CN108074367A - 一种基于外部存储芯片的可编辑公式、阈值的火灾报警器及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于外部存储芯片的可编辑公式、阈值的火灾报警系统及其方法，该系统及其方法使得非专业编程人员可以编写对应的基于一氧化碳、颗粒浓度、温度三要素来综合判断的算法，而不需要编程的基础；而且只需要更换外置的存储芯片就能更新算法，极大的方便了火灾报警器厂家对报警器后续的维护、更新，并降低了维护的成本。
Description
背景技术
通用的火灾报警器都采用程序固化的方式将检测程序和报警算法固化在微处理器的闪存内，一旦量产后很难更新。有的厂家采用了微处理器方提供的远程更新方案，通过远程通信接口诸如CAN总线、网口等方式发送规定格式的字符串来触发微处理器本身的BOOT固件，并进一步下载程序数据更新并重写到执行程序的FLASH段从而实现程序的更新。这样的代价是比较昂贵的，首先具有CAN总线、网口的微处理器成本比较高，并且能够自编程的闪存成本也相对于一般的闪存加功难度更大；另外地，如果更新过程出现故障并引发对应BOOT部分代码的改写或导致该微处理器再也无法进行程序更新，必须经过量产过程才能再次恢复正常。
介于FLASH自写的缺点，有的厂家采用了折中的方案，即在微处理器外部增加非易失性存储器，并把一些用于报警判断的阈值存储在该非易失性存储器内，在需要使用该阈值时由微处理器通过总线发起读取操作读取其需要的阈值。这样的确降低FLASH自写引起微处理器完全瘫痪的可能，但是不够灵活，仅仅只能够更新算法中会用到的阈值参数，而一旦算法出现步骤性的改进或者调整，这种折中方案无法应对步骤改进的算法调整。
由于火灾报警器硬件一旦设计定型，则所有检测电路硬件不会再有任何改变，故而温度、CO浓度、颗粒浓度的检测程序不会有任何变动，这部分的代码在确认不存在BUG之后基本上没有更新的必要。而根据采集到的温度、CO浓度、颗粒浓度来进行判断决定时候产生报警以及报警类型的算法是不能完全定死的，因为随着研究者研究的深入、或者针对特殊场所、特殊时段进一步研究的进展可能会开发出更为合适的算法，而这部分算法则必须列为代码中可更新的部分。
顺应这种需求发明者发明了一种基于外部存储芯片可编辑公式、阈值的火灾报警器机器方法，使得用户可以通过更新外部存储器内的数据就实现算法逻辑、阈值的更新，并且自始至终没有对微处理器内部的闪存进行自编程，排除了对应的风险。外部存储芯片通过嵌入槽的方式可拆卸地安装到报警器内，便于维护人员更换外部存储芯片来实现算法的更新。
发明内容
一种基于外部存储芯片的可编辑公式、阈值的火灾报警的方法，所述方法的特征为：按行读取外部存储芯片内的字段，解析字段获取对应的阈值、步骤，解析出的至少一个步骤组成处理流程，把解析得到的各阈值以及当前检测到的各环境参数输入处理流程进行处理以判断是否报警以及报警的类型。
所述的外部存储芯片存储的字段，所有的字段通过换行符换行；每行即为一个独立的字段；微处理器在读取到停止符号后停止解析外部存储芯片的后续存储空间。
所述的外部存储芯片存储的字段：其中第一行字段为版本号字段，用于保存当前算法的版本号；第二行字段为阈值符号对应值字段，用于记载阈值符号机器对应浮点值的信息；第三行到停止符号的每一行即为一个步骤，从三行步骤开始逐行顺序地向后执行各行步骤至停止符号则为该算法处理流程的一次完整的运行；代入解析得到的阈值符号对应的浮点值、当前采集到的各环境参数并运行一次该算法处理流程即可判断是否报警以及报警的类型。
所述版本号字段为算法更新者写入以供辨别算法版本的字符串；所述阈值符号对应值字段为定义的阈值与对应浮点值关联关系的字段，采用“阈值符号=浮点值”的方式来定义两者的关联关系，多个阈值符号-浮点值对应关系之间通过隔离符分开。
所述的步骤，所述步骤分为两个部分：条件部分与执行步骤；当条件部分的所有条件得到满足时就执行执行部分定义的操作。
所述的当前采集到的各环境参数的类型至少包括：温度、CO浓度、颗粒浓度。
所述的阈值符号，所述火灾报警器在工作初始化时逐个地读取解析阈值符号及其对应浮点值，微处理器针对每个阈值符号在内存创建对应的浮点类型的阈值影子变量，并令阈值影子变量的初始值等于外部存储芯片内该阈值符号对应的浮点值；在执行处理流程时从微处理器内存中的阈值影子变量间接地读取阈值符号对应的浮点值；所有的影子变量存储在微处理器上的复位不清除内存块中；通过定时机制来将内存中的影子变量反写回外部存储芯片中，以保证外部存储芯片中的阈值和其对应内存中影子变量的值一致。
所述的条件部分，所述条件部分各条件判断式通过括号来实现嵌套，并由外向内逐级执行判断；括号包含的条件判断式与其它括号包含的条件判断式通过“&&”连接则为“与”连接；括号包含的条件判断式与其它括号包含的条件判断式通过“||”连接则为“或”连接。
所述的执行部分定义的操作至少包括：发出温度超标报警、发出CO浓度超标报警、发出颗粒浓度超标报警、阈值影子变量的迭代计算并改变其值的操作的一种。
具体实施方式
图1示出了火灾报警器100的示意图，包括了：微处理器101、外部存储器102、温度检测装置103、CO浓度检测装置104、颗粒浓度检测装置105。
微处理器101按照其内部闪存存储的程序执行通过温度检测装置103检测环境温度、通过CO浓度检测装置104检测环境中一氧化碳浓度、通过颗粒浓度检测装置105检测环境中颗粒浓度。
图2示出了外部存储芯片存储字段示意图200；为了说明的方便举例而不是为了限制，本具体实施例示意图中判断式用“()”包括起来，执行部分用“<>”包括起来，但这并不意味这种只能采用这样的符号，本发明仍然可以采用其它与算法研发人员约定的符号来实现上述包括。其中行与行间采用换行符“\r\n”经行分割；其中第1行字段201为算法的版本信息，算法写入时通过写入装置写入算法版本有利于后期的维护。第2行字段202为阈值符号对应值字段，举例作为说明而不作为限制，该具体实施例的示意图示出了温度报警阈值T1为51.3摄氏度、一氧化碳报警浓度CO1为350ppm、空气颗粒报警浓度KR为200ppm的情况，采用“；”作为隔离符来隔离各个对应关系。微处理器101在工作初始化时读取并解析第2行字段202，得到温度阈值为：T1=51.3摄氏度、一氧化碳报警阈值为：CO1=350.0ppm、空气颗粒报警浓度为：KR=200ppm,并在其片内RAM(内存)创建对应的影子变量用于存储上述阈值。由第3行2031至第6行2034即结束符END204之前的4个步骤组成处理流程203；微处理器101从外部存储读取并解析各个步骤，并在周期性的采集环境参数后执行处理流程203一次以判断是否报警已经报警的类型。在每一行中”()”内部的为条件部分，”<>”内部的为执行部分；当微处理器101检测”()”内的判断式或者由复数个”()”判断式“与”或者“或”的组合条件成立，则执行执行部分内定义的操作。符号T、CO、KL为执行本次处理流程203之前检测到的火灾报警器101所处环境中的温度、一氧化碳浓度、空气颗粒浓度；为了说明而不是为了限制，在后续描述中以T、CO、KL分别代表火灾报警器101当前检测到环境中的温度、CO浓度、颗粒浓度；第3行2031经由微处理器101解析得到步骤逻辑为：如果当前温度T大于温度阈值T1的70%，则执行执行部分内定义的新的阈值T1等于其原来的值加上当前温度T(摄氏度)乘以0.1的系数。第4行2032解析出的步骤逻辑为：如果当前温度T大于T1则引发温度报警(T-WARN)。结合第3行2031、第4行2032的步骤，可以清楚的知道这是一个用于适应高温环境或者高温季节的报警逻辑算法，即火灾报警器101在检测到环境中温度T超过报警阈值T1的70%的时候，在T1的基础上额外增加0.1T(累加系数为0.1)，以提高报警阈值，避免后续可能达到的更高温度错误触发报警；在平常温度较高的时候经过数次上述迭代运行并没有触发报警却把阈值推向一个较高的水平以避免误报；在产生火灾的情况下，由于火势蔓延造成的温度上升速度远远大于气候导致的温度上升速度，所述第3行2031的步骤根本无法进行几次迭代就已经被第4行2032的步骤触发温度报警了，所在累加系数设定较为合理的情况下并不会影响温度报警的触发。举例作为说明而不作为限制，第3行中的温度累加系数为0.1，如果单次检测环境参数运行处理流程的周期较短可以减小该系数以免将温度报警阈值T1过快的增加到过高的水平，从而极大地延误了报警的时效性。同样在单次检测环境参数运行处理程序的周期较短时候可以增加该系数，否则该系数过小无法起到抑制后续气温过高导致误报情况的作用。具体的系数、温度阈值初始值、以及单次检测运行处理流程的周期由相关研究人员研究并实验验证后归纳为算法写入外部存储器102。
同样地，算法开发人员为了保险起见也可以增加限制步骤，即不允许温度报警阈值T1的值超过60摄氏度，即只需要在第3行2031和第4行2032之间插入这样一个步骤：”(T1> 60)<T1=60>\r\n”，所述微处理器101在解析到该步骤之后会检测温度阈值T1的当前值是否大于60摄氏度，如果大于则限定温度阈值T1不超过60摄氏度。
后续的步骤虽然是顺序执行但基本上与第3行2031、第4行2032没有逻辑关联。其中第5行2033解析的步骤逻辑为：如果当前一氧化碳浓度超过CO1(350ppm)则触发一氧化碳超标报警；第6行2034解析的步骤逻辑为：如果当前空气颗粒浓度超过KR(200ppm)则触发颗粒浓度超标报警。
举例作为说明而不作为限制，如果步骤中存在一个这样的字段：“(T>T1)||(CO>CO1)||(KL>KR)<WARN>\r\n”,所述微处理器101解析出来的步骤逻辑即为：如果当前温度T超过温度阈值T1或当前一氧化碳浓度CO超过一氧化碳阈值CO1或当前空气颗粒浓度值超过颗粒浓度阈值KR则引发报警，这是条件判式以“或”连接方式来触发报警的举例。，
再比如，举例作为说明而不是作为限制，如果第3行2031字段更改为：“(T>0.7*T1)&&(KL<0.1KR)<T1=T1+0.1T>\r\n”，则该“与”连接方式最后的解析得到的逻辑意义为：如果当前温度T大于温度阈值T1的70%并且当前颗粒浓度小于颗粒浓度阈值KR的10%的情况下对温度阈值T1以当前温度10%的迭代增加。上述步骤字段是具有物理上的意义的，因为除了少数轻质化学物(甲醇、酒精等)燃烧不产生可见颗粒浓烟外，其它日常中常见的木材、塑料基本上都会发出明显的可见颗粒浓烟。在产生火灾但缓慢蔓延的情况下所述火灾报警器101周围温度超过温度阈值T1的70%，而且由于烟雾蔓延比火势更快，故而此时火灾报警器101检测到期周围的颗粒浓度KL已经不小于颗粒浓度阈值KR的10%，故而禁止对应T1迭代累加，这样在后续火势蔓延的过程中该火灾报警器101可以更为及时的产生报警；而平常在气温较高的情况下，空气中的颗粒浓度KL是小于颗粒浓度阈值KR的10%的，故而不会影响T1的迭代增加以增强火灾报警器101的抗扰能力。
甚至，算法研发人员可以通过某些条件客观上的互补来提前报警，以提高火灾报警的相应速度，举例作为说明而不作为限制，如果步骤中存在一个这样的字段：“(T>0.7T1)&&(KL>0.5KR)<WARN>\r\n”,所述微处理器101解析出来的步骤逻辑即为：如果当前的温度大于温度阈值的70%并且当前颗粒浓度KL大于颗粒弄号都阈值50%则触发报警，这样有利于尽量减小误报的情况下提高报警的响应速度，为救援灭火争取宝贵的出警时间。
算法经过算法研发人员根据自己针对特定环境、特定季节的研究成果并通过多次实验验证有效后，只要遵守上述文本编辑规则，算法研发人员可以在没有掌握任何编程语言的情况下实现对火灾报警器101内部算法的更新；并且这些更新是安全的，即使更新错误也不会影响已经固化的诸如温度采集程序、CO浓度采集程序、颗粒浓度采集程序、声光报警程序、无线通信程序、针对于外部存储器解析程序等程序，只需要更换一块算法正常的外部存储芯片即可继续使用，而无须通过量产设备通过量产操作来对应火灾报警器101做功能恢复(重新下载以能正常运行的程序覆盖其内部闪存被破坏的程序)。
Claims (10)
1.一种基于外部存储芯片的可编辑公式、阈值的火灾报警器，所述火灾报警器至少包括：外部存储芯片、温度检测装置、CO浓度检测装置、颗粒浓度检测装置以及微处理器；其中外部存储器为非易失性存储芯片，该芯片通过嵌入槽的方式可拆卸地安装在火灾报警器内。
2.一种基于外部存储芯片的可编辑公式、阈值的火灾报警的方法，所述方法的特征为：按行读取外部存储芯片内的字段，解析字段获取对应的阈值、步骤，解析出的至少一个步骤组成处理流程，把解析得到的各阈值以及当前检测到的各环境参数输入处理流程进行处理以判断是否报警以及报警的类型。
3.根据权利要求2所述的外部存储芯片存储的字段，所有字段通过换行符换行；每行即为一个独立的字段；微处理器在读取到停止符号后停止解析外部存储芯片的后续存储空间。
4.根据权利要求2所述的外部存储芯片存储的字段：其中第一行字段为版本号字段，用于保存当前算法的版本号；第二行字段为阈值符号对应值字段，用于记载阈值符号及其对应浮点值的信息；第三行到停止符号解析出的每一行即为一个步骤；从第三步骤开始逐行顺序地向后执行各行步骤至停止符号则为该算法处理流程的一次完整的运行；代入解析得到阈值符号对应的浮点值、所述火灾报警器当前采集到的各环境参数并运行一次该算法处理流程即可判断是否报警以及报警的类型。
5.根据权利要求4所述的版本号字段为算法更新者写入以供辨别算法版本的字符串；所述阈值符号对应值字段为定义的阈值与对应浮点值关联关系的字段，采用“阈值符号=浮点值”的方式来定义两者的关联关系，多个阈值符号-浮点值对应关系之间通过隔离符分开。
6.根据权利要求2、4所述的步骤，所述步骤分为两个部分：条件部分与执行部分；当条件部分的所有条件得到满足时就执行执行部分定义的操作。
7.根据权利要求4所述的当前火灾报警器采集到的各环境参数的类型至少包括：温度、CO浓度、颗粒浓度。
8.根据权利要求5所述的阈值符号，所述火灾报警器在工作初始化时逐个地读取解析阈值符号及其对应的浮点值，微处理器针对每个阈值符号在内存创建对应的浮点类型的阈值影子变量，并令阈值影子变量的初始值等于外部存储芯片内该阈值符号对应的浮点值；在执行处理流程时从微处理器内存中的阈值影子变量间接地读取阈值符号对应的浮点值；所有的影子变量存储在处理器上复位不清除内存块中；通过定时机制来将内存中的影子变量反写回外部存储芯片中，以保证外部存储芯片中的阈值和其对应内存中影子变量的值一致。
9.根据权利要求6所述的条件部分，所述的条件部分，所述条件部分各条件判断式通过括号来实现嵌套，并由外向内逐级执行判断；括号包含的条件判断式与其它括号包含的条件判断式通过“&&”连接则为“与”连接；括号包含的条件判断式与其它括号包含的条件判断式通过“||”连接则为“或”连接。
10.根据权利要求6所述的执行部分定义的操作至少包括：发出温度超标报警、发出CO浓度超标报警、发出颗粒浓度超标报警、阈值影子变量的迭代计算并改变其值的操作的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |