CN204348049U - 非电池供电的无线安全系统 - Google Patents

Abstract

非电池供电的无线安全系统可以包括一个或多个传感器。每个传感器可以包括开关和发电机，该发电机响应于传感器的位置的条件改变一旦开关激活或移动，则产生电能。该系统可以利用该电能来基于与传感器相关的特性，诸如开关的移动、传感器的位置和发送信号的时间，来将安全事件信号传送到接收机。

Description

非电池供电的无线安全系统

技术领域

本申请涉及安全系统，并且更具体地涉及非电池供电的无线安全系统。

背景技术

安全系统可以监视和控制环境条件和/或人对位置或对象的物理访问。这样的安全系统可以在许多应用中实现，包括但不限于家庭、商业站点、临时结构、室外、车辆和保险箱。安全系统可以包括位于各个远程位置处的受保护位置中和附近的传感器和监视器，包括但不限于诸如窗和门的入口和出口的可能易损坏位置。这些远程定位的传感器可以感测状态或状态变化并且触发适当的响应。例如，位于窗户处的传感器可以感测窗户已经被打开，并且触发可听报警和/或警告应急人员。

远程传感器可能要求用于起作用的电源起和/或用于传送感测的状态的通道。可以经由导电配线将电力从中心源递送到传感器。同样地，指示感测的状态的信号可以经由配线来传送。然而，这样的配线可能很昂贵或无法安装。因为如果断开这些配线，有线传感器可能不起作用，因此这些配线可能产生安全隐患。如果利用无线传输方法，则可能需要诸如电池的远程电源。然而，电池电源可能要求相对于远程传感器所需要的大的物理空间，由此如果将电池和传感器放置在一起，则可能影响远程传感器的布置。如果电池远离传感器放置，则电池和传感器之间的所需配线具有上述缺点。因此，电池仅在具有足够的电荷进行供电并且可能要求监视电池寿命和/或经常更换。

因此，具有一个或多个传感器的安全系统存在可以独立于有线传 输以及有线或电池供电地进行操作的需要。

发明内容

下述说明书包括非电池供电的无线安全系统以及利用这种系统的方法。非电池供电的无线安全系统可以包括一个或多个传感器。每个传感器可以包括开关和发电机，所述发电机响应于传感器的位置的状况的改变，一旦开关启动或移动，则产生电能。该系统可以利用电能来基于与传感器有关的特性，诸如开关的移动、传感器的位置和发送信号的时间，将安全事件信号传送到接收机。

根据一个方面，安全系统可以包括至少一个传感器和远程接收机。传感器可以包括开关、发电机和发射机。开关可以操作为一旦传感器的位置的条件改变，则相对于其余传感器进行移动。发电机可以操作为一旦开关移动，则在不使用电池的情况下产生电能，以对发射机供电。发射机可以操作为一旦开关移动，则无线地发送指示传感器的位置的条件的信号。远程接收机可以操作为从发射机接收信号并且基于与传感器相关联的至少一个特性来解释信号。

根据另一方面，一种安全系统可以包括小键盘和远程接收机。小键盘可以包括一个或多个按钮组件和发射机。一个或多个按钮组件中的每一个可以包括开关和发电机。开关可以操作为响应于用户输入来相对于小键盘的其余部分进行移动。发电机可以操作为一旦开关移动，则在不使用电池的情况下产生电能，以对发射机供电。发射机可以操作为一旦开关移动，则无线地发送信号。远程接收机可以操作为从发射机接收信号并且基于与按钮组件相关联的至少一个特性来解释信号。

根据另一方面，一种通过安全系统保护位置安全的方法可以包括一旦开关移动，则产生电能，该开关与位置中的传感器相关联并且被配置成一旦该位置处的条件改变则移动；通过由开关产生的电能来对 发射机供电；以及从与传感器相关联的发射机无线地发送信号，该信号基于与开关相关联的至少一个特性。

在检验下述附图和详细描述后，对本领域技术人员来说，其他系统、方法、特征和优点将是或将变为显而易见。希望所有这些附加系统、方法、特征和优点包括在本说明书内、包括在本发明的范围内以及受下述权利要求书保护。

附图说明

结合附图通过阅读下述说明书，将更全面地理解本发明的下述实施例，在附图中：

图1A是根据示例性安全系统的无线电控制的开关的示例的截面图；

图1B是根据示例性安全系统的无线电控制的开关的示例的示意图；

图2是示例性安全系统的示意图；

图3是另一示例性安全系统的示意图；

图4是根据示例性安全系统的示例性按钮组件的示意图；

图5是另一示例性安全系统的示意图；以及

图6是使用示例性安全系统来保护位置安全的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在此所述的示例性系统和方法可以采用多种不同形式。并非要求所有所述的部件以及一些实现可以包括除了在本公开内容中所述的部件外的附加、不同或更少的部件。可以在不背离如在此所述的权利要求的精神或范围的情况下进行方案和部件的类型的变形。

非电池供电的无线安全系统包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器在被启动时或被移动时产生电能。该系统利用电能来将信号 传送到远程接收机。通过产生其自己的电能，该系统可以总是有利地可用于将信号传送到远程接收机。该信号可以是与位置或对象的安全有关的感测状态。

无线电控制的开关，例如快动开关，可以包括天线、发射机组件和发电机。天线可以电连接到发射机组件以发射可以由发射机组件生成的信号。发射机组件可以位于电路载体上，并且天线可以保持在与电路载体分离的无线电控制的开关内的载体基板上。可以在共同受让的U.S.专利申请No 13/636,306中找到示例性无线电控制的开关，其内容在此通过引入合并于此。可以在共同受让的U.S.专利申请No 13/636,307和13/363,309中找到示例性示例性发电机，其内容通过引用合并于此。

图1A示出了示例性开关1的截面，其被具体实现为电源独立的无线电控制的开关1。这样的电源独立的开关从开关1的启动过程或移动来拉取能量，其中，开关1的发电机2处于操作中。发电机2可以是例如感应发电机或压电发电机。发电机2向发射机组件3提供能量。可以在例如电容器或电感器中缓存或存储能量。

开关1可以是例如快动开关，其中，在磁性元件的移动期间，由弹簧负载机械地加速磁性元件以使发电机的感应线圈的核心的极性反向。通常，开关1可以被实现为单稳态(一个静止位置)、双稳态(两个静止位置)或亚稳态(相对于小变化的稳定、相对于较大变化而言的不稳定)无线电控制的开关1。

发射机组件3可以使用通信到天线5的所生成的能量生成信号，用于作为无线电信号或任何其他类型的无线信号的发射。发射机组件3可以具有例如电路板的形式的电路载体4，其支撑发射机组件3的电子装置。天线5可以被保持在与电路载体4分离的载体基板6上，例如天线载体。电路载体4和载体基板6中的每一个可以是单独的基板， 或可以是同一基板。

开关1中的发电机2可以是小的，并且一旦开关1启动或移动仍然提供高的电能。发电机2可以是以例如相对于感应线圈25移动磁性元件24的感应卡扣发电机(snap generator)形式的感应微型发电机。此外，其他的紧凑型发电机2也是可能的，例如，利用用于发电的其他机制，例如压电发电机。在卡扣发电机2中，两个静止点之间的磁性元件24的高的加速度可能导致高的磁通量的瞬时变化，由此从处于静止位置的开关的极性反转核心的极性。磁通量的变化可以使得发电机2产生电能。

为了生成电能，磁性元件24可以具有永磁体以及具有线圈核心的至少一个感应线圈。磁性元件24可以布置在感应线圈附近。磁性元件24可以相对于线圈核心移动以生成在核心中产生通量变化并且通过感应线圈来生成例如感应电压或电压形式的能量。可以将能量发射或传导到开关1的另一组件，例如发射机组件3。

可以通过例如突然移动而引起两个静止点之间用于移动磁性元件24的加速度。为了生成突然移动，可以在其在静止位置之间的移动期间逐渐加压连接到磁性元件24的弹簧元件26，直到磁性元件24已经达到静止位置之间的中点。一旦达到中点，则通过对弹簧元件26加扰而存储的能量可以用于由弹簧元件26上的应力储存的能量能用于使磁性元件24朝假定的静止位置机械加速，导致磁性元件24朝着核心急剧加速。在静止位置之间，可以移动磁性元件24以避免与侧面接触，并且沿着允许增加和减小弹簧应力的例如圆孤状路径的适当路径进行移动。

附加地或替代地，可以通过开关1的移动来引起最终导致电机产生电能的用于移动磁性元件24的加速度。开关1从固定位置到非固定位置的移动可以导致磁性元件24在静止位置之间移动，这可以使得发 电机2生成电能。类似地，开关1的持续移动可以使得磁性元件24移动，这可以使得发电机2生成电能。

图1B是根据示例性传感器100的无线电控制开关的例子的示意图。传感器100还可以包括图1B中未示出的其他组件。传感器100可以包括开关1、接收机150和天线155。图1B中示出的传感器100的组件在功能上可以对应于图1A中所示的类似编号的组件。开关1(可以包括发电机2、发射机3和天线5)、接收机150和天线155可以被容纳在单个设备中，如图1B中所示，或者可以被容纳在彼此通信的独立的设备中。发射机3和接收机150可以被组合成收发信机。此外，在发射机3和接收机150可以共用一个天线的情况下，或者代替发射机3和接收机150而采用收发信机的情况下，天线5或天线155中的一个可以是不必要的。

图2是示例性安全系统200的示意图。安全系统200可以包括容纳关于图1B所示和描述的开关1的一个或多个传感器100。图2所示的传感器100的大小和形状仅用于示例目的。传感器100可以采用按设计要求指示的任何大小或形状。安全系统200可以包括接收机102。接收机102可以包括处理器104和存储器106。接收机102可以通过通信网络来与设备100进行通信。附加地或可替代地，接收机102可以是包括向设备100发送信号的能力的收发信机。根据多个通信协议、标准、网络或拓扑，传感器100可以与接收机102进行通信。例如，传感器100可以通过蜂窝网络或标准(例如，2G、3G、通用移动电信系统(UMTS)、GSM(R)协会、长期演进(LTE)(TM)或更多)、WiMAX、蓝牙、WiFi(包括802.11a/b/g/n/ac或其他)、WiGig、全球定位系统(GPS)网络和在提交本申请时可获得的或未来开发的其他网络或标准进行通信。传感器100和接收机102可以包括处理电路、数据端口、发射机、接收机、收发信机或其任何组合来通过上述协议、标准、网络或拓扑中的任何一个进行通信。接收机102可以远离传感器100放置，如图2所示，或者可以附接到或与传感器100非常接近。 传感器100可以分布在受保护的位置的不同位置中。感测的位置可以是可能安全薄弱性的位置，包括但不限于入口或出口点，诸如窗户、门、升降门、宠物门和天窗。在图2中，仅通过示例，传感器100位于感测位置#1-4处。任何数目的传感器100可以位于任何数目的位置处。多个传感器可以位于同一位置或者针对冗余而位于邻近位置。

当感测的位置处的条件变化被激活时，诸如通过按钮启动或传感器100的移动，安全系统200可以生成电能并且传送信号。如前所述，当在两个静止点之间移动磁性元件时，包含在传感器100中的开关1中的发电机2可以产生电能。

当通过传感器100附近的对象的移动来激活传感器100时或者当移动传感器100时，发电机2可以产生电能。例如，传感器100可以位于窗户侧柱中，其中，关闭的窗户使开关1在某一位置中偏压。一旦打开窗户，则开关1不再由于窗户而被偏压，并且可以使得通过例如由于关闭窗户而处于压缩的弹簧的偏压力来移动到另一位置。又如，传感器100可以位于门或过道附近的底板中或地板上。对象的压力，诸如路过该区域的人的脚，可以向下移动开关1以及其该开关1。又如，传感器100可以位于门上或门中，其中，打开或关闭门的移动以及传感器100的伴随的移动激活开关1。这些仅是通过在指示感测到的位置的条件中的改变的传感器100附近的对象的运动或通过传感器100本身的运动的开关1的激活的很多不同方法的示例。

传感器100可以包括用于存储在当移动开关1时产生的能量的机构。当传感器100不生成电力时，诸如当传感器100固定时，所存储的能量可以由传感器100使用以传送信号。如果所存储的能量是电的，则用于存储能量的机构可以包括例如可充电蓄电池、电容器或超级电容器，或者如果所存储的能量是机械的，则用于存储能量的机构可以包括弹簧。所存储的机械能可以由发电机2转换成电能。通过产生其自己的电能，安全系统200可以是能量独立的，并且可以不要求单独 的电源，诸如电池或建筑物的电路或电力。这样，安全系统200可以总是操作为传送指示安全事件的信号，因为它不依赖于单独的电源。这样的安全事件可以包括但不限于安全位置中的授权或未授权人物的出现、入口或出口的打开状态、入口或出口的关闭状态、窗户的损坏或破坏。

传感器100可以使用由发电机2产生的电能来从发射机3和天线5传送信号。传感器100可以被配置成在移动传感器100时传送信号。使得传感器100传送信号的移动可以是与产生电能的传感器100相关地前述的相同类型的移动。附加或可替代地，传感器100可以被配置成以预定时间间隔传送信号，诸如每分钟或每小时。可以通过有权访问安全系统200的用户或其他方来修改时间间隔。附加或可替代地，传感器100可以被配置成基于移动和时间间隔的组合来传送信号。使用这样的组合可以允许传感器100有效地使用由发电机2产生的电能。例如，传感器100可以被配置成在移动时传送信号，并且在传感器100固定时，以特定时间间隔传送信号。可以由传感器100使用移动、不移动和时间间隔的任何其他组合来传送信号。传感器100可以被配置成独立于用户指令来传送信号和工作。

可以由接收机102接收由传感器100传送的信号。信号可以如前所述，通过通信网络来无线地被传送，或者可以从传感器100无线地直接发送到接收机102。与相对邻近接收机102，例如与传感器100相同受保护位置的接收机102的直接通信可以减少从传感器100传送以到达接收机102的信号所需要的信号强度。减少所需要的信号强度可以允许传感器100更频繁地、更有效地传送信号，或者传送具有包含在信号中的更多信息的信号。包括相对邻近接收机102还可以消除将信号从传感器100传送到接收机102的通信网络的需要，这可以增加安全系统200的可靠性。

接收机102可以接收信号，并且可以基于与传感器100相关联的 特性来解释信号。接收机102中的处理器104可以基于存储在存储器106中的逻辑或指令来解释信号。与传感器100相关联的特性可以包括例如传感器100移动是否存在。传感器100的移动可以是与产生电能的传感器100有关的如上所述相同的移动。另外，信号可以通过特性来指示多个传感器当中的发送传感器100的身份，特性包括但不限于信号强度、源位置、频率、振幅或由诸如IP地址或其他标识特定的信息所承载的其他信息。接收机102可以通过处理器104和存储器106来将传感器100的移动的存在或不存在解释为安全事件的指示。附加或可替代地，接收机102可以解释来自传感器100的信号，并且可以作为响应来引发安全动作，诸如使得可听报警发声，或者传送指示紧急报警的另一信号或要求立即关注的其他信号。接收机102可以与其他方进行通信，包括但不限于用户、警察、医院、救护车、消防部门、安全服务或其他应急响应人员。

图3、图4和图5图示了另一示例性安全系统。如图3所示，安全系统400可以包括小键盘310。小键盘310可以包括一个或多个按钮组件300。如图4所示，每个按钮组件300可以包括开关1，其进而可以具有发电机2。开关1和发电机2具有与结合图1A、1B和图2所述的相同编号的组件类似的功能和能力。一旦开关1在按钮组件300的一个中移动，则键盘310可以通过发射机303和天线305来将信号发送到接收机302。发射机303、天线305和接收机302具有与如上结合图1A、1B和图2所述的同样编号的部件类似的功能和能力，除了每个按钮组件300可以不具有独特的发射机303和天线305。小键盘310可以具有多个按钮组件，每个按钮组件具有都可以连接到发射机303的开关1和发电机2。小键盘310还可以具有状态指示器308，可以包括但不限于一个或多个LED和/或LCD显示器。状态指示器308可以向用户指示安全系统400的状态，并且附加或可替代地，可以指示按钮组件300的激活。

当通过用户输入激活传感器按钮组件时，按钮组件300中的发电 机2可以产生电能。例如，用户可以按压与按钮组件300相关联的按钮，使开关1移动。该电能可以对发射机303供电以将信号发送到接收机302。该电能还可以对状态指示器308供电。

接收机302可以接收信号，并且可以基于与按钮组件300相关联的特性来解释信号。接收机302中的处理器304可以基于存储在存储器306中的逻辑或指令来解释信号。该信号可以通过特性来指示多个按钮组件当中的发送按钮组件300的身份，特性包括但不限于信号强度、源位置、频率、振幅或信号所具有的其他信息，诸如IP地址或其他标识特性的信号所承载的其他信息。

小键盘310可以由用户利用以配置安全系统400和/或引发安全动作。用户可以激活一个或多个按钮组件以输入代码序列，以实现安全系统400所需要的安全动作。按钮组件可以与特定安全事件或安全动作关联，或者可以与一个或多个代码段(包括但不限于字母数字字符)相关联。一个或多个按钮组件的激活可以使得一个或多个关联信号被发送到接收机302。接收机302可以将与按钮组件相关联的一系列信号解释为代码序列。如果接收到的代码序列与预配置的代码序列匹配，则接收机可以引发安全动作，包括但不限于将安全系统400设置为布防状态、将安全系统400设置为撤防状态、发出可听报警和/或将指示紧急报警的另一信号或要求立即关注的其他信号传送到远程方，诸如应急响应人员。如果接收到的代码序列与预配置的代码序列不匹配，则接收机也可以引发安全动作，其可以不同于通过匹配代码序列引发的安全动作。

图5图示了安全系统500，包含一个或多个小键盘310和位于例如住宅的受保护位置附近的一个或多个传感器100。小键盘310和传感器100一旦激活则将信号发送到一个或多个接收机302。然而，小键盘310和传感器100可以位于可能薄弱的位置，例如门、窗户和/或高架车库入口，接收机102可以集中地位于受保护位置中，例如在住宅室 内的中间。因为小键盘310和传感器100是能量独立和无线的，因此它们不太容易受未授权人员的操作攻击。例如，因为小键盘310和传感器没有接线到建筑物电源，所以不能通过停电或切断布线的电力量中断来危害安全系统。替代地，传感器100可以连接到作为主电源的建筑物电源，并且当主电源故障时，可以依赖于发电机2的发电能力。因为接收机302位于受保护位置，所以其可以连接到建筑物电源和/或具有备用电池。

安全系统200、400或500或其组件中的任何一个能够与其他系统或设备进行通信。小键盘310和传感器100能够传送信号以向其他设备发出命令或指令。例如，当安全系统确定了传感器或小键盘按钮组件指示授权用户进入房间时，可以发送打开室内灯的命令。命令可以被发送到通信设备，诸如用户的便携式电话、膝上型电脑或其他个人计算设备，使得该设备将提醒指定个人有关安全系统的状态。例如，如果用户中的一个在家时安全事件发生，则安全系统可以命令用户的电话将文本消息发送到另一用户的电话，例如用户的配偶的电话。

图6是用于使用示例性安全系统的保护位置安全的方法的流程图。该方法600可以被实现为例如传感器100、小键盘310、按钮组件300、接收机102、直接或通过通信网络远程连接到接收机的计算机或任意组合中的硬件、软件或二者。通过一旦所感测的位置条件改变或一旦来自用户的输入，则捕捉传感器的移动，方法600在步骤610开始，其中，传感器包括开关、发电机和发射机。在步骤620，作为在步骤610中传感器移动的结果，发电机可以产生电能。在步骤630，在步骤620中产生的电能可以向传感器中的发射机供电。在步骤640，发射机可以发送无线信号。在步骤650，可以由接收机接收该信号。在接收该信号之后，在步骤660，接收机可以基于与该传感器相关联的特性来解释该信号。在步骤670，接收机可以确定所接收到的信号是否指示安全事件。在步骤680，如果步骤670处接收机确定了信号指示安全事件，则接收机可以响应于安全事件来引发安全动作。

可以例如使用处理器和/或存储器中所存储的指令或程序来实现方法或处理。所公开的实施例的特定部件可以包括另外或不同的部件。处理器可以被实现为微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、离散逻辑或其他类型的电路或逻辑的组合。类似地，存储器可以是DRAM、SRAM、闪存或任何其他类型的存储器。参数、数据库和其他数据结构可以被单独地存储和管理，可以被包含在单个存储器或数据库中，或者可以以许多不同的方式逻辑和物理地组织。程序或指令集可以是单个程序的一部分、单独的程序或分布在若干存储器和处理器中。

尽管已经描述了本发明的不同实施例，但是对本领域的普通技术人员来说明显的是，在本发明的范围内，许多更多的实施例和实现是可能的。因此，除了鉴于所附权利要求及其等效外，不限制本发明。

Claims (13)

1.一种非电池供电的无线安全系统，包括：

位于一位置处的至少一个传感器，所述至少一个传感器包括具有发电机的开关和发射机；以及

远程接收机；

其中，所述开关操作为一旦所述位置的条件改变，则相对于所述传感器的其余部分进行移动；

其中，所述发电机操作为一旦所述开关移动，则在不使用电池的情况下产生电能，以对所述发射机供电；

其中，所述发射机操作为一旦所述开关移动，则无线地发送指示所述位置的条件的信号；并且

其中，所述远程接收机操作为从所述发射机接收所述信号并且基于与所述传感器相关联的至少一个特性来解释所述信号。

2.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述位置是受保护位置的入口点或出口点。

3.如权利要求2所述的安全系统，其中，所述位置的条件包括所述入口点或所述出口点的状态，并且其中，当所述状态为关闭或打开时，所述远程接收机将所述信号解释为安全事件。

4.如权利要求1所述的安全系统，其中，与所述开关相关联的所述至少一个特性包括所述开关的移动。

5.如权利要求1所述的安全系统，其中，与所述传感器相关联的所述至少一个特性包括所述传感器的位置。

6.如权利要求1所述的安全系统，其中，与所述传感器相关联的所述至少一个特性是所述信号被发送的时间。

7.如权利要求1所述的安全系统，其中，所述远程接收机利用与所述开关相关联的所述至少一个特性的可配置阈值来解释所述信号。

8.如权利要求7所述的安全系统，其中，所述可配置阈值包括开关移动阈值，并且其中，一旦所述开关的移动超过所述开关移动阈值，则所述远程接收机将所述信号解释为安全事件。

9.一种安全系统，包括：

小键盘，所述小键盘包括一个或多个按钮组件和发射机；以及

远程接收机；

其中，所述一个或多个按钮组件中的每一个包括具有发电机的开关；

其中，所述开关操作为响应于用户输入相对于所述小键盘的其余部分进行移动；

其中，所述发电机操作为一旦所述开关移动，则在不使用电池的情况下产生电能，以对所述发射机供电；

其中，所述发射机操作为一旦所述开关移动，则无线地发送信号；并且

其中，所述远程接收机操作为从所述发射机接收信号，并且基于与所述按钮组件相关联的至少一个特性来解释所述信号。

10.如权利要求9所述的安全系统，其中，与所述按钮组件相关联的所述至少一个特性包括不同的代码段。

11.如权利要求10所述的安全系统，其中，所述不同的代码段是字母数字字符。

12.如权利要求9所述的安全系统，其中，所述远程接收机操作为将与一个或多个按钮组件相关联的一个或多个信号串解释为代码序 列，其中，所述远程接收机一旦接收到与预配置的代码序列匹配或不匹配的信号的代码序列，则引发安全动作。

13.如权利要求9所述的安全系统，进一步包括：

位于一位置处的至少一个传感器，所述至少一个传感器包括传感器开关、传感器发电机和传感器发射机；以及

其中，所述传感器开关操作为一旦所述位置的条件改变，则相对于所述传感器的其余部分进行移动；

其中，所述传感器发电机操作为一旦所述传感器开关移动，则在不使用电池的情况下产生电能，以对所述传感器发射机供电；

其中，所述传感器发射机操作为一旦所述传感器开关移动，则无线地发送指示所述位置的条件的传感器信号；并且

其中，所述远程接收机操作为从所述发射机接收所述信号，并且基于与所述传感器相关联的至少一个特性来解释所述传感器信号。