CN1300412A - 监督和控制物体或人员的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于监督和控制有限区域,例如建筑物内的物体或人员的系统,包括多个用于放置在要监督/控制的相应物体/人员上的电子标记芯片(14),在网络(11)中互连的、并被安排成与芯片(14)双向通信的多个固定探测器(12),以及通过探测器(12)与芯片(14)通信的中央控制器(10),每个芯片(14)已存储特殊的ID码,并配有借助超声波和可听声进行通信的相应发射器(22,28)和接收器(23,29),操作上,每个芯片(14)持续处于运行状态,并被安排成在预定的时间间隔上发射其ID码,探测器(12)或控制器(10)被安排成如果接收到不正确的ID码或者在选定的时间间隔上持续未收到认可的ID码,则触发警报器。

Description

监督和控制物体或人员的系统
本发明涉及监督和控制有限区域，例如建筑物内的物体或人员的系统，包括用于放置在要监督/控制的相应物体/人员上的多个电子标识芯片，在网络中互连、并且布置成与芯片双向通信的多个固定探测器，以及借助探测器与芯片通信的中央控制器，每个芯片已存储有特殊的ID代码，并且配有借助超声波进行通信的发射器和接收器。
已知存在上述类型的系统，该系统被构造成借助单个的标记芯片来确定人员的位置，其中该系统以借助超声波的信号传输为基础。在该已知系统中，标记具有可借助安装在，例如建筑物的墙壁或天花板中的特殊超声波传感器抽取的超声签名(signature)，传感器组成能够在高达10米的距离范围内发射和接收超声波信号的收发器。该系统具有借助所述传感器与标记通信的控制器。当标记位于传感器的通信区中时，控制器存储该标记的标识号，遭遇该标记的传感器的标识，相合的日期和时间。借助超声波以编码形式把该信息传输给中央控制器，例如计算机或PC。
该已知系统的一个显著缺点是利用超声波进行信号传输依赖于标记物体和当前传感器或探测器之间的自由视界(free visibility)，或者利用来自大量发射器的超声波使定域区域高度饱和。为了补救这些缺点，某些系统已加入借助无线电信号进行信号传输。但是，对于电子灵敏设备，这会引起问题。
上面提及的已知系统也不能用在另一重要的应用领域，即在建筑群，单个建筑物或建筑物局部内主动监督和控制物体，人员等。在社会的多个领域内，这种监督和控制是非常重要的。可提及的例如包括医院和其它健康机构，保险公司，工厂，实验室，航空港，银行，军事设施，保安公司，旅馆，办公室，商店，住宅等等。
对于访问和移动控制来说，已知系统的问题或缺点在于当授权的人员在受监督或控制区域内时，该系统被关闭。这意味着其它人也可进入同一区域，或者在同一区域内自由活动，而不会触发警报。这样，在同一系统内，在访问控制和在已通过访问之后可活动(授权的或非授权的移动)的人员数目之间不存在区别。这意味着安全性的下降，以及监测/控制的降低。对于私人住宅存在同样的情况，在住宅内有人的时候，未经授权的人员抱着得到的目的试图进入住宅，因为当时可能的警报已被关闭。
现有系统的另一缺点是授权人员缺乏安全性。由于在足够的准许进入通过编码，电子或其它控制系统之后，大多数情况下警报都被关闭，未经授权的人员能够-当警报被关闭时-容易地在这样的区域内活动，只要他们已经进入禁区。从而产生危险的情形和不安全的工作场所，尤其是在晚上和深夜。人员在这种情形下受到小偷或者不顾一切地寻找镇静剂的吸毒成瘾者的攻击的例子有很多。特别地，在诸如医院，军营，银行等人流量大的大型机构，现有系统的管理情况很差。尤其是从白天到下午，晚上和深夜，人员的不安全性逐渐增大。
现有系统的另一缺点在于它们只在很小的程度上允许区别实现访问/移动控制方面的警报产生。例如，对于任意活动，医院走廊或运输通道中的交通量能够报警，或者当已获得访问许可时，根本不产生警报。
就物体的主动监督和控制来说，能够提供在给定时间后，对用于控制和测试的设备的常规维护通常也是很重要的。在某些情况下，设备的总的工作时间也是要求控制和测试的标准。
存在带有控制所述类型的常规维护的软件的数据系统。关心的设备的位置通常存储在中央计算机中。这些已知系统的缺点在于它们不能自动管理来确定被移动的设备的位置，于是这些已知系统需要使用工作人员时间和资源来恢复这些可移动的设备或工具。将只被使用给定操作时间的设备也将要求太多的资源使用，并对全体人员必须在操作时间内检查并保持控制提出严格的要求。已知系统的共同之处在于它们以花费相当多的工作，仔细并且准确地记录设备和操作时间，并且运行维护程序的大量管理工作为基础。从需要许多人员，经常出现故障并且要求大量的工作努力的某些事来说，这些操作共同地具有很多的规范。寻找(seeking)被理解为不必要的麻烦和耽搁，于是导致工作环境较差以及全体人员的较大调换。
在这种背景下，本发明的一个目的是提供一种灵活并且可编程的系统，该系统在建筑群，单个建筑或建筑的多个部分内提供人员，物体和文件的访问和移动控制，同时避免上面提及的缺点，从而授权的人员可在局部(topical)区域内自由活动，而如果未授权的人员进入同一区域，则将发出警报。
利用前言叙述的那种类型的系统实现上述目的，根据本发明，该系统的特征在于每个芯片和每个探测器也都配有借助可听见的声音(音频)进行通信的发射器和接收器，以及用于在超声波和音频通信之间转换的装置，在操作上，每个芯片处于持续运行状态，并被安排成间隔预定的时间间隔发射其ID码，探测器或控制器被安排成如果接收到不正确的ID码或者在选定的时间间隔内持续未收到认可的ID码，则触发警报。
在根据本发明的系统中，授权的人员带有有效的ID芯片，该ID芯片具有双向无线超声波和音频通信能力，并具有关于携带该芯片的人员的特殊ID码。在进入要求授权的区域的情况下，系统将识别该芯片，并且没有触发警报。这是通过芯片在预编程的时间间隔向布置在它所位于的或者被允许的相关区域附近的探测器发送编码消息来实现的。探测器将验证该芯片发射的ID码，在高级的中央系统中，探测器可以是单独的自主装置，也可以是子组件。发射和允许的代码不相符的代码的芯片将导致从本地或者从通过中央控制器启动警报系统。这是通过在网络中互连的，并被安排成和芯片双向通信的若干固定探测器，以及经过传感器/探测器和可能的中继器与芯片通信的主中央控制器或者子中央控制器启动警报系统来实现的。类似地，当不具有这种芯片的未授权人员进入被探测器覆盖的区域时，也将发生相似的情况。这些探测器被构造成既对超声波和音频信号传输做出反应，还对它们的覆盖区域内的活动做出反应。活动的探测原理可以是红外辐射(IR)和超声波，或者其它已知的原理。
本发明的另一目的是提供在自动呼叫设备的常规或日常维护方面，提供物体和设备的呼叫和定位的系统，在给定时段之后，必须为控制和测试引入所述设备的常规或日常维护。
利用前言陈述的那种类型的系统实现上述目的，根据本发明，该系统的特征在于每个芯片和每个探测器还配有借助可听声(音频)进行通信的发射器和接收器，为在超声波通信和音频通信之间转换而提供的装置，中央控制器被安排成经过探测器有选择地呼叫选定的芯片，并且该芯片被安排成产生作为对该呼叫的反应的应答，随后距离最近的探测器识别该芯片的地点/位置。
在上面所述的系统中，在要求设备的常规维护的情况下，中央控制器自动向探测器发出消息，探测器再呼叫相关的标记或ID芯片。该芯片将响应，并且最近的探测器将发出消息，由于探测器是固定的，因此在芯片和探测器之间的通信距离内，位置是确定的。芯片还能够在预编程的时间间隔之后启动它们自身。如果在一定数目的工作小时之后，某些设备需要进行测试和控制，则芯片可含有记录在任意时刻记录已过去的有效工作时间长度的输入装置，并向中央控制器发出返回消息。其优点是具有不必考虑在工作时间内必须对人员物理地检查和保持控制的人工例程，以及通常在这方面产生的错误的自动化系统。此外，由于在所有时刻，具有来自于设备所处的中央位置的控制，尤其是在便携的/可移动的设备的情况下，该系统可节省大量的资源。
根据本发明的系统的显著优点在于该系统不会因电磁场“污染”该系统的应用范围内的环境，电磁场会干扰电磁灵敏设备。例如，在医院环境中，这是非常重要的。
根据本发明的系统特别有益地应用于其中的应用领域是在医院中查找杂志(患者杂志)和设备。在这方面，声音和超声波的结合将把探测率从只使用超声波时的约60％，增大到使用声音时的100％。这种结合既重要又有利，因为只有当单独利用超声波探测不能找到“目标物体”时，才引入音频通信。从而最大程度地避免了对环境的“污染”。可能也可在一天的某些时刻，例如晚上和/或早晨，在所有的专题物体(患者杂志)的位置的更新方面使用音频通信。
这样，该系统提供杂志和设备的安全查找，只要相关房间内已装有探测器。这意味着不必持续地观测关心的物体，或者借助许多波形发生器使较大的区域充满超声波。超声波容易被物理障碍，例如纸张阻挡。于是安全探测应该需要还能够采集从墙壁，物体等反射的超声波的系统，这在技术上是困难的，并且会导致更昂贵的解决方案。这是为什么以前一直未能满意地解决限制房间中杂志和设备的查找问题的原因。如前所述，某些系统已增加了RF通信。但是，在缺少大量天线的帮助下，对房间的限制将不够准确，同时会形成不希望的电磁场。
在指出设备所处的场所的情况下，根据本发明的系统还提供自动的维护例程，相对于目前的系统来说，尤其当针对便携式或可移动设备时，得到合理的益处的可能性将更大。
下面将参考附图并结合例证实施例，进一步描述本发明，其中
图1表示了安装在建筑物受监控区域中的若干房间内的根据本发明的系统的概览图；
图2是表示根据本发明的系统中的主要部件的方框图；
图3表示了根据本发明的系统中的ID芯片的结构的一个例子；
图4表示了在根据本发明的系统中的室内探测器的结构的一个例子；
图5表示了芯片的发射器和接收器中使用的电声换能器的实施例的示意透视图；
图6是可用在接收器中的电声换能器的另一实施例的示意横截面图；
图7是表示芯片中执行的操作步骤的流程图；
图8表示了用于配有来自于物体的操作数据的输入和输出装置的芯片的，和图7的流程图相对应的流程图，所述芯片被安装在所述物体上；
图9是表示在室内探测器中执行的操作步骤的流程图。
图1中，建筑物的建筑面积被分成8个房间RM1-RM8，在这些房间之间布置有通道或走廊CR。在房间和走廊中安装有若干探测器DT1-DT10，更具体地说，两个探测器在房间RM1中，剩余的房间RM2-RM8和走廊CR中各有一个探测器。此外，标记或ID芯片位于这些房间的部分房间中，更具体地说，在房间RM2,RM7,RM8,RM5和RM3中装有相应的芯片ID1-ID5。所有探测器与网络2相连，在例证例子中，网络2与一对中央控制器，具体地说，即子中央控制器3和主中央控制器4。在该网络中，还连接有中继器5，即在网络中放大信号的元件。此外，中央处理器还与警报器6相连。
图2中表示了整个系统的基本结构。图2中表示了通过网络11和多个探测器双向通信的中央控制器或中央单元10，图中多个探测器由室内探测器12代表。各个探测器与系统的标记芯片(ID芯片)保持无线双向通信。通过频率调制传输信息。图中的连接由13标明，而芯片由芯片14代表。连接室内探测器12和中央单元10的网络11可以具有不同的特性。可以使用呈双线并行互连或星形网络的分立线路系统，一种用于内部电话或警报设施的现有线路系统，电力网或数据网络。不同的技术被用于适应不同的网络解决方案。
如上所述，借助超声波或者听得到的声音(音频)实现芯片和室内探测器之间的信号传输。已知超声波信号不能如高频无线电波那样容易地穿透墙壁和天花板。这使得能够确定标记芯片的位置，以便具体确定房间或大房间的具体部分。超声波信号的范围为10-15米左右。因此，更大的房间必须具有几个探测器。
系统的三个主要组件，即芯片14，室内探测器12和中央单元10的基本特征总结如下：
芯片14是微型电子器件，在室内，它可借助超声波或声波发射和接收信号。芯片具有单独的标识码。为了能够检查芯片被固定于其上的物体的情况(例如操作时间)，芯片可具有输入和输出。
室内探测器12是能够借助超声波或声波向同一房间中的芯片发射信号，并从同一房间中的芯片接收信号的装置。室内探测器可向中央单元发射信号，并接收来自中央单元和/或来自可能的子中央单元的信号。另外，室内探测器可具有用于探测室内的活动或者其它事件的其它类型的传感器或探测器。
中央单元10通过网络与所有探测器通信，这里还可布置子中央单元。中央单元从芯片及从室内探测器接收信息。中央单元处理从芯片接收的信息，并预存储和芯片的授权相关的信息，根据预定的准则产生警报和警告。
如图2中所示，中央单元10可由配有特别为此目的开发的，并且可非常灵活地使系统中的功能适应于不同应用领域的软件的PC构成。
图3中表示了标记芯片或ID芯片14的结构的一个例子。该芯片包括呈控制芯片的不同操作的微控制器(μC)20形式的控制电路。μC电路20和芯片的其它电路的供电由电池21提供。芯片通过超声波发射器(US发射器)22和超声波接收器(US接收器)23与室内探测器12通信。来自μC电路20的数字信号通过信号调节电路(D/A转换器)24和放大器25被提供给US发射器22。而来自US接收器23的模拟信号通过放大器26和信号调节电路(D/A转换器)27被提供给μC电路。芯片14还通过声音或音频发射器(AUD发射器)28和声音或音频接收器(AUD接收器)29与室内探测器12通信。来自μC电路20的数字信号通过信号调节电路30和放大器31被提供给音频发射器28，而来自音频接收器29的模拟信号通过放大器32和信号调节电路33被提供给μC电路。
芯片14还含有用于在超声波和音频信号传输之间转换的信号转换电路34，该信号转换电路34呈由μC电路20控制的开关或选择器(时分多路复用器)的形式，从而选择器34在选定的时间间隔上提供音频和超声波之间的转换。该转换或切换将在下面进一步说明。
芯片的微控制器20起具有几种状态的状态机的作用，其中微控制器20交替地在1/2秒时间间隔内收听超声波接收器23短时间(100-200毫秒)，以及在1/2秒的时间间隔内收听音频接收器29类似的短时间。微控制器借助内置计时器和选择器34控制该交替。1/2秒之后，计时器给出超时信号，并转换选择器。如果当其正处于收听状态时，芯片收到有效信号，并且该信号是询问芯片身份的有效消息，则μC电路的状态机将转到发射模式。随后芯片将在和接收相同的频带中发射有效的超声波或音频消息，并利用预定消息响应探测器12。在响应已被输送之后，μC电路20按照如上所述的相同交替模式，从发射状态转变回收听状态。
芯片通常处于收听模式，只有当存在要传输的信息时才转变到发射模式。之后立即转变回收听模式。如果讨论的问题是具有来自外部设备(参见下文)的芯片或者由于某些原因未经请求地将向探测器发射信息的芯片，则μC电路的状态机将从收听状态转变到发射状态，信号选择器34将选择超声波发射器28作为信号源。μC电路20将借助超声波发射信息，之后将把状态改变为收听模式。同时，μC电路中的内置计时器将启动，并测量从发射开始直到从探测器收到响应时的时间。如果从探测器以接收消息的超声波确认消息的形式应答该发射，则计时器停止，芯片继续处于收听模式。如果没有这种确认消息来自于探测器，则芯片将重新发射该消息预定的次数，并且如果这样也不会导致来自于探测器的响应消息，则芯片的微控制器将把状态改变为在音频频带上发射(和接收)。这是通过微控制器转换信号选择器34，以启动音频发射器28和音频接收器29来实现的。紧接发射之后，芯片转变为收听状态，并且如果芯片接收到关于该消息的确认信息时，状态机将转回收听状态。
微控制器20含有用于实现远程编程，寻址和处理的存储器(EEPROM)。该存储器存储当前的可取数据，例如关于在某一时间段内，芯片被固定于其上的物体在什么地方的历史记录。存储器还含有芯片的特殊的，预先编制的标识码。芯片被安排成在预定的时间间隔时自动启动，并被安排成随后发射包含该特殊标识码的消息。可借助控制电路20从芯片直接实现该启动，或者在事先预编程的时段之后，从中央控制器(PC)10实现该启动。该芯片还可被安排成，当要更换电池21时自动启动。这可确保系统中的芯片总是具有足够的电力供应，以便正确地发挥作用。
当芯片进出(out in)该系统时，可从本地或中央计算机对芯片进行预先编程是适宜的。如果想要改变受监督物体进出该系统的时段，这是合乎需要的。由于不必手动接收物体，以便进行重新编程，因此可节省大量的时间。
如图3中所示，芯片14可配有信号发射器35，例如蜂鸣器，该信号发射器35被安排成在邻近的探测器触发警报的情况下输送信号。这可提供有利的安全措施，因为携带具有信号发射器的芯片的经授权人员此时将得到表示未经授权的人员位于同一安全区域中的指示，该未经授权人员可能是入侵者或者窃贼。
此外，如图3中所示，某些芯片可配有输入/输出装置(I/O装置)36，输入/输出装置36具有接收和输送关于其上装有芯片的相应物体或设备的使用寿命或者有效工作时间的信息的端口。
图4中表示了室内探测器的结构的一个例子。和芯片14类似，每个探测器包含呈控制探测器的不同操作的微控制器(μC)40形式的控制电路，微控制器含有用于实现远程编程、寻址和处理的存储器(EEPROM)。控制电路40通过适合于所选择的网络技术的接口或调制解调器41与网络11通信。如上所述，网络11可以是1)特别适合于该系统的独立网络，2)用于现有的警报或呼叫设施的网络，3)电力网(110/220/380V)，或者4)PC网络。为了和芯片14通信，控制电路40还通过信号适配器(D/A转换器)43和放大器44与超声波发射器(US发射器)42相连，并且通过信号适配器(A/D转换器)46和放大器47与超声波接收器(US接收器)45相连。探测器12还通过音频发射器(AUD发射器)48和音频接收器(AUD接收器)49与芯片14通信。来自μC电路40的数字信号通过信号调节电路50和放大器51被提供给音频发射器48，而来自音频接收器49的模拟信号通过放大器52和信号调节电路53被提供给μC电路。
以类似于芯片14的方式，探测器12含有呈由μC电路40控制的选择器形式的信号转换电路54，从而选择器54在选定的时间间隔，提供音频和超声波通信之间的转换。这种转换将在下面作进一步说明。
在正常的查找过程中，中央单元10控制芯片14的呼叫。这是通过中央单元向探测器12发送有关将以其进行信号传输的频率，以及所寻找的芯片的身份的消息来实现的。接收该消息的探测器随后处理该消息，μC电路40在信号选择器54中选择信号传输媒体。这是通过状态机输入初始阶段，并且始终首先以超声波发送该消息来实现的。消息的开始将没有数据，不过是发送给芯片的持续唤醒信号。之后才是该消息。当消息已被发送之后，探测器将转到监听模式，并等待来自芯片的响应。来自芯片的响应应该在和发射的信号相同的频率范围内。如果1秒后，探测器没有收到响应，则微控制器中的内置计时器将给出超时信号，并把有关于此的消息发送回中央单元。中央单元可选择通过向探测器发送同样的消息若干次，重复发射多次，或者发送新的消息，其中命令探测器以声频进行信号传输。这是通过探测器中的状态机把状态改变为通过音频发送，之后转换信号选择器40，启动音频发射器48和音频接收器49来实现的。这里也采用了和超声波信号传输相同的超时协议。
室内探测器12还包括通过放大器56和信号调节电路(A/D转换器)57与控制电路40相连的探测传感器55。传感器55被安排成探测室内的活动或者其它事件，并且以通常已知的技术(超声波，红外辐射等)为基础。
由于探测器12是可寻址的，还含有发射器和接收器，并且连接在网络中，因此可借助本地或中央计算机容易地识别当前人员/物体(带有ID或标记芯片)位于其中的房间。
中央单元10包括含有数据库的处理器，该数据库具有关于系统中的所有芯片的信息。和芯片有关的下述信息可被输入该数据库中：
-功能(模式)
-标识
-授权模式
-未授权模式
-描述(例如人员姓名或者器具，例如医院中的输液泵或医疗杂志的类型或编号)，
-在违反授权的情况下，要启动的不同警报水平。
中央单元的主要功能可总结为1)控制功能，2)监听功能和3)检查功能。这些主要功能基本上包括下述操作：
中央单元的控制功能：
·控制室内探测器，把它们自身设置成适合于布置探测器的地方的要求的不同模式。
·借助室内探测器向要寻找的芯片发射常规呼叫。
·自动向要检测其是否位于它们应该位于的地方的物体标记芯片发射呼叫。
·向确定的芯片发射关于芯片将使其自身所处的模式的信息(不同的应用领域)。
·如果标识码的变化是合乎需要的，向芯片发射关于标识码变化的信息，(安全措施和管理维护)。
中央单元的监听功能：
·接收来自室内探测器的消息，该室内探测器已收到来自ID或标记芯片的响应或数据。
·接收来自室内探测器的消息，该室内探测器已探测到位于确定区域中的人员。
·接收已被发出的命令的确认。
·接收来自其它类型的探测器，例如光电管，IR探测器，门开关，用手发出的信号及可能存在的常规警报系统的信号。
中央单元的检查功能：
·把接收的信号和数据库进行比较，以检验芯片的授权。
·在来自芯片的数据和芯片装有的有效状态不相符的情况下，发出警报。
·记录在任意时刻要跟踪的芯片的位置。
·解释来自于探测区域中的活动的室内探测器的信号，并根据来自区域中的芯片的输入数据，总结区域中的活动。如果记录到未授权的活动，则发出警报。
·解释来自其它探测器(光电管等)的数据，并根据来自区域中的芯片的输入数据，对此进行总结。如果在该区域中发现未授权的活动，则发出警报。
·对数据库中关于受到连续监控的芯片的信息进行编目。
在根据本发明的系统中的芯片中使用的，另外可能还在探测器中使用的发射器和接收器最好包括基于聚偏氟乙烯压电薄膜(PVDF膜)的电声换能器。该技术的优点在于可使适于安装在，例如患者杂志封底上的标记芯片小型化，并使其生产成本较低。这种换能器既可在声频范围内使用，又可在超声波频率范围内使用，并且在芯片和探测器之间的基于声音的数据连接中，这种换能器既可用作扬声器，又可用作麦克风。
来自换能器的声辐射要求体积偏移。由于该数据连接中，相关膜厚约为10微米，膜太薄，不足以借助薄膜的厚度变化获得足够的体积偏移。于是，必须利用薄膜的面积变化。为了把面积变化转换为电压变化，必须弯曲该薄膜，最好弯曲成圆形，并在薄膜的相对侧边夹住薄膜。通过向覆盖薄膜两侧面的一对电极施加交流电，可获得横切薄膜的脉动。由于厚度较小，薄膜的抗弯刚度极小。于是，必须利用机械弹力对薄膜预加应力，固定成弯曲形式，或者通过把几层薄膜胶合在一起做成自支撑形式。这既被应用于扬声器，又被应用于麦克风。
对于这里关心的应用来说，最好使用两种基本几何结构，即，1)在弯曲的支承材料上方张紧的压电薄膜，和2)自支撑式弯曲薄膜。前一种设计既可用作扬声器，又可用作麦克风，而后者最适于用作麦克风。
图5和6中示意地表示了这种电声换能器的实施例。图5中表示了前一种几何结构的换能器60的实施例，其中矩形PVDF膜片61在柔性支承材料62上方，沿取向方向伸展，并在端部边缘63,64被固定，支承材料62在横断面内被环形弯曲，在端部边缘63,64处，以适当的方式，例如通过胶合连接相关的线路导线(图中未表示)。
柔性支承材料62又由刚性支承板65支承。薄膜的曲率可改变，并且将是优化灵敏度，频率响应和线性度的因素之一。薄膜的厚度最好约为10微米，并且应根据薄膜的厚度和面积，以及相关的工作频率范围，优化薄膜的曲率半径和弯曲角度。
按照图5的实施例的优点在于结构比较简单，并且比较坚固，并且具有良好的灵敏性。影响换能器性能的关键因素将是支承材料的质量，以及要求薄膜的稳定的，有弹性的预加应力。
图6中表示了根据第二种基本几何结构的换能器实施例。该图表示了包括PVDF薄膜的换能器66，PVDF薄膜被加工成固定在框架或机架68中的自支撑膜片67。通过结合几层薄膜形成自支承膜片67。对于扬声器来说，考虑到灵敏性，各个薄膜层的厚度不应大于5-10微米。原则上，灵敏性和薄膜层的层数无关。各层必须并行相连，实际上这可通过把薄膜条折叠多次来实现。并行连接使阻抗较小(高的电容)。
对于麦克风来说，灵敏性和薄膜的厚度无关，通常可使用具有这种厚度的薄膜，该厚度使该层薄膜是自支撑的。如果使用几层薄膜，这几层薄膜必须串联连接。内部阻抗将正比于厚度。
按照图6的实施例的优点在于灵敏性相对较好，并且比较坚固，此外不依赖于支承材料，于是应该具有较长期的稳定性。
在下表中陈述了在覆盖角为120°(超声波)和180°(音频)的情况下，对于扬声器和麦克风来说，得到最佳声压的关键性数据。
说明 麦克风超声波 扬声器超声波 麦克风音频 扬声器音频
膜厚 10微米 10微米 100微米 10微米
弯曲角度     20°     20°     60°     60°
工作频率     25KHz     25KHz     5KHz     5KHz
薄膜面积 10×10毫米 10×10毫米 10×30毫米 10×30毫米
从前面的说明中可看出，根据本发明的系统结合两种主要功能：
1．始终处于有效状态的警报系统，但是在受监控区域中的授权行动的情况下，该系统不会发出警报。
2．放置在物体上的电子标记的位置，标识和状态，以及常规维护/控制中将对设备采取的维护的自动确定。按照同样的方式，系统可用于人员的定位，辨认和授权，或者当芯片停止发送信号时，可用于人员的定位，辨认和授权。
本系统执行的主要过程是1)访问控制，2)物体控制和3)来自ID芯片的有效消息。下面给出构成所述主要过程的一部分的功能和操作的综述。
访问控制：
处于常态模式下的ID芯片(标记芯片)：
·US发射器是被动的。
·US接收器持续地监听来自室内探测器的命令。
·芯片只通过借助US或音频发射器发射其标识码，响应呼叫。
·如果ID芯片被设计成按照特殊的标准(物体控制)，使其自身已知，则ID芯片可能发射命令和标识。
处于正常的静止状态下的室内探测器：
·US或音频接收器始终处于监听状态。
·US或扬声器是被动的，直到中央单元给出关于呼叫的消息。
·探测传感器始终处于运行状态，并把关于室内的所有活动以及信号的停止的连续消息转送给中央单元。
处于探测状态下的室内探测器：
·探测传感器探测室内的活动，并通过网络向中央单元发送活动已被记录，以及记录来自于何处的消息。
·中央单元向相关的室内探测器(并且只向该探测器)发送消息，以便在该房间内借助超声波或声音发出呼叫，并要求当前的ID芯片利用其ID码进行应答。
·ID芯片用其ID码进行应答。
·室内探测器接收ID芯片的回答，并通过网络把该回答传送给中央单元。
·中央单元接收该回答，并把该回答与关于授权的访问的信息进行比较。在未授权的访问的情况下，产生警报。在许可访问的情况下，不产生任何反应。
·在较短的时间间隔上继续进行该过程，直到在室内记录到活动时止，从而可检查一个或多个新的ID芯片。
物体控制：
静止模式：
·室内探测器处于和访问控制下相同的模式。
·ID芯片通常是被动的，并且处于监听模式。
物体的跟踪：
·中央单元通过网络向所有室内探测器发出常规呼叫，以呼叫所需要的ID芯片。
·所有室内探测器在所有房间内为所需要的ID芯片发送超声波或音频呼叫。
·所有ID芯片监听该芯片，但是只有识别该呼叫的芯片才进行应答。
·接收应答的室内探测器向中央单元发送关于其记录的消息，从而可知道该ID芯片的位置或地点。
来自ID芯片的有效消息：
ID芯片可被设计成根据预先编制的准则，使其自身已知。它可以是时间，记录的事件数目或在未授权场所的存在次数。
静止状态：
·ID芯片是被动的，并且仅仅进行监听。
来自ID芯片的有效呼叫：
·ID芯片触发自身，通过利用消息把其标识码和命令发送给最近的室内探测器，使该探测器向中央单元转发关于ID芯片位置的消息，从而使ID芯片自身已知。
·中央单元利用存储的关于该芯片的信息，总结自动呼叫，并据此产生消息/警报。
更新
·中央单元例行呼叫该类别中的芯片，检查它们是否位于它们所属的地方。如果芯片在它们不被允许位于的地方应答，则中央单元可给出消息/警报。如果芯片对超声波没有反应，则将用声音呼叫该芯片。如果对于这些呼叫信号都没有产生任何回答，则中央单元产生警报。
来自ID芯片的回答：
可能要求几个ID芯片同时进行应答。同时进行发射的两个芯片将相互干扰，来自这些芯片中的任意芯片的信号将是不可读的。为了避免这种问题，芯片在任意的时间间隔上重复发射它们的数据脉冲串。随后芯片最终将找到空闲时隙，在该时隙内，信号是单独的，并且将被室内探测器探测到。
图7-9中表示了图解说明在芯片和室内探测器中执行的操作的流程图。这样，图7中的流程图表示了在前面讨论的常态模式下，在芯片中执行的操作，其中，US接收器持续地监听来自室内探测器的命令。图8中表示了和图7的流程图相对应的流程图，不过还表示了在配有用于传输操作数据的I/O装置36的芯片中执行的其它操作。最后，图9中的流程图表示了探测状态下，在室内探测器中执行的操作步骤。

Claims (10)

1．一种用于监督和控制有限区域(1)，例如建筑物内的物体或人员的系统，它包括多个用于放置在要监督/控制的相应物体/人员上的电子标记芯片(14)，在网络(11)中互连的、并被安排成与芯片(14)双向通信的多个固定探测器(12)，以及通过探测器(12)与芯片(14)通信的中央控制器(10)，每个芯片(14)已存储特殊的ID码，并配有借助超声波进行通信的发射器(22)和接收器(23)，其特征在于每个芯片(14)和每个探测器(12)还配有借助可听声(音频)进行通信的发射器(分别为23,48)和接收器(分别为29,49)，为在超声波通信和音频通信之间转换而提供的装置(分别为34,54)，在操作上，每个芯片是持续处于运行状态的，并被安排成在预定的时间间隔上发射其ID码，探测器(12)或控制器(10)被安排成如果接收到不正确的ID码或者在选定的时间间隔上持续未收到认可的ID码，则触发警报。
2．按照权利要求1所述的系统，其特征在于选择的特殊芯片(14)配有诸如蜂鸣器之类的信号发射器(28)，信号发射器(28)被安排成在相邻的探测器(12)触发警报的情况下，发送信号。
3．按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于利用不同的等级对芯片(14)编制程序，该等级规定芯片可以出入的所述有限区域(1)的较大或较小部分。
4．一种用于监督和控制有限区域(1)，例如建筑物内的物体或人员的系统，它包括多个用于放置在要监督/控制的相应物体/人员上的电子标记芯片(14)，在网络(11)中互连的，并被安排成与芯片(14)双向通信的多个固定探测器(12)，以及通过探测器(12)与芯片(14)通信的中央控制器(10)，每个芯片(14)已存储特殊的ID码，并配有借助超声波进行通信的发射器(22)和接收器(23)，其特征在于每个芯片(14)和每个探测器(12)还配有借助可听声(音频)进行通信的发射器(分别为23,48)和接收器(分别为29,49)，为在超声波通信和音频通信之间转换而提供的装置(分别为34,54)，中央控制器(10)被安排成经过探测器(12)有选择地呼叫选定的芯片(14)，并且该芯片(14)被安排成产生作为对该呼叫的反应的应答，随后距离最近的探测器(12)识别该芯片(14)的地点/位置。
5．按照权利要求4所述的系统，其特征在于芯片(14)被安排成在预编程的时间间隔之后，启动它们自身，随后向中央控制器(10)发射消息。
6．按照权利要求4或5所述的系统，其特征在于至少一些芯片(14)配有用于接收和发送涉及相应物体或设备的使用寿命或有效工作时间的信息的输入和输出装置，芯片(14)被安装在所述相应物体或设备上。
7．按照前述任意一个权利要求所述的系统，其特征在于每个芯片(14)和每个探测器(12)含有呈选择器(分别为34,54)形式的转换装置，所述转换装置由所讨论的芯片(14)或探测器(12)中的控制电路(分别为20,40)控制，从而选择器(分别为34,54)在选定的时间间隔上提供所述转换。
8．按照前述任意一个权利要求所述的系统,其特征在于芯片(14)中的发射器(22,28)和接收器(23,29)包括呈聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜(61；67)形式的电声换能器，其中在适当的弯曲角度下，把该薄膜安装成弯曲形状，根据薄膜的厚度和面积，以及相关的工作频率范围，优化该弯曲角度。
9．按照权利要求8所述的系统，其特征在于PVDF薄膜(61)的厚度约为10微米，并以圆形-圆柱形弯曲形状由柔性支承材料(62)支承，柔性支承材料(62)由刚性支承板(65)支承。
10．按照权利要求8所述的系统，其特征在于PVDF薄膜(67)被构成为自支撑膜片。
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