АВТОНОМНАЯ АДРЕСНАЯ РАДИОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОПОВЕЩЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к противопожарной технике и предназначена для передачи и регистрации сигнала тревоги и координат пожара на большой дальности. Наиболее актуальна в средствах для охраны и защиты от пожара особо важных военных и гражданских объектов: хранилищ боеприпасов, складов, ангаров, объектов на аэродромах, объектов атомной промышленности, а также в коттеджных поселках, объекты охраны которых разбросаны на больших территориях, в автокооперативах с большим количеством и протяженностью защищаемых объектов и т.п.
Уровень техники
В настоящее время не получили широкого распространения автономные системы пожаротушения объектов, не использующие для своей работы электрическое питание. И это несмотря на то, что давно разработаны и выпускаются различные сигнально-пусковые устройства, которые при превышении контролируемых параметров среды по теплу или в оптическом диапазоне автономно вырабатывают пусковой электрический импульс для запуска систем порошкового и аэрозольного пожаротушения, например, как в частности, в техническом решении по патенту №60369 (Установка пожаротушения автономная модульная адресная).
Имеющиеся распространенные и применяемые радиоканальные системы охранно-пожарной сигнализации «Стрелец», «Астра» и другие обладают широкими возможностями как по составу разработанных охранных и пожарных извещателей, так и по их характеристикам. Однако имеющиеся радиосистемы не способны передать сигналы на пульты центрального наблюдения о срабатывании установок пожаротушения, особенно автономных, которые запускаются короткими импульсами тока от автономных устройств сигнально-пусковых (УСП). Кроме того, их недостатком является ограниченная дальность передачи сигналов от 500 м до 1000 м, что не удовлетворяет специфике охраны объектов, разбросанных на больших расстояниях друг от друга. Потребности в автономных радиосистемах с увеличенной дальностью действия имеются в различных ведомствах при охране и пожарной защите особо важных военных и гражданских объектов: хранилищ боеприпасов, складов, ангаров, объектов на аэродромах, объектов атомной промышленности, а также в коттеджных поселках, объекты охраны которых разбросаны на больших территориях, в автокооперативах с большим количеством и протяженностью защищаемых объектов и т.п.
-3
Известна [1] система радиок анальной охранной сигнализации Риф Ринг-2 (http//, 2010), содержащая носимые малогабаритные передатчики тревожных сообщений с батарейным питанием (тревожные радиокнопки) и приемник тревожных сообщений от <100 передатчиков. В этой системе используется радиоканал с частотой 433,92 МГц с амплитудной модуляцией и стабилизацией частоты на ПАВ-резонаторе. Запуск передатчика для передачи сигнала тревоги производится от импульса тока длительностью несколько секунд, создаваемого тревожной радиокнопкой, при этом максимальная дальность действия передатчика не превышает 500 м. Однако от импульсов тока малой длительности до 10 с, которые вырабатывают сигнально-пусковые устройства, запускающие автономные аэрозольные и порошковые системы пожаротушения, передатчик в системе РИФ РИНГ-2 не может быть приведен в действие.
Известна также [2] система речевого оповещения пожарная радиоканальная «Рокот-Р» (Руководство по эксплуатации САПО. 425541. 007РЭ, 2008), состоящая, обобщенно, из передающей части и приемной части, соединенных между собой радиоканалом. Система [2] содержит передатчик, приемник, интерфейс связи с приборами приемно-контрольными пожарными (ППКП), прибор управления оповещением (ПУО), акустические устройства АС и предназначена для воспроизведения предварительно записанных речевых сообщений о возникновении опасности (пожар и т.п.) по радиосигналу от ПУО. Это техническое решение [2] относится к пожарным системам, запуск и срабатывание которых возможно от ППКП с нормально разомкнутыми контактами, выдающих сигнал о пожарной тревоге, и может в обобщенном виде рассматриваться как наиболее близкий аналог предлагаемому техническому решению. Недостатком системы [2] является то, что она обладает ограниченными функциональными возможностями и не может быть запущена при срабатывании автоматизированных автономных систем пожаротушения.
Раскрытие полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания малогабаритной автономной адресной радиоканальной системы оповещения с расширенными функциональными возможностями, предназначенной для регистрации факта и времени срабатывания автономных систем пожаротушения и их координат, а также трансляции сигналов тревоги от любых серийно выпускаемых ППКП с нормально разомкнутыми контактами на пульт центрального наблюдения (ПЦН) с обеспечением высокой надежности, помехоустойчивости и большой дальности передачи сигналов.
Решение технической задачи достигается тем, что в известном устройстве, содержащем передающую и приемную части, связанные между собой по радиоканалу, интерфейс связи с ППКП, блок микропроцессора, согласно полезной модели введен второй интерфейс связи с устройствами сигнально-пусковыми (УСП) для запуска автономных систем пожаротушения, передающая часть выполнена в виде радиооповещателя (РОП), содержащего последовательно соединенные интерфейсы связи с ППКП и УСП, блок микропроцессора, радиопередатчик, выход которого является выходом РОП, входами РОП являются входы интерфейсов связи, приемная часть выполнена в виде прибора приемно-контрольного (ППК), содержащего последовательно соединенные приемник, блок микропроцессора, блок индикации, вход приемника является входом ППК, РОП и ППК выполнены с возможностью их программирования, при этом адресная радиоканальная система оповещения содержит N радиооповещателей по числу связанных с ней установок пожаротушения, выход каждого из N радиооповещателей РОП связан по радиоканалу с входом ППК.
Кроме того предусмотрено.
Снабжение радиооповещателя и прибора приемно-контрольного интерфейсом связи с СОМ портом персонального компьютера для обеспечения возможности их программирования.
Выполнение передатчика радиооповещателей малогабаритным, например, в виде радиомодуля RC 1240.
Выполнение блока микропроцессора, например, на базе микроконтроллера АВР.
Установление числа радиооповещателей N в предлагаемой системе в интервале от 1 до 255.
Введение в РОП блока контроля разряда батареи для обеспечения возможности дистанционного контроля работоспособности РОП за счет передачи по радиоканалу на ППК сигнала «Неисправность» о разряде батареи.
Введение интерфейса связи с пультом центрального наблюдения.
Конструктивное выполнение блоков системы с обеспечением работоспособности в интервале температур окружающей среды от -40°С до +85°С.
Введение отличительных признаков в полезной модели позволяет реализовать возможность работы радиооповещателей в автономном режиме без использования внешних источников питания, исключить наличие проводной связи и обеспечить радиоизвещение о пожаре от импульсов с длительностью более 100 мкс и амплитудой от 6 В с большой дальностью, высокой помехозащищенностью и низкой вероятностью ложных тревог (сигнал идентифицируется по двум числовым критериям), в широком диапазоне температур -40 до +85 град.С. Для увеличения дальности и обеспечения уверенного приема в радиоканале используется узкополосная частотная модуляция, а длительность посылки тревожного радиосигнала увеличена до 40 с. Это позволяет достигнуть технического результата, приводящего к решению поставленной технической задачи - созданию автономной адресной радиоканальной системы оповещения с расширенными функциональными возможностями, предназначенной для регистрации времени и координат пожара при срабатывании автономных аэрозольных и порошковых систем пожаротушения с обеспечением надежности, помехоустойчивости и большой дальности (до 4 км) передачи сигналов тревоги.
Созданное устройство не требует внешних источников энергии, отвечает требованиям экологии, является экономичным и удобным в использовании.
В предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности и реализованы новые функциональные качества: способность передать сигналы тревоги и неисправности, просигнализировать о факте и времени срабатывания автономных порошковых и аэрозольных систем тушения пожара и их координатах, а также способность транслировать сигналы ППКП с нормально разомкнутыми контактами («пожар», «внимание», «неисправность») с увеличенной дальностью действия до 4 км на прямой радиовидимости при выходной мощности радиооповещателя не более 10 мВт в нелицензируемых диапазонах частот.
Предлагаемое техническое решение позволяет также расширить возможности имеющихся проводных и радиоканальных систем охранно-пожарной сигнализации за счет увеличения дальности передачи тревожных сообщений. Обеспечение дальности действия большей, чем у существующих радиосистем (до 4 км в условиях прямой радиовидимости) с возможностью многократной ретрансляции открывает перспективы расширения географии распространения систем охранно-пожарной сигнавлизации в горные и малонаселенные местности.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами фиг.1-6. На фиг.1 представлена блок-схема радиооповещателя РОП, на фиг.2 - блок-схема прибора приемно-контрольного ППК. Фиг.3, 4 представляют обобщенные функциональные схемы предлагаемой автономной адресной радиоканальной системы оповещения (название «Норма»согласно технической документации [3] - ТУ 4371-009-50351526-2011) в виде передающей и приемной частей, причем на фиг.3 показана передающая часть, соединенная с устройствами сигнально-пусковыми различных типов, на фиг.4 - передающая часть, соединенная с существующими ППКП. На фиг.5 и 6 показаны примеры принципиальных схем подключения радиооповещателей: в автономных системах пожаротушения - фиг.5, к ППКП серийно выпускаемых систем пожарной сигнализации (типа «Стрелец», С2000-АСПТ и др.) - фиг.6.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - передатчик
2 - батарея
3 - блок микропроцессора РОП
4 - интерфейс связи с ППКП
5 - интерфейс связи с устройствами сигнально-пусковыми УСП,
Пульсар и т.п.
6 - интерфейс СОМ порта РОП
7 - блок контроля разряда батареи
8 - приемник
9 - блок микропроцессора ППК
10 - блок индикации
11 - интерфейс связи с ПЦН
12 - интерфейс СОМ порта ППК
13 - резервная батарея.
Осуществление полезной модели
Как видно из изложенного выше и приведенных графических материалов, предлагаемая адресная радиоканальная система оповещения (в реализации имеет название «Норма») содержит передающую часть - радиооповещатели РОП и приемную часть - прибор приемно-контрольный ППК, связанные между собой радиоканалами.
Радиооповещатель содержит передатчик 1, блок микропроцессора 3, интерфейс связи с ППКП 4, интерфейс связи 5 с устройствами сигнально-пусковыми - УСП-101 (температурный датчик), «Пульсар 31-1» (оптический.датчик пламени), генератором электрического импульса ГЭИ-1 (МППГ(аа) - 1.10.000) и другими устройствами, вырабатывающими электрический импульс при обнаружении пожара (см. фиг.3, 4). Как видно из фиг.1, входами радиооповещателя являются входы блоков интерфейсов связи 4 и 5, а выходом - выход передатчика 1. Выходы интерфейсов 4 и 5 соединены через блок микропроцессора 3 с передатчиком 1. Радиооповещатель содержит также батарею питания 2, соединенную с входом блока микропроцессора 3 и передатчиком 1, и интерфейс СОМ порта 6, входами-выходами соединенный с блоком микропроцессора 3 и передатчиком 1. В составе РОП предусмотрен также блок контроля разряда батареи 7, вход которого соединен с выходом батареи 2, а выход с входом блока микропроцессора 3. Введение блока контроля разряда батареи 7 предусмотрено для обеспечения возможности дистанционного контроля работоспособности РОП.
Конструктивно РОП выполнен в металлическом или пластмассовом корпусе, с соблюдением требований пыле-, влагозащищенности - IP54, со съемной задней крышкой, установленной на винтах. Внутри корпуса установлена плата радиомодуля, на которой установлена батарея питания. Плата радиомодуля имеет разъем интерфейса RS - 232 для обеспечения программирования каждого радиооповещателя. На корпусе РОП имеется разъем SMA-F для установки штыревой антенны типа AN-433-03. В торце корпуса имеется разъем 2РМ14БПЭ4Ш1А для подключения устройства сигнально-пускового (УСП-101), генератора электрического импульса ГЭИ-1 (МППГ(аа) - 1.10.000) или любых серийно выпускаемых датчиков и приборов, вырабатывающих электрический импульс (примеры схем электрических подключений приведены на фиг.5, 6). РОП и ППК выполнены с обеспечением устойчивой работы в расширенном диапазоне температур - за счет использования современной элементной базы (в т.ч. пассивные компоненты - конденсаторы, сопротивления до - 60 град. С, активные - процессор до - 60 град.С, радиоканал до - 50 град.С, транзисторы до - 50 град.С). Для компенсации нестабильности частотозадающих элементов использован алгоритм цифровой автоматической подстройки частоты.
Технические характеристики РОП «Норма»:
частота
433,05-434,79 Мгц,
ширина канала
25 кГц,
число каналов
69,
напряжение питания
6-9 В,
входное сопротивление РОП
430 Ом,
выходная мощность РОП
10 мВт,
ток потребления в режиме передачи
30 мА,
скорость передачи
4600 бит/с,
скорость обмена через порт RS-232
19200 бит/с,
предельные рабочие температуры
-40+85 град С,
радиус действия
до 4 км,
габариты
145×75×40 мм,
масса
0,25 кг.
Прибор приемно-контрольный ППК предназначен для регистрации координат пожара и/или пуска автономных систем пожаротушения (например: № зоны, № хранилища, № отсека) с выдачей соответствующих сигналов тревоги на блок индикации и, согласно требованиям (если они выданы), на ПЦН. ППК содержит приемник 8, блок микропроцессора 9, блок индикации 10, интерфейс связи с ПЦН 11, интерфейс СОМ порта 12, резервную аккумуляторную батарею 13. Вход приемника 8 является входом ППК. Приемник 8, блок микропроцессора 9 и блок индикации 10 соединены последовательно, второй вход-выход приемника соединен с интерфейсом СОМ порта 12, второй выход блока микропроцессора 9 соединен с входом интерфейса связи 11, второй вход блока микропроцессора соединен с выходом блока питания, в качестве которого использован серийный МБП-12.
Конструктивно ППК (например, для использования, в настенном положении) выполнен в пластмассовом корпусе со съемной задней крышкой, фиксируемой винтами. В нижней части корпуса закреплена резервная аккумуляторная батарея 13, над которой расположена плата блока индикации 10. На плате индикации 10 находятся колодки контактов реле для подключения ПЦН. В верхней части на плате модуля расположен разъем порта RS-232 для стыковки ППК с персональным компьютером и обеспечения возможности программирования ППК, а также разъем для подключения внешней антенны.
Автономная адресная радиоканальная система оповещения (в реализации, согласно технической документации [3] - ТУ 4371-009-50351526-2011 - носит название «Норма») применяется в составе автономных систем пожаротушения. Радиооповещатели устанавливаются на элементах конструкций промышленных и других зданий, в соответствии с требованиями конкретного проекта на автоматическую систему пожаротушения, или на модульной автономной установке пожаротушения. ППК устанавливается вертикально в настенном положении. При необходимости для увеличения дальности действия системы вместо штыревой антенны к ППК или к любому из РОП может быть подключена внешняя направленная антенна типа «волновой канал».
Технические характеристики ППК «Норма»:
частота
433,05-434,79 Мгц,
ширина канала
25 кГц,
число каналов
69,
скорость приема
4600 бит/с,
скорость обмена через порт
19200 бит/с,
ток потребления ППК в дежурном режиме
0,12 А,
ток потребления ППК в режиме «Тревога»
0,3 А,
максимальное время работы ППК. от аккумулятора
12 час,
рабочая температура ППК
-10+85 град С,
максимальное количество радиооповещателей
255,
габариты
175×100×40 мм,
масса
0,35 кг.
Работа предлагаемой адресной радиоканальной системы оповещения осуществляется следующим образом.
Готовое смонтированное устройство предлагаемой адресной радиоканальной системы «Норма» устанавливается на соответствующих объектах. Радиооповещатели устанавливаются на элементах конструкций промышленных и других зданий в соответствии с требованиями конкретного проекта на автоматическую систему пожаротушения или на модульных автономных установках пожаротушения. ППК устанавливается вертикально в настенном положении. При необходимости для увеличения дальности действия системы вместо штыревой антенны к ППК или к любому из РОП может быть подключена внешняя направленная антенна типа «волновой канал». ППК и каждый из радиооповещателей РОП программируются. При программировании каждого радиооповещателя идентифицируют параметры его радиоканала (номер канала, номер радиомодуля, номер пожарной системы и др.) и компоненты его адреса (например № зоны, № хранилища, № отсека). При программировании ППК идентифицируют параметры конфигурации радиомодулей, их адрес, номер канала, номер радиомодуля, номер системы и др.
Блоком индикации на лицевой панели прибора ППК в дежурном режиме - радиомолчание индицируются: текущее время и дата, светодиод «Питание». Электрический импульс, вырабатываемый при возникновении пожара устройствами сигнально-пусковыми, прерывает дежурный режим - включает питание РОП, который передает в течение 40 сек информацию о координатах события: № зоны, № хранилища, № отсека. Затем питание автоматически отключается.
При возникновении на входе РОП короткого электрического сигнала от устройств сигнально-пусковых УСП, датчиков, а также от ППКП происходит передача радиосигнала тревоги от РОП на ППК. РОП «Норма» способен сформировать радиоизвещение о пожаре от импульса малой длительности (от 100 мкс) с амплитудой от 6 В. Радиоизвещение обладает высокой помехозащищенностью и характеризуется низкой вероятностью ложных тревог (сигнал идентифицируется по двум числовым критериям).
При приеме тревожного радиосообщения на лицевой панели ППК индицируются: №№ зоны, хранилища, отсека, светодиод «Пожар», и звучит тревожный сигнал, который может быть отключен нажатием специальной кнопки «Откл.зв.». Переход в дежурный режим осуществляется кнопкой «Сброс». ППК может заархивировать в энергонезависимой памяти до трех событий (№№ зоны, хранилища, отсека, а также время и дату), которые можно просмотреть с помощью кнопок «Архив» и «Лист». Кнопка «Тест» служит для проверки исправности индикаторов.
Реализован режим работы с осуществлением контроля разряда батареи РОП. При разряде последней РОП сообщает об этом по радиоканалу на ППК, при этом на лицевой панели ППК загорается светодиод «Неисправность». Электропитание РОП осуществляется от одной батареи типа ER9V, которая обеспечивает длительность работы РОП не менее не менее двух лет.
Система радиооповещения «Норма» работает в нелицензионном ISM-диапазоне, мощность излучения РОП не превышает 10 мВт, система не создает помехи для специальной и бытовой мультимедийной и радиоаппаратуры.
Как видно из изложенного, введение существенных отличительных признаков позволило достигнуть технического результата и создать адресную радиоканальную систему оповещения с расширенными функциональными возможностями, предназначенную для регистрации координат пожара и работающую как в обычных проводных и радиоканальных системах охранно-пожарной сигнализации, так и в автоматизированных автономных системах пожаротушения с обеспечением надежности, помехоустойчивости и большой дальности передачи сигналов тревоги.
Проведенные натурные испытания подтвердили указанные возможности предлагаемой адресной радиоканальной системы оповещения. Устройство может быть изготовлено на малых технологических линиях из известных материалов без применения специальных приспособлений и оборудования. Все это обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию «промышленная применимость».
Промышленная применимость
Разработана техническая документация, в частности [3] - ТУ 4371-009-50351526-2011, изготовлены опытные образцы и проведены их успешные испытания. Высокие технические характеристики предлагаемого технического решения и достаточно низкая его цена обуславливают перспективу его широкого применения в существующих и вновь создаваемых системах охранно-пожарной сигнализации и пожаротушения, а это, в свою очередь, дает перспективу широкому распространению недорогих эффективных автономных систем порошкового и аэрозольного пожаротушения в повседневной практике эксплуатации существующих и вновь строящихся объектов в РФ.
Источники информации
1. Система радиоканальной охранной сигнализации Риф Ринг-2. http//, 2010
2. Система речевого оповещения пожарная радиоканальная «Рокот-Р». Руководство по эксплуатации САПО.425541.007РЭ, 2008, прототип
3. Автономная адресная радиоканальная система оповещения «Норма». Технические условия ТУ 4371-009-50351526-2011