ПУЛЬТ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО НАБЛЮДЕНИЯ РАДИОСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИЗВЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к беспроводным радиосистемам передачи извещений и может быть использовано в составе пульта централизованного наблюдения (ПЦН) радиосистем передачи извещений для охраны объектов недвижимости, квартир граждан, офисов, складов, гаражей и т.д., и для осуществления пожарного мониторинга в подразделениях МЧС.
Известны радиоканальные системы охранной сигнализации, содержащие пульт централизованной охраны, ПЦН и установленные на объектах наблюдения охранные датчики (извещатели), подключенные через объектовые оконечные устройства и каналы связи к ПЦН. Наиболее надежными с точки зрения доставки тревожных извещений радиосистемами передачи извещений являются системы так называемого синхронно-адресного типа, в которых ответ от объектовых приемно-контрольных приборов, содержащих приемопередатчик, осуществляется только в разрешенный интервал времени и только по команде с ПЦН. Известно также, что качество канала связи ПЦН - объектовое оборудование, дальность связи, стоимость монтажных работ и оборудования контролируемого объекта (наличие выносных или направленных антенн, величина мощности передатчика объектового оборудования) напрямую зависит от высоты подвеса антенны приемопередатчика ПЦН и наличия вокруг нее свободного пространства (не менее чем несколько десятков длин волн). Поэтому основным требованием при разворачивании ПЦН является установка антенн в геометрически высоко поднятых точках, например, что характерно для городской застройки, на крышах многоэтажек. Сам пульт централизованной охраны, в состав которого входит ПЦН радиосистем, при этом чаще всего находится на первых этажах
зданий, что характерно для офисных помещений, и связано с удобством, как для персонала, посетителей, так и проведения определенных организационных мероприятий.
Известно, что дальность связи и помехоустойчивость канала связи напрямую зависят от потерь в фидерной линии, связывающей антенну с входом приемопередатчика. Например, в диапазоне UHF - (430...470) МГц, потери в современном, широко используемом для построения ПЦН коаксиальном кабеле с двойной изоляцией и вспененным диэлектриком (например, типа DX10A) составляют примерно 3 дБ на 30 м его длины. Дальнейшее увеличение длины фидера, например до 100 м, увеличит затухание до 10 дБ, то есть на (6..7) дБ больше, чем при стандартной 30 м длине кабеля, что в соответствии с формулой максимальной дальности действия радиолинии (Радиотехнические системы: Учеб. для вузов / Ю.П.Гришин, В.А.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др.; Под ред. Ю.М.Казаринова. -М.: Высш. Шк., 1990, стр.215) приведет к снижению дальности связи ПЦН - контролируемый объект минимум в 2 раза. Отсюда основной недостаток - невозможность обеспечить качество охраны контролируемых объектов вследствие пространственного совмещения оборудования ПЦН радиосистемы, обеспечивающего качество канала связи ПЦН - контролируемый объект, с оборудованием пульта централизованной охраны, обеспечивающего практическую эксплуатацию радиосистемы.
Данный недостаток построения ПЦН, связанный с физической природой невозможности увеличения длины фидерной линии, свойственен большинству известных систем радиоохраны как асинхронного типа с односторонним каналом связи, так и синхронного типа с двухсторонним каналом связи. Примерами тому являются система связи охраняемого транспортного средства (RU №2094850, G08B 13/00, 1997.10.27), система дистанционной сигнализации по радиоканалу (RU №2058592, G08B 1/08,
1996.04.20), система охранно-пожарной сигнализации «РОС-1» (RU 12472, G08B 25/00, 2000.01.10).
Особенно проблема потери качества в канале связи ПЦН - контролируемый объект обостряется при использовании ПЦН радиосистем в нелицензируемом частотном диапазоне (433,92+/-0,2%) МГц, где мощность передающего оборудования в соответствии с Решением Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) при Минсвязи России, при которой не требуется получение специальных разрешений на приобретение и эксплуатацию средств охраны в Государственных органах связьнадзора, не может превысить 10 мВт. Например, в радиоканальной охранной системе с патрульными транспортными средствами (RU №2238589, G08B 13/00, 04.12.2003 г.), радиоканальной системе сбора и обработки информации для централизованной охраны ТС, недвижимости, людей и животных (RU №2198800, G08B 13/00, 20.02.2003 г.), радиоканальной системе тревожной сигнализации для централизованной охраны ТС, недвижимости, людей и животных (RU №2182088, B60R 25/00, 10.05.2002 г.), содержащих пультовое оконечное устройство с антенной пультового оконечного устройства для связи по радиоэфиру.
Наиболее близким по построению ПЦН к заявляемой полезной модели является ПЦН радиосистемы передачи извещений (RU №74232 U1, G08B 26/00, 20.06.2008 г.), где ПЦН синхронно-адресной системы с двухсторонним каналом связи, содержит: антенно-фидерный тракт, включающий антенну с круговой диаграммой направленности и фидер снижения с малыми потерями, персональный компьютер, блок приемопередатчика симплексного типа, подключенный через дополнительное интерфейсное устройство (блок управления радиостанцией) к персональному компьютеру, с установленным на нем специализированным программным обеспечением оператора, источник резервного питания ЭВМ, приемопередатчика и блока управления
радиостанцией. В качестве блока приемопередатчика используются как серийно выпускаемые мобильные радиостанции заданного частотного диапазона типа «Motorola», «Kenwood», «Icom» и т.д., имеющие внешние входы управления переключением каналов, включения передачи, модуляционный вход, выход приемника и т.д., так и приемопередатчики, адаптированные для использования в составе ПЦН. Интерфейсное устройство осуществляет сопряжение портов компьютера, типа RS232 или USB, с входами приемопередатчика и передачу сигналов управления, сигналов данных от ЭВМ к приемопередатчику.
Задачей создания полезной модели является повышение качества канала связи ПЦН - контролируемый объект, увеличение помехоустойчивости и надежности передачи тревожных извещений в радиосистемах передачи извещений при построении централизованных систем радиоохраны или радиосистем пожарного мониторинга.
Поставленная задача достигается тем, что в состав ПЦН радиосистемы передачи извещений, содержащей последовательно соединенные антенно-фидерный тракт, включающий антенну с круговой диаграммой направленности и фидер снижения с малыми потерями ограниченной длины, блок приемопередатчика симплексного типа, блок управления радиостанцией, персональный компьютер, с установленным на нем специализированным программным обеспечением оператора, введены между блоком управления радиостанцией и персональным компьютером последовательно включенные гальванически развязанный преобразователь интерфейса стандарта RS485, симметричная двухпроводная линия связи и блок сопряжения, содержащий второй гальванически развязанный преобразователь интерфейса стандарта RS485 в RS232 (USB), что позволяет разнести функциональные части оборудования ПЦН, такие как антенно-фидерный тракт, приемопередатчик и
персональный компьютер оператора в раздельные и достаточно удаленные друг от друга помещения, не увеличивая длины фидерной линии.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1.), на котором приведена структурная схема построения предлагаемого ПЦН радиосистемы передачи извещений, поясняющая принцип ее работы.
ПЦН радиосистемы передачи извещений содержит две условно разделенные части оборудования: первая часть - оборудование 1, пространственно вынесенное из помещения пульта централизованной охраны, содержащее блок приемопередатчика 2, к радиочастотному входу которого подключен выход фидера снижения 3 ограниченной длины с малыми потерями, вход которого подключен к выходу штыревой коллинеарной антенны 4 вертикальной поляризации с круговой диаграммой направленности, размещенной в геометрически высоко поднятой точке свободного пространства, блок управления радиостанцией 5 с встроенным преобразователем интерфейса RS485 6, подключенный к входам управления режимами работы (переключение каналов, включение передачи, модуляционный вход, выход приемника) блока приемопередатчика 2 и двухпроводной линии связи 7, и источник резервного питания 8, осуществляющий питание блока управления радиостанцией 5 и блока приемопередатчика 2 при пропадании сети переменного тока 220 В; вторая часть - оборудование 9, непосредственно размещенное в помещении пульта централизованной охраны, содержащее блок сопряжения 10 с встроенным в него преобразователем интерфейса RS485 11, подключенный к порту RS232 или USB персональный компьютер (ЭВМ) 12 с установленным на нем специализированным АРМом оператора и резервный источник питания 13.
ПЦН радиосистемы передачи извещений работает следующим образом. Персональный компьютер 12 в соответствии с алгоритмом установленной на нем программы формирует информационные коды сообщений и коды
управления блоком управления радиостанцией 5 для циклового опроса контролируемых радиосистемой объектов. Текущие значения кодов в формате стандарта RS232 (USB) поступают через соответствующий порт компьютера 12 на вход блока сопряжения 10, где микроконтроллером через устройство гальванической развязки и преобразователь интерфейса 11, содержащий дифференциальный приемопередатчик стандарта RS485, например, микросхему ADM485AR, преобразуются в сигналы стандарта RS485, отличающиеся повышенной помехоустойчивостью за счет нечувствительности к синфазным помехам при работе в длинных проводных линиях связи. С выхода блока сопряжения 10 сигналы через двухпроводную линию связи 7 поступают на вход блока управления радиостанцией 5. Так как скорость обмена между ЭВМ и блоком управления радиостанцией невелика, порядка (9600...19200) бод/сек, то требования к конструктивному выполнению линии связи 7 достаточно мягкие, линия связи 7 может быть реализована в виде самостоятельной витой пары в экране, выделенной телефонной линии, просто пары проводников, соединяющих блок сопряжения 10 с блоком управления радиостанцией 5. В блоке управления радиостанцией 5 сигналы поступают на аналогичный (как в блоке сопряжения 10) второй преобразователь интерфейса RS485 6, также содержащий дифференциальный приемопередатчик стандарта RS485 и гальваническую развязку, преобразуются в двоичный код и подаются на микроконтроллер блока управления радиостанцией 5, где преобразуются в сигналы управления блоком приемопередатчика 2. В соответствии с полученным от ЭВМ 12 кодом на вход блока приемопередатчика 2 выставляются управляющие напряжения, соответствующие номеру частотного канала блока приемопередатчика 2, низкочастотному информационному сигналу на вход модуляции и сигналу включения передатчика. Блок приемопередатчика 2 переходит в режим передачи и в соответствии с алгоритмом работы
радиосистемы через фидерный тракт 3 и антенну 4 передает в эфир запрос контролируемым объектам. После окончания передачи блок управления радиостанцией 5 сразу переводит блок приемопередатчика 2 в режим приема, установив на соответствующих входах управления блока приемопередатчика 2 необходимые управляющие напряжения. Контролируемый объект принимает сообщение ПЦН и в ответ на запрос ПЦН формирует извещение о своем состоянии и передает его обратно на ПЦН (способ взаимодействия ПЦН и контролируемых объектов не входит в предмет заявляемой полезной модели). Переданный радиосигнал, содержащий извещение контролируемого объекта, через антенну 4, фидерный тракт 3 поступает на вход приемника блока приемопередатчика 2, откуда кодовая последовательность после селекции и демодуляции, выдается на вход блока управления радиостанцией 5, с выхода которой через гальванически развязанный преобразователь интерфейса RS485 6 двухпроводную линию связи 7 поступает на вход гальванически развязанного преобразователя интерфейса RS485 11 блока сопряжения 10 и далее после преобразования на порт RS232 (USB) персонального компьютера 12 для дальнейшей обработки и визуализации текущего извещения от контролируемого объекта, завершив, таким образом, сеанс обмена информацией ПЦН с одним контролируемым объектом. В дальнейшем процедура опроса ПЦН повторяется для всех контролируемых объектов, осуществляя, таким образом, непрерывный контроль их текущего состояния.
Предложенная структура ПЦН радиосистемы позволяют гибко подходить к ее практическому построению: возможен разнос частей оборудования ПЦН на расстояния от нескольких метров до нескольких километров без потери качества охраны.
Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на комбинации физических принципов качественной организации канала связи,
особенно актуальных в условиях ограничения мощности оборудования ПЦН и объектового оборудования радиосистем в диапазоне (433,92+7-0,2%) МГц, и технической возможности пространственного разноса наиболее чувствительной к расположению высокочастотной части оборудования ПЦН и части оборудования ПЦН, эксплуатирующегося наземными службами, реализуемой заменой высокочастотной линии связи (ВЧ фидера снижения) на двухпроводную цифровую низкочастотную линию связи, длина которой может быть много больше, чем длина коаксиальной высокочастотной линии связи.
Предлагаемый ПЦН радиосистемы передачи извещений «Иртыш-3 Р» был опробован подразделениями ОВО при УВД г.Мурманска. Неровный, гористый рельеф местности потребовал установки антенно-фидерной и приемопередающей части ПЦН в возвышенной точке (на горном склоне) города, сам пульт централизованной охраны исторически располагается в здании в низине между сопками. В качестве двухпроводной линии связи использовалась выделенная телефонная пара длиной около 2-х км, предложенное техническое решение не только повысило качество охраны, но и реализовало саму техническую возможность эксплуатации ПЦН в условиях сложного рельефа местности, причем зона действия радиосистемы перекрыла весь город.