АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ

Полезная модель относится к области автоматизированных систем управления, а конкретно к автоматизированной системе управления освещением (АСУО). Полезная модель может быть использована при проектировании и строительстве инженерно-технических объектов и систем, обеспечивающих, преимущественно, охрану выделенных зон объектов электроэнергетики, промышленности и социальной сферы, в том числе, аэропортов, аэродромов, промышленных предприятий, предприятий транспортной отрасли, зданий, контрольно-пропускных пунктов, спортивных  сооружений, музейных и выставочных комплексов, а также иных объектов, относящихся к их инфраструктуре.
Известна, см. http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=42 автоматизированная система управления наружным освещением используемая для обеспечения архитектурного освещения сооружений г.Москвы на основе графика включения наружного освещения «Мосгорсвета». График включений (время включения) осветительной установки рассчитывается на каждый день в году. При необходимости можно внести в график другое время включения на какие-либо даты, например на праздничные дни, причем делается это дистанционно из единой диспетчерской по GSM каналу.
Применение автоматизированной системы управления на основе графика включений в целях энергосбережения для предприятий, использующих освещение в качестве элемента охраны объекта нецелесообразно, так как не связано с элементами охранного комплекса и, как следствие, нерационально расходует электроэнергию в течение длительного времени на объекте.
Известна автоматизированная система управления освещением, см. патент на полезную модель №: 98315 (МПК Н05В), содержащая контроллер с часами реального времени, силовые модули, имеющие микроконтроллеры, фотодатчики с микропроцессорами, приемопередатчики для беспроводной связи. Особенность указанного технического решения заключается в использовании фотодатчика, как основного элемента АС обеспечивающего заданное время включения/выключения освещения в зависимости от уровня освещенности окружающего пространства.
Известна конструкция фотодатчика (см. Фотодатчик, Технический паспорт, производство ООО «Микролайт»: 127591, г.Москва, Дмитровское шоссе, д.100, к.2, офис 317, www.microlight.ru). Фотодатчик предназначен для автоматического включения/выключения прожектора в зависимости от условий освещенности окружающей среды. Фотодатчик включает прожектор при наступлении темноты и выключает его при наступлении светлого времени суток.
Известна конструкция фотореле ФР-М01-1-15 УХЛ2 (см. Технический паспорт, фотореле ФР-М01-1-15 УХЛ2, г.Санкт-Петербург, ул.Благодатная, д.2, Тел/факс (812)-389-6831, (812)-389-9338. E-mail: info@meandr.ru internet: www.meandr.ru) обеспечивающего автоматическое включение и отключение освещения, в зависимости от уровня освещенности окружающего пространства, в интервале 1-100 лк. Фотореле предназначено для автоматического включения и отключения освещения улиц, витрин магазинов, торговых залов, реклам, автостоянок и т.п. в зависимости от установленного порога уровня освещенности. Контроль уровня освещенности осуществляется выносным фотодатчиком ФД1-2, поставляемым в комплекте с фотореле.
Известно, что временное использование освещения открытых пространств, в течение вечернего и ночного времени суток, составляет, в среднем, 12 часов непрерывного освещения охраняемой зоны. Таким образом, при использовании прожекторов заливающего света типа ПЗС, с мощностью лампы прожектора 1 КВт, потребляемая мощность прожектора в течение 365 дней в году составит 4380 КВт. На 1 км освещаемого пространства используется 30 прожекторов типа ПЗС. Суммарная потребляемая мощность 1 км освещаемого пространства в год - 131400 КВт, что составляет безусловные потери для любых систем автоматизированного управления освещением на основе фотодатчиков, фотореле и графика включения наружного освещения. Освещение открытого пространства всегда нерационально, при отсутствии несанкционированного вторжения в охраняемую зону объекта и связано с необратимыми потерями электроэнергии.
Предлагаемое техническое решение основано на определении события несанкционированного вторжения в зону охраны объекта и подтверждения факта присутствия нарушителя в охраняемой зоне объекта осуществляемое техническими средствами системы охранного освещения. Указанное событие, определенное как «несанкционированное» действие, характеризуется информационным полем в зоне охраны объекта, которое изменяется в месте вторжения, и в виде различного рода сигналов определяется специальными техническими средствами. Информационное поле преобразуется в аналоговый и/или цифровой сигнал устройств, обеспечивающих передачу извещения о несанкционированном вторжении в зону безопасности и, далее, устройств осуществляющих включение/выключение прожекторов системы охранного освещения.
Сущность полезной модели определяется ее отличительными признаками, изложенными в формуле полезной модели, и заключается в том, что управление подсистемой охранного освещения осуществляется на основе алгоритма действий, осуществляемых техническими средствами комплексной безопасности, причем начальным фактором, обеспечивающим эффективное управление системой освещения объекта, является локальное изменение информационного поля, в пределах зоны безопасности, происходящее в результате действий нарушителя, созданное в месте несанкционированного вторжения и преобразованное в аналоговый и/или цифровой сигнал на основе извещения с места вторжения.
Ближайшая техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в создании автоматизированной системы управления освещением в виде интегрированного комплекса локальных подсистем и технических средств безопасности, обеспечивающих управление охранным освещением на основе измененного информационного поля в зоне охраны объекта.
Технический результат использования АСУО:
- существенное снижение потребления электроэнергии системой охранного освещения;
- увеличение ресурса технических средств освещения (прожекторов);
- снижение стоимости обслуживания системы охранного освещения;
- уменьшения потребного количества средств «горячего резервирования» для системы освещения (повышение ресурса предполагает уменьшение количества запчастей системы);
- повышение технической эффективности системы освещения и комплексной системы безопасности объекта в целом.
Технический результат достигается тем, что объект защиты в целом и/или выделенная в нем зона безопасности (охраны) оснащается инженерно-техническим комплексом на основе интеграции:
- технических средств мониторинга объекта охраны;
- комплекса датчиков первичной информации и/или извещателей;
- технических средств формирования извещений о несанкционированных действиях в охраняемом пространстве;
- устройства передачи извещений;
- устройств сбора, управления и обработки информации;
- сервера (процессора) управления техническими средствами указанных устройств и охранного освещения;
- комплекса устройств охранного освещения;
- системы электропитания;
- инженерно-технических средств, обеспечивающих телекоммуникационную связь интегрируемых устройств (систем) и передачу данных между подсистемами комплекса.
Работа комплекса АСУО.
Предлагаемое техническое решение основано на изменении параметров сигнального информационного поля охраняемого объекта и/или выделенной зоны, происходящее вследствие наличия нарушителя в зоне, контролируемой техническими средствами безопасности объекта. Изменение параметров информационного поля формируется в виде аналогового и/или цифрового сигнала, фиксируется техническими средствами устройства (модуля, блока) мониторинга, который по телекоммуникационным каналам передает сигнал в подсистему сбора, управления и обработки информации. Устройство передачи извещений передает информацию о несанкционированном вторжении на сервер (процессор) управления техническими средствами безопасности объекта, и далее на блок управляющий включением/выключением охранного освещения.
На Фиг.1 показана структурная схема сигнального поля охраняемого объекта и/или его выделенной зоны, например, периметра. Периметр оснащается устройствами первичной информации, например датчиками, формирующими сигнальное информационное поле, параметры которого хранятся в базе данных вычислительного модуля (процессора, сервера) автоматизированной системы управления охранным освещением. Несанкционированное вторжение в зону охраны периметра, приводит к изменению (искажению) сигнального поля. Изменение информационного поля периметра фиксируется техническими средствами блока мониторинга охраняемой зоны объекта и отображается в базе данных вычислительного модуля системы управления освещением, который, выдает команду техническим средствам блока управления освещением на включение прожекторов (или иных средств освещения).
На Фиг.2 показана структурная схема изменений параметров информационного поля охраняемого объекта, в сравнении с эталоном.
Информационное поле, условно называемое эталонным, характеризуется отсутствием нарушителя в зоне контролируемой техническими средствами безопасности. Присутствие нарушителя приводит к изменению параметров сигнального информационного поля и, как следствие, действий технических средств обеспечивающих включение прожекторов (или иных осветительных устройств) охранного освещения.
На Фиг.3 показана структурная схема автоматизированной системы управления освещением (АСУО).
Качественная работа АСУО во многом зависит от сигнального информационного поля в зоне контролируемой техническими средствами охраны объекта. Сигнальное поле может быть локальным, точечным и не контролировать весь заданный объем охраняемой зоны. Может располагаться линейно, по любой из координат пространства, что обеспечивается формированием шлейфа из датчиков первичной информации и/или извещателей, причем несколько шлейфов создают сигнальное информационное поле контролирующее объект по двум и более координатным направлениям, и наконец, сигнальное поле может формироваться в объеме, обеспечивающим контроль всей зоны охраны.
На Фиг.4 показана блок-схема централизованной системы управления охранным освещением на основе единого вычислительного модуля. Применение централизованной системы управления охранным освещением на основе единого вычислительного модуля целесообразно для небольших и/или компактно расположенных объектов, или объектов, не требующих дополнительных мер по надежности к каждому сегменту из числа технических средств безопасности и средствам их управления.
Вычислительный модуль осуществляет двусторонний обмен информацией с устройством управления датчиками и/или извещателями, обеспечивающими формирование сигнального информационного поля по заданным направлениям или в заданном объеме контролируемого пространства.
Процессор вычислительного модуля, на основе работы информационно-справочной системы и ее базы данных, проводит сравнение параметров «эталонного» информационного поля соответствующее событию «штатная ситуация» с фактическими параметрами сигнального информационного поля объекта, и в случае качественных изменений параметров информационного поля выдает команду устройству управления охранным освещением, которое в свою очередь обеспечивает включение прожекторов или иных средств охранного освещения.
На Фиг.5 показана блок-схема основных задач вычислительного модуля автоматизированной системы управления охранным освещением.
Управляющий процессор вычислительного модуля АСУО обеспечивает решение следующих основных задач:
- мониторинга инженерных систем охраняемого объекта;
- формирования информационного поля на основе сигнальных датчиков и извещателей;
- сбора и обработки извещений датчиков и извещателей сигнально-информационного поля;
- формирования управляющих команд устройств (датчиков) сигнально-информационного поля охраняемого объекта;
- мониторинга систем охранного освещения;
- формирования управляющих команд устройств охранного освещения.
На Фиг.6 показана блок-схема основных задач вычислительного модуля автоматизированной системы управления охранным освещением для территориально распределенных объектов.
Многие объекты, например, периметры вокзалов, аэропортов, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры или объектов требующих повышенной надежности в работе функциональных систем комплексной безопасности объектов, в том числе системы охранного освещения, имеют территориально-распределенную структуру. В этом случае каждый из функциональных блоков системы АСУО имеет отдельный локальный процессор, являющийся элементом системы управления функционального блока. Информационная и технологическая совместимость локальных процессоров, а следовательно, и самих функциональных блоков АСУО, обеспечивается работой центрального управляющего процессора вычислительного модуля АСУО. В качестве локального процессора может быть применен контроллер.
Информационное сигнальное поле формируется на основе технических средств, действие которых основано на использовании физических полей, например, гравитационного, электрического, магнитного, электромагнитного, оптического, акустического, сейсмического и др. в различных сочетаниях и комбинациях.
В качестве технических средств формирующих сигнальное информационное поле зоны охраны объекта и фиксирующих изменение параметров сигнального поля в момент несанкционированных действий могут применяться датчики первичной информации (извещатели), действие которых различается по физическому принципу и типу обнаруживаемых событий: инфракрасные, радиоволновые, ультразвуковые, магнитоконтактные, акустические, сейсмические, ударно-контактные, емкостные, вибрационные, комбинированные.
Для мониторинга информационного поля внутри помещений целесообразно применять инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (в основном ИК+микроволновые), различные модификации контактных (например, магнитоконтактные) и акустические датчики.
Особенностью оптикоэлектронных датчиков является универсальность. Они могут обеспечить возможность мониторинга самых разнообразных помещений, конструкций и предметов.
Виды обработки сигнала могут проводиться аналоговыми, цифровыми или комбинированными средствами. При выборе типов и количества датчиков, для качественного мониторинга информационного пространства охраняемой зоны объекта, следует учитывать возможные пути и способы проникновения нарушителя, требуемый уровень надежности обнаружения, расходы на приобретение, монтаж и эксплуатацию датчиков, особенности объекта и тактико-технические характеристики датчиков. Для мониторинга зоны безопасности объекта вне помещения, например, зоны охраны периметра, представляющего собой линейно вытянутый протяженный участок, целесообразно применять дальнюю идентификацию сигнального информационного поля объекта. В этом случае информационное поле создается, например, радиочастотными метками или иными датчиками первичной сигнализации обеспечивающими достоверную информацию о несанкционированном вторжении в зону безопасности объекта. Например, система дальней идентификации информационного поля на основе радиочастотных меток, состоит из трех элементов:
- Считывателя;
- Радиочастотной метки;
- Системы обработки данных (на основе процессора локального или центрального вычислительного модуля АСУО).
Работа системы дальней идентификации информационного поля зоны безопасности объекта:
Как только в зоне действия считывателя оказывается радиочастотная метка, находящаяся у человека или установленная в автомобиле, информация с нее через считыватель поступает в управляющий процессор вычислительного модуля или промышленный контроллер, который определяет режим управления системой охранного освещения - включает или выключает осветительные средства зоны безопасности объекта, например, прожектора заливающего света. В режиме мониторинга считыватели в комплекте с радиочастотными метками позволяют решать задачи по учету наличия и перемещения контролируемых объектов на заданной территории в реальном времени. Получаемая информация генерируется в управляющий процессор вычислительного модуля и, далее, в устройство управления системой охранного освещения, которая обеспечивает включение/выключение прожекторов, светильников и иных осветительных устройств охранного освещения.
Мониторинг зоны объекта и идентификация информационного поля нарушителя может осуществляться следующим образом.
Сотрудники, допущенные в контролируемую зону имеют радиочастотную метку. При попадании объекта с меткой в зону действия считывателя, считыватель принимает от метки содержащуюся в ней информацию об объекте и передает ее в вычислительное устройство (например, управляющий процессор вычислительного модуля, локальный процессор, контроллер или персональный компьютер), снабженное специальным программным обеспечением.
"Наличие" или "Отсутствие" метки в сканируемой зоне изменяет ее информационное поле. Информационное поле с радиолокационной меткой соответствует технологическому режиму «свой» - исключает включение охранного освещения. Отсутствие радиочастотной метки у нарушителя, формирует иное информационное поле, объект классифицируется как «чужой», устройство управления системой охранного освещения передает команду на исполнительное устройство включения системы охранного освещения (включение «немедленно» или с заданным интервалом).
Характеристика радиочастотной метки, используемой для формирования сигнального поля зоны безопасности объекта:
1. Метка представляет собой миниатюрное запоминающее устройство. Она состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой метка передает и получает информацию. Метка может иметь собственный источник питания (активная), или не иметь источника питания (пассивная).
2. В памяти метки хранится ее собственный уникальный номер и пользовательская информация. Когда метка попадает в зону регистрации, эта информация принимается считывателем, специальным прибором способным читать и записывать информацию в метках.
3. Активные метки используют для передачи энергию собственного элемента питания. Они обычно программируются так, чтобы излучать свой сигнал через определенные промежутки времени (например, 1 раз в секунду). Дистанция, на которой возможно чтение таких меток может доходить до 100 метров.
4. Пассивные метки используют для передачи информации энергию поля считывателя. Накопив необходимую энергию, метка начинает передачу. Дистанция регистрации подобных меток существенно меньше, сильно зависит от мощности считывателя, и находится в пределах 0,05-10 метров.
5. Объем хранения данных.
До 10000 байт могут храниться на микросхеме площадью в 1 квадратный сантиметр.
Характеристика считывателя работающего в зоне сигнального информационного поля объекта:
1. Оптимальная одновременная идентификация нескольких объектов в сигнальном поле - до 200 меток в секунду.
2. Обеспечивается идентификация движущихся объектов.
3. Не требуется прямая видимость метки, чтобы считать ее данные. Взаимная ориентация метки и считывателя необязательна. Информация метки определяется через различные конструкционные материалы, что делает возможным их скрытое размещение. Для чтения информации достаточно попасть в зону регистрации, в том числе при перемещении на большой скорости.
4. Считывание информационного поля метки, возможно, при любом ее расположении. Единственное условие - нахождение метки в зоне действия сканера, в данном случае - метка единичный элемент сигнального поля объекта, информационное поле объекта - множество меток в заданном объеме.
Характеристика АСУО:
1. Система содержит вычислительный модуль с устройством ввода-вывода, подключенного через коммуникационные узлы к системе централизованного питания, датчикам и/или извещателям и блокам устройства управления охранным освещением объекта.
2. Вычислительный модуль представляет собой программируемую компьютерную серверную станцию (процессор) с функциями в соответствии с программным обеспечением централизованного получения по информационным каналам в рамках единого сетевого протокола данных мониторинга, обработки данных сигнального информационного поля и выдачи управляющих сигналов на устройства управления узлами и агрегатами охранного освещения объекта.
3. В случае территориально распределенного объекта охраны и/или различных выделенных зон охраны, со значительным количеством осветительных средств, система предполагает применение контроллеров, расположенных в местах размещения коммуникационных узлов, подключенных к кроссу системы централизованного питания и блокам автономного охранного освещения объекта по схеме иерархической звезды или по схеме шин. Контроллеры подключены по схеме иерархической звезды или по схеме шин к устройству ввода-вывода вычислительного (или центрального вычислительного - для территориально распределенного объекта) модуля. К каждому контроллеру последовательно или по схеме указанной звезды подключены модули удаленного ввода-вывода, к каждому из которых подсоединен соответствующий датчик мониторинга (контроля), измерения параметров сигнального поля, устройства управления конкретными узлами или агрегатами оборудования объекта.
4. Система может включать одну или несколько дополнительных компьютерных станций. Дополнительная компьютерная станция своим модулем ввода-вывода связана по телекоммуникационной сети объекта, преимущественно по локальной компьютерной сети с центральным вычислительным модулем и выделенным каналом с соответствующим контроллером для обеспечения в соответствии с программным обеспечением локального мониторинга и управления узлами и агрегатами по крайней мере одной функционально самостоятельной части инженерного оборудования объекта (например, технических средств обеспечивающих формирование сигнального поля, датчиков охранной сигнализации, технических средств системы охранного освещения, узлов и агрегатов мониторинга зоны охраны и т.д.), а дополнительные компьютерные станции, при необходимости, связаны между собой по информационному каналу по схеме иерархической звезды через концентраторы локальных вычислительных сетей, расположенных в выделенных каналах.
5. Линиями связи функциональных блоков, как правило, являются или проводные линии связи, или беспроводные линии связи, или комбинации проводных и беспроводных линий связи (LAN, INTERNET, SMS, WiFi и др.).
6. В зависимости от варианта конструктивной схемы АСУО (и вида датчиков первичной информации), с целью формирования эффективного сигнального информационного поля, предполагается объединять сигнальные датчики в электрическую цепь, соединяющие извещатели и контроллеры и/или вычислительный модуль автоматизированной системы управления охранным освещением.
7. Вычислительный модуль обеспечивает информационный обмен между техническими средствами безопасности на основе протоколов телекоммуникационной сети с применением проводных и/или беспроводных средств связи.
8. В соответствии с нормами технической укрепленное™ объекта, в необходимых случаях, вычислительный модуль связан с сервером (процессором) пункта централизованного наблюдения и/или автоматизированным рабочим местом оператора службы охраны (безопасности) объекта.
9. Сигнальное информационное поле объекта охраны формируется на основе параметров фиксируемых датчиками первичной информации расположенных в зоне контролируемой техническими средствами безопасности объекта.
10. Линиями связи функциональных блоков АСУО являются проводные линии связи, или беспроводные линии связи, или комбинации проводных и беспроводных линий связи
11. Информационное поле объекта охраны формируется датчиками и/или извещателями инфракрасного, радиоволнового, ультразвукового, магнитоконтактного, акустического, ударно-контактного, емкостного, вибрационного или комбинированного принципа действия.
12. Вариант АСУО для территориально-распределенных объектов, содержащих прожектора (иные осветительные устройства) различного назначения и принципа действия или инженерных систем повышенной надежности могут содержать функциональные блоки с автономным процессором или промышленным контроллером. Автономный процессор осуществляет программное управление конкретным блоком системы АСУО и информационно совместим с центральным управляющим процессором вычислительного модуля.
13. При необходимости, вычислительный модуль АСУО может быть информационно связан с сервером пункта централизованного наблюдения и/или автоматизированным рабочим местом оператора службы безопасности объекта и/или оператором службы охраны, что обеспечивает организационно-техническое участие операторов в работе АСУО.
Эффективность полезной модели АСУО:
1. Существенное снижение потребления электроэнергии системой охранного освещения. Система освещения работает только тогда, когда нарушитель находится в зоне охраны. Не существует зависимости в работе АСУО от времени суток - нет необоснованной траты электроэнергии при отсутствии несанкционированных действий.
2. Увеличение ресурса технических средств освещения (прожекторов). Появление нарушителя в зоне технических средств охраны объекта явление не частое, следовательно, необходимость в постоянном «включении - выключении» системы охранного освещения не требуется, как следствие, увеличение ресурса системы охранного освещения в целом и ее отдельных частей.
3. Снижение стоимости обслуживания системы охранного освещения. Следствием кратковременной работы АСУО является увеличение ее рабочего ресурса, снижение объема регламентных работ, уменьшение потребного количества средств «горячего резервирования» для системы освещения (повышение ресурса предполагает уменьшение количества запчастей системы).
4. Повышение технической эффективности системы освещения и комплексной системы безопасности объекта в целом.
Работа АСУО связана не с общим уровнем освещенности объекта, а с несанкционированными действиями в зоне безопасности, что объективно усиливает общий защитный ресурс систем защиты объекта.