ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Полезная модель относится к области систем передачи данных, при осуществлении дистанционного контроля и управления удаленными объектами с использованием аппаратуры стандарта TETRA и средств сети Ethernet. Цифровая система дистанционного контроля и управления удаленными объектами, работающая в сети Ethernet, разработана на базе последних достижений микропроцессорной техники и является универсальным решением, как для управления радиостанциями стандарта TETRA, установленными на значительном расстоянии от рабочего места диспетчера, так и для передачи данных, дистанционного контроля и управления удаленными объектами, с использованием радиоконтроллера.
Известные цифровые системы Sirus DRC-500, М-160 требуют для связи обязательной прокладки качественной витой пары между пультом управления и удаленным контроллером, кроме того, эти системы, работающие в своем стандарте, не имеют возможности передавать и принимать данные с других радиостанций и главное пульты управления не обладают столь необходимой для диспетчера - информативностью. То есть не фиксируются и не запоминаются по дате и времени входящие и исходящие вызовы, не архивируются полученные данные от датчиков, подключенных контроллерам.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является цифровая система дистанционного контроля и управления удаленными объектами, работающая в сети Ethernet и использующая радиостанции стандарта TETRA, включающая в себя компьютер (PC), соответствующим программным обеспечением, связанный с локальным контроллером, удаленный контроллер, связанный с центральной радиостанцией, по меньшей мере один радиоконтроллер, связанный с по меньшей мере одной
объектной радиостанцией (WO 2004023830). В данной системе базовая станция стандарта TETRA с архитектурой Ethernet разработана как повторитель базовой станции BSR. Коммуникация между BSR и другими устройствами системы выполнена через обработчики Ethernet. Физический обработчик Ethernet действует как ввод-вывод для обеспечения коммуникации с BSR; уровень TETRA организован в пределах BSR с использованием процессоров типа RISC на 32 бита, включенных в BSR; и внутренняя синхронизация для каждого BSR выполнена на основе системы синхронизации внешним сигналом GPS в пределах BSR. Данная система имеет широкие функциональные возможности, в частности, может обеспечить организацию места диспетчера в любом офисе населенного пункта. А применение в качестве пульта управления компьютера и разработанного к нему соответствующего интерфейса, получить достаточную информативность, именно фиксировать все вызова по дате и времени, включая номера абонента, получение данных и их архивация. В случае использования всплывающих окон сопровождающихся звуковыми сигналами после получения вызова или тревожного сообщения, диспетчеру дало возможность оперативно реагировать на событие. Однако данная система имеет сложную конфигурацию, что в конечном счете затрудняет ее реализацию и снижает надежность ее работы.
Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель является упрощение конструкции устройства при сохранении ее функциональных возможностей. Технический результат достигается тем, что в цифровой системе дистанционного контроля и управления удаленными объектами, работающей в сети Ethernet и использующей радиостанции стандарта TETRA, включающей в себя персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением, связанный с локальным контроллером, удаленный контроллер, связанный с центральной радиостанцией, по меньшей мере один радиоконтроллер, связанный с по меньшей мере одной объектной радиостанцией,
отличающаяся тем, что локальный и удаленный контроллеры связаны между собой посредством электрического стыка 10Base-Т с использованием протоколов TCP/IP, а персональный компьютер и локальный контроллер, удаленный контроллер и центральная радиостанция, радиоконтроллер и объектная радиостанция, соответственно связаны между собой посредством интерфейса RS232.
Удаленный контроллер выполнен с возможностью сбора аналоговых данных с объектных радиостанций.
К локальному контроллеру подключены микрофон, громкоговоритель и компьютер.
На фиг.1 изображена схема телекоммуникационной сети, в которой использована заявленная цифровая система дистанционного контроля и управления удаленными объектами.
На фиг.2 показана схема взаимодействия радиостанции стандарта ТЕТRА с контроллером Ethernet.
На фиг.3 показана схема формирования всех уровней.
Цифровая система дистанционного контроля и управления удаленными объектами, работающая в сети Ethernet и использующая радиостанции стандарта TETRA, включает в себя персональный компьютер 1 с соответствующим программным обеспечением, связанный с локальным контроллером 2, удаленный контроллер 3, связанный с центральной радиостанцией 4, радиоконтроллеры 5.1...5.n, связанные с объектными радиостанциями 6.1...6.n.. Локальный и удаленный контроллеры 2 и 3 связаны между собой посредством электрического стыка 10Base-Т с использованием протоколов TCP/IP, а персональный компьютер 1 и локальный контроллер 2, удаленный контроллер 3 и центральная радиостанция 4, радиоконтроллеры 5.1...5.n и объектные радиостанции 6.1...6.n, соответственно связаны посредством интерфейса RS232.
Локальный контроллер 2 имеет регулятор громкости, разъемы для подключения тангенты, микрофона, громкоговорителя, RJ-45 - для
электрического стыка 10Base-Т и порт RS232. Удаленный контроллер 3 имеет 12 линий для подключения датчиков и исполнительных устройств, разъемы для подключения аудио сигналов, RJ-45 - для электрического стыка 10Base-Т и два порта RS232.
Каждый их радиоконтроллеров 5.1...5.n имеет 12 линий для подключения датчиков и исполнительных устройств и два порта RS232.
Система способна конвертировать: аналоговый аудио сигнал, данные, поступающие из последовательного порта RS232, из аналога - цифрового преобразователя, сигналы из портов ввода, данные в среду Ethernet и, наоборот, из среды Ethernet конвертировать в аналоговый аудио сигнал, данные в порт RS232, сигналы управления, данные в порт цифра - аналогового преобразователя. Специально разработанный для диспетчера интерфейс дало возможность организовывать групповые и индивидуальные вызовы, передавать и принимать SDS и статусные сообщения, передавать сигналы управления. Изменять режим работы радиостанции с дуплексного на симплексный и наоборот, выводить на соответствующее окно данные телесигнализации, программировать основные параметры всех контроллеров, постоянно контролировать работоспособность сети Ethernet. В свою очередь радио контроллер, соединенный с радиостанцией стандарта TETRA через последовательный порт RS232 способен принимать и передавать через второй порт RS232 данные, передавать сигналы с портов ввода, выводить сигналы управления.
Конвертирование происходит следующим образом. Поток выводимых данных допустим через порт RS232 от радиостанции фиг.3 приходит в микропроцессор и в программный модуль TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей).
Модуль TCP обеспечивает ориентированный на соединение, надежный сервис обмена байтами потоками данных. Ориентированный на соединение сервис означает, что локальный и удаленный контроллеры фиг.3 должны до
начала обмена данными установить между собой соединение. Надежный сервис обеспечивается в TCP на основании информационных документов RFC (Request for Comment) - 793. В начале программный модуль TCP, если необходимо, разбивает поток данных на сегменты. При посылке сегмента TCP-модуль запускает таймер и ожидает от принимающей стороны подтверждения приема в виде квитанции. Если в отведенное по таймеру (timeout) время подтверждение не приходит, посылка сегмента повторяется, то есть выполняется ретрансмиссия (retransmission). После получения сегмента вычисления и проверки контрольной суммы (checksum) TCP-модуль на удаленном контроллере генерирует подтверждение (acknowledgement - АСК). Если вычисленная при приеме контрольная сумма сегмента не совпадает с записанной в его заголовке, то сегмент отбрасывается и подтверждение о его получении не посылается (при этом предполагается, что TCP-модуль локального контроллера фиг.3 повторит посылку этого сегмента по таймауту). Поскольку TCP-сегменты передаются инкапсулированными в IP (Internet Protocol) - дейтаграммы (RFC 791), очередность получения которых может не соблюдаться, то они могут прибыть в пункт назначения не в том порядке, в котором были отправлены. В удаленном контроллере фиг.3 TCP-модуле сегменты при необходимости упорядочиваются так, что радиостанция фиг.3 получает предназначенные ему данные в исходной последовательности. Так как IP-дейтаграммы могут еще дублироваться, при преждевременной ретрансмиссии, то принимающая сторона выявляет такие случаи и отбрасывает дубликаты сегментов. В TCP также предусмотрено управление темпом передачи потока данных. Размеры буферов у TCP-соединения ограничены. Принимающая сторона регулирует объем высылаемых ей данных исходя из наличия свободного места в приемном буфере. Далее IP-дейтаграммы инкапсулируются в кадры Ethernet согласно RFC 894 и стандарта IEEE 802.3 и через шину данных микроконтроллера фиг.1 передаются Ethernet контроллер, который обеспечивает скорость 10 мегабит в секунду, используя стандарт 10Base-Т.
Система работает следующим образом.
Находящийся в компьютере разработанный программный интерфейс диспетчера позволяет вводить номера радиостанций, название объектов в телефонную книгу и в основное окно интерфейса. Производить передачу или прием вызова радиостанции, SDS сообщения, их архивировать по дате имеющий свой уникальный IP-адрес е и времени поступления.
После клика по командной кнопке вызова мышкой, предварительно введенный номер радиостанции с компьютера через порт RS232 поступает имеющий свой уникальный IP-адрес в локальный контроллер фиг.1, 2. Далее в программный модуль TCP микропроцессора для переноса в стандарт IEEE 802.3, затем через шину данных в Ethernet контроллер, с выхода которого, используя стандарт 10Base-Т в сеть Ethernet. Удаленный контроллер, имеющий тоже свой уникальный IP-адрес, подключенный, к сети Ethernet принимает, предназначенную ей информацию. Эта информация Ethernet контроллером, преобразуется в одно байтовый поток данных и через соответствующую шину между ними поступает в микропроцессор, где окончательно конвертируется из стандарта IEEE 802.3 и приходит, используя порт RS232 в радиостанцию стандарта TETRA. Радиостанция формирует и посылает индивидуальный вызов. Если ответила объектная радиостанция фиг.1 на вызов, то радиостанция, подключенная к удаленному контроллеру, с формирует соответствующую команду, которая через порт RS232 поступит к удаленному контроллеру, где в дальнейшем произойдут аналогичные преобразования, то есть конвертирование и перенос данных в среду Ethernet, передача их в локальный контроллер и в компьютер. В основном окне компьютера в графе "Этапы соединения" вместо надписи "Вызов" появится надпись "Разговор" с фиксацией времени и даты события. Что дает разрешение на ведение переговоров. То есть, при нажатии на тангенту формируется команда на включении усилителя мощности центральной радиостанции и команда на оцифровку аналогового сигнала с выхода микрофона фиг.3. Оцифрованный звук переносится в среду Ethernet и
используя протокол UDP (User Datagram Protocol) передается к удаленному контроллеру со скоростью 64 кБит/секунду, где преобразуется в аналоговый сигнал 12 разрядным цифро-аналоговым преобразователем для подачи на аудио вход радиостанции. По окончании разговора или, если не ответила объектная радиостанция по истечении определенного времени, и принятия соответствующей команды, в этой же графе появится надпись "Отбой" с указанием даты, времени события и архивацией всех этапов соединения.
В режиме "Телеуправление сигнализация" на экране компьютера отображается окно с указанием, с какого объекта пришла информация. То есть название объекта, номер его радиостанции, название датчиков и управляемого оборудования. Эти параметры для каждого объекта можно программировать прямо с места диспетчера.
Поступление данных в радио контроллер или срабатывание датчика вызовет в микропроцессоре контроллера формирование SDS сообщения подсчет контрольной суммы сообщения и передачи последнего с помощью объектной радиостанции на центральную радиостанцию и в удаленный контроллер. Микропроцессор в удаленном контроллере после подсчета, проверки контрольной суммы передаст с помощью центральной радиостанции соответствующею квитанцию объектной радиостанции и лишь только тогда, микропроцессор отправит данные в удаленный контроллер.
Если радио контроллер не получил квитанцию по истечении 3 секунд, то он сделает повторные попытки передачи данных через 3, 6, 12, 24 секунды, передача аварийных сигналов будет происходить до поступления квитанции через каждые 24 секунды.
Как только компьютер получит данные, то на экране, если даже окно "Телеуправления и сигнализации" было свернуто, всплывает в сопровождении звуковых сигналов это окно. Информируя диспетчера о событии.
Применение заявленной системы в средствах радиосвязи позволит:
- размещать радиостанцию максимально близко к антенно-фидерному тракту, уменьшая длину коаксиального кабеля и, соответственно, высокочастотные потери радиоканала, увеличивая при этом дальность радиосвязи
- размещать место диспетчера радиосвязи в наиболее удобном и безопасном для человека месте
- имеющийся в удаленном контроллере программный модуль SELEKT-5 и модуль кодирования-декодирования DTMF тонов, позволяет использовать систему для управления аналоговых радиостанций.