УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Устройство для тревожной сигнализации
Полезная модель относится к устройствам охранно-пожарной сигнализации, осуществляющим дистанционный централизованный контроль за состоянием удаленных от пункта охраны объектов (зон, помещений и т.п.), путем контроля электрических режимов минимизированного количества проводников, распределенных двумя группами, в виде двух мультишин, и образующих проводную сеть матричной конфигурации из независимых двухпроводных шлейфов сигнализации с энергопотребляющими или пассивными электроконтактными пожарными и охранными извещателями, в которой максимальное количество защищаемых объектов (помещений, зон) определяется произведением количества матричных проводников в обеих мультищинах.
Известны ряд устройств из области техники автоматического контроля, а именно-устройства для дистанционного контроля с единого диспетчерского пункта (центрального поста) состояния или пространственного положения какихлибо исполнительных элементов автоматики, удаленных друг от друга и от диспетчерского пункта объектах, с помощью установленных на этих объектах электроконтактных двухпозиционных датчиков с выходной цепью в виде переключающейся контактной группы (по одному на каждом объекте) и включенных в проводную структуру - сеть матричной конфигурации:
МПК 7 G 08 в 26/00, G 08 С 19/02
AC СССР № 1199109, кл.С 08В 23/00, 1984;
AC СССР № 1176074, кл.С 08В 23/00, 1985;
АС СССР № 1522267, кл.О 08В 23/00, 1987;
АС СССР№ 1644195, кл.С 08В 23/00, 1991;
патент РФ№ 1824645, 1993
патент РФ № 2029377, 1995
патент РФ № 2055401, 1996
Указанные устройства и описанные в них технические решения содержат в своей основе включенную определенным образом в магистральную проводную систему совокупность (множество) всех указанных выше объектовых двухпозиционных датчиков с переключаюшимся электрическим контактом , каждый из которых находится на соответствующем контролируемом объекте и подключается трехпроводной электрической цепью к общей (ш+п) - проводной магистральной линии связи контролируемых объектов с центральным пунктом контроля, состоящей из ш шин - строк и п шин - столбцов, а также общего провода. Устранение взаимного влияния контактных датчиков достигается обязательным применением развязывающих диодных элементов в цепи каждого датчика. Указанные устройства, в зависимости от положения подвижного контакта датчика, всегда соединенного с одним из его неподвижных контактов, способны зарегистрировать только достаточно резкое изменение сопротивления в каждой из указанных цепей, с автоматическим определением условного номера
МсМщ
или адреса именно той цепи, в которой произошло изменение положения подвижного контакта датчика и обусловленное им изменение электрического режима. Изменение же электрического сопротивления в каждой такой элементарной цепи, состоящей из переходного сопротивления электроконтактной группы датчика, сопротивления развязывающего диода и сопротивления образующих эту сигнальную цепь проводников, может также произойти не только вследствие изменения состояния указанных датчиков, но и вследствие обрыва одного из проводов или короткого замыкания в них. При этом в принципе невозможно обнаружить возникщее короткое замыкание в паре проводов, в которую включены нормально замкнутые контакты датчика, также как и невозможно обнаружить обрыв проводников в любой их паре, к которой подключены нормально разомкнутые контакты датчика.
Известно также устройство для тревожной сигнализации (патент РФ № 2140670, 1999, кл. G 08 В 26/00, О 08 С 19/02), содержащее источник напряжения питания, задающий генератор импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, коммутатор, выход задающего генератора импульсов соединен с входом двоичного счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к управляющим входам коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, устройство сравнения, запоминающее устройство, клавиатура, аттенюатор, 2 датчика тока и 2 стабилизатора тока, установленные на 2-х контролируемых объектах, в котором приемно-контрольный прибор осуществляет
контроль за состоянием только электроконтактных .охранных или пожарных извещателей, с нормально-замкнутым или нормально-разомкн тым контактом, причем указанное устройство способно осуществлять контроль только двух шлейфов сигнализации, т.е. в принципе рассчитано на осуществление контроля за состоянием только двух объектов (помещений). Увеличение количества охраняемых объектов невозможно без изменения структурьг описанного устройства, а также нзменения его внутренних связей, замены коммутатора одним или несколькими мультиплексорами и ведения блока адресного управления указаннымн мультиплексорами в любом их виде. Однако и в этом случае количество проводных линий, связывающих охраняемые объекты с указанным устройством тревожной сигнализации, равно количеству этих объектов, вследствие традиционной структуры проводной сети шлейфов сигнализации данного устройства. Кроме того, устройство также не способно отличить возникшее повреждение (обрыв, КЗ проводов) в одном или в обоих шлейфах сигнализации от тревожного извещения, обусловленного срабатыванием извещателя - датчика с нормально замкнутым или нормально разомкнутым контактом.
Существенным недостатком всех отмеченных устройств, включая последнее устройство, является принципиальная невозможность применения в них активных, т.е. энергопотребляющих пожарных или охранных извещателей, питаемых по тем же двухпроводным шлейфам сигнализации, по которым
поступают (передаются) тревожные извещения с охраняемых объектов, тем более-в случае произвольной комбинации указанных средств обнаружения пожара и несанкционированного вторжения. Отсутствует также возможность дистанционного управления с приемно-контрольного прибора данного устройства включенным или выключенным состоянием охранных извещателей, т.е. возможность осуществления управления режимом взятия/снятия объекта с охраны (режим день-ночь).
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства, основными из которых являются:
1)осуществление приема тревожных извещений о пожаре или несанкционированном проникновении от извещателей с любым типом выходной цепи формирования указанных извещений с одновременным обеспечением электропитанием непосредственно по двухпроводным шлейфам сигнализации активных (энергопотребляющих) пожарных и охранных извещателей, тактикотехнические характеристики и эффективность обнаружения которыми очагов пожара на самой ранней стадии или попыток несанкционированного вторжения на охраняемый объект несоизмеримо выше, чем у простейших (электроконтактных) извещателей-датчиков, практически потерявших актуальность в настоящее время;
2)значительное увеличение информационной емкости (количество адресных охраняемых зон) при непропорциональном увеличении количества
шинных проводников, подключенных непосредственно к клеммам приемноконтрольного прибора устройства и практически незначительном усложнении его аппаратной части за счет специальной компоновки определенным образом всей совокупности самостоятельных двухпроводных шлейфов сигнализации, каждый из которых соответствует только одному определенному охраняемому объекту и имеет идентификационный адрес именно этого объекта, причем каждый объект и соответствующий ему шлейф сигнализации может быть оборудован любым типом стандартных пожарных и охранных извещателей;
3) возможность осуществления дистанционного оперативного включенияотключения средств охранной сигнализации с сохранением полноценного функционирования средств пожарной сигнализации во всех или в только в определенных охраняемых объектах (помещениях, зонах, и т. п).
Поставленные цели реализованы в предлагаемой полезной модели, представляющее собой многофункциональное устройство селективной тревожной (пожарной и охранной) сигнализации, которое содержит источник питания постоянного тока, группу двухпроводных шлейфов сигнализации с ограничителем тока короткого замыкания в каждом щлейфе, токовый измерительный элемент в цепи отрицательного полюса источника питания постоянного тока, подключенный потенциальным выводом к входу блока анализа и отображения информации о состоянии шлейфов сигнализации с пожарными и/или охранными извещателями, а вторым выводом - к общей шине минус
(
источника питания, причем указанные шлейфы сигнализации с включенными в них пожарными извещателями через разделительные диоды в одной полярности и охранными извещателями через разделительные диоды в обратной полярности подключены к шинным проводникам двух матричных мультишин, по m и п проводников в каждой мультишине, а указанные шинные проводники обеих мультишин подключены к соответствующим тип выходам двухкоординатного адресного мультиплексора, управляемого от микропроцессорного блока и состоящего из двух дешифраторов двоичного кода адреса первой и второй компонент двухкоордииатного адреса опрашиваемого шлейфа сигнализации и двух групп ключевых элементов, управляемых указанными дешифраторами, по m и п ключевых элементов в каждой группе соответственно, причем входы всех m ключевых элементов мультиплексора первой координаты, соединенные в один узел и образующие общий вход этого мультиплексора, подключены к одному из двух выходов реверсивного коммутатора на четырех коммутирующих элементах, осуществляющего под управлением микропроцессорного блока периодическое изменение полярности напряжения питания опрашиваемых шлейфов сигнализации и подключенного одним своим входом к потенциальному выводу токового измерительного элемента и входу блока анализа и отображения информации о состоянии шлейфов сигнализации с пожарными и/или охранными извещателями, а вторым своим входом подключенным непосредственно к положительному выводу источника питания устройства, выход каждого из m
ключевых элементов подключен к соответствующему шинному проводнику мультишины первой координаты адреса шлейфа, входы всех п ключевых элементов мультиплексора второй координаты адреса шлейфа объединены в один узел и подключены к другому выходу указанного реверсивного коммутатора, а выход каждого из п ключевых элементов подключен к соответствующему шинному проводнику мультишины второй координаты адреса шлейфа, при этом управляющие входы всех ключевых элементов обоих указанных мультиплексоров, предназначенные для управления замкнутым или разомкнутым состоянием ключевых элементов, соединены с соответствующими управляющими выходами дешифраторов двоичного кода первой и второй координат адреса опрашиваемого шлейфа сигнализащш.
Проведенный заявителем информационный поиск не выявил устройств подобного назначения, имеющих указанную совокупность существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии упомянутой совокупности критерию «новизна и возможности предоставления заявляемому техническому решению правовой охраны как полезной модели.
Устройство для тревожной сигнализации, выполненное согласно заявляемой полезной модели, проиллюстрировано чертежом, на котором:
на фиг. 1 представлена структурная (функциональная) схема;
на фиг. 2 приведена структурная схема комбинированного шлейфа сигнализации, в который включены различные типы пожарных извещателей, а
также токопотребляющие средства охранной сигнализации (охранные извещатели);
на фиг. 3 представлена структурная схема реверсивного коммутатора.
Устройство, выполненное согласно заявляемой полезной модели, содержит следующие основные блоки и узлы:
-стабилизированный источник электропитания устройства 1;
-реверсивный коммутатор 3, осуществляющий периодическое изменение (реверс) полярности напряжения питания щлейфов сигнализации и выполненный, например, на четырех, попарно-синхронно коммутируемых бесконтактных ключевых элементах 25, 26, 27 и 28, причем открытое (проводящее) состояние ключевых элементов одной синхронной пары, например 25 и 28, (в определенные моменты времени) соответствует закрытому (непроводящему) состоянию ключевых элементов 26 и 27 во второй их синхронизированной паре, и наоборот. Кроме расщирения более чем в два раза объема информации, которую можно получить от двухпроводных щлейфов сигнализации, применение реверсивного коммутатора и указанного способа включения измерительного токового элемента в таком сочетании обеспечивают однополярное направление тока через измерительный элемент, независимо от полярности выходного напряжения реверсивного коммутатора, с выходов которого осуществляется питание всех щлейфов сигнализации;
-адресный мультиплексор первой координаты 10, состоящий из дешифратора двоичного кода 13 и группы управляемых его потенциальными выходами ключевых элементов 11, предназначенный для выбора необходимого шинного проводника матричной мультишины 12 путем подключения одного из ш шинных проводников указанной мультишины через соответствующий ключевой выход этого мультиплексора, точнее, через один из ключевых элементов 11 к одному из двух выходов реверсивного коммутатора 3 и через внутреннее сопротивление реверсивного коммутатора, а также через внутреннее сопротивление измерительного элемента 2 - к отрицательному полюсу источника питания 1;
-адресный мультиплексор 16 второй координаты адреса выбранного шлейфа, состояший из дешифратора двоичного кода 17 и группы управляемых его потенциальными выходами ключевых элементов 18, осушествляющий выбор необходимого шинного проводника второй матричной мультишины 19 при циклическом опросе шлейфов сигнализации путем подключения одного из п шинных проводников матричной мультишины 19 через соответствующий ключевой элемент 18 к второму выходу реверсивного коммутатора 3 и через его внутреннее сопротивление - к другому полюсу (выводу) источника питания устройства;
-микропроцессорный блок 4, выполненный на базе стандартного микропроцессорного набора или в виде однокристальной микро-ЭВМ
(микроконтроллера, в состав которого как правило, входят также контроллер шин, согласующее устройство 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, арифметическое логическое устройство (АЛУ) 7 и другие стандартные узлы ЭВМ в интефальном исполнении). Микроконтроллер 4 связан адресными мультиплексорами 10 и 16 общей адресной щиной 9, а с реверсивным коммутатором 3 - шиной управления 9а;
-блок индивидуальных аттенюаторов 15, каждый из которых выполняет функцию ограничения тока при коротком замыкании в шлейфах сигнализации (в случае их аварийного состояния);
-блок анализа и отображения информации о текущем состоянии охраняемых объектов, включающий в себя фуппу амплитудных компараторов 6 (при обработке информации в аналоговой форме) или АЦП и АЛУ - при цифровой форме представления информации (АЦП и АЛУ могут находиться в составе микро-ЭВМ, микроконтроллера 4 или как отдельные элементы 6а- фиг.1), дешифратора 7 результатов анализа электрических режимов в шлейфах сигнализации (также может быть выполнен в виде отдельного от микроконтроллера 4 элемента 7а-фиг.1) и устройство отображения 8 в составе стандартных элементов звуковой и оптической или знако-цифровой индикации (дисплея и т.п.) для представления информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором, а также для дальнейшей трансляции.
вывода на бумажные носителн, ведения электронного журнала (протокола) событий, внешних устройств индикации и т.п.
- оба синхронизированных между собой адресных мультиплексора 10 и 16 образуют в совокупности двухкоординатный (двухкомпонентный) адресный мультиплексор, осуществляющий распознавание в комбинированном двухкомпонентном адресе опрашиваемого шлейфа сигнализации, двоичный код которого устанавливается микропроцессорным блоком 4 на многоразрядной адресной шине 9 составляющие этот адрес компоненты - координатные идентификационные адреса соответствующих шинных проводников в матричных мультишинах 12 и 19 (соответственно, младший и старший байты адресного обрашения по шине 9 микропроцессорного блока 4), а также управление по шине 9а включенным состоянием необходимой пары соответствующих ключевых элементов 11 и 18, находящихся в цепях шинных проводников матричных мультишин 12, 19 и подключенных к ним двухпроводных шлейфов сигнализации с пожарными и охранными извещателями. Указанный двухкомпонентный мультиплексор включает в себя дещифраторы 13 и 17 двоичного кода соответственно первой и второй координат (компонент) комбинированного адреса выбираемого для опроса шлейфа сигнализации и две группы двунаправленных ключевых элементов 11 и 18, с помощью которых непосредственно и осуществляется селективный выбор необходимых шинных проводников в матричных мультишинах 12 и 19, каждая пара которых однозначно определяет
только один шлейф сигнализации из всей их совокупности размерностью К  m х п. Данная операция осуществляется с помощью дешифратора двоичного кода адреса первой и второй координат комбинированного двухкомпонентного адреса выбранного шлейфа сигнализации и координатной пары соответствующих ключевых элементов - по одному из группы элементов 11 и фуппы элементов 18, осуществляющих селективный выбор необходимых шинных проводников мультишины 12 и мультишины 19, согласно установленной микропроцессором 4 на адресной мультишине 9 первой и второй составляющим двухкомпонентного адреса шлейфа. Каждый из дешифраторов двоичного кода первой и второй адресных координат реагирует только на один из т или п неповторяющихся кодов, соответствующих отведенному каждому дещифратору адресному пространству и реагирует при наличии на его адресных входах одной из отведенных этому дещифратору двоичных кодовых комбинаций наличием высокого потенциала на одном из его выходов, управляющих замкнутым состоянием соединенного с этим выходом ключевого элемента. Таким образом, каждой паре координат комбинированного адреса опращиваемого щлейфа сигнализации соответствует замкнутое состояние только одного ключевого элемента из фуппы элементов 11 и только одного из ключевых элементов 18.
Микропроцессорный блок 4 (микроконтроллер) обеспечивает общее управление синхронной работой всех узлов и блоков устройства в соответствии с записанной в его внутреннем или дополнительном внешнем ПЗУ программой его
функционирования, формирование стробирующих импульсов для распознавания номера шлейфа сигнализации, которому соответствует поступившее сообщение и управление ключевыми элементами реверсивного коммутатора 2, с помощью которого обеспечивается возможность разделения полярным способом тревожных извещений о пожаре от тревожных извещений о несанкционированном проникновении на охраняемом объекте, а осуществляет также пересылку по адресной шине 9 на мультиплексоры 10 и 16 кодовой комбинации в виде двух независимых компонент, составляющих в своей совокупности полный идентификационный адрес опрашиваемого шлейфа сигнализации.
Устройство работает следующим образом. После включения питания, в соответствии с записанной в ПЗУ микроконтроллера микропроцессорного блока 4 или во внещнем, по отношению к нему, ПЗУ профаммой, в строго определенные промежутки времени, контролируемые и синхронизируемые микропроцессорным блоком (во избежание накопления ошибок в распознавании опрашиваемых шлейфов сигнализации) устройство производит последовательное считывание из ПЗУ и последовательную установку на адресной мультишине 9 двоичного кода адреса проводника мультишины 12 первой координаты, соответствующего шлейфу сигнализации №1 (нижний на фиг. 1 проводник мультишины 12) и двоичного кода адреса проводника мультишины 19 второй координаты адреса шлейфа №1 (верхний на фиг. 1 проводник мультишины 19). В соответствии с установленными на адресной шине 9 кодами первой и второй координат
1шидоо
дешифратор 13 активизирует (включает) нижний на фиг. 1 из ключевых элементов 11, а дешифратор 17 второй координаты активизирует верхний на фиг. 1 ключевой элемент из фуппы ключевых элементов 18 второго мультиплексора. Одновременно на управляющие входы реверсивного коммутатора 3 от микропроцессорного блока по шине 9а поступают синхронно два сигнала управления включенным состоянием либо пары ключей 25 и 28, либо ключевой пары 26 и 27.
В результате указанных операций, в первом такте работы микропроцессорного блока в течение интервала времени, отведенного для опроса состояния одного шлейфа сигнализации и составляющего несколько миллисекунд, опрашиваемый шлейф №1 оказывается подключенным одним проводом через шинный проводник и соответствующий проводящий ключевой элемент 11 к одному из двух выходов реверсивного коммутатора 3 и через один из двух его ключевых элементов, замкнутых в данный момент или интервал времени синхронизированной пары ключевых элементов 25, 28 или синхронизированной пары ключевых элементов 26, 27 - к потенциальному выводу измерительного элемента, подключенного этим выводом также к измерительному входу блока анализа информации и через внутреннее сопротивление измерительного элемента - к шине минус и общему проводу электрической схемы устройства. Аналогично рассмотренной цепи, вторым проводом опрашиваемый шлейф сигнализации №1 через соответствующий шинный
проводник мультишины 19 и замкнутый ключевой элемент 11, соответствующий второй координате (компоненте) установленного микропроцессором на адресной шине 9 комбинированного двухкоординатного адреса данного шлейфа сигнализации, подключен к второму выходу реверсивного коммутатора 3 и через второй замкнутый ключевой элемент указанной выше активизированной ключевой пары - к положительному выводу (шине плюс) источника питания устройства.
Падение напряжения на измерительном элементе, всегда только положительное относительно общего провода электрической схемы устройства, от протекающего в момент опроса данного шлейфа тока, содержит в себе исчерпывающую информацию о состоянии проводников шлейфа (сигналы: Норма, Обрыв, Короткое замыкание) и состоянии средств обнаружения пожара и проникновения (Тревога-пожар или Тревога-проникновение). Указанная электрическая величина преобразуется с помощью АЦП в двоичный код, который сравнивается в АЛУ с соответствующими кодами сигналов аварийного состояния шлейфа и тревожного состояния. В случае выявления отклонения от нормального электрического состояния шлейфа, соответствующего его дежурному режиму, выходным сигналом дещифратора 7 в блоке анализа и отображения информации включается соответствующий оповещатель или индикатор.
ст
После окончания первого такта - такта опроса шлейфа сигнализации №1, микропроцессорный блок 4 аналогично устанавливает на адресной шине 9 в двоичном коде следуюшие две координаты (компоненты) для выбора из всей совокупности шлейфов именно шлейфа с порядковым номером 2, затем - с порядковым номером 3, №4 и т.д.
После опроса последнего шлейфа из всей их совокупности устройство осушествляет циклический возврат к опросу первого шлейфа, также в соответствии с программой, записанной в ПЗУ устройства.