СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
WIRELESS ALARM COMMUNICATION METHOD

Способ относится к системам подачи сигналов тревоги с передачей их на центральную станцию через систему радиосвязи.
Системы охранной сигнализации с использованием систем радиосвязи между центральной станцией и локальными устройствами с батарейным питанием характеризуются следующими особенностями:
- часть времени они находятся в режиме «объект под охраной», а часть времени - в режиме «снято с охраны»;
- включают в себя устройства с автономным питанием, питающими элементами (батарейками), которые должны работать без замены длительное время (порядка нескольких лет);
- должны обеспечивать контроль канала связи с устройствами с автономным питанием и сигнализировать о попытках несанкционированного доступа к системе.
Одной из важных задач данных систем является обеспечение их бесперебойной работы путем удлинения работы батарей в течение длительного времени.
Известны следующие способы осуществления беспроводной связи охранной сигнализации.
В патенте US 5761206, публикация 02.06.1998, МПК G08B-025/10, раскрыт способ обмена сообщениями для передачи информации о состоянии датчиков в беспроводной системе безопасности. Способ обеспечивает повышенную помехоустойчивость обмена данными и возможность обнаруживать снижение заряда батарей датчиков. Центральная станция отправляет информацию синхронизации по меньшей мере одному из периферийных устройств. Потребление энергии снижается, по меньшей мере, для одной из схем беспроводной связи путем координации временного интервала связи и выбранного канала для связи между устройством панели управления и периферийным устройством
В патенте US 7835343, публикация 16.11.2010, МПК H04J-003/06, раскрыт способ функционирования двунаправленной беспроводной связи между центральной станцией и периферийными устройствами. Способ предусматривает передачу сигнала о низком заряде батареи периферийного устройства, чтобы предотвратить выход из строя системы.
Наиболее близким аналогом является способ работы системы мониторинга аварийных сигналов по заявке WO 2014188282, публикация 27.11.2014, МПК G08B-013/196. Центральная (базовая) станция и удаленные датчики обмениваются данными по беспроводному соединению и используют технологию скачкообразной перестройки частоты для реализации высокоэффективного протокола связи. Центральная станция передает небольшие пакеты синхронизации в начале каждого периода скачкообразного изменения частоты. Датчики (локальные устройства) только периодически принимают сигналы от центральной станции. Если датчик обнаруживает тревожную ситуацию, он открывает окно приема до следующего перехода частоты, обнаруживает данные синхронизации, а затем отвечает пакетом данных с оповещением о тревоге. Не требуется операции подтверждения приема пакетов или коррекции ошибок. Способ позволяет иметь низкие требования к мощности центральной станции, которая также обеспечивается батарейным питанием и низкие требования к питанию на каждом из дистанционных датчиков. Однако, при обнаружении датчиком тревожной ситуации, передача этого сообщения происходит с некоторой задержкой.
Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении, является увеличение срока бесперебойной работы охранной сигнализации путем повышения срока службы батарей локальных устройств за счет снижения потребления энергии при работе охранной сигнализации, при сохранении непрерывного контроля за ее состоянием.
Способ беспроводной связи охранной сигнализации, содержащей центральную станцию и локальные устройства с батарейным питанием характеризуется следующим.
Осуществляют периодический последовательный обмен сигналами с данными между центральной станцией и локальными устройствами. В каждом временном отрезке обмена периодическими сигналами между центральной станцией и каждым локальным устройством выделяют интервал времени, в котором любое локальное устройство может предать сигнал тревоги. При этом осуществляют передачу сигналов тревоги от локального устройства только при включенном режиме «объект под охраной» этого локального устройства.
Данный способ предполагает, что центральная станция будет периодически осуществлять цикл обмена сигналами с локальными устройствами. Цикл периодического обмена начинается с передачи центральной станцией пакетов синхронизации, предназначенных для установления начальной синхронизации часов локальных устройств. Локальное устройство, осуществив синхронизацию часов при включении питания, или при потере связи, в дальнейшем передает контрольные пакеты и получает квитанции от центральной станции только в закрепленных за ним интервалах обмена. Таким образом, в основу положен синхронный принцип обмена сигналами. Однако любое локальное устройство, которое обнаружит нештатную ситуацию, например, срабатывание датчика данного локального устройства, может передать сигнал тревоги в выделенном интервале времени временного отрезка обмена любого локального устройства. Тем самым достигается возможность быстрой передачи информации о нарушении режима охраны. При данном способе обеспечивается непрерывный контроль за состоянием охранной сигнализации. Однако передачу сигналов тревоги от локального устройства осуществляют только при включенном режиме «объект под охраной» этого локального устройства. Тем самым исключают передачу сигналов от локального устройства в режиме, когда охрана не нужна. Тем самым экономится энергия батарей. Но есть еще одна причина избыточного разряда батарейного питания.
Если бы передача сигналов от локальных устройств при режиме «снято с охраны» продолжалась, все равно не происходило бы ложных срабатываний охранной сигнализации, ведь центральная станция «знает», что данное локальное устройство снято с сигнализации. Однако в этом случае возрастает вероятность коллизий, когда разные локальные устройства одновременно обращаются к центральному устройству, что может привести к еще большему разряду батарей. Эта проблема решена в данном способе тем, что исключена передача тревожных сигналов от локального устройства к центральной станции в режиме «снято с охраны».
Кроме того, во временном отрезке обмена сигналами осуществляют контроль связи между центральной станцией и локальным устройством.
Помимо этого, от каждого локального устройства, в режиме «снято с охраны», передают на центральную станцию сигнал квитанции контроля связи.
При этом, каждое локальное устройство в режиме «снято с охраны» переводят в режим ожидания команды «объект под охраной» от центральной станции.
Периодический последовательный обмен сигналами с данными между центральной станцией и локальными устройствами может быть осуществлен через дополнительно введенные транслирующие устройства.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 приведена схема охранной сигнализации, в которой центральное устройство осуществляет обмен сигналами с данными между центральной станцией и локальными устройствами.
На Фиг. 2 показан временной отрезок обмена периодическими сигналами между центральной станцией и каждым локальным устройством и интервал времени, выделенный каждому локальному устройству.
На Фиг. 3 приведена схема охранной сигнализации, в которой центральное устройство осуществляет обмен сигналами через дополнительно введенные транслирующие устройства.
Охранная сигнализация содержит (Фиг. 1) центральную станцию 1 локальные устройства 2 с батарейным питанием, которые, как правило, являются устройствами контроля, устанавливаемыми на охраняемом объекте. Локальные устройства 2, как это показано на рисунке, могут непосредственно обмениваться сигналами с данными по радиоканалу с центральной станцией. Однако могут быть системы, в которых периодический последовательный обмен сигналами с данными между центральной станцией 1 и локальными устройствами 2 осуществляется через дополнительно введенные транслирующие устройства (Фиг. 3). Предложенный способ беспроводной связи охранной сигнализации может быть реализован в любом из этих вариантов.
Между центральной станцией 1 и локальными устройствами 2 осуществляют периодический последовательный обмен сигналами с данными (Фиг. 2). Этот обмен реализован по синхронному принципу обмена сообщениями между, центральной станцией 1 и локальными устройствами 2. Для повышения помехоустойчивости способа центральная станция 1 может выбрать для обмена данными на одной из двух возможных частотах передачи.
Центральная станция 1 в начале каждого цикла периодического обмена передает пакет 3 синхронизации от центральной станции 1. Далее следуют интервалы 4 обмена данными каждого локального устройства 2. При этом каждый интервал 4 обмена данными каждого локального устройства (Фиг. 2) содержит интервал 5 для контрольного пакета данного локального устройства и квитанции на него, а так же интервал 6 свободного обмена - интервал времени, в котором любое локальное устройство 2 может предать сигнал тревоги, и получить на него квитанцию.
Получив в интервале 5 контрольный пакет или в интервале 6 сигнал тревоги, центральная станция отправляет подтверждение о получении данных -квитанцию, подтверждающую прием пакета. Такой порядок важен также для того, чтобы избежать несанкционированных подключений в систему охранной сигнализации. В данном интервале 5 осуществляют также контроль связи между центральной станцией и локальным устройством.
К
Интервал 6 для свободного обмена каждого пакета 4 обмена с любым локальным устройством 2 предназначен для передачи сигнала тревоги. При этом данный интервал 6 может быть использован любым локальным устройством 2, что позволяет незамедлительно получить этот сигнал центральной станцией 1, не дожидаясь прохождения цикла синхронного обмена данными с периодом Т (Фиг. 2). По сути дела, передача сигналов тревоги в данном способе осуществляется асинхронно, но по сетке синхронизации.
Центральная станция 1 в интервале 5 может включить его в режим «объект под охраной», или отключить его, переведя в режим «снято с охраны». Передача сигналов тревоги от локального устройства 2 центральной станции 1 происходит только при включенном режиме «объект под охраной» этого локального устройства. Тем самым исключается передача многочисленных псевдосигналов тревоги, в то время, когда объект не под охраной, и исключаются коллизии совпадения этих сигналов от разных локальных устройств 2, заставляющих охранную сигнализацию многократно дублировать их сигналы. Таким образом исключается расход батарей локальных устройств 2 и продлевается срок службы охранной сигнализации. Однако от каждое локальное устройство, в режиме «снято с охраны», продолжает передачу на центральную станцию пакетов контроля связи и прием пакетов с квитанцией от центральной станции.
К
Перевод локальных устройств из режима «снято с охраны» в режим «объект под охраной» по команде от центральной станции происходит по команде в интервале 5 (Фиг. 2) в пакете 4 обмена с соответствующим локальным устройством 2. Данная команда с центральной станции приходит в локальное устройство не позднее времени Т, длительности цикла синхронного обмена данными. Длительность цикла синхронного обмена зависит от скорости передачи данных, установленной в радиоканальной системе, и может быть не более 7 секунд при числе локальных устройств более четырехсот.
Периодический последовательный обмен сигналами с данными может осуществляться как непосредственно от между центральной станцией и частью локальных устройств, так и в виде двухуровневой системы через дополнительно введенные транслирующие устройства 7 (Фиг. 3). В данном случае для обмена информацией между транслирующим устройством и центральной станцией вводится дополнительные пакеты синхронизации. В остальном способ реализуется также, как и в случае одноуровневой системы.
Использование данного способа позволяет решить следующие задачи.
К
Построение систем охранной сигнализации с локальными устройствами, работающими в двух режимах: «объект под охраной» и «снято с охраны». При этом время доставки команд на взятие под охрану не превышает цикла Т синхронного обмена данными.
К
Передача тревожных сообщений ввиду того, что они предаются в любом интервале для свободного обмена, происходит без задержек по времени. В случае возникновения коллизий при передаче сигналов тревоги от нескольких локальных устройств одновременно, максимальное время их так же не превышает цикла Т синхронного обмена данными, ввиду того, что они могут быть преданы в интервале, закрепленном за этим локальным устройством.
Снизить энергопотребление локальных устройств охранной сигнализации за счет того, что в режиме «снято с охраны» сигналы тревоги не передаются на центральную станцию, а в случае потери связи для ее восстановления трансивер локального устройства периодически работает не на передачу, а на прием.