СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ

Предлагаемая полезная модель относится к системам контроля опасных для жизнедеятельности человека ситуаций в жилых и производственных помещениях. Возможно использование системы для обнаружения и предотвращения утечки газа, воды, задымленности в зависимости от применяемых датчиков.
Известны информационные системы с сенсорной сетью, используемые для дистанционного мониторинга различных параметров технологических процессов и метеорологического состояния среды обитания. Например, устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды в жилых и производственных помещениях по патенту РФ №87259, G01N 27/12, включающее по меньшей мере один метеодатчик, сигнал которого через блок интерфейсов поступает на сменный программируемый модуль с сохранением его в памяти, туда же поступают сигналы из беспроводной сенсорной сети, анализируются и при превышении измеренного значения метеопараметра выше допустимого включается блок световой сигнализации. Известное устройство собирает, обрабатывает и передает данные о состоянии окружающей среды, но не предотвращает аварийную ситуацию.
Известна сенсорная система для управления вентиляционными системами в транспортных средствах, заявка на изобретение №96122786, G05D 27/12, которая вырабатывает переключающий сигнал для перевода вентиляционной системы в режим рециркуляции, как только измеренное значение сигнала газового сенсора превзойдет пороговый предел. Известная система не приспособлена для мониторинга безопасности жилых и производственных помещений.
Наиболее близким к заявляемому по сходству конструктивных признаков является решение по патенту РФ №87792, система мониторинга безопасной эксплуатации конструкций зданий и инженерно-строительных сооружений, содержащая не менее одного автоматизированного рабочего места (АРМ) контроля безопасности объектов диагностики, соединенного через цифровую линию связи и блок предварительной обработки сигналов с блоком параметрических датчиков состояния конструкции объектов диагностики, установленных на объектах контроля и соединенных с их блоками предварительной обработки сигналов, каждый блок предварительной обработки сигналов выполнен с возможностью приема и регистрации сигналов датчиков, содержащих измерительную информацию, с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память пороговыми значениями и с возможностью хранения результатов измерений. К недостаткам известной системы можно отнести большую зависимость работы системы от человеческого фактора, от реагирования диспетчера, получившего тревожный сигнал.
Заявителем ставилась задача создания устройства для наблюдения в режиме реального времени за состоянием помещений, оповещения об опасности и автоматического отключения источника опасности в аварийной ситуации.
Технический результат заявляемого решения - обеспечение безопасности эксплуатации зданий за счет непрерывного контроля в режиме реального времени с передачей информации в оперативные диспетчерские службы и предотвращение чрезвычайных ситуаций путем автоматического перекрытия поступления газа.
Технический результат достигается тем, что система обеспечения безопасной эксплуатации зданий, включающая соединенные беспроводной сетью расположенные на объектах контроля параметрические датчики, блоки предварительной обработки измерительных параметрических сигналов, выполненные с возможностью сохранения информации, сравнения ее с заранее внесенными в память пороговыми значениями и соединенные с АРМ диспетчера для передачи результата обработки сигнала, согласно предлагаемому решению дополнительно содержит координатор беспроводной сети, выполненный в виде радиопередатчика, соединенный с параметрическими датчиками, и радиоуправляемые исполнительные устройства, например, в виде реле. При этом исполнительные устройства, параметрические датчики и координатор содержат блоки предварительной обработки сигналов в виде микроконтроллеров и формируют самонастраивающуюся сенсорную сеть, которая через соединенный с координатором шлюз-маршрутизатор соединена с внешними сетями, например, с сетью оператора сотовой связи или через сеть Internet с автоматизированным рабочим местом диспетчера.
Предлагаемая полезная модель предполагает развертывание беспроводной сенсорной сети, позволяющей обеспечивать взаимодействие информационных устройств в радиусе от десятков сантиметров до 50-70 м. Основные преимущества сенсорных сетей состоят в оперативности и экономичности их развертывания; длительной автономной работе; отсутствии необходимости в техническом обслуживании; надежности работы в жестких условиях эксплуатации. Они могут применяться в системах безопасности; управлении энергоснабжением; контроле HVAC - (кондиционирование, вентиляция, отопление); мониторинге состояния окружающей среды внутри и снаружи (влажность, температура, состав воздуха, почвы, воды, давление, магнитный фон); контроле освещения; системах пожарной сигнализации; ретрансляторов для счетчиков газа, воды, электроэнергии; в домашних системы безопасности.
Выполнение параметрических датчиков, исполнительных устройств и координатора, содержащих микроконтроллеры-идентификаторы для предварительной обработки сигналов, позволяет идентифицировать сигнал опасности, автоматически отключать аварийный участок и при этом создать сообщение о произошедшем с указанием времени и места события, отправив его затем на удаленную вычислительную машину диспетчера или на определенные номера телефонов служб безопасности.
Передачу сообщений и прием команд для исполнительных устройств берет на себя координатор-радиопередатчик, выполняющий задачи конфигурирования сенсорной сети.
Функциональная схема системы обеспечения безопасной эксплуатации зданий представлена на фиг.1
Построение сенсорной сети осуществляется устройствами трех видов: параметрические датчики 1, исполнительные устройства 2 (например, релейного типа), координатор сети 3, выполненный в виде радиопередатчика и связанный со шлюзом-маршрутизатором 4. Параметрические датчики, исполнительные устройства и координатор сети снабжены контроллерами-идентификаторами предварительной обработки сигнала. Координатор беспроводной сети 3, выполнен в виде радиопередатчика, управляет всей системой и организует внешние связи. Шлюз 4 напрямую взаимодействует с координатором сети 3 (может технологически быть выполнен в одном корпусе с ним). Шлюз 4 связывает сенсорную сеть, например, многоквартирного дома с внешними сетями: сетью оператора сотовой связи, в которой находится мобильный телефон абонента, и TCP/IP сетью. Эти элементы объединены между собой в самонастраивающуюся сенсорную сеть по технологии ZigBee. Система по требованию заказчика может быть оснащена датчиками дыма, движения, утечки воды и пр.
Процесс работы системы безопасности можно рассмотреть на конкретном примере предупреждения утечки газа в многоквартирном доме.
Система функционирует в двух основных режимах.
Обычный режим. Датчик газа 1 измеряет состояние концентрации бытового газа в помещении, в котором он установлен и с периодичностью в 20 сек. сообщает эти данные центральному радиоузлу (координатору). Радиоуправляемое реле 2 сообщает координатору сети 3 свое состояние (в открытом или закрытом оно состоянии). Координатор сети 3 отправляет все эти данные на удаленное АРМ 6, на мониторе которого можно просмотреть текущие состояние всей сети датчиков - т.е. в какой квартире какая концентрация газа и в каком состоянии находятся радиоуправляемые реле. Для проверки системы, или при каких-то подозрениях на нештатную ситуацию, с удаленного АРМ через шлюз 4 и координатор 3 имеется возможность перекрыть любое реле 2.
Режим работы в нештатной ситуации. При каждом измерении блок предварительной обработки сигнала (контроллер) датчика газа 1 сравнивает показания концентрации с заложенным в него пороговым значением, при превышении которого (ситуация при утечке газа) датчик 1 вырабатывает сообщение о возникновении нештатной ситуации для радиоуправляемого реле 2 и координатора сети 3. блок предварительной обработки сигнала реле 2, которое работает в паре с датчиком 1, сообщающем о нештатной ситуации, получив такое сообщение, перекрывает подачу газа (если необходимо, может совершать и дополнительные действия - например, запуск принудительной вентиляции) и выдает сообщение координатору сети 3 о произведенном действии. Координатор сети 3, получив сообщение о возникновении нештатной ситуации, совершает несколько действий: первое - дублирует команду для радиоуправляемого реле 2, второе - передает сообщение о нештатной ситуации на удаленное АРМ 6 и третье - оповещает экстренные службы и абонента 5 (посредством мобильного телефона). Получив сообщение о перекрытии подачи газа, координатор сети 3 сообщает об этом на удаленное АРМ. На мониторе АРМ в реальном времени отображается информация о состоянии устройств сети, с его терминала можно подавать команды управления исполнительным устройствам 2 (реле).
Таким образом, система дополнительно к сигнализации обеспечивает предотвращение ЧП, автоматически при обнаружении сигнала от определенных датчиков посылая управляющие сигналы на клапаны перекрытия газа, воды, управляющие устройства вентиляции и т.д., при этом возможна посылка управляющих сигналов с терминала пользователя (например сотовый телефон) и АРМ диспетчера.