CN110276937A - 消防报警总线的混合式控制方法以及消防报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防报警总线的混合式控制方法以及消防报警系统，消防报警总线连接有多个现场部件，该混合式控制方法包括：S101：逐个巡检所述多个现场部件；S102：接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功；和S104：从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。本发明实施例的消防报警总线的混合式控制方法，在传统时间片轮转的点名巡检机制中，增加抢占和命令广播机制，解决了报警响应慢、多点控制效率低、和数据传输慢的问题。

Description

消防报警总线的混合式控制方法以及消防报警系统

技术领域

本发明涉及消防报警领域，尤其涉及一种可用于消防报警总线的混合式控制方法、以及消防报警系统。

背景技术

消防报警总线应用环境严酷，并支持较长的线路，要求较高电气适应性和环境适应性，电气物理层实现需考虑可靠性。

消防报警总线电气物理层实现是以两总线方式连接所有现场部件，火灾报警控制器把编码电平信号调制在电源信号上，发往现场部件(FD)。现场部件以电流环方式返回数据，具有较高可靠性。控制器的电流检测端有取样电阻，用于检测现场部件的回码电流，控制器A/D单元具有足够的采样精度和速度，实施电流信号拾取。当多部件同时返回数据时，可根据回码电流大小检测出多部件的返回数据。

消防报警总线数据链路层实现对总线信道的访问控制，通常采用点名巡检对现场部件逐一查询。所有部件均以并联方式连接在总线上，部件具有总线唯一的逻辑地址，总线逻辑地址在总线组网时分配，控制器以点名巡检方式，逐个对现场部件进行数据查询，例如：当总线有200个地址时，控制器首先会查询1号地址现场部件，1号地址若无信息上传，则回答正常电流信号，然后查询2号地址，直至到200号地址。点名巡检方式是一种时间片轮转的信道访问机制，具有以下特点：

1、可支持较可靠的电气物理层实现。

2、时间片轮转，确定性强。执行效率高，实时性较强。每个地址均以固定方式访问，执行时间确定。正常情况时，每个地址上报需要20ms左右，那么轮转200个地址，需要4s左右，也就是一次巡检所花费的时间可固定在4s左右。

3、在现场部件异常信息需要上报，如火警或是故障信息。这种时间片轮转算法则会出现上报效率不高的问题。火警情况下，火警地址上报需要加长到30ms左右，最坏情况是200个地址都有火警上报，那么火警巡检下，6s才能上报，加上火警上报后，控制器还需要进行2次确认，一次可靠的报警上报，时间就变成了12s。

现有消防报警总线存在的主要技术问题：

1、采用时间片轮转的点名巡检，这种机制中存在火警上报时间较慢的问题，总线上现场部件设备越多越会导致报警速度慢，不利于报警等高优先级事件的上报。

2、只考虑点对点下行通讯，对于多点控制命令执行，控制器需多次执行点对点下行通讯，执行效率低。

3、只考虑总线实时性，以报警为主要设计目标，但是对于数据传输较大的现场应用来说，控制器只能多次传输，这样导致传输效率低，无法满足数据带宽较大的数据传送。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的缺陷中的一个或多个，本发明提出一种消防报警总线的混合式控制方法，其中所述消防报警总线连接有多个现场部件，所述混合式控制方法包括：

S101：逐个巡检所述多个现场部件；

S102：接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功；和

S104：从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

根据本发明的一个方面，所述步骤S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

根据本发明的一个方面，所述的混合式控制方法还包括：

S105：发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件的地址、以及指令。

根据本发明的一个方面，所述的混合式控制方法还包括：

S106：发出数据帧，所述数据帧包括头端、数据段和尾段。

本发明还涉及一种消防报警系统，包括：

消防报警控制器；

总线；

多个现场部件，所述多个现场部件通过所述总线耦接到所述消防报警控制器，

其中所述消防报警控制器配置成执行如下动作：

S101：通过所述总线，逐个巡检所述多个现场部件；

S102：通过所述总线，接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功，并通过所述总线，向所述抢占成功的一个现场部件发送抢占成功指示；和

S104：通过所述总线，从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

根据本发明的一个方面，其中所述动作S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

根据本发明的一个方面，所述消防报警控制器还配置成：

S105：发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件的地址、以及指令。

根据本发明的一个方面，所述消防报警控制器还配置成：

S106：发出数据帧，所述数据帧包括头端、数据段和尾段。

本发明实施例的消防报警总线的混合式控制方法，在传统时间片轮转的点名巡检机制中，增加抢占和命令广播机制，解决了报警响应慢、多点控制效率低、数据传输慢的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的消防报警系统的示意图；

图2示出了根据本发明一个优选实施例的一种消防报警总线的混合式控制方法的流程图；和

图3示出了根据本发明一个优选实施例的一种消防报警总线的混合式控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有的点名巡检报警机制，本发明提出一种混合式的控制方法，既结合了点名巡检，又结合了抢占机制，以下参考附图详细描述。

图1示出了一种消防报警系统10，其中包括消防报警控制器11以及多个现场部件FD，图中示出了包括200个现场部件FD，分别为FD1、FD2、…、FD199、FD200。本领域技术人员能够理解，200个现场部件FD仅是一个具体的而非限制性的实例，现场部件FD的数目可以更多或者更少，都在本发明的保护范围内。

消防报警系统10还包括总线12，多个现场部件FD例如以并联的方式耦接在总线12上，从而按照一定的通讯规范或者协议，与消防报警控制器11通讯。每个现场部件FD具有总线唯一的逻辑地址，总线逻辑地址在总线组网时分配。当某一个现场部件FD通过总线12与消防报警控制器11通讯时，传输的数据帧中例如包括有该现场部件FD的总线逻辑地址。总线12的电气层，例如下行采用电平信号，上行采用电流信号

优选的，除了用于信号传输，所述总线12还可以用于传输电功率。所述消防报警控制器11通过总线12将电压信号传送给现场部件FD，现场部件FD中例如通过二极管整流电路，产生基本稳定的电压信号，提供给现场部件FD，用于驱动现场部件FD内部的各种电子部件。当然，电压信号中还可携带有信号，从而消防报警控制器11可以通过总线12将信号发送给现场部件FD。因此，现场部件FD在接收到电压信号之后，可分为两路处理。一路获得稳定电压，用于驱动现场部件FD内部的各种电子部件；另一路用于获得其中携带的信号。

图2示出了根据本发明一个实施例的一种消防报警总线的混合式控制方法100。混合式控制方法100例如可由图1中的消防报警系统10执行，例如由其中的消防报警控制器11来执行。

如图2所示，所述的混合式控制方法100包括：

在步骤S101：逐个巡检所述多个现场部件FD。

例如，消防报警控制器11以点名巡检方式，逐个对现场部件FD进行数据查询。例如：当总线12上连接了200个现场部件FD时，消防报警控制器11首先会查询1号地址的现场部件FD，1号地址若无信息上传，则回答正常电流信号；然后查询2号地址的现场部件FD；直至到200号地址。当然本领域技术人员能够理解，消防报警控制器11也可以以逆序的方式来查询多个现场部件FD，本发明不限于查询的顺序，各种查询的顺序都在本发明的保护范围内。

S102：接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求。

在以点名巡检的方式查询完现场部件FD之后，可以接受一个或多个现场部件FD的抢占请求。例如当其中一个或多个现场部件FD需要立刻上传信息(例如有火灾报警)时，这些现场部件FD发出抢占请求。

本领域技术人员能够理解，消防报警系统10能够通过多种方式来接收一个或多个现场部件的抢占请求。例如，消防报警系统10的消防报警控制器11可以在总线12上发出抢占帧。总线上连接的现场部件FD接收到该抢占帧之后，获知进入了抢占模式，此时如果需要抢占并上传信息，则发送抢占请求，例如也通过抢占帧来发送抢占请求(抢占帧的结构实例将在下文详细描述)。

或者可替换的，在点名巡检之后，总线12上进入抢占时间槽(time slot)，现场部件FD可以在抢占时间槽内向消防报警控制器11发送抢占请求。

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功。

消防报警控制器11接收到抢占请求之后，如果仅接收到一个现场部件FD的抢占请求，那么直接将抢占权限授予该现场部件FD。如果接收到多个现场部件FD的抢占请求，那么消防报警控制器11将进行仲裁或者选择，确认其中一个现场部件FD的抢占请求，并给与抢占权限。

消防报警控制器11进行仲裁或者选择的方式，可以通过时间优先来进行，也可以通过地址优先来进行，也可以通过时间和地址相结合的方式来进行。

以时间优先为例，例如对先接到的抢占请求给与抢占权限。以地址优先为例，当接到多个现场部件FD的抢占请求时，将抢占权限给与地址数值小的现场部件FD。

S104：从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

在接收到抢占成功的确认之后，抢占成功的现场部件上报信息给消防报警系统10的消防报警控制器11。上报信息例如包括但不限于火警信息、故障信息等。

本发明的上述实施例中，通过增加主动抢占的方式，大大提高了首警上报的效率。

根据本发明的一个优选实施例，所述步骤S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

以1号地址的现场部件FD和2号地址的现场部件FD均发送抢占请求为例。1号地址的现场部件FD的地址编码为00000001，2号地址的现场部件FD的地址编码为00000010。1号地址的现场部件FD首先发送地址编码的第一位0，2号地址的现场部件FD也发送地址编码的第一位0，消防报警控制器11接到之后，根据其内部的仲裁判断规则(例如0胜1负)，判断二者相同，那么继续仲裁，1号和2号地址的现场部件FD发送地址编码的第二位，均为0，仍然相同。如此循环逐位判断，直到1号地址的现场部件FD发送地址编码的第七位0，而2号地址的现场部件FD发送地址编码的第七位1,消防报警控制器11判断1号地址的现场部件应当获取抢占权。

根据本发明的一个优选实施例，抢占帧例如包括1bit的抢占允许位，8bit的抢占地址，8bit的抢占确认地址。第1bit为抢占允许位，如果消防报警控制器允许抢占，需要抢占的现场部件FD会将自己地址上报消防报警控制器，由消防报警控制器以一定优先级仲裁，消防报警控制器会将抢占成功的地址下发确认，现场部件FD根据这个确认地址，来确认抢占成功还是失败。

图3示出了根据本发明一个优选实施例的混合式控制方法100’。如图3所示，除了步骤S101、S102、S103和S104，混合式控制方法100’还包括步骤S105。在步骤S105，发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件FD的地址、以及指令。广播信号可以根据需要而定制。例如，一些广播信号可以针对一个地址段的所有现场部件，例如1-100号地址的现场部件。这个地址段的现场部件在接收到广播信号之后，判断自己的地址符合该地址段，那么将根据该广播信号中数据段的指令，进行相应的操作，比如点亮、蜂鸣等操作；如果不符合该地址段，则不进行相应的操作。或者，现场部件FD可以分为不同的类型。广播信号可以指定其中一种类型，现场部件FD从总线上接收到广播信号之后，将广播信号中的类型与自身的类型进行比对，如果符合，将执行广播信号中数据段的指令，进行相应的操作，比如点亮、蜂鸣等；如果类型不符合，则不进行相应的操作。

根据本发明的一个优选实施例，消防报警控制器11通过广播帧的方式向总线12上发送广播信号。广播帧例如包括1bit的广播允许位、8bit的广播指令、以及2bit的校验位。其中第1bit为广播允许位，如果消防报警控制器允许广播，现场部件FD将会接收广播命令，为防止广播命令错误，采用2bit进行命令校验。

如图3所示，根据本发明一个优选实施例，混合式控制方法100’还包括：S106：发出数据帧，所述数据帧包括头段、数据段和尾段。步骤S106例如同样可以由消防报警控制器11来执行，用于向现场部件FD发送各种类型的数据。

根据本发明的一个优选实施例，数据帧包括1bit的数据允许位、多bit的数据位、以及尾段(例如终止标识位)。其中第1bit为数据允许位，如果消防报警控制器允许快速数据传输，现场部件FD将会接收多bit数据传输，现场部件以接收到终止标识位停止进行快速数据发送。

本发明中，在点名巡检帧后，可选的加入抢占帧、广播帧和快速数据帧。

本发明的上下文中，所谓的“混合式控制方法”，是指在传统的巡检式查询之外，增加了其他类型的控制方式，例如主动抢占、广播、数据传输等方式。传统的巡检式查询是一种模拟式的查询方式，带宽小，速度慢。而主动抢占、广播、数据传输等方式，是数字类型的控制方式，带宽大，速度高。

本发明实施例的消防报警总线的混合式控制方法，在传统时间片轮转的点名巡检机制中，增加抢占和命令广播机制，解决报警响应慢、多点控制效率低、数据传输慢的问题。本发明实施例的消防报警总线的混合式控制方法的主要特点如下：

1、能够兼容现有巡检方式。现有技术的最窄脉宽有逐步变小的趋势，达到50微秒-100微秒，因为长线下存在的分布电容和线间电磁场易对电平信号进行干扰，这是非常不可靠的，采用较长脉宽可确保巡检的可靠性。同时，降低现场部件设备对时间的精度要求，可以确保现场部件的向前兼容性。

2、允许抢占，各现场部件可按地址进行总线抢占，由控制器进行抢占仲裁，根据地址优先级，抢占失败的现场部件主动放弃抢占，确保首警上报的及时性。

3、允许广播，控制器可以发起下行的群组或是广播命令。提高启动命令的效率。解决普通巡检下的可靠性。

4、快速数据传输，控制器和现场部件将会以最窄脉宽来进行数据传输，提高数据带宽。只针对特殊条件来使用，并不会带来可靠性损失。

本发明还涉及一种消防报警系统10，如图1所示，消防报警系统10包括：消防报警控制器11、总线12和多个现场部件FD，所述多个现场部件通过所述总线耦接到所述消防报警控制器。其中所述消防报警控制器配置成：执行上述方法100，包括：

S101：通过所述总线，逐个巡检所述多个现场部件；

S102：通过所述总线，接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功，并通过所述总线，向所述抢占成功的一个现场部件发送抢占成功指示；和

S104：通过所述总线，从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

根据本发明的一个优选实施例，所述步骤S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

根据本发明的一个优选实施例，所述消防报警控制器11还配置成执行步骤S105：发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件的地址、以及指令。

根据本发明的一个优选实施例，所述消防报警控制器11还配置成执行步骤S106：发出数据帧，所述数据帧包括头段、数据段和尾段。

本发明的实施例中，支持抢占和广播的新型报警控制总线例如由以下时序流程组成：

1、消防报警控制器发起巡检帧，各现场部件FD按照自己地址依次完成查询。

2、消防报警控制器发起抢占帧，如果没有需要上传信息，8位抢占地址为0，如果有火警信息需要上报，现场部件FD会在消防报警控制器下发的8个地址位时，逐一完成地址位抢占。

3、消防报警控制器发起广播命令，其中包括8bit命令位，2bit校验位。

一个完整的现场部件火警上报流程如下，根据火警发生的时机，分为两种不同情况：

第一种情况，如果火警事件发生在巡检帧该地址点名前，在巡检帧中，火警状态的现场部件将会以电流方式应答状态，消防报警控制器接收到现场部件发送的应答状态，会在下一次巡检时发送确认，同时要求现场部件反馈更多数据状态。抢占帧将不会实施抢占。

第二种情况，如果火警事件发生在巡检帧该地址点名后，在巡检中，火警状态的现场部件将只能在抢占帧实施抢占，控制器在做出仲裁后，消防报警控制器接收到抢占成功的地址，在下一个巡检帧时，消防报警控制器将会发送确认，同时要求现场部件反馈更多数据状态。抢占失败的地址，继续在巡检帧中进行状态应答。这样的机制，确保了总线中首个报警设备的快速响应。

本发明实施例的消防报警系统10和混合式控制方法，支持更长距离信息传输和供电，支持恶劣的电气环境和气候环境特点，提高了火警和故障等高优先级事件上报的实时性，总线通讯失效率较低，确保数据传输的可靠性，提高了数据带宽。

普通火灾报警，只支持被动式轮询点名的巡检机制，一问一答。本发明的实施例增加主动抢占和广播命令。优势比较明显：

1、保留了巡检机制，只降低抢占和启动命令的最低脉宽，可保留普通巡检可靠性高的特点，从而避免恶劣环境下通讯失效率高的问题。

2、首警上报效率大大提高。

3、启动命令效率大大提高。

4、数据传输带宽大大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种消防报警总线的混合式控制方法，其中所述消防报警总线连接有多个现场部件，所述混合式控制方法包括：

S101：逐个巡检所述多个现场部件；

S102：接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功；和

S104：从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

2.根据权利要求1所述的混合式控制方法，其中所述步骤S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

3.根据权利要求1或2所述的混合式控制方法，还包括：

S105：发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件的地址、以及指令。

4.根据权利要求1或2所述的混合式控制方法，还包括：

S106：发出数据帧，所述数据帧包括头段、数据段和尾段。

5.一种消防报警系统，包括：

消防报警控制器；

总线；

多个现场部件，所述多个现场部件通过所述总线耦接到所述消防报警控制器，

其中所述消防报警控制器配置成执行如下动作：

S101：通过所述总线，逐个巡检所述多个现场部件；

S102：通过所述总线，接收所述多个现场部件中的一个或多个现场部件的抢占请求；

S103：确认所述一个或多个现场部件中的一个现场部件抢占成功，并通过所述总线，向所述抢占成功的一个现场部件发送抢占成功指示；和

S104：通过所述总线，从所述抢占成功的一个现场部件接收上报信息。

6.根据权利要求5所述的消防报警系统，其中所述动作S103包括：当接收到多个现场部件的抢占请求时，根据所述多个现场部件的地址，逐位进行判断，确定其中一个现场部件抢占成功。

7.根据权利要求5或6所述的消防报警系统，其中所述消防报警控制器还配置成：

S105：发出广播信号，所述广播信号中包括一个或多个现场部件的地址、以及指令。

8.根据权利要求5或6所述的消防报警系统，其中所述消防报警控制器还配置成：

S106：发出数据帧，所述数据帧包括头段、数据段和尾段。