CN106254091A - 双向冗余网状网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双向冗余网状网络。冗余网状通信网络使用多个控制器或控制器网关来路由消息并监视有线和无线网状系统元件的完整性。多个控制单元和多个路径提供各种冗余通信解决方案，由此避免网络中的单点故障。

Description

双向冗余网状网络
技术领域
本申请涉及提供冗余通信路径的双向网状(mesh)网络。更具体地，本申请涉及包含多个控制器或控制器网关以及多个通信路径的这样的网络。
背景技术
已知保护安全区域内的人和财产的系统。这样的系统典型地基于对安全区域内的威胁做出响应的一个多个无线检测器的使用。
对人和财产的威胁可以发源于任何数量的不同源。例如，火灾可以使被火灾困于家中的居住者致死或致伤。类似地，来自火灾的一氧化碳可以使熟睡中的人致死。
可替代地，诸如窃贼之类的未经授权的入侵者可以对区域内的财产呈现威胁。还已知入侵者使生活在区域内的人致伤或致死。
在入侵者的情况下，检测器或传感器可以基于不同区域的相应用途而被放置在那些区域中。例如，如果人在正常日的一些部分存在而在其他时间不存在，则检测器可以在空间被占用时沿空间的外围放置以提供保护，而附加的传感器可以在空间未被占用时放置在空间的内部并使用。
在多数情况下，威胁检测器连接至本地控制面板。如果经由检测器之一检测到威胁，则控制面板可以发声本地可听警报。控制面板还可以向代替的(displaced)监视站发送信号。
虽然使用无线检测器的常规安全系统工作得良好，但是其有时经受非预期的故障。例如，采用具有单个控制器的网状网络的火灾及安全系统具有单点的故障，其会导致到由系统所保护的一个或多个区域的丢失的通信。存在针对用于诊断这样的系统的更好的方法和装置的需要。
附图说明
图1图示了根据本文的系统的框图；
图2图示了根据本文的第二系统的框图；
图3图示了根据本文的第三系统的框图；
图4图示了根据本文的第四系统的框图；
图5图示了根据本文的第五系统的框图；
图6图示了根据本文的第六系统的框图；
图7图示了根据本文的第七系统的框图；
图8图示了根据本文的第八系统的框图；
图9图示了根据本文的第九系统的框图；以及
图10图示了根据本文的第十系统的框图。
具体实施方式
虽然所公开的实施例可以采取许多不同形式，但是其特定实施例在附图中示出并将在本文中详细描述，其中要理解到，本公开要被视为其原理的范例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。
根据本文的系统提供了采用网状网络的火灾及安全系统中的冗余通信路径。此外，由于火灾及安全系统可以使用有线网络和无线网状元件(element)的混合组合，所以在另一配置中，有线和无线部分可以被集成而提供遍及系统的冗余通信路径。
在一方面中，每个无线网状网络可以包含多个控制器以及多个网状元件。网状元件可以包括但不限于：各种类型的检测器，包括安全相关的检测器，诸如玻璃破裂检测器、位置检测器、运动检测器或门检测器。其他检测器类型包括周围条件检测器，诸如火灾检测器、气体检测器、热检测器、水或湿度检测器。
控制器可以被用于将网状网络的元件对接至系统的有线元件。每个控制器确定针对网状元件的父/子关系，并经由双向时隙的或频率分配方法与所有网状元件进行通信。如将由本领域技术人员理解的，时隙的或频率分配过程对于给定网状网络的每个控制器是唯一的。因此，每个控制器冗余地接收来自所有网络元件的通信。
给定网状网络中的每个控制器将向所有的网状元件转发从发送网状元件所接收的任何通信。以该方式，所有网状元件冗余地接收所有通信。系统通信不受所有但一个控制器的故障所影响。
图1图示了第一实施例10。本文，在无线网状网络12中从检测器或其他元件(诸如16a、16b……16n)发源的消息通常被每个控制器(诸如14a、14b、14c和14d)接收。相应的控制器(诸如14a……14d)继而将消息转发至网状网络的无线元件(诸如16i)。如果还未在一个或多个有线路径(诸如18i)上接收或发送消息，则在该一个或多个路径上发送该消息。这消除循环消息路径。
如果无线控制器之一(诸如14i)在系统传播时间内未无线地接收到消息，则相应的控制器将通过电线(诸如从路径18i)所接收的消息发送到其与之处于通信中的无线网状元件。系统通信不受所有但最后的控制器的故障所影响。
在另一实施例20中，如图2中所图示的，每个无线网状网络(诸如22)将包含多个控制器和许多网状元件。将理解的是，先前在上文所描述的类型的元件和控制器被分配了对应于图1的标识数字相同的标识数字。它们不需要进一步被讨论，除了如以下所阐述的。
控制器可以被用于将网状网络22对接至系统20的有线元件18-1、-2、-3和18-4。每个控制器(诸如14a……14d)相对于其自身确定针对网状元件(诸如16i)的父/子关系，好像其是网状网络的通信的主机(master)那样。
如图2中所指示的，可以建立网状控制器14a……14d的层级，以使得仅一个控制器与所有网状元件进行通信。可以使用双向时隙的或频率分配方法(而非限制)来实现通信。
当由控制器(诸如14a……14d)从包括冗余控制器的一个或多个网状元件(诸如16i)接收到消息时，具有最高优先级的控制器(诸如14a)将向包括冗余控制器的网状网络22的所有元件转发通信。有利地，利用该过程，网状网络22的所有元件从所有网状元件接收所有消息。
网状网络22内的健康消息被周期地发送。当一个或多个健康消息由网状内的元件漏失、未接收或未做出响应时，该元件将切换到下一最高的控制器父/子关系以及时隙或频率分配方案。
最高优先级控制器将所接收的消息转发至网状元件，如果其尚未如此成功地完成的话，并且然后在有线路径上发送消息，如果消息尚未在该路径上接收或发送的话。较低优先级控制器在有线路径上发送消息，如果消息尚未在该路径上接收或发送的话。这消除循环消息路径。
在有线路径(诸如18a……18n)上接收消息的控制器在其他有线路径上发送消息，如果消息尚未在该有线路径上接收或发送的话。对于额外的冗余，较低优先级控制器(诸如14b、14c、14d)可以将在有线路径(诸如18i)上接收的消息无线地转发到最高优先级控制器。
系统20的通信不受所有但最后操作的控制器的故障所影响。相对于图1的实施例10，其还表现出减少的无线电业务量要求。
在图3、4中所图示的其他实施例30、40中，每个无线网状网络(诸如32、42)包含两个控制器(诸如34a、34b和44a、44b)以及许多网状元件(诸如36a……36n和46a……46n)。控制器被用于将网状和网状元件对接至相应系统的有线元件(诸如38-1……38-n和48-1……48-n)。两个控制器将网状的父/子结构布置成使得一个控制器采取时隙通信方案中的第一时隙，并且另一控制器采取最后的时隙。控制器将网状布置成使得每个元件具有针对这两个控制器的冗余通信路径。
给定网状中的每个控制器可以将从发送网状元件接收的任何通信转发到所有的网状元件。以该方式，所有的网状元件可以冗余地接收所有的通信。在网状中发源的消息由首先接收到其的控制器转发到网状元件。
接收消息的控制器在有线路径上发送消息，如果消息尚未在该有线路径上接收或发送的话。系统通信不受任何一个控制器的故障所影响。
如在图5中在网络50中以及在图6中在网络60中所图示的，包括分支和非冗余有线部分58、68的实施例的变型是可能的。
如图7和8中所图示的，附加的实施例可以以各种组合包括多个网状网络72a、b和82a、b。
总之，如图1-8中所图示的网络中那样，网络的架构可以被集成到对等网络中。这样的配置适用于商业可用、或安装的网络，诸如NOTIFIER品牌消防网络(NFN)、NOTIFIER品牌数字音频回路(DAL)、FIRE-LITE品牌轻量连接网络(Lite Connnect Network)、或Gamewell火灾控制类型环形网络，其中每个控制器/元件包括经由电线或光纤与一个或两个对等元件直接通信的收发器。该架构还可以适用于作为网状元件的多个I/O设备的网络中的使用，其中多个控制面板作为网状控制器以用于安全完整性等级(SIL)额定安装。
有利地，可以预期上述实施例满足美国国家防火协会(NFPA)提议的标准72 2016等级指定A、N和X的要求。此外，上述实施例可以被并入到被要求满足SIL要求的系统中，作为可靠性和/或风险减少的措施。实例包括：
·ANSI/ISA S84(用于加工工业部门的安全仪器化系统的功能安全)
·IEC EN 61508(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全)
·IEC 61511(用于加工工业部门的安全仪器化系统)
·IEC 61513(核工业)
·EN 50402(固定气体检测系统)。
网络的架构还可以被集成到总线网络中，如图9和10的网络90、100中那样。在那些实施例中，每个无线元件92、102与多个网状控制器94、104进行通信，所述多个网状控制器94、104经由多路径总线连接98、108连接到相同的系统控制器CS1。这适用于信号线电路(SLC)网络或总线通信网络。
总之，本文的实施例有利地避免了单点网络故障。此外，在较大的混合介质网络中，这样的网络可以被用作用于消息的双向传输介质。
根据上述内容，将观察到，可以在不脱离本文的精神和范围的情况下实现众多的变型和修改。要理解到，不意图或不应该推断关于本文所图示的特定装置的限制。当然，意图由所附权利要求涵盖如落入权利要求的范围内的所有这样的修改。此外，在图中所描绘的逻辑流程不要求所示出的特定次序或顺序次序，以实现所期望的结果。可以提供其他的步骤或者可以从所描述的流程删去步骤，并且其他组件可以被添加到所描述的实施例或者从所描述的实施例移除。

Claims (10)

1.一种装置，包括：
一组可操作元件，包括至少部分地经由无线介质进行通信的第一多个无线元件、以及经由有线介质进行通信的第二多个有线元件；以及
多个控制器，其中所述控制器经由多个冗余通信路径与所述组中的元件进行通信，并且其中任何一个控制器的失去都不会导致到任何冗余连接的元件的通信的失去。
2.根据权利要求1的装置，其中任何一个控制器的失去以及任何路径的失去都不会导致到任何冗余连接的元件的通信的失去。
3.根据权利要求1的装置，其中，所述第一多个包括第一和第二不同的无线网状通信网络，并且其中，如果在每个网状中存在一个操作的控制器，则多于一个控制器的失去不会导致到任何冗余连接的元件的通信的失去。
4.根据权利要求1的装置，其中，多个路径的失去不会导致到任何冗余连接的元件的通信的失去。
5.根据权利要求1的装置，其中，所述控制器包括经由有线通信介质将无线消息路由至所述第二多个的成员由此避免单点故障的电路。
6.根据权利要求1的装置，其中，所述第一多个包括第一和第二不同的无线网状通信网络，其经由有线介质彼此通信。
7.根据权利要求1的装置，其中，所述第二多个的一些成员仅与所述第二多个的单个其他成员进行通信。
8.根据权利要求1的装置，其中，所述元件中的至少一些选自包括至少如下项的类：玻璃破裂检测器、位置检测器、运动检测器、门检测器、火灾检测器、气体检测器、热检测器、水或湿度检测器、控制面板、系统通知面板、烟雾控制面板、音频面板、视觉指示面板、可听或视觉输出设备。
9.根据权利要求1的装置，其包括耦合到所述控制器中的至少一个的监视系统控制面板。
10.根据权利要求1的装置，其包括用于将优先级值分配给多个控制器的每个成员的电路，其中，最高优先级控制器与所述第一多个的所有成员进行通信。
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