相關申請的交叉引用

本申請要求美國專利申請序列號14/476,825(2014年9月4日提交的題為schematoreducerftrafficamdincreasethenetworkcapacityforlargewirelessgassensornetworks)的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入本文。

本申請涉及安全系統(tǒng)，并且更具體地涉及氣體檢測系統(tǒng)。

背景技術：

在安全區(qū)域內(nèi)保護人員和資產(chǎn)免受氣體泄漏的系統(tǒng)是已知的。這樣的系統(tǒng)通?；诜植急榧鞍踩珔^(qū)域的一個或多個氣體傳感器的使用。

例如，一氧化碳檢測器可以位于住宅的睡眠區(qū)域附近。類似地，煙霧或一氧化碳檢測器可以放置在廚房中或者家庭加熱系統(tǒng)附近。

在涉及使用有毒氣體的工業(yè)設置中，一個或多個氣體檢測器可以放置在有毒氣體的消耗源和點附近。一氧化碳和/或煙霧探測器也可以位于遍及用于保護人員的區(qū)域。

在一些情況下，氣體檢測器被構(gòu)造為整體單元。在該情況下，整體意味著每個氣體檢測器具有其自身的可聽警報，并且獨立于任何其他氣體檢測器進行操作。

可替代地，區(qū)域內(nèi)的氣體檢測器可以耦合到中央監(jiān)視面板。在該情況下，每個氣體檢測器可以周期性地測量接近該設備的氣體水平，并且將其讀數(shù)報告給中央監(jiān)視面板。中央監(jiān)視系統(tǒng)可以接收來自每個氣體檢測器的氣體讀數(shù)，并且在檢測到的氣體超過某個閾值水平38的情況下發(fā)出通用(本地)警報。

雖然這樣的系統(tǒng)工作良好，但是它們經(jīng)常難以實施。例如，一些區(qū)域可能具有數(shù)百個氣體檢測器。在這樣的情況下，對于中央監(jiān)視系統(tǒng)而言難以可靠地接收來自每個檢測器的讀數(shù)并且以迅速的方式作用于那些讀數(shù)。因此，存在對于將氣體檢測器和中央監(jiān)視面板互連的更好方法的需要。

附圖說明

圖1圖示了根據(jù)本文的系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

雖然所公開的實施例可以采取許多不同的形式，但是其具體實施例在附圖中示出并且將在本文中詳細描述，其中應當理解的是，本公開被視為其原理的范例以及實踐該原理的最佳模式，而并不意圖將本申請或權(quán)利要求限制為所圖示的具體實施例。

圖1是通常根據(jù)所圖示的實施例示出的氣體監(jiān)視系統(tǒng)10的框圖。在系統(tǒng)內(nèi)包括用于保護安全地理區(qū)域16的多個氣體檢測器12、14。

氣體檢測器可以被構(gòu)造為基于對安全區(qū)域內(nèi)的人員和/或資產(chǎn)構(gòu)成的威脅來檢測多種不同氣體中的任何氣體。例如，在區(qū)域內(nèi)存在人員的情況下，至少一些檢測器可以測量一氧化碳的水平?？商娲兀辽僖恍┢渌麢z測器可以被構(gòu)造為測量爆炸風險(例如，來自天燃氣、氨氣等)。再其他檢測器可以被構(gòu)造為基于除一氧化碳之外的燃燒副產(chǎn)品來檢測火災。

氣體檢測器可以由監(jiān)視和警報面板18來監(jiān)視。在檢測到安全區(qū)域內(nèi)的氣體的危險水平時，監(jiān)視面板可以發(fā)出本地警報。

警報面板還可以組成和發(fā)送警報消息到中央監(jiān)視站20。該中央監(jiān)視站可以通過召喚幫助(例如，消防部門、護理人員等)來進行響應。

在監(jiān)視面板和每個氣體檢測器內(nèi)可以包括一個或多個處理器裝置22、24，每個處理器裝置在從非暫時性計算機可讀介質(zhì)(存儲器)30加載的一個或多個計算機程序26、28的控制下進行操作。如本文所使用的，對由計算機程序執(zhí)行的步驟的引用也是對執(zhí)行該步驟的處理器的引用。

在每個氣體檢測器和監(jiān)視面板內(nèi)包括射頻收發(fā)器32、34。在系統(tǒng)激活時，監(jiān)視面板的收發(fā)器可以通過氣體檢測器的對應無線收發(fā)器與每個氣體檢測器同步并且形成與每個氣體檢測器的無線連接。

監(jiān)視面板和每個氣體檢測器之間的無線連接可以被加密。在該情況下，加密涉及使用公共密鑰和私有密鑰(例如，aes128)。

該無線連接可以是直接的或者可以經(jīng)由網(wǎng)狀網(wǎng)絡來實現(xiàn)。在實現(xiàn)為網(wǎng)狀網(wǎng)絡的情況下，在監(jiān)視面板的范圍之外的氣體檢測器可以使用其他氣體檢測器將其信號中繼到監(jiān)視面板，反之亦然。

在正常操作期間，每個氣體檢測器內(nèi)的氣體傳感器36可以測量接近氣體檢測器的區(qū)域中的氣體水平。氣體檢測器內(nèi)的氣體水平檢測處理器可以從氣體傳感器檢索讀數(shù)，并且將該讀數(shù)與先前讀數(shù)40相比較。如果讀數(shù)已經(jīng)改變，那么通信處理器可以通過無線連接將讀數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)視面板內(nèi)的監(jiān)視處理器。

通常，射頻(rf)帶寬是具有大量無線氣體檢測器的氣體檢測系統(tǒng)中的重大瓶頸。為了減少網(wǎng)絡業(yè)務量和增加網(wǎng)絡容量，圖1的無線傳感器網(wǎng)絡可以替代輪詢而使用推送模式。在該情況下，推送可以用于容易地使網(wǎng)絡的容量加倍。然而，即使在其中數(shù)據(jù)由每個氣體檢測器推送到監(jiān)視面板的無線網(wǎng)絡的情況下，網(wǎng)絡大小也被無線地傳輸?shù)奖O(jiān)視面板的數(shù)據(jù)分組的大小所限制。

通常，使用ism頻帶、900mhz系統(tǒng)的氣體檢測器的rf數(shù)據(jù)速率為約20于比特每秒(kbs)或更低。在該吞吐量的情況下，在理論上只有大約100個氣體檢測器可以被聯(lián)網(wǎng)。這基于每數(shù)據(jù)分組120字節(jié)的計算的數(shù)據(jù)速率，20kbs的傳輸速率，假定每個氣體檢測器每30秒向監(jiān)視面板提供更新的讀數(shù)，并且系統(tǒng)使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡，所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡在報告、遠端氣體檢測器和監(jiān)視面板之間的重復的氣體檢測器之間包括5跳。

因此，對于具有多于100個節(jié)點(即，氣體檢測器)的大型無線網(wǎng)絡，將需要兩個rf網(wǎng)絡。在該情況下，第二網(wǎng)絡將具有不同的網(wǎng)絡標識符和信道。

圖1的系統(tǒng)使用在正常操作期間顯著減少網(wǎng)絡業(yè)務量的方法。基于來自氣體傳感器的氣體讀數(shù)，通過使每個檢測器在兩個不同模式之一下進行操作來減少網(wǎng)絡業(yè)務量。例如，對于具有六個傳感器的氣體檢測器，到監(jiān)視面板的數(shù)據(jù)分組(有效載荷)可以如100字節(jié)那么大。其還可以具有用于分組報頭(封裝報頭)和安全報頭信息的多達20個字節(jié)的額外有效載荷?；谶@些假定，常規(guī)氣體檢測器將每30秒傳輸120字節(jié)。

相比之下，圖1的系統(tǒng)的氣體檢測器不需要每30秒傳輸完整的120字節(jié)分組。相反，基于在相應氣體傳感器處的氣體讀數(shù)中檢測到的變化，數(shù)據(jù)分組可以小得多。例如，如果來自任何特定氣體檢測器的所有傳感器的讀數(shù)自先前讀數(shù)40以來尚未改變，那么氣體檢測器僅發(fā)送信標信號(信標信息)。如果讀數(shù)在某個時間段內(nèi)繼續(xù)不變，那么氣體傳感器每30秒廣播所述信標。所述信標可以如幾個字節(jié)那樣短。這保留了系統(tǒng)內(nèi)的rf帶寬，并且可以將網(wǎng)絡容量增加到多達10倍。

此外，由于信標沒有關鍵傳感器讀數(shù)信息，所以可以移除數(shù)據(jù)分組的安全報頭。這從監(jiān)視處理器卸載密集解密的負擔，并且增加監(jiān)視處理器的吞吐量。

除了氣體讀數(shù)之外，在降低數(shù)據(jù)速率中還可以考慮電池電荷水平。例如，如果氣體檢測器的所有氣體傳感器和電池電荷水平尚未改變，那么氣體檢測器傳輸信標以告知監(jiān)視處理器當前讀數(shù)與先前讀數(shù)相同。當監(jiān)視處理器接收到該信標時，監(jiān)視處理器簡單地從存儲器調(diào)出先前數(shù)據(jù)，并且在警報面板的顯示器上顯示先前讀數(shù)。

如果自先前讀數(shù)以來，多傳感器氣體檢測器的不到所有傳感器已經(jīng)改變，那么檢測器僅發(fā)送具有來自已經(jīng)改變的傳感器的讀數(shù)的數(shù)據(jù)分組。類似地，如果電池水平已經(jīng)改變，那么氣體檢測器僅轉(zhuǎn)發(fā)新的電池水平。當監(jiān)視處理器接收到該分組時，監(jiān)視處理器更新受影響的傳感器讀數(shù)。對于尚未改變的傳感器讀數(shù)，監(jiān)視處理器簡單地從存儲器檢索先前讀數(shù)，并且使用先前讀數(shù)作為當前讀數(shù)。

另一方面，如果一個或多個傳感器讀數(shù)已經(jīng)改變并且至少一個的水平超過警報閾值，那么具有設置的警報標志的數(shù)據(jù)分組將被發(fā)送到監(jiān)視處理器。該監(jiān)視處理器將顯示讀數(shù)，并且在其顯示器上示出警報指示符。

如果一個或多個傳感器讀數(shù)已經(jīng)改變并且已經(jīng)觸發(fā)警報，那么分組傳輸?shù)闹貜吐蕦⒆詣拥馗淖兊娇旃?jié)奏。例如，重復率可以從30秒改變?yōu)?0秒。

當氣體檢測器僅傳輸信標時，沒有理由執(zhí)行廣播信標的加密(例如，根據(jù)aes128)。這減小了組件的封裝大小并且消除了對系統(tǒng)的氣體檢測器和監(jiān)視處理器側(cè)的加密/解密的需要。

一般來說，圖1的系統(tǒng)包括氣體監(jiān)視處理器，其監(jiān)視預定地理區(qū)域內(nèi)的氣體讀數(shù)；氣體監(jiān)視處理器的無線收發(fā)器，其接收氣體讀數(shù)；以及在預定地理區(qū)域內(nèi)的不同位置處的多個氣體檢測器，每個氣體檢測器周期性地測量氣體檢測器的相應位置處的當前氣體水平，其中對于氣體檢測器的每個氣體讀數(shù)，氣體檢測器的處理器將當前氣體水平與先前測量的氣體水平相比較，如果當前氣體水平不同于先前氣體水平，那么氣體檢測器向氣體監(jiān)視處理器的無線收發(fā)器無線地傳輸包括當前氣體水平的消息，以及如果當前氣體水平未從先前氣體水平改變，那么氣體檢測器向氣體監(jiān)視處理器的無線收發(fā)器傳輸信標消息，作為當前氣體水平未從先前氣體水平改變的指示。

可替代地，該系統(tǒng)包括氣體監(jiān)視系統(tǒng)，其監(jiān)視預定地理區(qū)域內(nèi)的氣體讀數(shù)；以及分散在預定地理區(qū)域內(nèi)的氣體監(jiān)視系統(tǒng)的多個氣體檢測器，每個氣體檢測器周期性地測量氣體檢測器的相應位置處的當前氣體水平，其中對于每個測量的氣體讀數(shù)，氣體檢測器將當前氣體水平與先前測量的氣體水平相比較，如果當前氣體水平不同于先前氣體水平，那么氣體檢測器向氣體監(jiān)視系統(tǒng)無線地傳輸包括當前氣體水平的消息，以及如果當前氣體水平未從先前氣體水平改變，那么氣體檢測器廣播信標消息，作為當前氣體水平未從先前氣體水平改變的指示。

可替代地，該系統(tǒng)包括氣體監(jiān)視系統(tǒng)，其監(jiān)視預定地理區(qū)域內(nèi)的氣體讀數(shù)；以及包括分散在預定地理區(qū)域內(nèi)的氣體監(jiān)視系統(tǒng)的多個氣體檢測器的網(wǎng)狀網(wǎng)絡，每個氣體檢測器周期性地測量氣體檢測器的相應位置處的當前氣體水平，其中對于每個測量的氣體讀數(shù)，氣體檢測器將當前氣體水平與先前測量的氣體水平相比較，如果當前氣體水平不同于先前氣體水平，那么氣體檢測器通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡向氣體監(jiān)視系統(tǒng)無線地傳輸包括當前氣體水平的消息，以及如果當前氣體水平未從先前氣體水平改變，那么氣體檢測器廣播信標消息，作為當前氣體水平未從先前氣體水平改變的指示。

從前文將觀察到在不脫離其精神和范圍的情況下，可以實施許多變型和修改。應當理解的是，不旨在或應當推斷關于本文所圖示的具體裝置的限制。當然，旨在通過所附權(quán)利要求涵蓋如落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有這樣的修改。此外，在附圖中描繪的邏輯流程不需要所示的特定次序或順序次序來實現(xiàn)期望的結(jié)果?？梢蕴峁┢渌襟E或者可以從所述流程消除步驟，并且可以向所述實施例添加其他組件或從所述實施例中移除其他組件。