CN107527462A - 兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法，包括信号检测与处理模块，用于检测传感器信号，对该信号进行处理，并控制所述的信号输出模块；无线信号发射模块，用于在感应到报警信号时向终端发送无线信号；有线开关量信号输出模块，用于在感应到报警信号时向终端输出有线开关量信号。采用该兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法，同时具备有线报警和无线报警两种报警通讯方式，可以接入各种开关量输入的有线报警主机和多种无线报警主机；无线报警兼容ASK和FSK两种报警通讯方式；各种物理参数和表示层参数可以进行自定义配置，能与多种不同接收要求的无线报警主机对码配合使用，具有广泛的应用范围。

Description

兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网安防报警技术领域，尤其涉及门窗磁技术领域，具体是指一种兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法。

背景技术

传统的普通门窗磁普遍具有以下几个问题：(1)门窗磁主体及附件的外形都偏大，尤其是宽度比较宽，门窗及门框、窗框等安装位置的实际规格限制，有很多情况没有办法正常安装；这使得普通的门窗磁的适用范围减小，实用性比较差；(2)传统门窗磁的门窗磁主体及附件的安装方式一般都需要采用螺丝固定的方式，安装、拆卸、更换电池等都非常不方便，而且使用螺丝固定会破坏到安装位置的门窗及门框、窗框；(3)传统的门窗磁使用不可充电的电池，门窗磁本身功耗比较大，电池容量较小，一般半年至一年的时间需要把门窗磁本体拆下来更换电池；(4)传统的门窗磁主体与磁条之间的有效距离一般为1厘米至1.5厘米范围，有很多情况实际的安装环境条件都是超出这个有效距离的，这种情况门窗磁的功能实际上是失效的；(5)传统的门窗磁存在有线通讯和无线通讯两种通讯方式，不同时具备有线和无线两种通讯方式，报警通讯的可靠性方面有一定的缺陷；(6)传统的门窗磁无线通讯方面适应性不强，通讯的编码格式、物理层的时钟周期、同步码及数据码的表示方法、类型码机事件码、心跳周期、通讯制式等都是固定的，不能根据不同的报警主机的通讯要求来进行配置，无法接入以上通讯参数不同的主机，通用性和适应性较差。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法如下：

该兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，包括：

信号检测与处理模块，用于检测传感器信号，对该信号进行处理，并控制所述的信号输出模块；

无线信号发射模块，用于在感应到报警信号时向终端发送无线信号；

有线开关量信号输出模块，用于在感应到报警信号时向终端输出有线开关量信号。

较佳地，所述的无线信号发射模块还包括：

ASK无线发射单元，用于通过ASK电路发送向终端发送无线信号；

FSK无线发射单元，用于通过FSK电路发送向终端发送无线信号。

较佳地，所述的有线开关量信号输出单元将USB接口中的两个节点作为无源开关量输出节点。

更佳地，所述的无源开关量输出节点在待机状态下常闭，在报警信号输出时断开两秒后自动复位。

较佳地，所述的信号输出模块包括：

电源管理单元，用于分别为所述的信号检测与处理模块和所述的信号输出模块供电，并管理电量分配和充电；

报警信号检测单元，用于比较传感器信号和阈值，在检测到的传感器信号超出阈值时产生报警信号；

主控制单元，用于控制所述的电源管理单元、所述的报警信号检测单元和所述的信号输出模块。

更佳地，所述的电源管理单元还包括：

电池供电子单元，用于通过充电电池为所述的信号检测与处理模块提供稳定电流；

线圈供电子单元，用于在需要发送报警信号时，通过线圈产生的电流为所述的信号输出模块供电；

USB供电子单元，用于通过USB接口实现供电和充电。

更进一步地，所述的电源管理单元还包括备份供电单元，用于在线圈的发电量不足的情况下为所述的信号输出模块供电，确保报警信号分别通过有线和无线方式发送。

更进一步地，所述的USB供电子单元将USB接口中的两个节点用于充电，并在没有电池时代替电池为所述的系统供电。

更佳地，所述的主控制单元还包括配置子单元，用于通过烧录配置文件对物理层参数进行配置。

还包括一种通过上述系统的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)门窗磁上电，并启动心跳计时；

(2)检测系统的供电情况；

(3)主控制单元进入待机状态，周期性地发送心跳信号，在收到检测信号时继续步骤(4)；

(4)发送报警信号，继续步骤(2)。

较佳地，所述的步骤(2)还包括以下步骤：

(2-1)判断是否检测到低电，如果是，则发射低电压告警信号并继续步骤(2-2)，否则，继续步骤(2-2)；

(2-2)判断充电接口是否插入，如果是，则为系统充电并通过指示灯显示充电状态并继续步骤(3)，否则，继续步骤(3)。

较佳地，所述的步骤(3)还包括以下步骤：

(3-1)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态；

(3-2)判断心跳计时是否完成一个周期，如果是，则继续步骤(3-3)，否则，继续步骤(3-4)；

(3-3)发送心跳信号，继续步骤(2)；

(3-4)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态，并等待检测信号；

(3-5)判断是否收到检测信号，如果是，则继续步骤(4)，否则，继续步骤(3-1)。

较佳地，所述的步骤(4)具体为：

向终端发送无线报警信号，并输出有线报警开关量，继续步骤(2)。

较佳地，所述的步骤(1)之前还包括步骤(0)：

(0)通过烧录配置文件对物理层参数和表示层参数进行配置，并确保所述的系统适用于不同的通信协议。

采用了该发明中的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法，具有以下有益效果：

1、由于采用了特殊的低功耗处理技术，充一次满电可使用1--2年，可充锂电池可以直接使用手机USB充电器进行反复多次充电，在门窗磁的有效寿命时间内不需要更换电池；

2、采用独立分离式底座设计，用户充电时直接从底座上取下门窗磁主体插到手机充电器上充电即可，充完电直接插回底座即可继续使用；

3、兼容无痕胶和螺丝固定两种方式，安装和使用更加简单方便，使用无痕胶的安装方式对门窗没有任何损伤和影响；

4、同时具备有线报警和无线报警两种报警通讯方式，可以接入各种开关量输入的有线报警主机和多种无线报警主机；

5、无线报警兼容ASK和FSK两种报警通讯方式，并采用多频点跳频技术，报警信号无线发射的各种物理参数和表示层参数都可以进行自定义配置，可以与多种不同接收要求的多种无线报警主机对码配合使用。防漏报误报处理和特殊的发码格式使用户感到比普通门窗磁更可靠好用，类型码的增加使用户对码连接门窗磁时不用繁琐的设置，简单易用。

附图说明

图1为本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统的门窗磁主体的示意图。

图2为本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统的门窗磁主体的另一个方向的示意图。

图3为本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统的硬件结构的示意图。

图4为本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统的默认同步码的示意图。

图5为本发明的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统的默认的“0”、“1”表示及倍频配置的示意图。

图6为本发明的门窗磁控制方法的控制方式的示意图。

附图标记说明：

11 主体上盖

12 主体底板

13 基板

14 干簧管

15 指示灯

16 控制芯片

17 电池

18 USB接口

19 卡扣

2 门窗磁附件

3 安装底座

4 安装孔

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，包括：

信号检测与处理模块，用于检测传感器信号，对该信号进行处理，并控制所述的信号输出模块；

无线信号发射模块，用于在感应到报警信号时向终端发送无线信号；

有线开关量信号输出模块，用于在感应到报警信号时向终端输出有线开关量信号。

在一种较佳的实施方式中，所述的无线信号发射模块还包括：

ASK无线发射单元，用于通过ASK电路发送向终端发送无线信号；

FSK无线发射单元，用于通过FSK电路发送向终端发送无线信号。

在一种较佳的实施方式中，所述的有线开关量信号输出单元将USB接口中的两个节点作为无源开关量输出节点。

在一种更佳的实施方式中，所述的无源开关量输出节点在待机状态下常闭，在报警信号输出时断开两秒后自动复位。

在一种较佳的实施方式中，所述的信号输出模块包括：

电源管理单元，用于分别为所述的信号检测与处理模块和所述的信号输出模块供电，并管理电量分配和充电；

报警信号检测单元，用于比较传感器信号和阈值，在检测到的传感器信号超出阈值时产生报警信号；

主控制单元，用于控制所述的电源管理单元、所述的报警信号检测单元和所述的信号输出模块。

在一种更佳的实施方式中，所述的电源管理单元还包括：

电池供电子单元，用于通过充电电池为所述的信号检测与处理模块提供稳定电流；

线圈供电子单元，用于在需要发送报警信号时，通过线圈产生的电流为所述的信号输出模块供电；

USB供电子单元，用于通过USB接口实现供电和充电。

在一种更进一步的实施方式中，所述的电源管理单元还包括备份供电单元，用于在线圈的发电量不足的情况下为所述的信号输出模块供电，确保报警信号分别通过有线和无线方式发送。

在一种更进一步的实施方式中，所述的USB供电子单元将USB接口中的两个节点用于充电，并在没有电池时代替电池为所述的系统供电。

在一种更佳的实施方式中，所述的主控制单元还包括配置子单元，用于通过烧录配置文件对物理层参数和表示层参数进行配置。

还包括一种通过上述系统的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)门窗磁上电，并启动心跳计时；

(2)检测系统的供电情况；

(3)主控制单元进入待机状态，周期性地发送心跳信号，在收到检测信号时继续步骤(4)；

(4)发送报警信号，继续步骤(2)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(2)还包括以下步骤：

(2-1)判断是否检测到低电，如果是，则发射低电压告警信号并继续步骤(2-2)，否则，继续步骤(2-2)；

(2-2)判断充电接口是否插入，如果是，则为系统充电并通过指示灯显示充电状态并继续步骤(3)，否则，继续步骤(3)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(3)还包括以下步骤：

(3-1)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态；

(3-2)判断心跳计时是否完成一个周期，如果是，则继续步骤(3-3)，否则，继续步骤(3-4)；

(3-3)发送心跳信号，继续步骤(2)；

(3-4)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态，并等待检测信号；

(3-5)判断是否收到检测信号，如果是，则继续步骤(4)，否则，继续步骤(3-1)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(4)具体为：

向终端发送无线报警信号，并输出有线报警开关量，继续步骤(2)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(1)之前还包括步骤(0)：

(0)通过烧录配置文件对物理层参数和表示层参数进行配置，并确保所述的系统适用于不同的通信协议。

在一种具体的实施方式中，如图1和图2所示，所述的门窗磁附件2包括至少一根磁条21、门窗磁附件上盖22和门窗磁附件底板23，所述的门窗磁附件上盖22和所述的门窗磁附件底板23通过卡接闭合形成内部容纳腔，所述的磁条21设置于该内部容纳腔内；门窗磁主体1包括主体上盖11、主体底板12、基板13、干簧管14、指示灯15、控制芯片16、电池17和USB接口18，所述的干簧管14、指示灯15、控制芯片16、电池17和USB接口18设置于所述的基板13上，所述的主体上盖11和所述的主体底板12通过卡接闭合形成内部容纳腔，所述的基板13设置于该内部容纳腔内。

在另一种具体的实施方式中，本发明的门窗磁同时具备有线和无线两种报警通讯方式，两种通讯方式互为备份，确保报警信号传输的可靠性。内部设计有无线信号编码和发射电路，感应到报警信号时立即向报警主机发射无线报警信号；同时设计有两开关量个无源节点，即把USB接口18的两个数据通讯节点设计为无源开关量输出节点，USB接口18可以是Micro-USB接口。门窗磁待机状态下这两个节点之间是常闭状态，当感应到报警信号时，这两个节点立即转换为断开状态，并保持断开状态2秒后恢复闭合状态。这样的开关量无源信号输出设计符合标准4线制有线报警探测器的设计标准，可以像普通的有线报警探测器一样直接有线接入报警主机。

如图6所示，门窗磁主体1的控制模块设计为两个逻辑单元，无线信号发射和有线开关量信号输出设计为一个逻辑单元(信号输出模块)，CPU、报警信号监测、电源管理、其他外围电路等设计为另一个逻辑单元(信号检测和处理模块)。两个逻辑单元模块分别供电，信号检测和处理电路逻辑模块待机功耗很低，但需要持续稳定供电，因此采用电池供电；信号输出逻辑电路模块待机情况下不工作，不产生功耗，只有发送报警信号时才需要启动供电来发送有线和无线报警信号。因此在门窗磁主体1内靠近门窗磁附件2(内置磁条)的适当位置设计有若干个微型发电线圈，当门窗被打开时门窗磁主体1与门窗磁附件2之间产生相对快速的位移，发电线圈切割磁力线，则发电线圈产生瞬间的电流。信号输出逻辑电路模块也采用低功耗设计，利用发电线圈提供的瞬间电流可以实现无线发送不低于10个字节的数据信号给报警主机。有线开关量报警信号输出采用延时自动复位方式，接收到CPU的报警指令后立即断开两个开关节点，大约2秒后自动恢复闭合状态。考虑到如果门窗被打开的速度非常慢的情况下，发电线圈所能够发出的电量会不能满足信号输出逻辑电路模块发送报警信号的需求，电池供电同时设计为信号输出逻辑电路模块的备份供电单元。如果线圈发电量不够的情况下，电池会自动为报警信号输出逻辑电路模块进行供电，确保报警信号的有线和无线方式的成功发送。防止出现报警信号漏报现象发生。

在另一种具体的实施方式中，本发明采用超微功耗CPU进行管理，报警信号检测、电源管理、报警数据编码格式、无线发码的标准时钟周期、无线发码同步码格式、有线及无线报警信号发送、无线心跳周期、电池低电压提醒等都由CPU内的软件进行控制。并且这些参数我们都进行标准化设计，以独立的NV参数文件的方式存储在FLASH内的保留空间里。使用我们配套的参数配置工具就可以根据需要接入的报警主机的协议要求非常方便地配置以上各种参数。这就使该门窗磁能够非常灵活地接入多种通讯物理层匹配的无线报警主机，兼容标准开关量接入的有线报警主机也都可以接入，使该门窗磁具有更大范围的报警主机接入性能。

采用了该发明中的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统及方法，具有以下有益效果：

1、由于采用了特殊的低功耗处理技术，充一次满电可使用1～2年，可充锂电池可以直接使用手机USB充电器进行多次反复充电，理论上在门窗磁的有效寿命时间内不需要更换电池；

2、采用独立分离式底座设计，用户充电时直接从底座上取下门窗磁主体插到手机充电器上充电即可，充完电直接插回底座即可继续使用；

3、兼容无痕胶和螺丝固定两种方式，安装和使用更加简单方便，使用无痕胶的安装方式对门窗没有任何损伤和影响；

4、同时具备有线报警和无线报警两种报警通讯方式，可以接入各种开关量输入的有线报警主机和多种无线报警主机；

5、无线报警兼容ASK和FSK两种报警通讯方式，并采用多频点跳频技术，报警信号无线发射的各种物理参数和表示层参数都可以进行自定义配置，可以与多种不同接收要求的多种无线报警主机对码配合使用。防漏报误报处理和特殊的发码格式使用户感到比普通门窗磁更可靠好用，类型码的增加使用户对码连接门窗磁时不用繁琐的设置，简单易用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (14)

1.一种兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的系统包括：

信号检测与处理模块，用于检测传感器信号，对该信号进行处理，并控制所述的信号输出模块；

无线信号发射模块，用于在感应到报警信号时向终端发送无线信号；

有线开关量信号输出模块，用于在感应到报警信号时向终端输出有线开关量信号。

2.根据权利要求1所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的无线信号发射模块还包括：

ASK无线发射单元，用于通过ASK电路发送向终端发送无线信号；

FSK无线发射单元，用于通过FSK电路发送向终端发送无线信号。

3.根据权利要求1所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的有线开关量信号输出单元将USB接口中的两个节点作为无源开关量输出节点。

4.根据权利要求3所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的无源开关量输出节点在待机状态下常闭，在报警信号输出时断开两秒后自动复位。

5.根据权利要求1所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的信号检测与处理模块包括：

电源管理单元，用于分别为所述的信号检测与处理模块和所述的信号输出模块供电，并管理电量分配和充电；

报警信号检测单元，用于比较传感器信号和阈值，在检测到的传感器信号超出阈值时产生报警信号；

主控制单元，用于控制所述的电源管理单元、所述的报警信号检测单元和所述的信号输出模块。

6.根据权利要求5所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的电源管理单元还包括：

电池供电子单元，用于通过充电电池为所述的信号检测与处理模块提供稳定电流；

线圈供电子单元，用于在需要发送报警信号时，通过线圈产生的电流为所述的信号输出模块供电；

USB供电子单元，用于通过USB接口实现供电和充电。

7.根据权利要求6所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的电源管理单元还包括备份供电单元，用于在线圈的发电量不足的情况下为所述的信号输出模块供电，确保报警信号分别通过有线和无线方式发送。

8.根据权利要求6所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的USB供电子单元将USB接口中的两个节点用于充电，并在没有电池时代替电池为所述的系统供电。

9.根据权利要求5所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制系统，其特征在于，所述的主控制单元还包括配置子单元，用于通过烧录配置文件对物理层参数进行配置。

10.一种通过权利要求1所述的系统的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)门窗磁上电，并启动心跳计时；

(2)检测系统的供电情况；

(3)主控制单元进入待机状态，周期性地发送心跳信号，在收到检测信号时继续步骤(4)；

(4)发送报警信号，继续步骤(2)。

11.根据权利要求10所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)还包括以下步骤：

(2-1)判断是否检测到低电，如果是，则发射低电压告警信号并继续步骤(2-2)，否则，继续步骤(2-2)；

(2-2)判断充电接口是否插入，如果是，则为系统充电并通过指示灯显示充电状态并继续步骤(3)，否则，继续步骤(3)。

12.根据权利要求10所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)还包括以下步骤：

(3-1)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态；

(3-2)判断心跳计时是否完成一个周期，如果是，则继续步骤(3-3)，否则，继续步骤(3-4)；

(3-3)发送心跳信号，继续步骤(2)；

(3-4)所述的主控制单元进入超微功耗睡眠状态，并等待检测信号；

(3-5)判断是否收到检测信号，如果是，则继续步骤(4)，否则，继续步骤(3-1)。

13.根据权利要求10所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：

向终端发送无线报警信号，并输出有线报警开关量，继续步骤(2)。

14.根据权利要求10所述的兼容无线和有线报警通讯方式的门窗磁控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)之前还包括步骤(0)：

(0)通过烧录配置文件对物理层参数和表示层参数进行配置，并确保所述的系统适用于不同的通信协议。