СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТРАССЫ С ОБЪЕКТАМИ ТИПА КОЛОДЦЕВ КАБЕЛЬНОЙ КАНАЛИЗАЦИИ И СВЯЗИ

Полезная модель относится к охранным системам, способных сохранять работоспособность при коротком замыкании (КЗ) в условиях повышенной влажности и предназначена для мониторинга состояния трасс с напряжением (48-72) В, включающих объекты типа колодцев кабельной канализации и связи, находящихся в удалении от диспетчерского центра (центра сбора информации) и достигающих протяженности десятка километров.
При КЗ наблюдается разрыв электрической цепи в результате контакта двух проводов под напряжением или провода под напряжением и земли. При КЗ внешнее сопротивление цепи близко к нулю, и в цепи протекает максимальный ток (Яндекс. Словари. Естественные науки, 2000 г.).
Известна классическая схема, которая позволяет сохранять работоспособность систем контроля при КЗ за счет «закольцовывания» трассы, которая применяется в соединительных линиях и шлейфах пожарной автоматики (сайт http://www.rescue01.by/arhiv/49-dectmber-2009/373-primeneniatkp.html. Полная версия статьи приведена в №12/2010 журнала «Служба спасения 01»).
Целостность шлейфов обеспечивается за счет их «закольцовывания», т.е. при обрыве шлейфа информационный обмен между включенным в шлейф датчиком (точкой контроля объекта мониторинга) и объектовыми устройствами, расположенными на противоположных концах шлейфа, осуществляется по двум полукольцам, на конце каждого из которых устанавливают объектовое устройство (контроллер). На объектовом устройстве, ближнем к работоспособному полукольцу участка шлейфа, отображается информация о неисправности датчика с указанием места повреждения. Распространение КЗ, возникшего в n-м датчике, ограничено участком, в котором находится этот датчик, между двумя изолирующими комплектами. Блоки изоляции коротких замыканий (БИК) включаются в разрыв шлейфа и позволяют локализовать и изолировать короткозамкнутые участки с минимальной потерей информационной емкости и обеспечить прием извещений от исправных участков шлейфа (сайт http://www.ksb.kz/katalog-produkczii/pribory-priemno-kontrolnye-pozharnye-adresnye-raduga-2a-raduga-4a-rasshiryaemye/bloki-i-moduli-vspomogatelnye/59-blok-izolyaczii-korotkix-zamykanij-bik-.html).
Однако известную «закольцованную» систему целесообразно применять при мониторинге объектов с короткой трассой (до нескольких км) и расположенных в местах с низкой влажностью. Такая система не подходит для контроля объектов, удаленных на десятки километров и работающих в условиях высокой влажности, например, трасс, объединяющих колодцы кабельной канализации и электросвязи. Использование БИКов на таких трассах будет нарушать герметичность оболочки кабеля, приведет к снижению надежности системы и повышению трудоемкости монтажа из-за необходимости проведения работ по герметизации мест разрушения кабеля. Учитывая длину трассы, на которых расположены указанные объекты и вдоль которой прокладывают кабель с датчиками, «закольцовывание» станет неосуществимым и экономически нецелесообразным, т.к. расход кабеля будет увеличен как минимум в 2 раза.
Наиболее близкой по сущности к заявляемой является система, предназначенная для организации контроля смотровых колодцев системы электросвязи и удаленных от диспетчерского центра на расстоянии до десяти километров (Патент РФ №85251, G08B 25/04, 2009 г.)
Система включает центральный контроллер (объектовое устройство), который соединен с парой проводов с параллельно подключенными датчиками контроля со встроенными индивидуальными микропроцессорными блоками. Из-за неполадок в электрической цепи возможны нежелательные ситуации, например, короткое замыкание (КЗ), когда сопротивление в цепи стремится к нулю, либо обрыв цепи, когда сопротивление стремится к бесконечности.
При обрыве цепи в известной системе есть возможность определить место обрыва и заменить вышедший из строя датчик, а остальные остаются работоспособными.
При КЗ вся трасса (электрическая цепь) станет «закороченной», поэтому для определения вышедшего из строя датчика необходимо будет по очереди отключать датчики, т.е. вся трасса будет неработоспособной длительное время. Для трасс длиной в несколько десятков километров этот процесс станет трудоемким и в некоторых случаях выполнение его будет невозможно. «Закорачивание» трассы приведет к ее неработоспособности на время проведения проверки и устранения неполадок.
Недостатком известной системы является низкая надежность работы в результате отсутствия оптимальной для подобного рода объектов защиты от короткого замыкания (КЗ).
Техническая задача заключается в повышении надежности системы путем обеспечения работоспособности контролируемой трассы за счет сохранения или повышения электрического сопротивления платы вышедшего из строя датчика контроля при резком спаде напряжения в трассе в момент короткого замыкании.
Указанная техническая задача решается за счет того, что в системе контроля трассы с объектами типа колодцев кабельной канализации и электросвязи, включающей объектовое устройство, связанное с парой кабельных проводов трассы, к которой параллельно подключены датчики контроля состояния объекта с активными электронными элементами на плате датчиков, согласно формуле полезной модели, дополнительно на плате каждого датчика перед активными электронными элементами размещен оконечный постоянный резистор с номинальным сопротивлением 400-600 Ом, выполненный с возможностью сохранения или повышения электрического сопротивления при коротком замыкании, возникающем в указанной трассе.
В случае возникновения КЗ одного из параллельно соединенных датчиков будет нарушена работоспособность всей системы, т.к. сигналы от датчиков не будут передаваться на объектовое устройство вследствие спада напряжения в шлейфе до нуля. Установленный на плате перед элементами активной электроники датчика оконечного постоянного резистора предотвращает резкий спад напряжения в трассе до 0, ограничивая ток, т.к. сопротивление токоограничительного резистора не станет ниже номинального значения либо возрастет вследствие окисления материала, из которого он изготовлен, при нагреве. Например, при попадании молнии в датчик элементы активной электроники датчика сгорят, но оконечный резистор, выполненный из огнестойких резистивных материалов, окислится, при этом как минимум сохранив свое номинальное сопротивление или только его увеличив.
Известно, что основным требованием, предъявляемым к резистивным материалам, является низкая зависимость их удельного электрического сопротивления от температуры (Энциклопедия «Техника» - М., Росмэн, 2006 г.).
Такой эффект минимизирует влияние КЗ одного из датчиков на работу остальных и соответственно на работу всей системы в целом, сохранив ее работоспособность.
При использовании постоянного резистора с сопротивлением 400-600 Ом в случае КЗ и лавинообразного повышения электрического тока в цепи трассы напряжение резко снизится, однако сопротивление в цепи не упадет до нуля, а лишь до определенной величины, называемой остаточным сопротивлением, а напряжение снизится при этом, например, до 8-9 вольт. Это напряжение будет достаточным для сохранения работоспособности системы, т.к. номинальным в трассах с данными типами объектов считается напряжение в 60 В (48-72 В).
На фигуре представлена схема заявляемой системы контроля трассы с объектами типа колодцев кабельной канализации и связи.
Система включает в себя объектовое устройство 1, связанное с парой кабельных проводов 2, к которой параллельно подключены датчики 3 контроля с активными электронными элементами 4 на плате датчиков 3. На плате каждого датчика 3 перед активными электронными элементами 4 размещен оконечный постоянный резистор 5 с номинальным электрическим сопротивлением 400-600 Ом. Датчики 3 размещены на объектах 6 типа колодцев кабельной канализации и электросвязи.
Длина кабельных проводов 2 трассы может составлять 10 и более км, а количество объектов 6 может быть не менее 100 из расчета не более 100 м между двумя объектами.
Резистор выполнен из следующих материалов: керамики, металла (напыление) с лакокрасочным покрытием. Роль резистора могут выполнять, например, два чип-резистора типоразмера 0805, номинал 150 Ом или один резистор типоразмера 1206, номинал 300 Ом.
Система работает следующим образом.
При подаче рабочего питания в трассу с напряжением (48-72) В объектовое устройство 1 собирает и обрабатывает информацию, поступающую с датчиков 3, расположенных на объектах 6. В случае возникновения короткого замыкания, например, при попадании молнии в один из объектов 6 и сгорании датчика 3, размещенного на нем, лавинообразного повышения тока в цепи и резкого спада напряжения не происходит, т.к. резистивные свойства датчика сохраняются или увеличиваются за счет окисления материалов. Напряжение в цепи трассы не падает ниже 8-9 В. Работоспособность системы сохраняется.