CN121000552B - 基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统及方法，涉及现场总线控制技术领域，包括，基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。本发明通过双沿探测与环境参数融合生成差异化补偿系数组，实现了信号畸变的动态校正，提升了时序恢复精度。

Description

基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统及方法

技术领域

本发明涉及现场总线控制技术领域，特别是基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统及方法。

背景技术

随着智能建筑与智慧消防系统的快速发展，现场总线控制系统在建筑电气安全领域的应用日益广泛。消防应急照明系统作为建筑生命安全设施的重要组成部分，其通信可靠性与响应实时性直接关系到人员疏散效率与救援成功率。传统的消防应急照明控制多采用多线制或简单的开关量信号传输方式，存在布线复杂、系统扩展性差、故障定位困难等缺陷。近年来，基于二总线技术的通信架构因其布线简洁、成本低廉、易于维护等优势，逐渐成为消防应急照明系统主流的物理层解决方案。二总线系统通过一对线缆同时实现供电与通信功能，降低了工程安装复杂度。

传统系统普遍采用固定阈值或静态补偿参数进行信号解码，难以有效应对因线路老化、温度变化、湿度侵蚀等因素引起的动态信号畸变，尤其在长距离传输中，上升沿与下降沿的非对称展宽现象显著，导致误码率升高，影响指令执行的准确性。其次，现有技术缺乏对信号再生过程的精细化控制机制，中继节点多采用固定增益放大或简单整形方式，无法根据实时信道状态动态调整再生策略，易造成信号过冲、振铃或边沿模糊，反而加剧信号劣化。

发明内容

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法解决信号畸变补偿能力不足及再生过程缺乏动态适应性问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其包括，

消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据，步骤如下，

消防应急节点的控制器在补偿周期内，通过补偿位周期参数获取电压上升段与下降段两个部分的脉冲，生成双沿探测脉冲信号；

驱动电路对双沿探测脉冲信号执行信号放大，并调制脉冲信号，通过二总线传输至照明灯具端，生成总线传输后的双沿探测脉冲电信号；

照明灯具端对总线传输后的双沿探测脉冲电信号，执行噪声过滤及幅值归一化处理，并捕获完整波形，生成双沿探测脉冲波形数据；

基于双沿探测脉冲波形数据，在幅值范围内测量上升沿和下降沿实际时长，通过对比标称脉宽值获取信号畸变量，生成实测畸变数据集。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组，步骤如下，

基于实测畸变数据集，环境传感器采集温度数据、湿度数据及盐碱度数据，封装生成环境参数集合；

根据环境参数集合中的温度数据、湿度数据及盐碱度数据的所属范围进行三维匹配，生成线路衰减系数值；

基于线路衰减系数值，结合三级衰减系数阈值动态选择策略，生成权重分配策略标识符；

基于权重分配策略标识符，对实测畸变数据集中的上升沿畸变量值和下降沿畸变量值执行差异化加权运算，生成补偿系数组。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，步骤如下，

在差分编码数据位周期内，测量数据位原始波形的高电平持续时间，生成当前数据位脉宽测量值；

解析补偿系数组中的上升沿补偿系数值和下降沿补偿系数值，并进行有效性验证，生成补偿系数值；

根据补偿系数值动态判断当前数据位的类型，生成实时补偿量，并应用补偿方程对当前数据位脉宽测量值进行补偿，生成补偿后数据位脉宽值。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述生成补偿后的清洁差分编码信号是指根据补偿后数据位脉宽值生成信号波形，并设置上升沿斜率与下降沿斜率，生成补偿后的清洁差分编码信号。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，步骤如下，

基于补偿后的清洁差分编码信号，通过高速模数转换器捕获信号波形，计算连续采样周期的平均电压幅值，动态生成再生需求标志；

根据再生需求标志，结合当前照明灯具端设备编号匹配预存储的再生节点配置表，若再生节点身份标识与当前设备编号一致则生成再生使能指令信号。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号是指接收再生使能指令信号，在差分编码数据位首位位置插入预定义的再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：所述根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，步骤如下，

提取包含再生控制符的指令信号的首字节数据，与再生控制符进行对比，并通过三重联合校验，生成再生激活指令；

基于再生激活指令，读取环境传感器实时采集的线路阻抗参数，并从预置增益系数映射表中选择环境自适应增益系数，生成增益倍数设定值。

作为本发明所述基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的一种优选方案，其中：

所述利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号，步骤如下，

采用自动归零运算放大器电路，以增益倍数设定值为基准动态调整放大电路偏置电压，生成初步放大信号；

启动非线性滤波算法，检测初步放大信号上升沿和下降沿的斜率变化，应用预失真补偿方法修正边沿畸变，生成差分编码再生驱动信号。

第二方面，本发明提供了基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统，包括，

畸变数据模块，用于消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

补偿系数模块，用于基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

数据补偿模块，用于应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

控制符插入模块，用于基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

信号生成模块，用于根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。

本发明有益效果为：通过双沿探测与环境参数融合生成差异化补偿系数组，实现了信号畸变的动态校正，提升了时序恢复精度；通过再生控制符触发并结合实时阻抗调整增益，实现了按需信号再生，有效保障了长距离传输的波形完整性与通信可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的流程图。

图2为基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统的示意图。

图3为长线重载波形畸变对比示意图。

图4为差分编码帧结构组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1～图4，为本发明的一个实施例，该实施例提供了基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，包括以下步骤：

S1：消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

S1.1：消防应急节点的控制器在补偿周期内，通过补偿位周期参数获取电压上升段与下降段两个部分的脉冲，生成双沿探测脉冲信号；

进一步的，消防应急节点的控制器在补偿位周期内读取补偿位周期参数，基于补偿位周期参数生成电压上升段脉冲，同时生成电压下降段脉冲；通过二总线驱动电路将包含电压上升段脉冲和电压下降段脉冲加载至总线物理层生成双沿探测脉冲信号。

应说明的，补偿位周期参数是消防应急照明二总线通信方法中设定在控制器中的关键参数，定义了补偿位信号的时间基准，具体体现为：补偿位周期参数用于生成一个完整的周期信号，周期始终保持恒定不变(见附图3所示D’>D但T不变特性)，补偿位周期参数通过提供稳定的时间基准实现斜率补偿功能，解决长线重载线路特性导致的信号畸变问题，确保后续数据位解码准确性。

S1.2：驱动电路对双沿探测脉冲信号执行信号放大，并调制脉冲信号，通过二总线传输至照明灯具端，生成总线传输后的双沿探测脉冲电信号；

进一步的，驱动电路接收双沿探测脉冲信号，执行信号放大操作，对放大后的脉冲信号采用曼彻斯特编码方式进行调制，将调制后的脉冲信号通过二总线物理层传输，在传输过程中调制后的脉冲信号发生幅度衰减和边沿畸变，生成总线传输后的双沿探测脉冲电信号。

应说明的，信号放大操作是通过运算放大器同相输入端接收双沿探测脉冲信号，反馈电阻网络设定增益系数，输出级采用推挽式晶体管阵列，在保持原始脉冲时序特性的前提下，将信号电压幅值放大至目标值，同时通过共模抑制电路消除线路干扰。

S1.3：照明灯具端对总线传输后的双沿探测脉冲电信号，执行噪声过滤及幅值归一化处理，并捕获完整波形，生成双沿探测脉冲波形数据；

进一步的，照明灯具端接收总线传输后的双沿探测脉冲电信号，通过低通滤波器执行噪声过滤操作去除高频干扰分量，利用可编程增益放大器执行幅值归一化处理调整双沿探测脉冲电信号幅值范围，采用高速模数转换器捕获完整波形数据，将完整波形数据存储至环形缓冲区生成双沿探测脉冲波形数据；此过程消除长线传输导致的噪声干扰与幅值衰减问题，确保波形数据符合后续畸变测量要求。

S1.4：基于双沿探测脉冲波形数据，在幅值范围内测量上升沿和下降沿实际时长，通过对比标称脉宽值获取信号畸变量，生成实测畸变数据集。

进一步的，基于双沿探测脉冲波形数据，在幅值范围(示例值：电压幅值10％至90％范围)内测量上升沿实际时长，同步测量下降沿实际时长，将上升沿实际时长与标称脉宽值的偏差标记为上升沿畸变量，将下降沿实际时长与标称脉宽值的偏差标记为下降沿畸变量，封装上升沿畸变量值、下降沿畸变量值、时间戳及照明灯具端设备编码生成实测畸变数据集；此过程直接关联长线重载波形畸变问题，标称脉宽值严格遵循补偿位周期恒定特性。

应说明的，幅值范围指在信号波形测量中设定的电压区间，幅值范围通过排除信号起始和结束端的噪声干扰区，精准捕获有效电压变化时段。具体设定逻辑为：结合消防应急照明二总线特性，将低幅值固定为信号峰值的10％，高幅值固定为峰值的90％，此范围可规避线路噪声导致的测量抖动，同时确保上升沿及下降沿时长的测量结果真实反映线路畸变程度。

标称脉宽值来源于消防应急节点的控制器中设定的补偿位周期参数，补偿位周期参数通过定义补偿位信号的恒定时间基准，为上升沿和下降沿提供标准时长参考。

S2：基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

S2.1：基于实测畸变数据集，环境传感器采集温度数据、湿度数据及盐碱度数据，封装生成环境参数集合；

进一步的，基于实测畸变数据触发环境传感器同步采集操作：温度传感器采集温度数据，湿度传感器采集湿度数据，盐碱度传感器采集盐碱度数据；对采集的温度数据、湿度数据及盐碱度数据执行数据过滤操作：通过有限冲击响应滤波器消除高频噪声干扰分量，执行幅值归一化处理；封装过滤后的温度数据、湿度数据、盐碱度数据及时间戳，生成环境参数集合。

S2.2：根据环境参数集合中的温度数据、湿度数据及盐碱度数据的所属范围进行三维匹配，生成线路衰减系数值；

进一步的，提取环境参数集合中的温度参数数值、湿度参数数值、盐碱度参数数值，查询预置的线路衰减系数映射表，将温度参数数值与温度范围区间进行区间归属匹配，将湿度参数数值与湿度范围区间进行区间归属匹配，将盐碱度参数数值与盐碱度范围区间进行区间归属匹配，当三个参数数值均满足某组区间组合条件时，输出对应区间组合对应的线路衰减系数数值。

应说明的，线路衰减系数映射表是固化存储在照明灯具端闪存中的三维参数匹配矩阵，线路衰减系数映射表基于温度范围区间(例如[-20，0℃]、[0，40℃]、[40，85℃])、湿度范围区间(例如[0，60％]、[60，85％]、[85，100％])和盐碱度范围区间(例如[0，5ms/cm]、[5，10ms/cm]、[10，20ms/cm])的组合定义线路衰减系数数值(例如0.8、1.2、1.5)。

S2.3：基于线路衰减系数值，结合三级衰减系数阈值动态选择策略，生成权重分配策略标识符；

具体的，将线路衰减系数数值与三级衰减系数阈值(第一级阈值示例值＝1.0，第二级阈值示例值＝1.3)进行动态比较：当线路衰减系数数值小于等于第一级阈值(1.0)时选择均衡权重策略，当线路衰减系数数值大于第一级阈值(1.0)且小于等于第二级阈值(1.3)时选择下降沿优先策略，当线路衰减系数数值大于第二级阈值(1.3)时选择上升沿优先策略，输出对应的权重分配策略标识符。

应说明的，三级衰减系数阈值是依据消防应急照明二总线在潮湿隧道、普通环境、干燥场景下的信号衰减特性，通过万级样本回归分析确定的临界值；权重分配策略标识符直接驱动后续补偿系数组的计算，解决长线重载导致的波形畸变问题，严格遵循斜率补偿机制。

S2.4：基于权重分配策略标识符，对实测畸变数据集中的上升沿畸变量值和下降沿畸变量值执行差异化加权运算，生成补偿系数组。

接收权重分配策略标识符，同时读取实测畸变数据集中的上升沿畸变量值和下降沿畸变量值；当权重分配策略标识符为均衡权重策略时，获取上升沿畸变量值和权重因子的乘积生成上升沿补偿系数值，同步获取下降沿畸变量值和权重因子的乘积生成下降沿补偿系数值；当权重分配策略标识符为下降沿优先策略时，获取上升沿畸变量值和权重因子的乘积生成上升沿补偿系数值，获取下降沿畸变量值和权重因子的乘积生成下降沿补偿系数值；当权重分配策略标识符为上升沿优先策略时，获取上升沿畸变量值和权重因子的乘积生成上升沿补偿系数值，获取下降沿畸变量值和权重因子的乘积生成下降沿补偿系数值；最终封装上升沿补偿系数值和下降沿补偿系数值为补偿系数组，输出补偿系数组驱动后续斜率补偿操作。

S3：应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

S3.1：在差分编码数据位周期内，测量数据位原始波形的高电平持续时间，生成当前数据位脉宽测量值；

具体的，在差分编码数据位周期(见附图4所示帧结构)内，通过高速计时器定位数据位原始波形上升沿达到低幅值(示例值：10％)的时间点作为起始时刻，同步定位下降沿达到高幅值(示例值：90％)的时间点作为终止时刻，获取起始时刻与终止时刻之间的时间差生成当前数据位脉宽测量值，此测量值严格对应数据位原始波形中高电平的实际持续时间，用于后续实时补偿操作。

S3.2：解析补偿系数组中的上升沿补偿系数值和下降沿补偿系数值，并进行有效性验证，生成补偿系数值；

具体的，从补偿系数组中提取上升沿补偿系数值和下降沿补偿系数值；执行有效性验证操作：判断上升沿补偿系数值是否在上升沿区间(示例范围0.1至1.0，基于补偿系数组解析，用于确保信号上升沿畸变校正的安全边界)内且下降沿补偿系数值是否在下升沿区间(示例范围-1.0至-0.1，源于补偿系数组解析，用于保障下降沿畸变补偿的电气安全容限)，若任一系数值超出上升沿区间或下升沿区间则启用默认值(示例值0.5)替代异常值；生成验证通过的补偿系数值。

S3.3：根据补偿系数值动态判断当前数据位的类型，生成实时补偿量，并应用补偿方程对当前数据位脉宽测量值进行补偿，生成补偿后数据位脉宽值；

具体的，基于当前数据位在帧结构中的位置判断当前数据位类型：若当前数据位为帧起始位(见附图4位置)则选择帧起始位补偿策略，若当前数据位为同步位(见附图4位置)则选择同步位补偿策略，若当前数据位为数据位(见附图4位置)则根据补偿系数值选择策略(补偿系数值≥0.6时采用上升沿优先策略，补偿系数值<0.6时采用下降沿优先策略)；根据所选策略生成实时补偿量：将当前数据位脉宽测量值、对应权重因子及补偿系数值的乘积作为实时补偿量；根据实时补偿量，应用补偿方程计算补偿后数据位脉宽值。

补偿方程为：

T₁＝T₂-C；

其中，T₁表示补偿后数据位脉宽值，T₂表示当前数据位脉宽测量值，C表示实时补偿量。

S3.4：根据补偿后数据位脉宽值生成信号波形，并设置上升沿斜率与下降沿斜率，生成补偿后的清洁差分编码信号。

进一步的，接收补偿后数据位脉宽值，执行波形重构操作：设置时间轴基准零点，通过可编程电流源控制电压在预设上升时间(示例值＝72纳秒，根据上升沿斜率参数与安全电压上限确定)内从零伏特线性上升至安全电压上限(示例值＝36伏特，采用消防应急照明二总线直流供电节点的安全电压峰值)，严格遵循上升沿斜率参数；在补偿后数据位脉宽值对应的高电平持续时段内维持安全电压上限恒定，期间采用闭环反馈电路实时校准电压幅值；通过可编程电流源控制电压在预设下降时间(示例值＝120纳秒，根据下降沿斜率参数与安全电压上限确定)内从安全电压上限线性下降至零伏特，严格遵循下降沿斜率参数；通过H桥驱动电路将重构后的完整信号波形加载至二总线物理层，输出补偿后的清洁差分编码信号。

S4：基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

S4.1：基于补偿后的清洁差分编码信号，通过高速模数转换器捕获信号波形，计算连续采样周期的平均电压幅值，动态生成再生需求标志；

进一步的，基于补偿后的清洁差分编码信号，通过高速模数转换器捕获连续采样周期的信号波形数据，计算采样周期内各采样点电压幅值的算术平均值，将平均电压幅值与再生触发阈值电压(示例值：24伏特，是根据安全电压上限的固定比例设定，通过长距离传输衰减特性与电气安全裕度联合标定)进行动态比较：若平均电压幅值小于再生触发阈值电压则生成有效再生需求标志，若平均电压幅值大于等于再生触发阈值电压则生成无效再生需求标志。

计算连续采样周期的平均电压幅值的公式：

其中，V表示平均电压，n表示采样周期数，v_i表示第i个电压值。

应说明的，再生需求标志直接驱动后续再生控制符插入操作，解决长线传输导致的信号衰减问题。

S4.2：根据再生需求标志，结合当前照明灯具端设备编号匹配预存储的再生节点配置表，若再生节点身份标识与当前设备编号一致则生成再生使能指令信号；

进一步的，基于再生需求标志触发再生节点身份标识匹配流程，照明灯具端查询预存储的再生节点配置表，提取当前照明灯具端设备编号，将当前照明灯具端设备编号与再生节点配置表中的再生节点身份标识列表进行逐项比对，若存在再生节点身份标识与当前照明灯具端设备编号完全一致，则生成高电平有效的再生使能指令信号，若未匹配到一致项，则保持再生使能指令信号为低电平无效状态，输出维持低伏特电平的再生使能指令信号。

应说明的，再生节点配置表是固化存储于照明灯具端闪存中的结构化数据表，包含以下核心字段：设备编号、再生节点身份标识、物理位置参数、再生增益系数、最大再生电流限制和再生响应延迟上限，其中再生节点身份标识为布尔值，物理位置参数用于动态优化再生路径，再生增益系数与最大再生电流限制共同保障信号放大安全边界，再生响应延迟上限确保实时性；再生节点配置表由消防应急节点的控制器通过二总线协议下发并固化存储。

S4.3：接收再生使能指令信号，在差分编码数据位首位位置插入预定义的再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

进一步的，接收再生使能指令信号，定位差分编码数据位首位位置，将预定义的再生控制符覆盖写入差分编码数据位首位的原始数据，保持其余数据位内容不变，生成包含再生控制符的中间指令信号。

应说明的，再生控制符是通过协议层指令空间分析和汉明距抗干扰验证联合定义生成，专用于触发信号再生操作。

S5：根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。

S5.1：提取包含再生控制符的指令信号的首字节数据，与再生控制符进行对比，并通过三重联合校验，生成再生激活指令；

进一步的，提取包含再生控制符的指令信号的首字节数据，将首字节数据与再生控制符固定编码进行逐位比对；执行三重联合校验操作：第一重校验二进制位全等匹配，第二重校验时序窗口同步，第三重校验电气特性合规；若三重校验全部通过则生成高电平有效的再生激活指令，若任一重校验失败则输出低电平无效状态。

S5.2：基于再生激活指令，读取环境传感器实时采集的线路阻抗参数，并从预置增益系数映射表中选择环境自适应增益系数，生成增益倍数设定值；

进一步的，接收再生激活指令，读取环境传感器实时采集的线路阻抗参数，查询预置增益系数映射表，根据温度参数所属范围、湿度参数所属范围及盐碱度参数所属范围进行三维匹配，生成环境自适应增益系数，生成增益倍数设定值。

应说明的，线路阻抗参数是环境传感器实时采集的温度参数、湿度参数和盐碱度参数共同构成的三维数据集，物理意义为：温度参数反映导体电阻率变化，湿度参数表征绝缘介质电导率，盐碱度参数量化电解腐蚀程度。

增益系数映射表是通过大规模环境参数组合与线路衰减特性的回归分析构建的三维矩阵查询表，核心内容包含：温度范围区间、湿度范围区间、盐碱度范围区间及对应的环境自适应增益系数值。

S5.3：采用自动归零运算放大器电路，以增益倍数设定值为基准动态调整放大电路偏置电压，生成初步放大信号；

进一步的，自动归零运算放大器电路接收增益倍数设定值，偏置电压调整量设为增益倍数设定值和基准电压的乘积，在时钟相位一执行归零操作：短路输入级消除失调电压在时钟相位二应用偏置电压调整量：调整放大电路偏置电压，对总线传输后的双沿探测脉冲电信号执行线性比例放大，生成初步放大信号。

S5.4：启动非线性滤波算法，检测初步放大信号上升沿和下降沿的斜率变化，应用预失真补偿方法修正边沿畸变，生成差分编码再生驱动信号。

进一步的，启动非线性滤波算法，对初步放大信号波形执行实时采样，检测信号上升沿斜率变化率与下降沿斜率变化率，当上升沿斜率变化率超过斜率波动阈值(示例值＝±10％，基于电路噪声容限与信号完整性要求联合设定)时应用预失真补偿方法，生成反向补偿波形，叠加至原始上升沿段；当下降沿斜率变化率超过斜率波动阈值(示例值＝±10％，基于电路噪声容限与信号完整性要求联合设定)时应用预失真补偿方法，生成反向补偿波形，叠加至原始下降沿段；输出修正后的信号波形，通过差分编码器转换为差分编码再生驱动信号。

应说明的，边沿畸变指信号在传输过程中上升沿或下降沿的波形发生非预期形变，导致时序错位与解码错误的现象。

本实施例还提供基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统，包括：

畸变数据模块，用于消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

补偿系数模块，用于基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

数据补偿模块，用于应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

控制符插入模块，用于基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

信号生成模块，用于根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。

本实施例还提供一种计算机设备，适用于基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法的情况，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法。

该计算机设备可以是终端，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例提出的实现基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法；存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read－Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red－Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read－Only Memory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

综上，本发明通过：双沿探测与环境参数融合生成差异化补偿系数组，实现了信号畸变的动态校正，提升了时序恢复精度；通过再生控制符触发并结合实时阻抗调整增益，实现了按需信号再生，有效保障了长距离传输的波形完整性与通信可靠性。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：包括，

消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。

2.如权利要求1所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据，步骤如下，

消防应急节点的控制器在补偿周期内，通过补偿位周期参数获取电压上升段与下降段两个部分的脉冲，生成双沿探测脉冲信号；

驱动电路对双沿探测脉冲信号执行信号放大，并调制脉冲信号，通过二总线传输至照明灯具端，生成总线传输后的双沿探测脉冲电信号；

照明灯具端对总线传输后的双沿探测脉冲电信号，执行噪声过滤及幅值归一化处理，并捕获完整波形，生成双沿探测脉冲波形数据；

基于双沿探测脉冲波形数据，在幅值范围内测量上升沿和下降沿实际时长，通过对比标称脉宽值获取信号畸变量，生成实测畸变数据集。

3.如权利要求2所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组，步骤如下，

基于实测畸变数据集，环境传感器采集温度数据、湿度数据及盐碱度数据，封装生成环境参数集合；

根据环境参数集合中的温度数据、湿度数据及盐碱度数据的所属范围进行三维匹配，生成线路衰减系数值；

基于线路衰减系数值，结合三级衰减系数阈值动态选择策略，生成权重分配策略标识符；

基于权重分配策略标识符，对实测畸变数据集中的上升沿畸变量值和下降沿畸变量值执行差异化加权运算，生成补偿系数组。

4.如权利要求3所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，步骤如下，

在差分编码数据位周期内，测量数据位原始波形的高电平持续时间，生成当前数据位脉宽测量值；

解析补偿系数组中的上升沿补偿系数值和下降沿补偿系数值，并进行有效性验证，生成补偿系数值；

根据补偿系数值动态判断当前数据位的类型，生成实时补偿量，并应用补偿方程对当前数据位脉宽测量值进行补偿，生成补偿后数据位脉宽值。

5.如权利要求4所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述生成补偿后的清洁差分编码信号是指根据补偿后数据位脉宽值生成信号波形，并设置上升沿斜率与下降沿斜率，生成补偿后的清洁差分编码信号。

6.如权利要求5所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，步骤如下，

基于补偿后的清洁差分编码信号，通过高速模数转换器捕获信号波形，计算连续采样周期的平均电压幅值，动态生成再生需求标志；

根据再生需求标志，结合当前照明灯具端设备编号匹配预存储的再生节点配置表，若再生节点身份标识与当前设备编号一致则生成再生使能指令信号。

7.如权利要求6所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号是指接收再生使能指令信号，在差分编码数据位首位位置插入预定义的再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号。

8.如权利要求7所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述执行信号再生操作，步骤如下，

提取包含再生控制符的指令信号的首字节数据，与再生控制符进行对比，并通过三重联合校验，生成再生激活指令；

基于再生激活指令，读取环境传感器实时采集的线路阻抗参数，并从预置增益系数映射表中选择环境自适应增益系数，生成增益倍数设定值。

9.如权利要求8所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：所述利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号，步骤如下，

采用自动归零运算放大器电路，以增益倍数设定值为基准动态调整放大电路偏置电压，生成初步放大信号；

启动非线性滤波算法，检测初步放大信号上升沿和下降沿的斜率变化，应用预失真补偿方法修正边沿畸变，生成差分编码再生驱动信号。

10.基于差分编码的消防应急照明二总线通信系统，基于权利要求1～9任一所述的基于差分编码的消防应急照明二总线通信方法，其特征在于：包括，

畸变数据模块，用于消防应急节点的控制器发送双沿探测脉冲，照明灯具端捕获实际接收的时长，生成实测的畸变数据；

补偿系数模块，用于基于实测的畸变数据，结合环境传感器中获取的线路衰减系数，动态生成补偿系数组；

数据补偿模块，用于应用补偿系数组对每个数据位进行实时补偿，调整脉宽为补偿数据位脉宽值，生成补偿后的清洁差分编码信号；

控制符插入模块，用于基于补偿后的清洁差分编码信号，检测信号幅值，动态插入再生控制符，生成包含再生控制符的指令信号；

信号生成模块，用于根据包含再生控制符的指令信号，执行信号再生操作，利用再生控制符触发整形放大电路，放大衰减信号幅值，生成差分编码再生驱动信号。