CN101292154A - 检测建筑材料中的湿气的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种湿气传感器***。在一个实施例中，感应到的湿气水平配备有可调的阈值水平。可调阈值使得湿气传感器能够在适应周围环境、组件老化以及其它操作变量的情况下仍然提供相对灵敏的检测能力。在一个实施例中，可调阈值湿气传感器被应用于智能传感器***，此***包括一个或多个智能传感器单元和能够与湿气传感器单元通信的基本单元。当一个或一个以上湿气传感器单元检测到过度湿气时，湿气传感器单元就同基本单元通信且提供关于湿气状况的数据。基本单元通过多种技术同管理者或其它责任人联络，使用的技术包括电话、寻呼机、蜂窝电话、因特网(和/或局域网)等。在一个实施例中，在湿气传感器单元和基本单元之间具有一个或一个以上无线中继器，用于扩展***范围并使得基本单元可与为数更多的传感器进行通信。

Description

检测建筑材料中的湿气的方法和设备

技术领域

【0001】本发明涉及一种检测和确定建筑材料如木材、清水墙(drywall)、灰泥等的湿气严重性的传感器***。

背景技术

【0002】对建筑物或综合性建筑进行维护和保护是困难的而且开销很大。诸如火、煤气泄漏等的某些状况对住户和建筑物都是危险的。其他故障，如屋顶和管道的漏水等虽然对住户不一定是危险的但会造成相当的毁损。很多情形下，有害的状况——例如漏水、火灾等——在损害或危险相对小的早期无法检测到。传感器可用来检测此类有害状况，但传感器本身有着一系列的问题。例如由于在远程传感器和用于监视传感器的中央监控装置之间进行布线的成本，在现有建筑中添加传感器——举例而言——诸如烟检测器、水传感器之类，花费很高。给传感器添加供电线路进一步增加了成本。

发明内容

【0003】本发明通过提供一种成本相对低又坚固耐用的无线传感器***而解决了这些问题和其他问题。本***延长了无须维护的情况下的运转时间。本***包括一个或一个以上的智能传感器单元以及能够与传感器单元通信的基本单元。当一个或一个以上传感器单元检测到异常状况时(例如烟、火、水等)，传感器单元与基本单元通信并提供关于异常状况的数据。基本单元能够使用例如电话、寻呼机、蜂窝电话和因特网(和/或局域网)等多种技术与管理员或其他责任人联系。在一个实施例中，为了扩展***范围以及允许基本单元与为数更多的传感器通信，在基本单元和传感器单元之间使用一个或一个以上的无线中继器。

【0004】在一个实施例中，传感器***包括遍布于建筑物各处的很多传感器单元，这些传感器单元对状况进行检测，并将异常结果报告给中央报告站。传感器单元测量可能指示火、漏水等的状况。传感器单元一旦确定其测得的数据非常异常需要报告时就将测得的数据报告给基本单元。基本单元会通知负责人，例如建筑物管理员、建筑物所有人以及保安服务者等。在一个实施例中，传感器单元不是将报警信号发给中心位置，而是将量化的测得数据(例如烟密度，温度增长率等)发送给中央报告站。

【0005】在一个实施例中，所述传感器单元被放置在建筑物、公寓、办公室、住宅等的内部。为了节省电池电力，所述传感器通常被置于低功率模式。在一个实施例中，当处在低功率模式下时，所述传感器单元定期读取传感器读数，评估读数以确定是否存在异常状况。如果检测到异常状况，则传感器单元“苏醒”并开始与基本单元或中继器通信。在设定的间隔，所述传感器也“苏醒”并向基本单元(或中继器)发送状态信息，然后监听命令一段时间。

【0006】在一个实施例中，所述传感器单元是双向的，并被配置成接收来自中央报告站(或中继器)的指令。因此，例如，所述中央报告站可以命令所述传感器：执行另外的测量、转到备用模式、苏醒、报告电池状态、改变苏醒间隔、运行自诊断并报告结果等等。在一个实施例中，所述传感器单元还包括防拆开关(tamper switch)。当检测到传感器的拆动时，传感器向基本单元报告此类拆动事件。在一个实施例中，所述传感器定期地向中央报告站报告其总体健康情况和状态(如自诊断结果，电池健康情况等等)。

【0007】在一个实施例中，传感器单元提供两种苏醒模式，即第一苏醒模式和第二苏醒模式，前者用来读取测量值(并且如果认为必要则报告这种测量值)，后者用于监听来自中央报告站的命令。两种苏醒模式或其组合可以出现在不同的间隔。

【0008】在一个实施例中，传感器单元使用扩展频谱(扩频)技术与基本单元和/或中继器单元通信。在一个实施例中，传感器单元使用跳频扩展频谱(跳频扩频)技术。在一个实施例中，每个传感器单元具有标识码(ID)，并且传感器单元将其ID附加到发出的通信包。在一个实施例中，在接收无线数据时，每个传感器单元忽略地址被设定为其它传感器单元的数据。

【0009】中继器单元被配置成在许多个传感器单元和所述基本单元之间转送通信量。中继器单元一般在具有几个其它中继器单元的环境中工作，因此，每个中继器单元包含传感器ID的数据库(如，查询表)。在正常工作期间，中继器只与其ID出现在中继器的数据库中的指定无线传感器单元进行通信。在一个实施例中，中继器是电池供电的，它通过保存预计其指定的传感器何时传送的内部进度以及当其指定的传感器单元没有一个被安排传送时进入低功率模式来节省功率。在一个实施例中，中继器使用扩频与基本单元和传感器单元通信。在一个实施例中，中继器使用跳频扩频与基本单元和传感器单元通信。在一个实施例中，每个中继器单元都有一个ID，并且中继器单元将其ID附加到源自中继器单元的发出的通信包中。在一个实施例中，每个中继器单元忽略地址被设定为其它中继器单元或不由该中继器服务的传感器单元的数据。

【0010】在一个实施例中，中继器被配置成在一个或一个以上传感器和一个基本单元之间提供双向通信。在一个实施例中，中继器被配置成接收来自中央报告站(或中继器)的指令。因此，例如，中央报告站可以命令中继器：向一个或一个以上传感器发送命令、转到备用模式、“苏醒”、报告电池状态、改变苏醒间隔、运行自诊断并报告结果等等。

【0011】基本单元被配置成接收来自许多个传感器单元的所测传感器数据。在一个实施例中，传感器信息通过中继器单元被转送。基本单元还向中继器单元和/或传感器单元发送命令。在一个实施例中，基本单元包括快速读取光盘驱动器(CD-ROM)、闪存、数字视频光盘(DVD)或其它只读设备等的无盘个人计算机(PC)。当基本单元从无线传感器接收表明存在紧急状况(如，火或过量烟、温度、水、可燃气体等)的数据时，基本单元试图通过几种通信渠道(如电话、因特网、寻呼机、蜂窝电话等)通知负责方(如，建筑物管理人员)。在一个实施例中，基本单元发送将无线传感器置于警戒模式(阻止无线传感器的低功率模式)的指令。在一个实施例中，基本单元发送激活第一传感器附近的一个或一个以上附加传感器的指令。

【0012】在一个实施例中，基本单元保持无线传感器***中所有的传感器单元和中继器单元的健康状况、电池状态、信号强度和当前运行状态的数据库。在一个实施例中，基本单元通过向每个传感器发送运行自诊断并报告结果的命令来自动执行例行维护。基本单元收集这些诊断结果。在一个实施例中，基本单元向每个传感器发送指令，告知其在“苏醒”间隔之间等待的时间。在一个实施例中，基本单元根据传感器的健康状况、电池健康状况、位置等给不同传感器安排不同的苏醒间隔。在一个实施例中，基本单元向中继器发送指令，令其使传感器信息绕过故障的中继器。

【0013】在一个实施例中，传感器单元被配置成检测例如清水墙、木材、灰泥、水泥等建筑材料中的湿气。在一个实施例中，紧挨着建筑材料配备了两个或者多于两个导体。导体被提供给传感器单元。

【0014】在一个实施例中，一种成本相对较低又坚固耐用的湿气传感***具有针对感应湿气水平的可调阈值水平。可调阈值使得湿气传感器能够在适应周围环境、组件老化程度以及其它操作变量的情况下仍然提供相对灵敏的检测危险状况的能力。可调阈值传感器能够在无须维护或再校准的情况下提高运行时间。在一个实施例中，湿气传感器是自校准的，并在启动的时候或以周期性时间间隔运行校准程序。在一个实施例中，可调阈值湿气传感器用于一种智能传感器***，此智能传感器***包括一个或一个以上传感器单元以及一个能够与湿气传感器单元进行通信的基本单元。当一个或一个以上湿气传感器单元检测到异常状况时(例如烟、火、水等)，传感器单元与基本单元通信并提供关于异常状况的数据。基本单元能够使用例如电话、寻呼机、蜂窝电话和因特网(和/或局域网)等多种技术与管理员或其他责任人联系。在一个实施例中，为了扩展***范围以及允许基本单元与为数更多的传感器通信，在基本单元和传感器单元之间使用一个或一个以上的无线中继器。

【0015】在一个实施例中，可调阈值湿气传感器根据湿气传感器读数的平均值来设定阈值水平。在一个实施例中，平均值是相对长期均值。在一个实施例中，平均值是时间加权的均值，其中在均值计算中，近期的传感器读数相比于时间更久的传感器读数具有不同的权重。平均值用于设定阈值水平。当湿气传感器读数高于阈值水平时，湿气传感器指示出报警状况。在一个实施例中，当湿气传感器读数高于阈值数值一特定时间段时，湿气传感器指示出报警状况。在一个实施例中，当传感器读数的统计数字(例如，3个中有2个，5个中有3个，10个中有7个等)高于阈值水平时，湿气传感器指示出报警状况。在一个实施例中，湿气传感器可根据湿气传感器读数高于阈值的程度和/或湿气传感读数增速的快慢而发出不同等级的警报(例如，注意、警告、报警等)。

【0016】在一个实施例中，湿气传感器***包括遍布于建筑物各处的很多传感器单元，这些传感器单元对状况进行检测，并将异常结果报告给中央报告站。湿气传感器单元测量可能指示火、漏水等的状况。传感器单元一旦确定其测得的数据非常异常需要报告时就将测得的数据报告给基本单元。基本单元会通知负责人，例如建筑物管理员、建筑物所有人以及保安服务者等。在一个实施例中，湿气传感器单元不是将报警信号发给中心位置，而是将量化的测得数据(例如湿气，增长率、时间长短等)发送给中央报告站。

【0017】在一个实施例中，湿气传感器单元包括电池供电的检测建筑材料中湿气的传感器单元。湿气传感器单元被放置在建筑物、公寓、办公室、住宅等的内部并被提供给湿气探头。为了节省电池电力，湿气传感器通常被置于低功率模式。在一个实施例中，当处在低功率模式下时，湿气传感器单元定期读取传感器读数，评估读数以确定是否存在异常状况。如果检测到异常状况，则湿气传感器单元“苏醒”并开始与基本单元或中继器通信。在设定的间隔，湿气传感器也“苏醒”并向基本单元(或中继器)发送状态信息，然后监听命令一段时间。

附图说明

【0018】图1显示包括多个传感器单元的传感器***，多个传感器单元通过许多个中继器单元与基本单元通信。

【0019】图2是传感器单元的框图。

【0020】图3是中继器单元的框图。

【0021】图4是基本单元的框图。

【0022】图5显示由传感器单元、中继器单元和基本单元使用的网络通信包的一个实施例。

【0023】图6是示出提供相对连续监视的传感器单元工作的流程图。

【0024】图7是示出提供周期监视的传感器单元工作的流程图。

【0025】图8显示一种传感器***，其中相对低成本的传感器将传感读数和/或状态信息提供给与基本单元通信的区域监视器。

【0026】图9显示一种湿气传感器，其包括被提供给一个或一个以上阻抗探头的阻抗传感器。

【0027】图10显示图9中被提供给阻抗探头的阻抗传感器，该阻抗探头被配置为一对导电片。

【0028】图11是被配置为使用电压源和电流传感器来测量阻抗的阻抗传感器的示意图。

【0029】图12是被配置为使用电流源和电压传感器来测量阻抗的阻抗传感器的示意图。

【0030】图13是被配置为使用电桥来测量阻抗的阻抗传感器的示意图。

【0031】图14显示包括被提供给阻抗探头的时域/频域阻抗传感器的湿气传感器。

【0032】图15是一图表，其显示当检测到较小块潮湿区域时，时频域阻抗传感器的示例性输出。

【0033】图16是一图表，其显示当检测到较大块潮湿区域时，时频域阻抗传感器的示例性输出。

【0034】图17是时域阻抗传感器一实施例的示意图。

【0035】图18是被提供给模具的阻抗传感器的后视图。

【0036】图19是图9中的模具的前视图，其显示将传感器单元902与阻抗探头连接的一种方法。

【0037】图20显示应用于模具的即撕即贴的阻抗探头。

【0038】图21显示应用于墙壁或其它建筑材料的即撕即贴的阻抗探头。

【0039】图22显示将湿气传感器单元安装在阻抗探头上的一个示例，该阻抗探头位于墙壁或天花板与模具之间，其中传感器单元安装在墙壁(或天花板)上。

【0040】图23显示将湿气传感器单元安装在阻抗探头的一个示例，该阻抗探头位于墙壁或天花板与模具之间，其中传感器单元安装在模具上。

【0041】图24显示图20或图21中绕在一角的阻抗探头。

【0042】图25显示图20或图21中重叠覆盖了较长区域的阻抗探头。

【0043】图26显示一种湿气传感器和被提供给湿气探头的自测试传感器。

具体实施方式

【0044】图1示出传感器***100，它包括多个传感器单元102-106，它们通过许多个中继器单元110-111与基本单元112通信。传感器单元102-106的位置遍布整个建筑物101。传感器单元102-104与中继器110通信。传感器单元105-106与中继器单元111通信。中继器110-111与基本单元112通信。基本单元112通过计算机网络连接，诸如以太网、无线以太网、火线端口、通用串行总线(USB)端口、蓝牙等与监视计算机***113通信。计算机***113使用若干通信***中的一个或一个以上和/或通过因特网和/或局域网124(如通过电子邮件、即时消息、网络通信等等)与建筑物管理人员、维修部门、报警服务部门或其它负责人员120联系，通信***诸如为电话121、寻呼机122、蜂窝电话123(如直接通话、语音邮件、文字等等)。在一个实施例中，监视计算机113配备有多个基本单元112。在一个实施例中，监视计算机113被提供给多于一台计算机监视器，从而允许显示比传统地在单个监视器上显示的数据更多的数据。在一个实施例中，监视计算机113被提供给位于不同位置的多个监视器，从而允许来自监视计算机113的数据显示在多个位置。

【0045】传感器单元102-106包括测量各种状况的传感器，这些状况诸如为烟、温度、湿气、水、水温、湿度、一氧化碳、天然气、丙烷气体、安全报警、入侵报警(如开门、窗户被打碎、开窗等)、其它可燃气体、氡、有毒气体等等。不同的传感器单元可以配备有不同的传感器，或配备传感器的组合。因此，例如在一种安装中，传感器单元102和104可以配备烟传感器和/或温度传感器，而传感器单元103可以配备湿度传感器。

【0046】以下的讨论一般将传感器单元102作为传感器单元的例子，应该理解对传感器单元102的描述可以应用到许多传感器单元。类似地，以下讨论将中继器110作为例子，而不作为限制。本领域技术人员还应该理解中继器对扩展传感器单元102-106的范围是有益的，但不是在所有实施例中都需要。因此，例如，在一个实施例中，一个或一个以上传感器单元102-106可以不经过中继器而直接与基本单元112通信。本领域技术人员还应该理解图1只示出5个传感器单元(102-106)和2个中继器单元(110-111)作为说明，而不是作为限制。大型公寓建筑物或建筑物群中的设备一般包括许多个传感器单元和中继器单元。而且，本领域技术人员会认识到一个中继器单元可以相对为许多个传感器单元服务。在一个实施例中，传感器单元102可以不经过中继器111而直接与基本单元112通信。

【0047】当传感器单元102检测到异常状况(如烟、火、水等)时，传感器单元与适当的中继器单元110通信，并提供关于异常状况的数据。中继器单元110将该数据转发到基本单元112，而基本单元112再将信息转发到计算机113。计算机113评估该数据并采取适当措施。如果计算机113确定状况紧急(如火、烟、大量水)，则计算机113联系合适人员120。如果计算机113确定情况需要报告，但不紧急，则计算机113将该数据记入日志用于以后报告。这样，传感器***100能监视建筑物101内部和建筑物101周围的状况。

【0048】在一个实施例中，传感器单元102具有内部电源(如电池、太阳能电池、燃料电池等)。为了节省功率，传感器单元102通常被置于低功率模式。在一个实施例中，使用需要相对小功率的传感器，同时在低功率模式下，传感器单元102定期读取传感器读数，并评估该读数以确定是否存在异常状况。在一个实施例中，使用需要相对更多功率的传感器，同时在低功率模式下，传感器单元102在周期性间隔读取并评估传感器读数。如果检测到异常状况，则传感器单元102“苏醒”，并通过中继器110与基本单元112通信。在设定的间隔，传感器单元102也“苏醒”，并向基本单元(或中继器)发送状态信息(如功率水平、自诊断信息等等)，然后监听命令一段时间。在一个实施例中，传感器单元102还包括拆动检测器(tamper detector)。当检测到对传感器单元102的拆动时，传感器单元102向基本单元112报告这个拆动事件。

【0049】在一个实施例中，传感器单元102提供双向通信，并被配置成接收来自基本单元112的数据和/或指令。因此，例如，基本单元112可以命令传感器单元102执行附加测量、转到备用模式、苏醒、报告电池状态、改变苏醒间隔、运行自诊断并报告结果等等。在一个实施例中，传感器单元102定期报告其总体健康情况和状态(如自诊断结果、电池健康情况等等)。

【0050】在一个实施例中，传感器单元102提供两种苏醒模式，即第一苏醒模式和第二苏醒模式，前者用于读取测量值(并且如果认为必要则报告这种测量值)，后者用于监听来自中央报告站的命令。两种苏醒模式或其组合可以出现在不同的间隔。

【0051】在一个实施例中，传感器单元102采用扩展频谱(扩频)技术与中继器单元110通信。在一个实施例中，传感器单元102采用跳频扩频。在一个实施例中，传感器单元102具有将其自身和其它传感器单元相区别的地址或标识(ID)码。传感器单元102将其ID附加到发出的通信包，以便中继器110可以识别来自传感器单元102的传输。中继器110将传感器单元102的ID附加到被传送到传感器单元102的数据和/或指令中。在一个实施例中，传感器单元102忽略地址被设定为其它传感器单元的数据和/或指令。

【0052】在一个实施例中，传感器单元102包括复位功能。在一个实施例中，复位功能是由复位开关208激活的。在一个实施例中，复位功能在规定的时间间隔起作用。在复位间隔期间，收发器203处在接收模式中，并能够接受来自外部程序器的标识码。在一个实施例中，外部程序器无线地发送期望的标识码。在一个实施例中，标识码是由通过电连接器连接到传感器单元102的外部程序器编程设定的。在一个实施例中，到传感器单元102的电连接是通过经由用于连接电源206的连接器发送已调制的控制信号(电力线载波信号)提供的。在一个实施例中，外部程序器提供功率和控制信号。在一个实施例中，外部程序器还编程设定安装在传感器单元中的(多个)传感器的类型。在一个实施例中，标识码包括区域码(如公寓号、地区码、楼层号等等)和单元号(如单元1、2、3等等)。

【0053】在一个实施例中，外部编程器通过利用可选的编程接口210与控制器202连接。在一个实施例中，编程接口210包括一连接器。在一个实施例中，编程接口210包括一红外接口。在一个实施例中，编程接口210包括一电感耦合线圈。在一个实施例中，编程接口210包括一个或多于一个电容耦合板。

【0054】在一个实施例中，传感器在900MHz波段上与中继器通信。此波段提供穿过建筑物结构中或建筑物周围的墙壁或其它障碍物的良好传输。在一个实施例中，传感器在超过和/或低于900MHz波段的波段上与中继器通信。在一个实施例中，传感器、中继器和/或基本单元在射频信道上发送之前或开始发送之前，监听该信道。如果该信道正在被使用(如由另一台设备，诸如另一个中继器、无绳电话等等使用)，则传感器、中继器和/或基本单元变换到不同的信道。在一个实施例中，传感器、中继器和/或基本单元通过监听射频信道的干扰，并使用算法选择避免干扰的下一个发送信道来协调频率跳转。因此，例如，在一个实施例中，如果传感器检测到危险状况并进入连续发送模式，则传感器在发送之前测试(如监听)该信道以避开被阻挡、被使用或被堵塞的信道。在一个实施例中，传感器继续发送数据，直到传感器接收到来自基本单元表明已经接收到消息的应答。在一个实施例中，传感器发送具有普通优先级的数据(如状态信息)且不寻找应答，并且传感器发送具有提高的优先级的数据(如过多的烟、温度等等)，直到接收到应答。

【0055】中继器单元110被配置成在传感器102(类似地，传感器单元103-104)和基本单元112之间转发通信量。中继器单元110一般在具有几个其它中继器单元(如图1的中继器单元111)的环境下工作，并且因此中继器单元110包含传感器单元ID的数据库(如查询表)。在图1中，中继器110有传感器102-104的ID的数据库项，因此传感器110只与传感器单元102-104通信。在一个实施例中，中继器110具有内部电源(如电池、太阳能电池、燃料电池等等)，并且通过维持预计传感器单元102-104何时发送的内部时间表来节省功率。在一个实施例中，当其指定的传感器单元中没有一个被安排发送时，中继器单元110进入低功率模式。在一个实施例中，中继器110使用扩频技术与基本单元112和传感器单元102-104通信。在一个实施例中，中继器110采用跳频扩频与基本单元112和传感器单元102-104通信。在一个实施例中，中继器单元110具有一个地址或标识(ID)码，并且中继器单元110将其地址附加到中继器发出的向外发送的通信包(即，不被转发的包)。在一个实施例中，中继器单元110忽略地址为其它中继器单元或不由中继器110服务的传感器单元的数据和/或指令。

【0056】在一个实施例中，基本单元112通过发送地址为传感器单元102的通信包与传感器单元102通信。中继器110和111都接收地址为传感器单元102的通信包。中继器单元111忽略地址为传感器单元102的通信包。中继器单元110向传感器单元102发送地址为传感器单元102的通信包。在一个实施例中，传感器单元102、中继器单元110和基本单元112采用跳频扩频(FHSS)(也称作信道跳转)进行通信。

【0057】跳频无线***具有避免其它干扰信号和避免冲突的优点。而且，不在一个频率上连续发送的***还具有好管理的优点。信道跳转发射器经过一段连续发射之后或者当遇到干扰时改变频率。这些***可能有较高的发射功率，对带内毛刺的限制也不严格。FCC(联邦通信委员会)规章将在发射器必须改变频率之前在一个信道上的发射时间限制到400毫秒(根据信道带宽平均在10-20秒)。改变频率来恢复发射时存在最小的频率阶跃。如果有25-49个频道，规章允许的有效发射功率为24dBm，毛刺必须为-20dBc，谐波必须为-41.2dBc。如果有50个或多于50个信道，规章允许的有效发射功率达30dBm。

【0058】在一个实施例中，传感器单元102、中继器单元110和基本单元112采用FHSS进行通信，其中传感器单元102、中继器单元110和基本单元112的频率跳转是不同步的，使得在任何给定时刻，传感器单元102和中继器单元110处在不同的信道上。在这种***中，基本单元112采用与中继器单元110同步的跳转频率，而不是与传感器单元102同步的跳转频率来与传感器单元102通信。然后中继器单元110采用与传感器单元102同步的跳转频率将数据转发到传感器单元。这种***大大地避免了基本单元112和中继器单元110的发射之间的冲突。

【0059】在一个实施例中，传感器单元102-106全部使用FHSS，且传感器单元102-106是不同步的。因此，在任何给定时刻，传感器单元102-106中的任何两个或多于两个传感器不可能在同一频率上发射。这种方式大大避免了冲突。在一个实施例中，冲突不被***100检测，但被***100容许。如果发生冲突，由于冲突造成的数据损失在下次传感器单元发射传感器数据时被有效地再发射。当传感器单元102-106和中继器单元110-111在异步模式下工作时，极不可能发生第二个冲突，原因是引起冲突的单元已经跳转到不同信道上。在一个实施例中，传感器单元102-106、中继器单元110-111和基本单元112采用相同的跳转率。在一个实施例中，传感器单元102-106、中继器单元110-111和基本单元112采用相同的伪随机算法控制信道跳转，但具有不同的起始种子或初始源(starting seed)。在一个实施例中，跳转算法的起始种子是根据传感器单元102-106、中继器单元110-111或基本单元112的ID计算的。

【0060】在替代的实施例中，基本单元通过发送地址为中继器单元110的通信包与传感器单元102通信，其中发送到中继器单元110的该包包括传感器单元102的地址。中继器单元102从该包中提取传感器单元102的地址，创建并发射地址为传感器单元102的包。

【0061】在一个实施例中，中继器单元110被配置成在其传感器和基本单元112之间提供双向通信。在一个实施例中，中继器110被配置成从基本单元110接收指令。因此，例如，基本单元112可以指示中继器：向一个或多于一个传感器发送命令、转到备用模式、“苏醒”、报告电池状态、改变苏醒间隔、运行自诊断并报告结果等等。

【0062】基本单元112被配置成直接地或通过中继器110-111从许多个传感器单元接收测得的传感器数据。基本单元112还向中继器单元110-111和/或传感器单元102-106发送命令。在一个实施例中，基本单元112与快速读取CD-ROM的无盘计算机113通信。当基本单元112接收来自传感器单元102-106、指示存在紧急状况(如火或大量的烟、温度、水等等)的数据时，计算机113试图通知负责方120。

【0063】在一个实施例中，计算机112保持所有传感器单元102-106和中继器单元110-111的健康状况、电力状态(如电池电量)和当前运行状态的数据库。在一个实施例中，计算机113通过向每个传感器单元102-106发送运行自诊断并报告结果的命令来自动地执行例行维护。计算机113收集并记录这种诊断结果。在一个实施例中，计算机113向每个传感器单元102-106发送指令，告知它们在“苏醒”间隔之间等待多长的时间。在一个实施例中，计算机113根据传感器单元的健康状况、电力状态、位置等为不同的传感器单元102-106安排不同的苏醒间隔。在一个实施例中，计算机113根据传感器单元(如与具有湿度或湿气传感器的传感器单元相比，具有产生应该被更频繁地检查的数据的烟和/或温度传感器的传感器单元)收集的数据的类型和数据的紧急性为不同的传感器单元102-106安排不同的苏醒间隔。在一个实施例中，基本单元向中继器发送指令以将传感器信息路由绕过故障中继器。

【0064】在一个实施例中，计算机113产生一个显示，告诉维修人员传感器单元102-106中的哪个传感器需要修理或维护。在一个实施例中，计算机113根据每个传感器的ID，保存显示每一传感器的状态和/或位置的列表。

【0065】在一个实施例中，传感器单元102-106和/或中继器单元110-111测量所接收的无线信号的信号强度(如传感器单元102测量从中继器单元110接收的信号强度，中继器单元110测量从传感器单元102和/或基本单元112接收的信号强度)。传感器单元102-106和/或中继器单元110-111将这些信号强度测量值报告给计算机113。计算机113评估信号强度测量值以弄清传感器***100的健康情况和健壮性。在一个实施例中，计算机113使用信号强度信息来按路线重新发送(re-route)传感器***100中的无线通信量。因此，例如，如果中继器单元110离线，或与传感器单元102通信有困难，则计算机113可以向中继器单元111发送指令以将传感器单元102的ID加入中继器单元111的数据库(并且类似地，向中继器单元110发送指令来去除传感器单元102的ID)，从而通过路由器单元111而不是路由器单元110为传感器单元102按路线传送通信量。

【0066】图2是传感器单元102的框图。在传感器单元102中，一个或一个以上传感器201和收发器203被提供给控制器202。控制器202一般向(多个)传感器201和收发器203提供电力、数据和控制信息。电源206被提供给控制器202。可选的拆动传感器205也被提供给控制器202。复位装置(如开关)208被提供给控制器202。在一个实施例中，提供可选的声音输出装置209。在一个实施例中，传感器201被配置为插件模块，它可以被相对容易地更换。

【0067】在一个实施例中，收发器203是基于Texas Instruments(德克萨斯仪器)公司的TRF 6901收发器芯片的。在一个实施例中，控制器202是传统的可编程微控制器。在一个实施例中，控制器202是基于现场可编程门阵列(FPGA)的，例如由Xilinx公司提供的现场可编程门阵列。在一个实施例中，传感器201包括具有烟腔的光电烟传感器。在一个实施例中，传感器201包括电热调节器(或热敏电阻器)。在一个实施例中，传感器201包括湿度传感器。在一个实施例中，传感器201包括如下面所列的传感器：例如水位传感器、水温传感器、一氧化碳传感器、湿气传感器、水流量传感器、天然气传感器、丙烷传感器等等。

【0068】控制器202从(多个)传感器201接收传感器数据。一些传感器201产生数字数据。然而，对许多类型的传感器201而言，传感器数据是模拟数据。模拟传感器数据由控制器202转换成数字格式。在一个实施例中，控制器评估从(多个)传感器201接收的数据，并确定是否将该数据传送到基本单元112。传感器单元102一般通过不传送落入正常范围的数据来节省功率。在一个实施例中，控制器202通过将数据值和阈值(如高阈值、低阈值或高-低阈值)进行比较来评估传感器数据。如果该数据在阈值之外(如大于高阈值、小于低阈值、在内范围阈值之外或在外范围阈值之内)，则该数据被认为是异常的，并被发送给基本单元112。在一个实施例中，数据阈值被编入控制器202中。在一个实施例中，数据阈值是由基本单元112通过向控制器202发送指令而编程设定的。在一个实施例中，控制器202获得传感器数据，并且当计算机113发出命令时传送该数据。

【0069】在一个实施例中，拆动传感器205被配置成检测移去和/或拆动传感器单元102的开关。

【0070】图3是中继器单元110的框图。在中继器单元110中，第一收发器302和第二收发器304被提供给控制器303。控制器303一般向收发器302、304提供电力、数据和控制信息。电源306被提供给控制器303。可选的拆动传感器(未图示)也被提供给控制器303。

【0071】当向基本单元112转送传感器数据时，控制器303接收来自第一收发器302的数据，并将该数据提供给第二收发器304。当从基本单元112向传感器单元转送指令时，控制器303接收来自第二收发器304的数据，并将该数据提供给第一收发器302。在一个实施例中，控制器303通过在控制器303不需要数据的时期期间将收发器302、304断电来节省功率。控制器303还监视电源306，并向基本单元112提供状态信息，如自诊断信息和/或关于电源306的健康状况的信息。在一个实施例中，控制器303在规则的间隔向基本单元112发送状态信息。在一个实施例中，当被基本单元112请求时，控制器303将状态信息发送给基本单元112。在一个实施例中，当检测到故障状况时(如电池电量低)控制器303向基本单元112发送状态信息。

【0072】在一个实施例中，控制器303包括无线传感器单元102的标识码表格或列表。中继器303转发从该列表中的传感器单元102接收的包，或转发发送给该列表中传感器单元102的包。在一个实施例中，中继器110从计算机113接收传感器单元列表中的项目。在一个实施例中，控制器303确定预计传感器单元表格中的传感器单元102何时传送，以及在预计列表中的收发器不传送时，将中继器110(如收发器302、304)置于低功率模式。在一个实施例中，当改变报告间隔的命令转发到传感器单元列表(表格)中的一个传感器单元102时，或者当新的传感器单元被加入传感器单元列表(表格)时，控制器303重新计算低功率运行的时间。

【0073】图4是基本单元112的框图。在基本单元112中，收发器402和计算机接口404被提供给控制器403。控制器303一般向收发器402和该接口提供数据和控制信息。接口404被提供给监视计算机113上的一个端口。接口404可以是标准计算机数据接口，诸如以太网、无线以太网、火线端口、通用串行总线(USB)端口、蓝牙等等。

【0074】图5示出了由传感器单元、中继器单元和基本单元使用的通信包500。包500包括前导部分501、地址(或ID)部分502、数据有效载荷部分503和完整性部分504。在一个实施例中，完整性部分504包括校验和。在一个实施例中，传感器单元102-106、中继器单元110-111和基本单元112使用诸如包500的包进行通信。在一个实施例中，使用FHSS传送包500。

【0075】在一个实施例中，在传感器单元102、中继器单元111和基本单元112之间传播的数据包是被加密的。在一个实施例中，在传感器单元102、中继器单元111和基本单元112之间传播的数据包是被加密的，且在该数据包中提供认证码，以便传感器单元102、中继器单元和/或基本单元112可以验证包的真实性。

【0076】在一个实施例中，地址部分502包括第一代码和第二代码。在一个实施例中，中继器111仅检查第一代码来确定是否应该转发该包。因此，例如第一代码可以被解释为建筑物(或建筑物群)代码，而第二代码被解释为子代码(如公寓代码、区域代码等等)。因此，使用第一代码进行转发的中继器转发具有指定的第一代码(如，对应于中继器的建筑物或建筑物群)的包。从而，由于建筑物中的一组传感器一般都具有相同的第一代码和不同的第二代码，因此减少了将传感器单元102的列表编制到中继器中的需求。如此配置的中继器只需要知道第一代码来为建筑物或建筑群中的任何中继器转发包。然而这提高了同一个建筑物中的两个中继器试图为同一传感器单元102转发包的可能性。在一个实施例中，每个中继器在转发包之前等待一设定的延迟周期。因此，降低了在基本单元(在传感器单元发送包到基本单元的情况下)处包冲突的可能性，并降低了在传感器单元(在基本单元发送包到传感器单元的情况下)处的包冲突的可能性。在一个实施例中，延迟周期被编程到每个中继器中。在一个实施例中，在工厂或在安装期间延迟周期被预编程到中继器单元。在一个实施例中，延迟周期被基本单元112编程到每个中继器中。在一个实施例中，中继器随机地选择延迟周期。在一个实施例中，中继器为每个转发的包随机地选择延迟周期。在一个实施例中，第一代码是至少6位数字。在一个实施例中，第二代码是至少5位数字。

【0077】在一个实施例中，第一代码和第二代码在工厂被编程到每个传感器单元中。在一个实施例中，当安装传感器单元时，第一代码和第二代码被编程设定。在一个实施例中，基本单元112能重新编程设定传感器单元中的第一代码和/或第二代码。

【0078】在一个实施例中，通过将每个中继器单元111配置成在不同的频率信道上开始传送可进一步避免冲突。因此，如果两个中继器试图同时开始传送，则因为传送是在不同的信道(频率)上开始的，所述两个中继器不会相互干扰。

【0079】图6是说明传感器单元102运行的一个实施例的流程图，其中提供了相对连续的监视。在图6中，上电块601在初始化块602之前。初始化之后，在块603中，传感器单元102检查故障状况(如，拆动传感器的激活、低电池电量、内部故障等等)。决策块604检查故障状态。如果发生故障，则该过程前进到块605，在此故障信息被传送到中继器110(之后，该过程前进到块612)；否则该过程前进到块606。在块606中，传感器单元102从(多个)传感器201获得传感器读数。传感器数据随后在块607中被评估。如果传感器数据异常，则该过程前进到传送块609，在块609，传感器数据被传送到中继器110(之后，该过程前进到块612)；否则，该过程前进到超时决策块610。如果还未超过超时期，则该过程返回故障检查块603；否则该过程前进到传送状态块611，在块611，正常状态信息被传送到中继器110。在一个实施例中，所传送的正常状态信息类似于简单的“ping”，这表明传感器单元102正在正常工作。在块611之后，该过程进行到块612，在块612，传感器单元102瞬时监听来自监视计算机113的指令。如果接收到指令，则传感器单元102执行指令，否则，该过程返回状态检查块603。在一个实施例中，收发器203通常被断电。控制器202在执行块605，609，611和612的过程中，给收发器203上电。监视计算机113可以给传感器单元112发出指令，以改变用于评估块607中使用的数据的参数、块612中使用的监听期等等。

【0080】例如图6所示的相对连续的监视对检测相对高优先级的数据(如，烟、火、一氧化碳、可燃气体等等)的传感器单元是合适的。相反，对检测相对较低优先级的数据(如，湿度、湿气、耗水量等等)的传感器可以使用周期监视。图7是说明传感器单元102运行的一个实施例的流程图，其中提供了周期监视。在图7中，上电块701之后是初始化块702。初始化之后，传感器单元102进入低功率休眠模式。如果在休眠模式期间发生故障(如拆动传感器被激活)，则过程进入苏醒块704，之后进入传送故障块705。如果在休眠周期期间没有发生故障，则当过了规定的休眠周期之后，过程进入块706，在块706，传感器单元102读取来自(多个)传感器201的传感器读数。在报告块707中，传感器数据随后被发送到监视计算机113。报告之后，传感器单元102进入监听块708，在块708，传感器单元102监听来自监视计算机708的指令一段相对短的时间。如果接收到指令，则传感器单元102执行指令，否则该过程返回休眠块703。在一个实施例中，传感器201和收发器203通常被断电。控制器202在执行块706期间给传感器201上电。控制器202在执行块705、707和708期间，给收发器上电。监视计算机113可以给传感器单元102发送指令，以改变块703中使用的休眠周期、块798中使用监听周期等等。

【0081】在一个实施例中，在接收到握手类型的应答之前，传感器单元传送传感器数据。因此，不是在没有指令时休眠，或传送之后(如在决策块613或709之后)接收应答，传感器单元102重新传送它的数据并等待应答。在接收到应答之前，传感器单元102继续传送数据并等待应答。在一个实施例中，传感器单元从中继器单元111接受应答，然后中继器单元111的职责变成确保数据被转发到基本单元112。在一个实施例中，中继器单元111不产生应答，而是将应答从基本单元112转发到传感器单元102。传感器单元102的双向通信能力给基本单元112提供了控制传感器单元102运行的能力，并且还提供了在传感器单元102和基本单元112之间进行健壮的握手类型通信的能力。

【0082】不管一个实施例中的传感器单元102的正常运行模式(如使用图6、7中的流程图或其它模式)，监视计算机113能指示传感器单元102在相对连续的模式下运行，在此模式中传感器重复地读取传感器读数，并将读数传送到监视计算机113。这种模式可以使用在，例如，传感器单元102(或附近的传感器单元)已经检测到潜在的危险状况时(如，烟、温度快速上升等等)。

【0083】图8显示一种传感器***808，其中一个或多于一个成本相对低的传感器单元802-804将传感器读数和/或状态信息传送给与基本单元112或中继器单元110进行通信的区域监视器单元810。传感器单元802-804可被配置为传感器单元102的实施例和/或湿气传感器单元1010的实施例。在一个实施例中，传感器单元802和804被配置用于将信息传送给区域监视器单元810的单向通信。湿气传感器单元1010可被配置为传感器单元102的一个实施例。湿气传感器单元1010可被配置为如图2所示带有收发器203，该收发器203既能发送又能接收，或者收发器203可被配置为只能进行发送操作。在一个实施例中，区域监视器810以类似于中继器单元110的方式进行配置。

【0084】在一个实施例中，区域监视器810被配置为提供与一个或多于一个传感器单元102的双向通信。在一个实施例中，区域监视器810被配置为接收来自一个或多于一个传感器单元802-804的单向通信。

【0085】在一个实施例中，一旦检测到异常的传感器读数(例如，检测到水、检测到烟等)，传感器单元802向区域监视器810发送消息。在一个实施例中，一旦检测到异常的传感器读数，传感器单元802以所需的时间间隔(例如，每几秒)向区域监视器810发送消息流。在一个实施例中，传感器单元802定期(例如，每小时，每天，每几小时等)向区域监视器810发送状态报告(例如，***健康情况，电池电量状态等)。区域监视器将来自传感器***800的消息转发给监视***113。在一个实施例中，监视***113和/或区域监视器810能够基于从传感器单元802接收到的状态信息和/或基于缺少来自传感器单元802的状态信息来判断传感器单元802出现故障。区域监视器810预期接收来自传感器802的周期性状态更新，因此，若接收不到此规则的状态更新，则区域监视器(以及中央监视器113)可认为传感器单元802出现故障或被移走。

【0086】在一个实施例中，传感器单元802向区域监视器810发送实际传感器数据，而区域监视器将这些数据转发给中央监视***113以进行分析。这样，与只是提供开关类型传感器的简单报警***不同，传感器单元802-804以及102-106提供实际传感器读数，这些传感器读数可以通过监视***进行分析以确定或评估问题的严重性(例如，烟的量，水的量，烟、水、温度的增长率等)。

【0087】在一个实施例中，监视***113维护从传感器单元802-804和102-106接收到的数据以帮助维护传感器***。在一个实施例中，预期维护人员定期(例如，每半年、每年、每两年、每月等)测试每个传感器单元以确保传感器在工作。因此，例如，在一个实施例中，预期维护人员将每个湿气传感器1010都暴露在水中以测试其运行并确保“感应到水”的消息能够被传送给监视***113。类似的，可以安排维护人员将烟雾传感器暴露于烟雾中。这样，若监视***数据库显示某特定传感器单元在对应于维护间隔的周期内未报告传感器事件(例如，检测到水、检测到烟雾等)，监视***113可以报告该传感器单元故障或未按照测试日程表对该传感器单元进行测试。这样，管理人员可以通过检查由***113维护的数据库而监测维护人员的工作以确保每个传感器都已按照所需的维护日程表被激活并被测试。

【0088】由监视***113维护的数据库也可用于提供传感器活动图并指出建筑物或建筑结构中可能出现麻烦的区域。因此，例如，若一特定水传感器定期被激活，则监视***113可指出在此传感器监视的区域内存在潜在的问题而向维护人员或管理人员报警。

【0089】建筑物中湿度过大可以引起严重的问题，如腐烂、真菌生长、霉和真菌等等(下文通称为菌类)。在一个实施例中，传感器201包括一湿度传感器。在一个实施例中，监视***100通过在建筑物的一个或多于一个位置测量建筑材料的湿气含量来检测对菌类(如，霉、霉菌、真菌等)生长有利的条件。在一个实施例中，传感器***被用于检测例如清水墙、木材、混凝土、灰泥、拉毛水泥等建筑材料中的湿气。在一个实施例中，传感器单元102包含湿气传感器和一个或多于一个与建筑材料相连的湿气探头。湿气探头被提供给建筑材料以允许传感器单元102检测和/或测量材料中湿气的存在。建筑材料中的湿气一般是由泄漏(例如，管道泄漏、屋顶泄漏、灰泥泄漏等)、地下水的侵入、潮气聚集或冷凝等造成的。在一个实施例中，传感器单元102(或监视计算机113)通过测量(或估计)湿气水平的增长率，和/或测量(或估计)潮湿区域的大小，和/或测量(或估计)建筑材料中湿气含量来确定湿气问题的严重性。

【0090】在一个实施例中，监视计算机113对来自不同传感器单元的湿气测量进行比较以便检测湿气过高的区域。因此，例如，监视计算机113可以将来自于第一楼区的第一传感器单元102的湿气读数与来自于第二区域的第二传感器单元102的湿气读数进行比较。例如，监视计算机可以获取来自大量楼区的湿气读数以建立一个湿气读数基线，接着对比来自各个传感器单元的特定湿气读数以确定是否有一个或多于一个单元正在测量过高的湿气。监视计算机113将对湿气过高的区域进行标记以便维护人员进一步的调查。在一个实施例中，监视计算机113维护多个传感器单元的湿气读数的历史记录并对显示湿气超出预料增长的区域进行标记以便维护人员进行调查。

【0091】监视站113收集来自第一湿气传感器和第二湿气传感器的湿气读数，并通过比较第一湿气数据和第二湿气数据指出对菌类生长有利的条件。在一个实施例中，监视站113通过比较来自多个湿气传感器的湿气读数建立一个基线湿气，并当第一湿气数据中的至少一部分数据超过基线湿气一指定量时，指出第一建筑物区域中可能的菌类生长条件。在一个实施例中，监视站113通过比较来自多个湿气传感器的湿气读数建立一个基线湿气，并当第一湿气数据中的至少一部分数据超过基线湿气一指定百分比时，指出第一建筑物区域中可能的菌类生长条件。

【0092】在一个实施例中，监视站113通过比较来自多个湿气传感器的湿气读数建立一个基线湿气历史，并在指定的时间段内第一湿气数据中的至少一部分数据超过基线湿气历史一指定量时，指出第一建筑物区域中可能的菌类生长条件。在一个实施例中，监视站113通过比较在一段时间内来自多个湿气传感器的湿气读数来建立一个基线湿气历史，并当第一湿气数据中的至少一部分数据超过基线湿气一指定时间段的一指定百分比时，指出第一建筑物区域中可能的菌类生长条件。

【0093】在一个实施例中，当传感器单元102确定湿气数据没能通过阈值测试时，就传送湿气数据。在一个实施例中，用于阈值测试的湿气阈值通过监视站113提供给传感器单元102。在一个实施例中，用于阈值测试的湿气阈值是由监视站根据监视站中建立的基线湿气计算的。在一个实施例中，基线湿气至少部分被计算为来自许多个湿气传感器的湿气读数的平均值。在一个实施例中，基线湿气至少部分被计算为来自许多个湿气传感器的湿气读数的时间平均值。在一个实施例中，基线湿气至少部分被计算为来自一个湿气传感器的湿气读数的时间平均值。在一个实施例中，基线湿气至少部分被计算为最大湿气读数和许多个湿气读数的平均值中较小的一个。

【0094】在一个实施例中，传感器单元102响应监视站113的查询而报告湿气读数。在一个实施例中，传感器单元102以定期间隔报告湿气读数。在一个实施例中，湿气间隔由监视站113提供给传感器单元102。

【0095】在一个实施例中，菌类生长条件的计算是将来自一个或一个以上湿气传感器的湿气读数和基线(或基准)湿气进行比较。在一个实施例中，该比较是基于湿气读数和基线值的一个百分比(如，一般大于100％的百分比)的比较。在一个实施例中，该比较基于将湿气读数和超过基准湿气的一个指定的变化(delta)值比较。在一个实施例中，菌类生长条件的可能性计算是基于湿气读数的时间历史的，这样有利条件存在的时间越长，菌类生长的可能性就越大。在一个实施例中，与短时期的相对高的湿气读数相比，在一段时间内相对高的湿气读数表明菌类生长的可能性更大。在一个实施例中，与基线或基准湿气相比，湿气的相对突然增加由监视站113报告为漏水的可能性。如果相对高的湿气读数随时间继续，则监视站113将相对高的湿气报告为可能有漏水和/或可能有菌类生长或水渍的区域。

【0096】相对更利于菌类生长的温度增加了菌类生长的可能性。在一个实施例中，来自建筑物区域的温度测量值也用于菌类生长可能性计算。在一个实施例中，菌类生长可能性的阈值是至少部分作为温度的函数计算的，使得相对更利于菌类生长的温度导致产生比相对不利于霉菌生长的温度相对较低的阈值。在一个实施例中，菌类生长可能性的计算至少部分取决于温度，使得相对更利于菌类生长的温度表明比相对不利于菌类生长的温度有相对较高的菌类生长可能性。因此，在一个实施例中，和相对不利于菌类生长的温度的超过基准湿气的最大湿气和/或最小阈值相比，更利于菌类生长的温度的超过基准湿气的最大湿气和/或最小阈值是相对较低的。

【0097】在一个实施例中，水流量传感器被提供给传感器单元102。传感器单元102从水流量传感器获得水流量数据，并将水流量数据提供给监视计算机113。监视计算机113然后可以计算用水量。此外，监视计算机可以通过例如在应该有少量流量或没有流量时查找水流量来监视漏水。因此，例如，如果监视计算机检测整个夜晚的用水量，则监视计算机可以发出警戒，表示可能发生漏水。

【0098】在一个实施例中，降雨传感器被提供给监视计算机113且一个或多于一个截止阀被提供给监视计算机113以允许监视计算机113关闭向建筑物中一个或多于一个区域的供水。若在没有降雨的情况下，一个或多于一个湿气传感器报告湿气水平的相对快速增长，则监视计算机可关闭建筑物中受影响区域的供水(假定湿气是由于管道漏水所致)。

【0099】图9显示一湿气传感器单元902，此单元包括被提供给阻抗探头903的阻抗传感器901。传感器单元902是传感器单元102或802的一个实施例，其中传感器201被配置为阻抗传感器901。阻抗传感器901测量探头903的阻抗。在一个实施例中，阻抗传感器901测量探头903的电阻。在一个实施例中，阻抗传感器901测量探头903的交流(AC)电阻。在一个实施例中，阻抗传感器901测量探头903的交流(AC)电抗。阻抗传感器901从控制器202处接收控制输入并向控制器202提供输出数据。

【0100】大多数建筑材料的阻抗会随着该建筑材料的湿气含量的变化而变化。典型地，大多数建筑材料(例如，混凝土、清水墙、灰泥、木材等)干燥时具有较高的阻抗，而当湿气水平提高时，阻抗降低。因此，一种用以测量许多建筑材料的湿气含量的简便方法就是测量被提供给建筑材料的探头的阻抗。

【0101】若只需要直流(DC)电阻，则探头与建筑材料直接电接触。若需要交流(AC)阻抗，则探头和建筑材料可直接电接触也可通过电介质与建筑材料进行电容性耦合。

【0102】通常在材料干燥的时候向该建筑材料提供探头。阻抗传感器以特定的时间间隔测量探头的阻抗。在一个实施例中，阻抗的改变通过传感器单元902报告给监视计算机***113作为湿气含量的可能增长。

【0103】在一个实施例中，所测阻抗数据、探头的电子特性以及探头所附着的建筑材料类型被提供给监视***113以允许监视***113由阻抗数据计算湿气含量。

【0104】在一个实施例中，传感器单元902具有阈值数值(如前文所述)，且当所测阻抗数值超出该阈值时，传感器单元902报告该阻抗数据。在一个实施例中，阈值是高阈值，当所测阻抗数值超过此阈值时就报告阻抗数据。在一个实施例中，阈值是低阈值，当所测阻抗数值低于此阈值时就报告阻抗数据。在一个实施例中，阈值被设置为内阈值。在一个实施例中，阈值被设置为外阈值。在一个实施例中，阈值被设置为阻抗的幅值(magnitude)。在一个实施例中，阈值被设置为阻抗的实部(例如，电阻)。在一个实施例中，阈值被设置为阻抗的虚部(例如，电抗)。

【0105】例如，清水墙(石膏)和/或灰泥在干燥的时候具有相对高的阻抗且该阻抗随着湿气含量增高而下降。在一个实施例中，一旦由阻抗传感器1002测得的阻抗下降一特定量，传感器单元902就将阻抗数据报告给监视***113。在一个实施例中，一旦由阻抗传感器1002测得的阻抗下降一特定量，传感器单元902就将阻抗数据报告给监视***113，其中该特定量是根据探头1001所附着的材料来指定的。

【0106】在一个实施例中，以特定的时间间隔且一旦通过阻抗传感器1002测得的阻抗下降一特定量，传感器单元902就将阻抗数据报告给监视***113。监视器***113通过记录传感器单元902报告的最高阻抗来建立“干燥”阻抗值。

【0107】图10显示被提供给阻抗探头1001的阻抗传感器1002(对应于图9中的阻抗传感器902)，该阻抗探头被配置为一对导电片1008、1009。选择性地，在一个实施例中，两个或多于两个引脚1010、1011被提供给导电片1008、1009。在一个实施例中，当安装探头1001时，引脚1010、1011被***到建筑材料中以获得与建筑材料较好的电接触。引脚1010、1011可以被配置为附着在导电片1008、1009上的引脚、钉子和/或穿过导电片1008、1009的钩环等。

【0108】响应来自控制器202的控制输入，阻抗传感器测量探头1001的阻抗。在一个实施例中，湿的和潮的情况下的期望阻抗值是通过建筑材料的类型以及探头1001的特性(例如，长度、引脚数等)确定的。

【0109】图11是阻抗传感器1002的示意图，该阻抗传感器被配置为利用电压源1904和电流传感器1105来测量阻抗。电压源提供导体1008和1009之间的电压而电流传感器1105测量通过探头的电流。然后通过欧姆定律计算得到阻抗。在一个实施例中，控制器202控制电压源1004所产生的电压。在一个实施例中，电压源1004是直流(DC)源。在一个实施例中，电压源1004是交流(AC)源。在一个实施例中，控制器202控制电压源1004的频率和/或相位。在一个实施例中，电流传感器1105通过探头1001中的电流测量电流幅值。在一个实施例中，电流传感器1105通过探头1001中的电流测量电流的幅值和相位。

【0110】图12是阻抗传感器1002的示意图，该阻抗传感器被配置为利用电流源1204和电压传感器1205来测量阻抗。电流源1204提供通过导体1008和1009的电流而电压传感器1205测量探头1001两端的电压。然后通过欧姆定律计算得到阻抗。在一个实施例中，控制器202控制电流源1204所产生的电流。在一个实施例中，电流源1204是直流(DC)源。在一个实施例中，电流源1204是交流(AC)源。在一个实施例中，控制器202控制电流源1204的频率和/或相位。在一个实施例中，电压传感器1205通过探头1001两端的电压测量电流幅值。在一个实施例中，电流传感器1205通过探头1001两端的电流测量电压的幅值和相位。

【0111】图13是阻抗传感器1002的示意图，该阻抗传感器被配置为利用一阻抗电桥来测量阻抗，该阻抗电桥包括在电桥三个支路(leg)中的阻抗1301-1303且探头被提供给电桥的第四支路。控制输入被提供给驱动该电桥的电压源和测量该电桥两端阻抗的模块1310。在一个实施例中，阻抗1303固定不变。在一个实施例中，阻抗1303由控制模块1310来改变。在一个实施例中，阻抗1303固定不变。在一个实施例中，阻抗1303由控制模块1310根据控制输入来改变。如本领域所知，然后利用已知阻抗1301-1303和电桥两端的电压来计算探头1001两端的阻抗。

【0112】图14显示一湿气传感器，其包含被提供给阻抗探头1001的时域/频域阻抗传感器1402。在一个实施例中，时频域阻抗传感器1402使用时域和/或频域测量技术测量沿阻抗探头1001的阻抗特性。在一个实施例中，时频域阻抗传感器1402使用时域测量技术通过沿阻抗探头1001发送相对短能量脉冲并测量该能量脉冲的反射来测量沿阻抗探头1001的阻抗特性。在一个实施例中，时频域阻抗传感器1402被配置为时频域反射计。在一个实施例中，时频域阻抗传感器1402在不同频率下测量探头1001的阻抗，然后使用傅立叶变换技术将频域的测量值转换到时域。在一个实施例中，时域数据被用来识别沿阻抗探头1001的相对更潮湿的区域。

【0113】图15是一图表，其显示当检测到相对小块潮湿区域1502时，时频域阻抗传感器1402的示例性输出。当阻抗探头1001被提供给潮湿时具有较小阻抗的建筑材料时，阻抗探头1001的阻抗在区域1502中较小，因此阻抗探头1001产生对应于区域1502的反射。举例而言，图15包括图表1530，该图表显示对应于区域1502的下降的电阻。

【0114】图16是一图表，其显示当检测到相对大块潮湿区域1602时，时频域阻抗传感器1402的示例性输出。当阻抗探头1001被提供给潮湿时具有较小阻抗的建筑材料时，阻抗探头1001的阻抗在区域1502中较小，因此阻抗探头1001产生对应于区域1001的反射。举例而言，图16包括图表1630，该图表显示对应于区域1502的下降的电阻。对比图表1530和1630可以看到，时域/频域阻抗传感器1402可用来提供关于潮湿区域的位置、大小以及严重性的指示。潮湿区域的位置由沿着阻抗探头1001的潮湿区域的位置来确定(其中根据电信号沿探头的传播速度可将时间转换成沿探头的距离)。潮湿区域的大小由沿着阻抗探头1001的低阻抗区域的大小来确定。建筑材料中沿阻抗探头1001的不同点处的潮湿区域数量是通过沿阻抗探头1001的不同点处所测的阻抗以及阻抗探头所在的建筑材料的特性知识计算得到的。

【0115】在一个实施例中，时频/域阻抗传感器1402根据图11-图13的示意图来配置，其中各个源(电压和/或电流源)被配置为产生时域和/或频域波形的AC(交流电流)源。

【0116】图17是时域/频域阻抗传感器1402的一个实施例的示意图，该时频域阻抗传感器1402被配置为脉冲反射计，其具有脉冲发生器1705、双工器开关1703和取样器1704。时钟发生器1701受到控制输入的控制并提供控制输出给脉冲发生器1705、双工器开关1703和取样器1704。双工器开关1703一般是电子开关，其被配置为使用固态电子元件来提供高速度和高可靠性。

【0117】在传输模式中，时钟发生器将双工器开关1703置于“传输位置”(如图所示)，并指示脉冲发生器1705为双工器开关1703提供相对短持续时间的脉冲(例如，冲击、线性调频脉冲、频率脉冲等)。双工器开关1703为阻抗探头1001提供脉冲。然后当来自探头1001的一个返回脉冲(或多个脉冲)被提供给取样器1704时，时钟发生器将双工器开关1703置于“接收位置”。取样器1704将来自阻抗探头1001的取样数据提供给控制器202。

【0118】在一个实施例中，湿气传感器单元902被配置为可调阈值的湿气传感器，该传感器计算阈值水平。在一个实施例中，阈值被计算为大量传感器测量的平均值。在一个实施例中，该平均值是相对长期的平均值。在一个实施例中，该平均值是时间加权平均值，其中均值计算所用的近期传感器读数与较远时期的传感器读数有着不同的权重。在一个实施例中，较近的传感器读数相比较远的传感器读数有着较高的权重。在一个实施例中，较近的传感读数相比较远的传感读数有着较低的权重。该平均值被用来设置阈值水平。当湿气传感器读数升高超过阈值水平时，湿气传感器指示注意状况。在一个实施例中，当湿气传感读数升高超过阈值水平一特定时间段时，湿气传感器指示注意状况。在一个实施例中，当传感器读数的统计数字(例如，3个中有2个，5个中有3个，10个中有7个等)高于阈值水平时，湿气传感器指示注意状况。在一个实施例中，湿气传感器单元902可根据湿气传感读数高于阈值的程度发出不同等级的警报(例如，注意、警告、报警等)。

【0119】在一个实施例中，湿气传感器单元902根据湿气传感器读数高于阈值的程度和湿气传感器读数上升快慢或者湿气读数升高的时间长短来计算通知级别。相对快的增长率可能表示相对严重的泄露和/或会导致水渍的较大量的水。一块受潮(甚至轻微潮湿)一段时间的区域可能表示因霉菌、真菌和腐烂等导致的长期损害。例如，为了解释，读数水平、增长率可被量化为低、中、高。将传感器读数水平和增长率的组合可以显示为表格，如表1所示。表1和2提供了示例，且仅用于解释而非限制。

表一

表二

【0120】本领域的普通技术人员能够理解注意水平N可表达为公式N＝f(l，v，r，t)，其中l代表阈值水平，v代表湿气传感器读数，r代表增长率，t代表湿气传感读数的时长。在潮湿区域的大小可测量的实施例中(如例如结合图13-17所述的部分)，潮湿区域的大小也可以包含在上述方程和/或表格中。在一个实施例中，湿气传感器读数v和/或增长率r经过低通滤波以降低湿气传感器读数中噪声的影响。在一个实施例中，利用具有较低截止频率的滤波器对湿气传感器读数v进行低通滤波而计算出阈值。具有较低截止频率的滤波器提供较长时间的均值效果。在一个实施例中，湿气传感器读数和增长率的阈值独立进行计算。

【0121】在一个实施例中，当湿气传感器单元902加电时提供校准程序期。在校准期间，使用来自湿气传感器201的湿气传感器数值来计算阈值，但在校准期结束前，湿气传感器不进行注意、警告、报警等的计算。在一个实施例中，湿气传感器单元902在校准期间使用固定的(例如预编程的)阈值数值来计算注意、警告、报警等，而一旦校准期结束，就使用可调节的阈值数值。

【0122】在一个实施例中，当可调阈值数值超过最大可调阈值数值时，湿气传感器单元902确定湿气传感器201失效。在一个实施例中，当可调阈值数值低于最小可调阈值数值时，湿气传感器单元902确定湿气传感器201失效。湿气传感器单元902可将湿气传感器201的这种失效报告给基本单元112。

【0123】在一个实施例中，湿气传感器单元902从湿气传感器201处获取大量传感器数据读数并使用权向量将阈值数值计算为加权平均值。权向量对一些传感器数据读数给予比其它传感器数据读数更高的权重。

【0124】在一个实施例中，湿气传感器单元902从湿气传感器单元201处获取大量传感器数据读数并对湿气传感器数据读数进行滤波，同时由滤波过的传感器数据读数计算阈值数值。在一个实施例中，湿气传感器单元使用低通滤波器。在一个实施例中，湿气传感器单元201使用了卡尔曼(Kalman)滤波器以去除湿气传感器数据读数中不需要的成分。在一个实施例中，湿气传感器单元201抛弃属于“异常值”(例如，太高于或太低于正常值)的传感器数据读数。这样，湿气传感器单元902即使在存在噪声传感器数据的情况下也能计算阈值数值。

【0125】在一个实施例中，当阈值数值改变过快时，湿气传感器单元902指示出注意情况(例如，警报、警告、报警)。在一个实施例中，当阈值数值超出特定的最大值时，湿气传感器单元902指示出注意情况(例如，警报、警告、报警)。在一个实施例中，当阈值数值低于特定的最小值时，湿气传感器单元902指示出注意情况(例如，警报、警告、报警)。

【0126】在一个实施例中，湿气传感器单元902根据阈值数值调节湿度传感器201的一个或多于一个运行参数。因此，例如，以湿气传感器为例，湿气传感器单元201能调节提供给湿气探头的电压(或电流)。

【0127】图18是被配置为模具***1800的阻抗探头1001的一个实施例的后视图。模具***1800包括几乎沿着模具1805长度方向所提供的线性导体1801和1802。模具1805可以被配置为典型的装饰模具，例如，脚板模具、门窗侧壁模具、冠状模具、壁板模具等。在一个实施例中，导体1801和1802相对光滑并被配置为与建筑材料电容耦合。在一个电容耦合实施例中，导体上覆盖了较薄的电介质层。在一个实施例中，当模具1805被附着在墙壁(或建筑结构)上时，提供多个尖引脚(例如，引脚1803、1804)来电连接导体1801、1802刺入墙壁或其他建筑结构中。在一个实施例中，在制造过程中向模具1805提供导体1801、1802以及可选的引脚(例如引脚1803、1804)。与常规模具一样，依照模具***1800的模具是购买的，然后修改长度，并通过钉子、胶水、钩环、螺丝等附着到建筑物上。

【0128】在一个实施例中，连接器引脚1808和1809被分别提供给导体1801和1802。如图19所示，可选的连接器引脚1808和1809延伸穿过模具1805的前部以便向配备在模具1805前部的传感器单元802提供电连接。

【0129】图20显示被配置为一相对柔韧带(tape)2000的阻抗探头1001。在带2000中，线性导体1801和1802被提供给电介质基底2001(例如，塑胶、聚脂薄膜、尼龙等)。在一个实施例中，导体1801、1802相对光滑且被配置为与建筑材料电容耦合。在一个电容耦合实施例中，导体上覆盖了较薄的电介质层。在一个实施例中，带2000使用粘合剂附着在所需的建筑材料上。在一个实施例中，带2000使用多个钩环(或钉子)附着在所需的建筑材料上，所述钩环(或钉子)穿过导体1801和1802以便在导体和建筑材料之间提供电连接。

【0130】在一个实施例中，当模具1805被附着在墙壁(或建筑结构)上时，提供多个尖引脚(例如，引脚1803、1804)来电连接导体1801、1802刺入墙壁或其他建筑结构中。在一个实施例中，在基底的背面提供具有可撕掉的保护性覆盖物2002的粘性层。粘性层可以用来在安装模具前将带2002粘附在模具(或其他建筑材料)上。

【0131】如图21，粘性且可撕的层2101也可以(和粘性且可撕的层2002一起或用其他方式)安装在带2000的前部以允许带2000可在模具覆盖前得以安装。因此，带2000也可在清水墙建造前安装在立柱上、立柱间、地板材料上、附着在外墙的内表面上等。

【0132】图22显示将湿气传感器单元902安装到阻抗探头带2000上的一个安装方式，其中带2000处于墙壁2201和模具2209之间。传感器单元902安装在墙壁上而带2000被配置为从模具2209的末端伸出并处于传感器单元902的下面(在墙壁和传感器单元902之间)。在一个实施例中，多个长钉或引脚2210被提供给传感器单元902以允许传感器单元与带2000的导体1801、1802建立电连接。

【0133】图23显示将湿气传感器单元902安装到阻抗探头带2000上的另一种安装方式，其中带2000处于墙壁2201和模具2209之间。在图23中，带2000被配置为从模具2209的末端延伸并环绕模具2209的末端和模具2209的表面。传感器单元902被安装在模具表面，而使得一部分带2000处于传感器单元与模具表面之间。在一个实施例中，在传感器单元902下面提供一个或更多个导电焊盘2310以允许传感器单元与带2000(和/或引脚1803、1804)的导体1801、1802建立电连接。

【0134】图24显示环绕转角的阻抗探头带2000的一个安装示例。在图24中阻抗探头带2000的第一片2402固定在墙壁2401的第一段和第一模具2409之间。阻抗探头带2000的第二片2403固定在墙壁2411的第二段和第二模具2410之间。第一片2402的一部分延伸出模具2409的末端而环绕墙壁2401和2411的转角，然后在模具2410和墙壁2411之间延伸。片2402和片2403在2404区域叠合。片2402上的引脚1803、1804与片2403上的导体1801、1802建立电连接。

【0135】图25显示阻抗探头带2000的两个较短片安装在较长模具下面的一个安装示例。在图25中，阻抗探头带2000的第一片2503固定在墙壁2501和模具2509之间。阻抗探头带2000的第二片2502固定在墙壁2501和模具2509之间，从而第一片2503和第二片2502在重叠区域交叠。片2502上的引脚1803、1804与片2501上的引脚1801、1802建立电连接。

【0136】图26显示结合湿气传感器单元902使用的自测试单元2602。自测试单元2602与湿气传感器单元902类似，包括天线204、收发器203、控制器202以及电源206。来自控制器202的控制输入被提供给测试模块2610。测试模块2610包括测试阻抗2611和电子控制开关2612。开关2612被配置为当其被控制输入激活时将测试阻抗2611提供给阻抗探头903。在一个实施例中，可用控制输入来改变测试阻抗2611的阻抗Z。在一个实施例中，监视***113向自测试单元2602发送指令以控制测试阻抗2611的阻抗Z。

【0137】在收到指令的情况下，自测试单元2602将测试阻抗2611与阻抗探头903连接。也被提供给阻抗探头903的湿气传感器902可用来测量阻抗探头的阻抗。在自测试单元将测试阻抗Z提供给探头903之前或之后，可以期望湿气传感器902测量对应于阻抗Z和探头阻抗的组合的阻抗。因此，例如，在一个实施例中，传感器单元902被提供给阻抗探头带2000的一端而自测试单元2602被提供给阻抗探头带2000的相反端以便于测试带2000和/或便于测试湿气传感器单元902。

【0138】对本领域技术人员而言，显然本发明并不限于前述说明的实施例的细节，可以用其它具体形式实现本发明而不偏离其贡献的精神或实质；而且，可以对本发明进行各种省略、替代和改动而不偏离本发明的精神。例如，尽管是针对900MHz频带描述具体实施例的，但本领域技术人员应该认识到也可以使用大于或小于900MHz的频带。无线***可以被配置以在一个或一个以上频带上运行，诸如高频(HF)波段、甚高频(VHF)波段、超高频(UHF)波段、微波波段、毫米波波段等。本领域技术人员还认识到也可以使用扩展频谱以外的技术。调制不限于任何特定的调制方法，使得所使用的调制方案可以是，例如，频率调制、相位调制、幅度调制或其组合等。因此，应认为前面对实施例的描述在所有方面都是说明性的，而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求或其等同物描述。

Claims (37)

1.一种用于检测湿气的***，其包括：

第一探头，其包括具有多个引脚的第一导体；

第二探头，其包括具有多个引脚的第二导体；

基底，其被提供给所述第一探头和所述第二探头；

湿气传感器，其被配置为测量所述第一探头和所述第二探头之间的阻抗；以及

处理器，其被配置为通过从所述湿气传感器接收阻抗数值来收集湿气读数，当所述湿气传感器检测到阻抗低于阈值时，所述处理器报告可能的湿气问题。

2.根据权利要求1所述的***，其中所述阻抗包括电阻。

3.根据权利要求1所述的***，其中所述阻抗包括电抗。

4.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导体和所述第二导体是充分线性的。

5.根据权利要求1所述的***，其中所述第一导体和所述第二导体是充分线性的且以充分平行对准的方式附着到所述基底。

6.根据权利要求1所述的***，其中即撕即贴的粘合剂被提供给所述基底。

7.根据权利要求1所述的***，其中所述粘合剂被提供给所述基底的后侧。

8.根据权利要求1所述的***，其中述述粘合剂被提供给所述基底的前侧，且其中所述第一和第二导体被提供给所述基底的所述前侧。

9.根据权利要求1所述的***，进一步包括用于从所述湿气传感器无线传输数据到监视站的装置。

10.根据权利要求1所述的***，进一步包括用于无线传输电阻数据到监视站的装置。

11.根据权利要求8所述的***，进一步包括用于接收指令以关闭水截止阀的装置。

12.根据权利要求1所述的***，其中所述湿气传感器被提供给无线传感器单元，该无线传感器单元被配置为当所述无线传感器确定所述湿气数据未通过阈值测试时报告所述湿气传感器测量的数据，所述无线传感器单元被配置为当不发送或接收数据时运行于低功率模式。

13.根据权利要求1所述的***，其中所述水传感器被提供给无线传感器单元，该无线传感器单元被配置为当所述无线传感器确定所述水数据未通过阈值测试时报告所述水传感器测量的数据，所述无线传感器单元被配置为当不发送或接收数据时运行于低功率模式。

14.根据权利要求1所述的***，进一步包括自测试模块。

15.根据权利要求14所述的***，其中所述自测试模块向所述第一和第二导体提供电阻器。

16.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过电话联系负责方。

17.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过蜂窝电话联系负责方。

18.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过蜂窝式文字消息联系负责方。

19.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过寻呼机联系负责方。

20.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过因特网联系负责方。

21.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过电子邮件联系负责方。

22.根据权利要求1所述的***，进一步包括监视计算机，其被配置为试图通过因特网即使消息联系负责方。

23.根据权利要求1所述的***，其中所述监视计算机被配置为提供湿气水平图。

24.根据权利要求1所述的***，其中所述基底包括一脚板模具。

25.根据权利要求1所述的***，其中所述***被配置为接收指令以改变状态报告间隔。

26.根据权利要求25所述的***，其中所述***被配置为接收指令以改变传感数据报告间隔。

27.根据权利要求23所述的***，其中监视计算机被配置为监视所述无线传感器单元的状态。

28.根据权利要求1所述的***，其中所述基底包括一墙壁模具。

29.一种湿气传感器***，其包括：

包含被提供给湿气探头的湿气传感器的传感器单元，所述传感器单元被配置为接收指令，所述传感器单元被配置为当所述传感器单元确定由所述湿气传感器测量的数据未通过阈值测试时报告湿气水平的严重性，所述传感器单元被配置为根据在特定时间段获取的传感器读数来调整所述阈值。

30.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中湿气水平的所述严重性至少部分地决定于所述湿气传感器检测到湿气高于所述阈值水平之后的时间长度。

31.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中湿气水平的所述严重性至少部分地决定于所述湿气水平的增长率。

32.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述阈值被计算为多个传感器数据数值的平均值。

33.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述阈值至少部分地被计算为多个传感器数据数值的加权平均值。

34.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述严重性是根据传感器读数高于所述阈值的程度进行计算的。

35.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述严重性至少部分地被计算为传感器读数高于所述阈值数值的幅度和速度的函数。

36.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述严重性至少部分地被计算为测量到超出所述阈值数值的传感器读数的个数的函数。

37.根据权利要求29所述的湿气传感器***，其中所述严重性至少部分地被计算为测量的最近的传感器读数超出所述阈值数值的百分比的函数。

Images