法，包括：

控制面板发送启动输出命令；

所述控制面板的网关接收所述启动输出命令并确定直到无线通信子系统变得可用为止的时间段；

所述无线子系统通过确定直到节点可用来通过所述网关和无线子系统接收所述输出命令为止的时间来调整所确定的时间段；

所述无线子系统将所述输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到所述节点；以及

所述节点基于所述输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

2.如权利要求1中所述的方法，其中所述节点还包括所述控制面板和网关，其将所述启动命令路由到包括至少一个父节点和至少一个子节点的多个节点之一。

3.如权利要求2中所述的方法，还包括布置到网状网络中的所述多个节点。

4.如权利要求3中所述的方法，其中所述控制面板、所述无线网关和多个节点还包括报告安全威胁的安全系统。

5.如权利要求4中所述的方法，还包括通过所述多个节点之一检测安全威胁，以及所述节点响应于所检测的威胁而传输所述启动输出命令。

6.如权利要求4中所述的方法，其中所述输出设备还包括提醒占有者安全威胁的安全区域的所述安全系统的可闻警报。

7.如权利要求6中所述的方法，还包括耦合到在所述面板和网关之间的有线回路的可闻警报，其中所述有线回路的所述可闻警报与所述输出设备的可闻警报同步。

8.如权利要求2中所述的方法，还包括以时分复用（TDM）格式与所述多个节点通信的无线子系统。

9.如权利要求8中所述的方法，还包括关于在定义所述TDM格式的超帧内的预定位置测量经调整的所确定的时间段。

10.如权利要求9中所述的方法，还包括将所述超帧分成包括两个请求阶段、一个响应阶段和三个静默阶段的六个阶段，在所述请求阶段中，数据从所述多个节点中的至少一些发送到所述控制面板，在所述响应阶段中数据从所述控制面板发送到所述节点，其中响应阶段和请求阶段中的每个由所述静默阶段之一分离。

11.如权利要求2中所述的方法，还包括至少一个父节点从所述子节点接收数据，附加其数据并通过所述无线子系统将所接收和附加的数据重新传输到所述控制面板。

12.如权利要求11中所述的方法，还包括所述控制面板将数据传输到所述父节点，所传输的数据包括附加到到父亲的数据的到孩子的数据，所述父亲接收并去除打算给所述父亲的所述数据并将所述数据重新传输到所述孩子。

13.一种装置，包括：

节点；

将启动输出命令发送到所述节点的控制面板；

具有处理器的所述控制面板的网关；

所述网关的无线子系统，所述网关的所述处理器接收所述启动输出命令并确定直到所述网关的无线通信子系统变得可用为止的时间段；

所述无线子系统的处理器，其通过确定直到所述节点可用来通过所述网关和无线子系统接收所述输出命令为止的时间来调整所确定的时间段；

所述无线子系统的处理器，其将所述输出命令和经调整的所确定的时间段的值发送到所述子节点；以及

节点的处理器，其基于所述输出命令和经调整的所确定的时间段来启动输出设备。

14.如权利要求13中所述的装置，其中所述节点还包括多个节点，所述多个节点包括至少一个父节点和至少一个子节点。

15.如权利要求14中所述的装置，其中所述多个节点还包括网状网络。