[0001] 本发明的本领域涉及安全系统，并且更具体地涉及网络化安全系统。

[0002] 已知用来检测安全区域内的威胁的系统。威胁可以是基于多个不同事件的任何事件的发生，其是对人的安全或安全性的危险或者对财产的危险。例如，火灾可以是对安全区域的人类居住者的威胁，不仅仅是因为烧伤的可能，而且还因为由于烟雾吸入而引起死亡的可能。

[0003] 在闯入者可能是意图盗窃财产的窃贼的情形下，安全区域内未经许可的闯入者的出现也可以是威胁。然而，闯入者还可能是对干扰盗窃的人类居住者的安全的威胁。

[0004] 安全系统通常是基于一个或多个传感器的使用，该传感器检测区域内的特定威胁。传感器可以是固定设备和/或移动设备，例如FOB。例如，火灾、烟雾和/或闯入检测器可以遍及安全区域来分布，以便通过对火灾或闯入的早期检测来减轻伤害。传感器可以是被监督或未被监督的。

[0005] 大部分情形中，传感器可以通过控制面板监控。如果传感器中的一个被激活，则控制面板可以激活本地可听警报器以警告威胁区域中的居住者。控制面板还可以将警报消息发送到中央监控站。可以使用便携式设备(例如，密钥卡(key fob))来发送紧急警报(例如，恐慌警报、医疗警报、警情等)到控制面板，并且还发送命令(例如武装，解除武装等)到控制面板。控制面板还可以包括键区(keypad)和可听警报器。

[0006] 安全系统可以覆盖许多区并且包括多个不同类型的传感器和警告设备。为了减少成本并且适应不同的设备，控制面板和传感器可以通过无线接口连接。

[0007] 然而，可能难以建立使用无线传感器的安全系统。因此，存在对在无线安全系统中建立和维持控制面板与传感器中的每个之间的接触的更好的方法的需要。

[0012] 虽然公开的实施例可以采用许多不同的形式，但是其特定实施例在附图中示出，并且在本文将被详细描述，其中理解到本公开被认为是对其原理的举例说明以及实施其的最佳模式，并且并不旨在将申请或权利要求限制到所图示的特定实施例。

[0013] 图1是根据图示的实施例一般性地示出的安全系统10的框图。被包括在安全系统内的可以是一个或多个远程定位的感测设备(传感器)12、14，其针对威胁而监控安全区域16。

[0014] 传感器每个可以包括基于多个不同感测技术的任何技术的检测器13。例如，一个或多个传感器可以是火灾、烟雾或气体检测器。传感器中的一些其它的可以是闯入检测器。还可以为传感器提供相应的可听或视觉警报设备15，其向人类居住者警报危险。在更通常的意义中，术语“远程定位设备”还可以在本文被用来通常指代远程定位感测或者具有发声器但没有检测器的类似设备，其仅操作用于将威胁警告安全区域内的居住者。该远程定位设备还可以包括其它无线设备，例如密钥卡或者键区。

[0015] 传感器的激活可由包含无线电或网关的控制面板18监控。控制面板可以位于如图1中所示的安全区域内，或者可以从安全区域远程地定位。

[0016] 在传感器中的一个被激活时，控制面板可以发送警报消息到中央监控站20。警报消息可以包括安全系统的标识符(例如帐号、地址等)，传感器的类型标识符，传感器的系统或区标识符，以及传感器的激活时间。

[0017] 通过召唤适当的帮助，中央监控站可以进行响应。例如，如果传感器被确定是火灾传感器，则中央监控站可以召唤当地消防部门。另一方面，如果传感器被确定是闯入传感器，则中央监控站可以召唤警察。

[0018] 所有的远程定位设备都可以通过无线接口耦合到控制面板。在这个方面，控制面板内的射频(rf)收发器22、48以及远程定位设备中的每个可以一起形成无线接口的一部分，其允许远程定位设备中的每个与控制面板交换消息。

[0019] 安全系统还可以包括一个或多个无线fob 24和/或无线键区24，其被用来控制安全系统的状态(例如，武装，解除武装、武装离开等)。Fob中的每个还可以包括用户接口(例如按钮，以及指示器LED)和无线rf收发器，允许每个fob与控制面板交换控制消息。键区还可以包括用户接口(例如键盘和显示器以及无线rf收发器，其允许每个键区与控制面板交换控制消息。

[0020] 同样被包括在安全区域内的可以是一个或多个便携式无线设备(例如，iPhone、安卓设备等)26。该便携式设备26可以与一个或多个其它设备28通过互联网30在适当格式(例如，TCP/IP等)下交换数据。

[0021] 便携式无线设备26可以经由位于安全区域内的一个或多个WiFi收发器42通过互联网交换信号。WiFi收发器可以经由家用路由器46以及控制面板和本地互联网服务之间的硬布线连接来耦合到本地互联网服务提供商。

[0022] 被包括在控制面板内的传感器、fob以及便携式无线设备是控制电路，其可以包括一个或多个处理器装置(处理器)32、34，每个在从非暂态计算机可读介质(存储器)40中加载的一个或多个计算机程序的控制下进行操作。如这里使用的，对由计算机程序执行的步骤的参考也是对执行那个步骤的处理器的参考。

[0023] 控制面板内可以包括一个或多个通信处理器，其限定44用于在控制面板、传感器、fob以及便携式无线设备之间通信的超帧(super frame)。

[0024] 超帧可以通过多个时分多路存取(TDMA)时隙(slot)来限定在帧文件44内，其在预定时间段内重复出现。时隙中的至少一些可以被保留以用于在6LowPan/IPv6/IoT协议下被传感器和/或fob使用。时隙中的至少一些其它的可以被保留以用于在IEEE802.11或WiFi协议下被便携式无线设备使用。图1示出了两个收发器22、42(一个用于6LowPan/IPv6/Iot协议，并且一个用于IEEE802.11协议)。

[0025] 图2描述了图1的系统内使用的超帧100的示例。超帧是多学科性的，因为其支持例如IEEE802.15.4，6LowPan之类的标准，并且还便于与例如IEEE802.11和ZigBee基础系统之类的其它系统共存。

[0026] 如所示的，超帧包括用于信标的时隙102，第一组时隙104、106、108、110，其被保留以用于在IEEE802.15.4与6LowPAN协议下的传感器与控制面板之间以及fob与控制面板之间的消息的交换。第二组时隙112、114被保留以用于在WiFi协议下的便携式无线设备与互联网之间的消息的交换。

[0027] 帧可以被具体实施为多个时间阈值，其在超帧内跨标识各种标记的位置的协调器(coordinator)和传感器分配。例如，时隙102可通过开始时间(即零秒)和结束时间(例如5毫秒)来标识。类似地，第一和第二组时隙的每个的开始和结束时间可以通过其从超帧的开始的偏移来限定。此外，帧文件还可以包括被允许使用每个时隙的设备类型的标识符以及可以在任何时隙中发射的消息类型的指示器。

[0028] 信标标识超帧的开始点，并且并入由信标处理器填充(populate)和定义的多个数据字段(data field)。信标的数据字段可以包括第一帧信息字段以及一个或多个控制时隙。

[0029] 图1的系统中的每个设备(例如传感器，fob等)具有短地址和IPv6(6LowPan)地址以及MAC标识符(MAC ID)。寻址系统便于通过如在各种物联网(IoT)出版物中描述的任何其它IPv6兼容设备访问传感器和fob。这允许传感器通过相应的处理器被布置到如图3中所示的星型或树型网络中，而不是到网状网络中。

[0030] 控制面板的状态(例如，武装、解除武装、故障等)作为信标有效负载的一部分被装载(carry)。而且，如果需要，面板状态的详细指示器可以在6LowPAN/802.15.4协议下被装载在相应的时隙内。

[0031] 使用单播、多播、或基于终端设备的IEEE802.15.4地址的广播格式，信标的控制时隙可以被控制面板的消息处理器用来将请求消息从控制面板发送到终端设备(例如传感器、fob等)。控制时隙内发射的消息的一个类型是一动/全动(one-go/all-go)消息，其被每个远程定位设备接收和处理，并且其中响应于从传感器中的一个接收的警报事件或消息，同时地激活每个远程定位设备的可听和/或视觉警报设备。

[0032] 多个不同类型设备中的任何设备可以被并入到系统中作为传感器。该设备可以经由手工登记(manual enrollment)或者通过由登记服务器支持的基于下载器的登记模式被登记到系统中。在试运转(commissionning)期间或在控制时隙的一个内的每个超帧开始时，帧文件可以被下载到传感器和fob。

[0033] 在超帧的第一组时隙内，第一部分106被保留以用于控制面板与传感器之间的警报、状态和监督消息。由于警报、状态和监督消息具有限定的数据大小，通过相应的数据包处理器，使用IEEE802.15.4数据包格式以优化这些消息的广播时间(airtirne)。此协议支持需要适应要求更大范围的情形的星型或树型拓扑。

[0034] 通常，来自控制面板的网络信息是基于用于单通道操作的动态PAN-ID和802.15.4通道数目。符合此格式的传感器和/或fob可以在激活之后自动地且立即向控制面板登记。每个传感器的终端设备试运转可以基于共同秘密消息加密钥匙和终端设备唯一MAC-ID。

[0035] 基于此信息，传感器可以将自身布置到星型或树型拓扑中，其包括PAN协调器，重发器以及一个或多个终端设备。使用部分104、106、108、110并且不是112且不是114的一个或多个时隙，可以发生父设备与子设备之间的数据包交换。可以使用协调器与终端设备之间的DNA简档(profile)传输(即传感器识别其是什么)和配置办理(configuration transaction)，从而便于将这些设备布置到星型或树型拓扑中。

[0036] 对于离控制面板太远的终端设备，协调器可以转发信标。在这种情况下，协调器操作为具有动态终端设备唤醒和同步的低功率重发器系统。

[0037] 到控制面板的警报、状态和监督消息可以导致控制面板与终端设备之间的双向通信。对于每个消息的通过空气(over the air)的安全加密通信可以使用网络钥匙来完成。

[0038] 从传感器到控制面板的警报消息可以通过第二部分106的时隙中的一个来完成。在这种情况下，被激活的传感器可以在发生事件时唤醒(例如，火灾，闯入等)。传感器内的警报处理器可以检测事件，构成警报消息，与其超帧信标同步，基于帧文件识别时隙，以及发射超帧内相应位置处的警报消息。
TDMA超帧的每个时隙可以包括用于传输加密数据包的充足时间加上用于来自父亲的MAC级别ACK消息的充足时间。

[0039] 如果传感器并未接收第一部分106的时隙内的ACK消息，则传感器的警报处理器可以根据载波感测多路存取和冲突避免CSMA/CA算法或机制(CSMA/CA算法/机制)重新发送警报消息。在这种情况下，被激活的传感器可以通过首先试图感测其它用户来选择部分104、108的一个内的时隙。如果并未检测到其它用户，则传感器可以将警报消息重新发射到选择时隙内的控制面板。

[0040] WiFi设备可以在时隙部分112、114的一个或两个中操作。在此协议下操作的对设备的选通(strobe)可以基于超帧末端的时隙有效性而被发送。替换地，WiFi设备可以通过硬布线信号来同步。

[0041] 现在转到远程定位设备12、14，具体地，不同类型的警报可以基于安全区域内存在的威胁类型而需要不同的可听和/或视觉警报。例如，在典型的传感器网络中跨安全区域散布的远程定位设备(例如，烟雾检测器、CO检测器、发声器等)应该使其警报设备15(例如发声器)同步，以便当发声器中的一个被来自一个类型的传感器的信号激活时，具有相同类型传感器(即检测器13)及其发声器(即警报设备15)的所有剩余的远程定位设备应当加入具有相同相位(phase)和模式的发声模式。韵律(cadence)由国家防火协会(NFPA)指定和推荐。例如，NFPA推荐NFPA72,2010版本A.29.3.5中的烟雾警报时间(temporal)3激活信号和NFPA720,2010版本5.8.6.5.1中的一氧化碳警报时间4激活信号，如图4中所示。

[0042] 然而，NFPA未能提供使许多发声设备之间的韵律同步的任何方式。例如，使用CSMA/CA的无线传感器在操作期间将保持完全不同步(unsychronize)。这是因为传感器中的每个独立地休眠和唤醒，并且因此不同步。即使能够通过交换适当的一组数据包而使它们同步，也将存在可能超过NFPA要求的与数据包发射和接收相关联的等待时间(latency)。

[0043] 此外，许多系统将具有网络中的烟雾和CO传感器的不同组合。然而，不存在使用于不同时间模式的不同类型的传感器同步的参考机制。此外，当单级别和多级别重发器加入到网络中来增加设备的范围时，重发器引入了使同步的问题恶化的等待时间。

[0044] 根据示出的实施例，远程定位设备(例如，烟雾检测器、CO检测器、发声器等)的同步通过基于使用6LowPan/IPv6协议的上述系统来实现。此外，MAC层遵循IEEE802.15.4标准，在其顶部，基于套接字(socket)的基于UDP/IPv6的网络层驻留(reside)以用于基于IoT的通信。这允许远程定位设备中的每个具有唯一的IPv6地址，并且遵循用于低功率无线传感器网络的6LowPan标准。使用PAN协调器，包括6LowPan/IPv6使能重发器的所有远程定位设备是时间同步的。PAN协调器以规则间隔生成信标，使得所有的远程定位设备可以休眠、唤醒以及同步到通用的信标。信标操作用于指示同步时间模式，其至少对于源自烟雾传感器和CO传感器的警报是唯一的。

[0045] 通常，信标可以被分成多个不同部分，其中每个部分针对远程定位设备的特定类型(地址)。特定部分将每个类型的远程定位设备指引到超帧中的特定时隙。远程定位设备可以从时隙取回特定模式。用另一个方式来说，多播6LowPan/IPv6地址将在超帧中在从关于将被使用的特定模式的信标偏移的特定时隙位置处被通知。仅支持那个多播IPv6地址的传感器类型将通过以特定模式激活它们的发声器来进行响应，如在同步信标中所指示的。

[0046] 每个远程定位设备可以具有硬件计时器。在使用特定于基带控制器的硬件计时器处理计时并且存在用于每个传感器的外部高度准确晶体振荡器时，同步计时和发声器激活相位将是高度准确的。当在系统中存在多个级别的重发器时，因为每个重发器与其父亲同步并且计时偏移是准确的，所以此同步将避免连接到PAN协调器的传感器与连接到树型网络中最高深度的重发器的传感器之间的任何相位偏移。

[0047] 上面的系统提供相比于先前设备的多个优点。首先，系统提供单平台解决方案，以单个地对烟雾传感器、CO传感器和发声器寻址，以便参与可听激活的一动/全动(one-go/all-go)概念。第二，该概念可以被容易地提升，以适应具有不同时间模式的其它类型的传感器。基于6LowPan/IPv6多播地址的一动/全动控制机制可以被容易地扩展，使得任何IoT使能设备能够参与。

[0048] 这些概念容易地适于家用网络，使得无论何时存在烟雾或CO警报，控制面板和/或发声器能够以预先记录的声音来通告警报。该一动/全动特征可以通过将命令从移动电话发送到安全面板来抑制。如果在家庭内存在IoT使能的(例如门锁)并且具有发声器的其它远程定位的设备，则在紧急情况下它们甚至可以引导人们使用特定的门。例如，如果晚上车库中存在火灾并且所有者在睡觉，则6LowPan/IPv6使能照明系统可以自动接通，从而帮助所有者安全地空出房屋(premise)。

[0049] 通常，系统包括安全系统的基站，具有无线收发器；基站的处理器，其在6LowPan/IoT协议下定期地发射信标，该协议限定具有多个时分多路存取(TDMA)时隙的信息传递超帧；多个远程定位的设备，每个具有声音换能器和无线收发器，其在超帧的TDMA时隙内与基站交换消息，以及多个远程定位设备中的每个内的相应的处理器，其确定来自信标的超帧内的多播时隙的位置和声音激活模式，检测多播时隙内的激活消息，并且根据声音激活模式而基于多播时隙的位置来激活发声器换能器。

[0050] 根据前述内容，将观察到的是可以在不偏离本文的精神和范围的情况下实现许多变型和修改。将理解的是，不应意图或不应推断关于本文示出的特定装置的限制。当然，本文旨在通过所附的权利要求来覆盖落入权利要求的范围内的所有这样的修改。此外，图形中描绘的逻辑流并不需要所示出的特定顺序，或者连续顺序来实现希望的结果。可以提供其它步骤，或者可以从描述的流中消除步骤，并且可以向描述的实施例添加其它部件，或者从描述的实施例中去除其它部件。