用于有线网络的信号和装置 技术领域 本发明涉及有线网络上所使用的信号成份和这种网络上所使用的电子装置， 以及 涉及相关的操作方法。它特别地但不排他地适用于具有通过公用网络电缆 ( 例如防火电 缆 ) 链接到控制面板的发声器和检测器 ( 或组合的发声器 / 检测器 ) 的火警警报系统。
背景技术 在已知的火警警报系统中， 火警检测器分布于整个建筑物中， 这些火警检测器通 过网络连接在一起并由中央控制器监控。 监控这些火警检测器包括传送一系列的轮询信号 (polling signal) 至每个检测器， 以及接收指示该检测器的状态的信号。如果检测到存在 火灾， 则中央控制器可传送信号至位于建筑物附近的各个点处的警报发声器。这样的系统 在我们的 GB-A-2178878 中得到公开， 其通过引用被并入本文。
发声器发出表示需要撤离建筑物的声响警告， 诸如高的音调或警笛。还可产生更
具体的声响警告， 诸如撤离建筑物或建筑物的一部分的口头命令。可将多个语音消息预录 并存储在发声器的存储器中， 该发声器可由来自中央控制器的信号所触发。缺点是难以定 制该系统来适合特定的环境， 因为语音消息被预编程并且只能从发声器的接口来进行存 取。
期望在建筑物中包括用于消防队员互相通信或与建筑物内的其它居住者通信的 语音通信能力。在建筑物中提供用于此目的的公共广播系统是已知的。然而， 现有的公共 广播和对讲机系统是独立于任意火警警报系统的离散音频产品。因此， 公共广播系统与火 警警报系统需要单独地安装与操作。
在火警检测器和发声器从通常的网络获取功率的情况中， 功率守恒是重要的考 虑， 特别是在警报状态期间当许多装置同时从该网络获取功率时。
向火警警报系统或其它装置中引入额外功能的进一步考虑是后向兼容性。 期望允 许识别现有传输协议的现有设备能够在无需替换的情况下运行。 发明内容 本发明提供一种用于在使电子装置互连的有线网络上使用的信号， 该信号包括 ：
用于传递电力至电子装置的基准电压 ；
用于在电子装置之间传送的、 承载编码信息的脉冲电压信号 ；
以及迭加在所述脉冲电压信号的已选定部分上的数字信号， 其中该数字信号包括 用于在电子装置之间传送的、 由数据信号进行调制的载波信号。
这允许通过现有的脉冲电压信号协议可靠地更快速地传送信息， 诸如在火警警报 网络中。所述数字信号的频率实质上比所述脉冲电压信号的频率更高。此外， 如以下所说 明， 还可迭加一电流信号， 产生迭加的脉冲电压信号， 从而在双向网络中以与所述信号相反 的方向行进。
本发明还提供一种存储计算机程序的计算机可读介质， 该计算机程序当被载入到
电子装置中时致使该电子装置产生或处理根据以上所定义的发明的信号， 该信号自该电子 装置被传送或被该电子装置接收。
本发明还提供了一种使电子装置互连的有线网络， 其中， 这些电子装置被配置为 传送和 / 或接收根据本发明的信号。
本发明还提供了一种被配置为经由如上所定义的网络来与其它电子装置进行通 信的电子装置， 该电子装置包括用于产生和 / 或用于处理如上所定义的信号的装置， 以及 用于从那个信号获取操作功率的装置。
这样的装置可以是发声器或扬声器装置， 或接口装置 ( 例如， 诸如火警电话、 EVC 分局或报警点 (call point) 这样的语音通信终端 )， 检测器装置或网络控制装置。
本发明还提供了一种火警检测器设备， 该火警检测器设备包括 ：
用于检测在至少一个外部条件中的变化的检测器装置， 用于产生可听声的传感器 装置， 用于监控由该传感器装置所产生的外部声音水平的扩音器， 以及用于根据由该扩音 器所感测的外部声音水平来调整该传感器装置的声音水平的控制装置。
这节省了功耗， 并且在当该装置自网络上的信号获取功率时是特别有利的。
本发明还提供了一种操作根据本发明的发声器或扬声器装置的方法， 其中， 数据 信号包括音频， 该方法包括接收来自网络的信号， 该信号包括组合在一起的控制数据和多 媒体数据， 将控制数据与多媒体数据分离， 将多媒体数据存储于存储器中， 以及输出来自该 存储器的该多媒体数据至传感器。 本发明还提供一种上传来自根据本发明的网络控制装置的音频语音文件至多个 联网的装置的方法， 多个联网的装置中的每个联网的装置都根据本发明实现， 该方法包 括：
将音频语音文件输入到网络控制装置中 ；
将音频语音文件存储于网络控制装置的存储器中 ；
从所述存储器获取所述音频文件 ；
将该音频语音文件与控制数据相组合 ；
在所述信号中传送音频语音文件和控制数据至这些联网的装置中的至少一个联 网的装置，
在该或这些联网的装置处接收该音频语音文件和控制数据， 并将该音频语音文件 存储于该或这些装置的存储器中。
本发明还提供一种操作根据本发明的网络的方法， 该方法包括进一步的如下步 骤： 通过多个检测器装置监控至少一个外部条件以便确定火灾的存在， 以及如果检测到存 在火灾， 则在这些发声器或扬声器装置中的至少一个发声器或扬声器装置处产生警报信 号。
本发明还提供一种操作这种网络的方法， 该方法包括在网络控制装置处接收语音 输入以产生语音数据信号， 在所述信号中传送该语音数据信号至这些发声器和 / 或扬声器 装置， 以及输出该语音数据信号至各个装置的传感器。
在网络装置具有语音输入装置的情况中， 本发明还提供了一种方法， 该方法包括 将语音信号输入到那个装置中， 在所述信号中传送该语音信号至检测器控制设备， 以及在 该检测器控制设备处输出该语音信号。
附图说明 将参考附图描述本发明的多个实施方式， 其中 ：
图 1 是实施本发明的火警警报系统的图示。
图 2 是用在图 1 中所示的火警警报系统中的检测器设备的图示。
图 3 是图 2 中所示的检测器设备的音频单元的图示。
图 4 是用在图 1 中所示的火警警报系统中的检测器控制设备的图示。
图 5 是图 4 中所示的检测器控制设备的音频单元的图示。
图 6 是实施本发明的可替换火警警报系统的图示， 其具有包括多个环路和单个警 报控制模块的网络。
图 7 是实施本发明的又一可替换火警警报系统的图示， 其具有包括多个环路和两 个警报控制模块的网络。
图 8 是说明用于与图 1 至 7 中的任一图的火警警报系统一起使用的轮询信号的数 据结构的图示。
图 9 是示出了迭加在图 8 中所示的轮询信号上的载波信号的图示。
图 10a 是示出了根据连续突发模式迭加在图 8 中所示的轮询信号上的载波信号的 图示。
图 10b 是示出了根据初始突发模式迭加在图 8 中所示的轮询信号上的载波信号的 图示。
图 10c 是示出了根据零突发模式迭加在图 8 中所示的轮询信号上的载波信号的的 图示。
图 11 示出了上行链路子帧的数据结构， 该上行链路子帧是如图 9 中所示的由迭加 在轮询信号上的载波信号所携带的数据的一部分。
图 12 示出了图 11 中所示的上行链路子帧与下行链路子帧 ( 未示出 ) 之间的关系。
具体实施方式
图 1 示出了实施本发明的语音增强型火警警报系统。该系统包括连接到通过防火 电缆链接的检测器设备 101 的数据总线网络的检测器控制设备 102。 该电缆包括一对导线， 其允许电力及数据在两个方向上进行流动。该网络包括具有两个支路 (leg)103a 和 103b 的主环路结构 103。该网络还具有两个分支 (spur)104、 105。优选实施方式的火警警报系 统在 2km 的电缆网络上支持高达 1024 个检测器设备。本发明不限于该数目的检测器设备 和长度。其它装置以及检测器设备也可存在于网络 103 上， 诸如手动报警点 106 以及隔离 器 107。
每个检测器设备 101 位于建筑物周围的不同的控制关键点处， 并可设置在房间或 走廊的墙壁或天花板上。
检测器控制设备 102 用于监控检测器设备 101， 并且还用于传送语音数据至检测 器设备 101。该语音数据可以是用于由每个检测器设备 101 存储的消息或者用于由它们即 时广播的消息。
图 2 是说明检测器设备 101 的布局的示意图。检测器设备 101 具有检测器单元201， 检测器单元 201 具有暴露在检测器设备 101 所在的环境的部分。传感器部分可测量环 境的变化， 诸如与火灾相关联的温度或一氧化碳的增加， 或者由于烟的存在引起的红外光 或可见光的光透明度的减小。在另一实施方式中， 检测器单元 201 可以能够检测其它条件， 例如气体、 辐射或入侵者的存在。
检测器单元 201 连接到控制单元 202， 该控制单元 202 自检测器单元 201 接收表 示该检测器设备 101 所在的环境的目前状态的信号。控制单元 202 还连接到能够传送信号 至网络 103 以及自网络 103 接收信号的线路接口 203。该线路接口 203 用于传送接收自控 制单元 202 的信号至网络 103， 以及传送接收自网络 103 的信号至控制单元 202。由线路接 口 203 所处理的信号包括组合在一起的控制数据和多媒体， 其细节将在下文进行描述。控 制单元 202 还连接到用于存储多媒体数据文件的存储器 204， 并且控制单元 202 能够读取来 自该存储器 204 的已选定的多媒体数据文件并将数据文件写入该存储器 204。多媒体数据 文件代表语音消息， 并且存储器 204 能够存储 8 个语音消息， 每个语音消息具有 30 秒的持 续时间， 因而对于该存储器的每个语音消息， 该存储器需要 8Mbit 的存储容量。
控制单元 202 连接到音频单元 205， 该音频单元 205 用于接收来自控制单元 202 的 控制信号以及语音数据信号。语音数据信号可以是源于存储器 204 的语音消息， 或者当该 系统正操作在语音通信模式时， 它们可以自网络 103 被即时串流化 (live-stream)。语音 通信模式包括公共广播 (PA) 模式和对讲机模式， 借助于公共广播模式， 网络中的多个检测 器设备可接收即时串流语音数据， 其中通信通道在已选定的检测器设备之间被开放。自网 络所接收到的控制数据包括用于指示接收到的语音数据的输出优先权的优先次序信息。 即 时串流语音数据比预存储的语音消息具有更高的优先权， 并且将优先于正被输出的语音消 息。语音消息或者将被阻塞以有利于即时串流语音数据， 或者在即时串流语音数据起主导 地位的情况下语音消息和即时串流语音数据两者将同时输出。
语音消息以数字形式 ( 例如以 WAV 格式 ) 存储在存储器 204 中。控制单元 202 具 有数模转换器， 该数模转换器用于在传送语音消息至音频单元 205( 优选以未压缩的格式 进行传送， 以得到最佳的信噪比性能 ) 之前， 将数字语音消息转换成模拟信号。
音频单元 205 被详细地显示在图 3 中， 并且包括放大器 301 和传感器 302。放大器 301 优选是 D 类放大器以便使效率最大化 ： 语音消息的输出品质相对于有效功率使用而言 是次要的。放大器 301 具有用于接收来自控制单元 202 的语音消息的信号输入端 301a 以 及用于接收来自控制单元 202 的增益控制信号的增益控制输入端 301b。 传感器 302 是压电 陶瓷型扬声器， 以便使功耗最小化。优选地， 在 1 米处， 声压水平大于 86dBA。在另一实施方 式中， 传感器 302 是用于再现视频图像的屏幕或投影仪， 或者可以是屏幕、 投影仪以及扬声 器的组合。
控制单元 202 具有音调产生器， 用于产生在传感器 302 上输出的非语音警报信号， 诸如警笛。
音频单元 205 包括动态水平的控制设备， 由此扩音器 303 用于测量输出语音消息 之间的环境声音水平。所测量的声音水平被控制单元 202 用于设定临界值以及用于调整放 大器 301 的增益， 来确保音频输出水平总是为例如比 BS5839-8 ： 1998 要求的环境临界值高 20 至 50dB 的预定水平。在该火警警报系统中， 网络上的电力管理是重要的， 特别是在警报 情况期间当大多数的检测器设备都将获取功率时。 动态水平控制技术减小了由检测器设备在环境噪声水平低的位置中， 例如完全真空的区域中所消耗的功率。
控制单元 202 被编程以在例如安装之后当该系统正在被测试时的测试模式中可 操作。例如如果不能使发声器输出水平足够高， 则它产生用于本地显示和 / 或传输至检测 器控制设备 102 的适当的错误消息。
音频单元 205 具有开关 304， 该开关 304 可由使用者可操作以指示该检测器设备 可以操作在语音通信模式中。当处于语音通信模式中时， 音频单元 205 用于接收来自扩音 器 303 的输出信号并且传送这些信号至控制单元 202。控制单元具有用于将模拟语音信号 数字化的模数转换器。插座 305 被提供用于接收来自外部扩音器或数据存储装置的语音信 号， 作为对扩音器 303 的替代， 插座 305 可将语音信号输入给检测器设备 101。
检测器设备 101 具有电源单元 206， 电源单元 206 用于提供电力给检测器设备 101 的部件。电力是自网络提供给检测器设备 101 的。检测器设备 101 在 9 伏特下操作。
检测器设备 101 具有地址模块 207， 检测器设备 101 的唯一地址被存储于地址模块 207 中。地址模块 207 包括诸如欧洲专利号第 EP0362985 号案中所公开的地址卡类型这样 的机电装置。地址模块 207 被配置， 以致于控制单元 202 能够识别出自网络 103 所接收的 携带与存在于地址模块 207 中的地址相同的地址的数据信号。地址模块 207 进一步地被配 置， 以致于控制单元 202 能够传送适用于包括地址模块 207 中的地址的数据信号。以下将 更详细地描述这些数据信号的结构。 检测器设备 101 包括可分离的两部分。第一部分是基本单元， 其可被安装到诸如 建筑物中的墙壁或天花板这样的表面上。控制装置 202、 线路接口 203、 存储器 204、 音频单 元 205 以及电源单元 206 被提供在基本单元中。 第二部分包括检测器单元 201， 并且第二部 分通过诸如卡口式组装件这样的装置可移除地附着到基本单元上。检测器单元 201 可被移 除地用于替换或用于匹配替代类型的检测器单元 201。
检测器控制设备 102 被分成语音控制模块 401 和警报控制模块 402， 如图 4 所示。 语音控制模块 401 监控语音网络， 并且控制由检测器设备 101 所输出的语音消息。警报控 制模块 402 监控检测器设备的网络以便确定警报情况的存在， 以及确定语音控制模块 401 对这种事件的响应。
语音控制模块 401 具有线路接口 403， 用于传送数据信号至网络 103， 并用于接收 来自网络 103 的数据信号。该线路接口被再分成主接口 403a 和从接口 403b， 主接口 403a 用于传送数据信号至所述环路的第一支路 103a 以及接收来自所述环路的第一支路 103a 的 数据信号， 以及从接口 403b 用于传送数据信号至所述环路的第二支路 103b 以及接收来自 所述环路的第二支路 103b 的数据信号。 在常规操作条件下， 数据信号经由主接口 403a 进行 传送和接收。在从接口 403b 处接收到的数据信号由冗余检测器 403c 来监控。在不再自主 接口 403a 接收数据信号的情况下， 在从接口 403b 处， 冗余检测器 403c 能够使从接口 403b 变成第二主接口并传送和接收数据信号。
线路接口 403 连接到控制单元 404， 该控制单元 404 能够传送数据信号至线路接 口 403 并接收来自线路接口 403 的数据信号。控制单元 404 具有到警报控制模块 402 的数 据链路。控制单元 404 配有标准的协议接口， 诸如 RS232、 RS422/485、 通用输入输出 (GPIO) 以及以太网 (Ethernet)。
控制单元 404 连接到音频单元 405。音频单元 405 具有扩音器输入 503， 以使该系
统能够用于语音通信模式之间。音频单元 405 具有存储器 501， 如图 5 所示。存储器 501 容 纳以 16kHz 采样的、 至少 32 个 16 比特分辨率的串接 (concatenated) 语音消息， 每个串接 语音消息都具有 30 秒的持续时间。因此， 存储器 501 的最小存储容量是 32Mbytes( 每消息 8Mbits) 的等级。 控制单元 404 能够读取来自存储器 501 的语音消息， 并传送语音消息数据 和控制数据至线路接口 403。 为了将该系统用于语音通信模式中， 提供了扩音器 502 和模数 转换器 503， 用于将语音直接输入到控制单元 404。可替换地， 语音消息可被记录并存储在 存储器 501 中， 以备由控制单元 404 稍后获取。 为了直接语音输入， 提供了插座 504， 用于连 接外部扩音器。
控制单元 404 具有进一步的接口， 诸如用于将预记录的语音消息载入到存储器 501 中的 USB 端口。
控制单元 404 连接到包括 LCD 屏幕和使用者按钮的使用者接口 406。使用者接口 406 可用于选择传输到网络 103 的来自存储器 501 的消息。还提供了电源单元 407， 用于提 供电力给语音控制模块 401 的部件。
警报控制模块 402 是公知的结构， 在此不再详细描述。警报控制模块用于传送轮 询信号至该网络上的各个检测器设备。下面将描述轮询信号的结构。警报控制模块 402 用 于接收来自该网络上的所有检测器设备的信号， 以便确定这些检测器设备的状态。如果检 测到警报情况， 则警报控制模块 402 用于与语音控制模块 401 进行通信。基于下面提供的 原因， 通过低通 LC 滤波器 408a 和 408b 将警报控制模块 402 与网络 103 相隔离。 单个的警报控制模块 402 可配有多个环路 103a、 103b、 103c， 如图 6 所示。在该实 例中， 提供有语音控制模块 401a、 401b、 401c 来控制每个环路 103a、 103b、 103c 上的语音消 息。
图 7 示出了进一步的增强型系统， 其中， 提供了多个警报控制模块 402、 402’ 。
图 8 示出了由警报控制模块 402 所传送的轮询信号的数据结构。所述轮询信 号符合 XP95( 注册商标 ) 协议， XP95 协议是阿波罗防火探测器有限公司 (Apollo Fire Detectors Ltd) 的数字开放协议。警报控制模块 402 提供 14-28 伏特的基准电压水平给 检测器设备从其中抽运功率的线路 103a、 103b。该基准电压在任一安装内视沿着电缆距离 电源的距离以及诸如本地电缆品质和终端连接这样的其它因素而变化。 该基准电压还进一 步通过使用通常在 5 至 9 伏特范围内的幅度进行调制。轮询数据以指定持续时间的帧的形 式进行发送。该帧的第一部分由长持续时间的电压脉冲 801 来表示， 用于重置检测器设备。 脉冲 801 之后是正向脉冲形式的 10 比特组 802， 其标间比率 (mark-to-space ratio) 根据 要被传送的比特而变化。该 10 比特组的前 3 个比特表示命令指令， 例如用于打开该网络上 的各个检测器设备中的指示器的命令指令。该 10 比特组的接下来的 7 个比特表示要被轮 询的检测器设备的地址。紧接该 10 比特序列之后的是恒定标间比率的 21 个同步电压脉冲 序列 803。
当接收到具有与在该帧的地址字段中编码的信号相匹配的地址的数据信号时， 检 测器设备传送由 21 比特组成的响应至警报控制模块 402， 该 21 比特由电流脉冲 804 组成。 因而， 传输是双向的。电流脉冲 804 导致相应的电压降出现， 其由警报控制模块 402 来检 测。实际上， 来自检测器设备的这 21 比特响应是数据总线上的信号的第三传输成份， 并且 它由 7 比特的状态信息 805 组成， 在其中报告由检测器单元 201 所测量的参数值。这之后
是命令比特 806 和表示正被轮询的装置的类型的比特 807。在区段 808， 检测器设备的这 7 比特地址被确认回至警报控制模块 402。
脉冲电压信号 801、 802 和 803 可被认为是由具有变化的宽度和间隔的正向矩形脉 冲组成， 其中， 二进制 “1” 值、 二进制 “0” 值是脉冲之间的间隙。脉冲宽度可在 100μs 至 4ms， 优选为 200μs 至 2ms， 更优选为 250μs 至 1.5ms 的范围内 ； 所述脉冲间隙可在类似的 范围内。在图 8 所示的示例中， 第一脉冲 801 宽为 1.5ms， 之后是在组 802 的脉冲 “0” 之前 的 800μs 的间隙。组 802 的脉冲 “0” 至 “5” 之间的间隙是 200μs。序列 803 的电压脉冲 “1” 与由第一电流脉冲 804 引起的负向脉冲之间的间隙是 250μs。序列 803 中的脉冲 “4” 与 “5” 之间的间隙是 1ms。序列 803 的脉冲 “7” 与下一个 ( 第 6 个 ) 负向脉冲之间的间隙 是 400μs。
应当意识到， 这些脉冲将不是完美的矩形， 实际上， 它们在脉冲转换期间将是弓形 的从而限制有效频率频宽。在优选示例中， 这些脉冲是转换受限的 (slew-limited) 以稳定 检测它们的系统并避免过冲 (overshoot)。
图 9 示出了由语音控制模块 401 所传送的数据的结构。在 500kHz 的载波频率处， 使用正交相位方案将所述数据信号调制到由警报控制模块 402 所传送的轮询数据上。警报 控制模块 402 可能受到这些高频率信号的影响， 因此， 使用低通滤波器 408a、 408b 来将警报 控制模块 402 与由语音控制模块 401 在网络 103 上所传送的载波信号相隔离。来自语音控 制模块 401 的数据信号表示控制数据和多媒体数据， 并且它们与所述脉冲电压信号具有相 同的帧结构。多媒体数据包括语音消息、 即时串流语音数据或视频数据。载波信号的最大 峰 - 峰振幅是 8 伏特。所述载波信号在包括启动 (initiation) 脉冲 903 的轮询信号的高 电压脉冲 901 和低电压脉冲 902 上进行传送。语音控制模块 401 被编程， 以确保载波信号 在所述电压脉冲的前缘或后缘附近不被传送， 并且确保提供间距 (clearance)904 来避免 轮询信号或载波信号的讹误。载波信号在长启动脉冲上具有 0.7 毫秒的突发持续时间， 并 且在所述帧的每个比特上具有 0.15 毫秒的持续时间。因此， 对于载波信号而言， 存在着可 智能选择的突发长度。在该示例中， 语音控制模块 401 检测这些电压脉冲 801-803 的转换， 并且允许第一脉冲 801 内的长时间突发 903， 只要它还没检测到该脉冲的后缘， 即只要满足 该脉冲是长持续时间的重置脉冲。
可能存在三种载波传输模式， 分别在图 10a 至 10c 中示出。
第一模式是图 10a 中所示的连续突发模式， 其中， 载波信号 1001 将在所有的启动 脉冲 1002 和低电压脉冲 1003 和高电压脉冲 1004 上传送。在该模式中， 每帧传送 9340 比 特是可能的， 从而数据速率大约为 420Kb/s。
在某些装置 (installation) 中， 可能存在着载波信号干扰对电流脉冲 804 的监控 的风险， 其处于例如 XP95 信号帧的第二部分中。为了降低这种风险， 第二模式是启动突发 模式， 如图 10b 所示， 其中， 载波信号在所有的启动脉冲上、 该帧的前 10 个比特的高和低电 压部分、 以及该帧的剩余部分中的同步比特的仅高电压峰值上进行传送。 在该模式中， 每帧 传送 6600 比特是可能的， 从最大而数据速率大约为 300Kb/s。
在不可能的情况下， 即添加到所述脉冲电压信号和基准电压的载波信号中的电压 峰值将超过诸如 EMC、 浪涌保护装置这样的系统装置中的某一临界值的情况下， 这可通过使 用第三模式来避免。第三模式是零突发模式， 如图 10c 所示， 其中， 载波信号只在所有的低电压脉冲上传送。在其它情况下， 可在只在高电压脉冲上传送数据的地方设想 “多个 1” 模 式。在所述零突发模式中， 每帧传送 4352 比特是可能的， 从而最大数据速率大约为 200Kb/ s。
载波信号自语音控制模块 401 被传送。这些信号被称为上行链路数据。载波信号 自检测器设备或其它网络装置被传送至语音控制模块 401。 这些信号被称为下行链路数据。
由语音控制模块 401 所传送的上行链路数据的结构在图 11 中示出。 该上行链路数 据被封装在上行链路子帧 1101 中。每个上行链路子帧都包括表示该子帧在序列中的位置 的 4- 比特报头 1102。4- 比特辅助数据字段 1103 用于表示地址字段是用于单个的检测器 设备还是用于一组检测器设备。提供了 8- 比特地址字段 1104 以便表示数据的目的地址 ： 该字段中的 0 用于表示数据是针对网络中的所有的检测器设备。4- 比特标识符字段 1105 表示净荷 (payload) 字段 1107 中的数据类型， 例如语音消息、 即时串流语音数据或视频数 据。4- 比特长度字段 1106 表示净荷字段 1107 的大小。净荷字段 1107 可达 256 比特。还 提供了 8- 比特误差校正字段 1108。
下行链路子帧的结构与上行链路子帧的结构相同。
上行链路子帧 1201 与下行链路子帧 1202 之间的关系如图 12 所示。在每个上行 链路子帧传输之后， 作为响应， 将传送下行链路消息。
现在将描述该火警警报系统的操作。该火警警报系统可以采多种模式进行操作。 第一模式是上传多媒体数据至已选定检测器设备的稳定状态， 检测器设备在该系统正主动 监控警报情况时被执行。可替换地， 当该系统离线时， 数据上传被执行。下面将描述当该系 统正主动监控时该系统的操作。第二操作模式是根据警报情况。该系统的第三模式是例如 语音通信模式， 当该系统正主动监控检测器设备的状态时或在警报情况期间， 该模式可能 受到影响。存在两个语音通信子模式 ： 公共广播 (PA) 模式和对讲机模式。下面将依次描述 每个模式和子模式。
数据上传模式
在火警警报系统的操作期间， 警报控制模块 402 不断地传送轮询信号至网络 103 上的所有检测器设备 101。检测器设备 101 以适当的信号做出响应， 如以上所描述。检测器 设备 101 被提供有用于在警报情况时广播的预载入语音消息。然而， 预存储语音消息可被 重写以便定制针对特定应用的系统。为了载入具有语音消息的特定检测器设备， 使用者选 择自语音控制模块 401 的存储器 501 所上传的语音消息。可替换地， 如果适当的消息还未 被存储在存储器 501 中， 则直接地通过使用扩音器 502 或者间接地通过载入来自诸如闪存 存储器这样的外部存储器装置的预存储消息， 可将新的语音消息载入至存储器 501 中。
当所述消息已经被选定时， 语音控制模块 401 的控制单元 404 读取来自存储器 505 的语音数据， 并且经由线路接口 403 传送该数据至网络 103。该语音消息数据， 连同包括接 收端检测器设备 101 的目的地址的控制数据和与该检测器设备应该如何处理所述净荷相 关的控制数据一起， 在一系列上行链路子帧 1101 的净荷区段 1107 中被传送。 在该数据上传 模式中， 所述控制数据是用于载入所述语音数据至检测器设备的存储器 204 的指令。而且， 与所述语音消息数据一起被传送的控制数据还提供了语音消息标识符， 以便可通过单独传 送所述语音消息标识符至检测器设备 101 来自检测器设备 101 的存储器 501 中检索语音消 息。另外， 与所述语音消息一起被传送的数据提供了语音消息优先等级。网络中的每个检测器设备 101 都将接收语音消息数据。如果检测器设备 101 的地 址模块 207 中的地址与上行链路子帧的地址字段中的地址相匹配， 则每个检测器设备 101 都将只处理该数据。如果上行链路子帧中的地址是 0( 表示消息是针对网络 103 中的所有 的检测器设备 101)， 则每个检测器设备 101 都将处理该数据。
当接收到上行链路子帧时， 检测器设备的控制单元 202 提取所述净荷， 并将具有 相应的语音消息标识符和优先等级的语音消息写入存储器 204 中。检测器设备 101 可传送 下行链路子帧至语音控制模块 401， 以便确认该语音消息已经被成功地存储到存储器 501 中。
警报情况
当检测器设备 101 中的检测器单元 201 检测到警报情况， 例如烟或火时， 警报信号 由检测器设备 101 传送至警报控制模块 402。 该信号直到检测器单元 201 被轮询才被延迟。 警报信号也可自该网络中的手动报警点 106 发出。警报控制模块 402 将识别该网络中发端 警报信号的位置， 并在该网络周围建立适合的响应来发出该警报。警报控制模块 402 传送 指示警报情况已经被检测到的场所中检测器设备的位置的指令至语音控制模块 401。 接着， 语音控制模块 401 传送警报控制信号至这些检测器设备 101。所述警报控制信号包括语音 消息标识符， 以便识别要被输出至传感器 302 的检测器设备 101 的存储器 204 中的消息。 可 替换地， 所述警报控制信号指示应该由音调产生器来产生音调。 语音通信
该火警警报系统能够广播来自语音控制模块 401 的语音数据至该网络中的所有 检测器设备或其它装置， 以及广播来自单个检测器设备 101 或其它装置的语音数据至所有 其它网络装置。 这被称为公共广播 (PA) 模式。 该火警警报系统还能够在单独的检测器设备 101 或分离的对讲机装置或报警点与或者语音控制模块 401、 另一单独的检测器设备 101、 或另一对讲机装置或报警点之间传送和接收语音信号。这被称为对讲机模式。语音通信的 这两种子模式被描述如下。
公共广播模式 - 语音控制模块到联网的装置
在语音控制模块 401 处所提供的扩音器 502 用于输入语音数据。该数据被数字化 并被控制单元 404 准备在网络 103 上进行传输。所述语音数据本身作为上行链路子帧序列 中的净荷进行传送， 其还包括用于识别具有网络上的声音传输功能的一组检测器设备或所 有这些检测器设备或其它装置的控制数据。 每个接收端装置都自所述控制数据识别出所述 净荷是即时串流语音数据， 并将该数据直接传送至音频单元 205 以在传感器 302 上输出。 优 先等级 1 被包括在所述控制数据中， 表明进入的语音数据应该优先于目前正被传感器 302 输出的任一已记录消息而被输出。
公共广播模式 - 联网的装置至联网的装置
诸如检测器设备 101 这样的联网的装置上的扩音器 303 用于输入语音信号。检测 器设备 101 上的语音通信开关 304 被激活以向检测器设备 101 的控制单元 202 指示所述扩 音器将被用于语音输入。语音信号由音频单元 205 接收， 并被传送至控制单元 202 并被准 备传输至网络 103。这些语音信号连同控制信号一起被封装进下行链路子帧序列的净荷区 段。这些下行链路子帧被传送至该网络， 并被语音控制模块 401 接收， 并被转发至接收端检 测器设备。每个接收端检测器装置都自所述控制数据识别出所述净荷是即时串流语音数
据， 并将所述数据直接传送至音频单元 205 以在传感器 302 上输出。优先等级 1 被包括在 所述控制数据中， 从而指示该进入的语音数据应该优先于目前正被传感器 302 输出的任一 已记录消息而被输出。
在警报情况期间， 该火警警报系统可被用在 PA 模式中以广播例如撤离警告。在非 警报情况期间， 它还可被用于广播一般的通知或音乐。
对讲机模式
消防队员和 / 或在建筑物中的残疾人保护区域中可能需要对讲机语音通信功能。
语音控制模块 401 的使用者接口 406 用于选择接收端检测器设备 101。在语音控 制模块 401 处所提供的扩音器 502 用于输入语音数据。通过控制单元 404， 该数据被数字 化并被准备以在网络 103 上进行传输。将所述语音数据本身作为上行链路子帧序列中的净 荷进行传送， 其还包括用于识别该接收端检测器设备的控制数据。该接收端检测器设备自 所述控制数据识别出所述净荷是即时串流语音数据， 并将该数据直接传送至音频单元 205 以在传感器 302 上输出。而且， 控制数据还向该接收端检测器设备的控制单元 202 指示选 择了对讲机模式。该控制单元监控该检测器设备扩音器 304 的语音信号输出， 并传送语音 信号至语音控制模块 401。在所述语音控制模块处提供传感器 409， 用于输出自检测器设备 101 所接收的语音信号。这样就在语音控制模块 401 与检测器设备 101 之间提供了双向通 信信道。可替换地， 在两个检测器设备之间可提供双向通信信道， 藉此检测器设备 101 指示 在它自己与另一检测器设备之间的通信。 该检测器设备扩音器 303 可被旁路， 藉此插座 305 可被消防队员例如通过插头和 插座来连接诸如包括扩音器和耳机的手持设备这样的个人通信装置。可替换地， 用于消防 队员的接口可以是分立的对讲机报警点， 其可具有扩音器或用于插头或插座仅一个电子终 端。
提供高速数字数据载波给该火警警报系统允许将多个特征集成进该系统中。 使用 与多媒体数据集成的控制数据允许灵活的方法功能。 可将数据信号引导到网络周围的任一 位置处， 以引出多个响应。 例如， 单独的检测器设备或检测器设备组可接收指令以输出不同 的消息至其它单独的检测器设备或检测器设备组。 当在建筑物的一个区域中需要 “撤离” 消 息、 而在建筑物的另一区域中需要 “待命撤离” 消息、 同时在该建筑物的又一区域中需要消 防队员的 PA 时， 这是有用的。
将语音控制模块 401 后安装 (retro-fitted) 到诸如遵守 Apollo XP95 协议的具有 用于轮询和控制检测器设备的现有警报控制模块的那些火警警报系统。 安装了修改后的基 本单元以便利用高速数据载波系统。现有检测器单元被安装到这些修改后的基本单元上。
可替换地， 同时安装包括警报控制面板的整个系统。语音控制模块与警报控制模 块可集成在相同的壳体中。
应当意识到， 任何类型的多媒体数据都可被存储在语音控制模块存储器 501 或检 测器设备存储器 204 中， 包括表示视频图像的数据。还应当意识到， 可使用任意大小的存储 器来存储多媒体数据。
在以上所描述的实施方式中， 除了信息传递分量 (component) 以外， 网络信号还 具有来自它的基准电压的功率分量， 并且检测器设备自网络 103 获取功率。可替换地， 还提 供分立的本地电源， 在该实例中， 检测器设备 101 优选以在 24 伏特下进行操作。
检测器设备 101 还用作网络中的信号中继器， 以便提高数据信号。这样， 可无限地 扩展网络， 假设将本地电源用于检测器设备。
检测器设备 101 的地址模块 207 可以是存储于检测器设备 101 的存储器中的电子 识别装置。
语音控制模块语音输入插座 504 和检测器设备语音输入插座 305 可被消防队员用 作他们自己的语音信号产生设备的输入。
该网络可以是在警报控制模块 402 的单个接口处终止的线路的形式， 其中检测器 设备沿着该线路串联连接。
作为对上述的一个或多个检测器设备的替代， 可提供发声器单元以用于操作在该 火警警报系统中， 该发声器单元包括以上所描述的检测器设备的所有语音通信功能， 但是 不具有检测装置。可提供诸如无语音通信功能的发声器单元和检测器单元这样的其它设 备以用于连接到该网络， 这些其它设备通过使用迭加到轮询信号上的载波来传送和接收数 据。
在以上所描述的实施方式中， 载波信号具有大约 500kHz 的频率。然而， 载波频率 并不限于该值， 并且可以是 200kHz 至 800kHz 范围内的任一频率。该系统还将在 100kHz 至 1MHz 范围内的载波信号频率， 以及在该范围之外的频率处， 诸如高达 10MHz 的频率处发挥 作用。
数据传送速率可在每帧 1000 至 100000 比特、 或者 100 至 1000Kb/s 的范围内变化， 但是还可落在这些范围之外。
在某些实施方式中， 可在同一信号中同时传送两个或多个不同的载波以增加数据 容量。
以上描述的网络是数据总线网络， 所述装置在该网络上是可唯一定址的， 但是可 以设想， 本发明还可应用于点对点系统， 诸如用于电话中。所述网络可用于单向信号， 而不 是优选实施方式的双向流。
而且， 在参考图 8 的优选实施方式中所描述的 XP95 协议不是必需的， 并且本发明 可应用于许多替代的协议中， 数字的和模拟的。 根据例如火警检测系统中所使用的较早的、 非数字协议， 脉冲电压信号可通过改变脉冲高度或脉冲宽度或两者来表示模拟信号。本发 明可应用于用于串行通信的众所周知的 RS232 标准 ； RS232 使用固定宽度的单元 (cell)， 并 且包括二进制编码的数字信号。
所述脉冲电压信号的更高频率调制可被用于传递任一类型的信息， 并且并不限于 用于控制和定址电子装置的多媒体内容或命令。它可传送任意的数据， 诸如典型地通过电 脑或电话网络发送的数据。
语音控制模块 401 可具有自学程序， 该自学程序检测所述脉冲电压信号的每个帧 的结构以及因而检测在该网络上使用的协议。 接着， 它可学习那个协议， 并因此调整载波信 号计时。
不需要将以上所描述的检测器 101 的这些功能都提供在每个检测器中或任一检 测器中。检测器可不具有发声器或扬声器功能， 也可不具有存储多媒体文件的能力。相反 地， 该网络可具有分立的扬声器装置， 该扬声器装置可唯一定址并具有所描述的多媒体功 能， 例如用于选择语音消息并将它们转换成自扬声器所发出的声音。 还可有发声器装置， 其发出警报声音或其它音调但不是讲话， 并且其还可唯一定址。检测器 101 不需要具有诸如 扩音器这样的对讲机功能， 因为这可在该网络上的分立的对讲机装置或报警点处提供。
在本发明应用于侵入者警报或 CCTV 监控系统中， 多媒体信号分立和多媒体文件 可包括视频， 并且该系统可包括用于视频内容的视频显示器装置。