ПРИЕМНИК-РЕТРАНСЛЯТОР И РАДИОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к радиоканальным системам передачи информации, а именно, к системам контроля, наблюдения и охраны объектов.
Известно несколько радиоканальных систем передачи извещений, выпускаемых промышленностью:
1. Радиоканальная система передачи информации «Радиус» - город Челябинск. К недостаткам этой системы относится малая мощность передатчика - 2 Вт, небольшая номерная емкость - 1000, малое предельное количество сообщений, отрабатываемых за один час - до 256.
2. Радиоканальная система передачи информации «Андромеда» - город Санкт-Петербург. Недостатками этой системы являются небольшая номерная емкость - от 150 до 2000 и небольшое предельное количество сообщений, отрабатываемых за один час - от 300 до 400.
3. Радиоканальная система передачи информации LARS (КР Electronic) - Израиль. К недостаткам этой системы относится небольшая номерная емкость - от 500 до 10000 и недостаточное предельное количество сообщений, отрабатываемых за один час - 1700-1800, при очень высокой стоимости оборудования и соответственно плохим соотношением - функциональные возможности/ цена оборудования.
Известен также патент USA №6.690.276 от 10 февраля 2004, содержащий «Метод и устройство для контроля подтверждающих сообщений в охранных системах».
1. Система безопасности, включающая в себя передатчик, множество приемников, связанных с передатчиком по беспроводному принципу, пульт
управления, соединенный с приемниками через канал передачи данных, может работать по следующим шагам:
а: первый приемник из множества приемников в системе, получивший сигнал от передатчика преобразует его в цифровое сообщение и помещает это сообщение в выходное буферное запоминающее устройство
b: первый приемник контролирует передаваемые на него данные с пульта управления
с: первый приемник фиксирует, если подтверждающее сообщение было послано по шине передачи данных от пульта управления, причем подтверждающее сообщение содержит информацию о том, были ли пультом управления успешно получены сообщения от других приемников.
d: после расшифровки сообщения подтверждения первый приемник определяет, содержит ли сообщение подтверждения данные о том, что сообщения, посланные на пульт управления другими приемниками, идентичны сообщению, хранящемуся в буферном устройстве первого приемника
е: если пульт управления уже получил сообщение идентичное сообщению, хранящемуся в выходном запоминающем буферном устройстве первого приемника, то первый приемник не передает на пульт управления хранящееся в выходном запоминающем буферном устройстве сообщение
f: если пульт управления еще не получал сообщение от других приемников, идентичное сообщению, хранящемуся в выходном запоминающем буферном устройстве первого приемника, то первый приемник передает на пульт управления хранящееся в выходном запоминающем буферном устройстве сообщение
2. Способ согласно пункту 1, в котором описываются шаги получения сообщений пультом управления от приемника по шине передачи данных, и отправку пультом управления по шине передачи данных подтверждающего сообщения, содержащего информацию об успешно полученных пультом управления сообщениях
3. Охранная система, включающая:
а: беспроводной передатчик
b: множество приемников, связанных с передатчиком по беспроводному принципу.
с: пульт управления, связанный с приемниками по шине передачи данных причем каждый приемник включает в себя:
i: устройство для получения беспроводного сигнала от беспроводного передатчика
ii: устройство для преобразования беспроводного сигнала в цифровое сообщение
iii: выходное буферное запоминающее устройство для хранения сообщения, ожидающего передачи на пульт управления
iv: устройство для контроля передаваемых данных по шине связи с пульта управления
v: устройство для обнаружения сообщения подтверждения, которое посылает пульт управления по шине передачи данных в случае, если пульт управления уже успешно получил сообщения от каждого из множества других приемников
vi: устройство для определения, содержит ли сообщение подтверждения данные о том, что пульт управления уже успешно получил сообщение от другого приемника, идентичное сообщению, хранящемуся в буферном запоминающем устройстве первого приемника.
vii: устройство для отмены отправки сообщения, хранящегося в буферном запоминающем устройстве первого приемника в случае, если пульт управления уже получал идентичное сообщение от другого приемника
viii: устройство для отправки сообщения, хранящегося в буферном запоминающем устройстве первого приемника в случае, если пульт управления еще не получил идентичное сообщение от другого приемника
4. В охранной системе, описанной в пункте 2, пульт управления включает:
устройство для получения сообщений по шине передачи данных от приемников системы и устройство для посылки сообщений подтверждения по шине передачи данных, содержащих в себе информацию о сообщениях, успешно полученных пультом управления
5. Охранная система, включающая в себя беспроводной передатчик, множество беспроводных приемников, связанных с передатчиками по беспроводному принципу, пульт управления, связанный с приемниками по шине передачи данных, и способ функционирования этой системы;
а: первый из приемников, получивший беспроводной сигнал от передатчика, преобразует этот сигнал в цифровое сообщение и посылает его на пульт управления
b: приемник, вторым получивший беспроводной сигнал от передатчика, преобразует этот сигнал в цифровое сообщение и помещает его в буферное запоминающее устройство для последующей отправки на пульт управления
с: пульт управления получает цифровое сообщение от первого приемника
d: пульт управления посылает сообщение подтверждения, содержащее информацию о том, что сообщение от первого приемника успешно получено.
е: второй приемник контролирует сообщения, передаваемые пультом управления по шине передачи данных
f: второй приемник получает сообщение подтверждения, переданное по шине передачи данных пультом управления
g: второй приемник определяет, содержит ли сообщение подтверждения информацию о том, что пульт управления уже успешно получил от другого приемника сообщение, идентичное сообщению, находящемуся в буферном запоминающем устройстве второго приемника.
h: если сообщение подтверждения содержит информацию о том, что пульт управления уже получил сообщение идентичное сообщению, хранящемуся в буферном устройстве второго приемника, то второй приемник не передает на пульт управления хранящееся в буферном устройстве сообщение
i: если сообщение подтверждения содержит информацию о том, что пульт управления еще не получал сообщение идентичное сообщению, хранящемуся в буферном устройстве второго приемника, то второй приемник передает на пульт управления хранящееся в буферном устройстве сообщение.
Данная охранная система взята за прототип. К недостаткам этой известной охранной системы относится малая мощность передатчика, что приводит к необходимости использования множества приемников (что увеличивает стоимость системы), соединенных с пультом управления шиной
данных, а также небольшая территория, охватываемая охранной системой, соответствующая одному, двум охраняемым объектам (зданиям).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание радиоканальной системы передачи информации, содержащей датчики, передатчики, приемники-ретрансляторы, пульт управления, с большой, в десятки тысяч, номерной емкостью, с высокой скоростью передачи сообщений, с большим количеством сообщений, отрабатываемых за один час, которая могла бы охватывать большую территорию, надежно работая даже с удаленными до 150 км объектами охраны, при контроле и управлении всей системой с одного пульта управления, а также достижение низкой стоимости оборудования и высокого соотношения - функциональные возможности / цена оборудования.
Технический результат достигается при применении интеллектуальных цифровых приемников-ретрансляторов, каждый из которых содержит блок процессора, объединенных в сотовую радиоканальную систему передачи информации. Цифровая фильтрация и обработка сигналов позволяет иметь высокую помехозащищенность и большую дальность действия системы. Программное обеспечение блока процессора позволяет осуществлять фильтрацию, отображение, архивирование принимаемых извещений, ведение базы данных объектов, контроль прохождения тестовых сигналов, выбирать частоты приема и передачи информации, режимы ретрансляции сообщений по конфигурации и по алгоритму, для повышения пропускной способности системы, для предотвращения повторений и излишней перегрузки радиоканала.
Сущностью полезной модели является приемник-ретранслятор, содержащий приемник, блок процессора, передатчик, который отличается тем, что блок процессора содержит распознаватель стартового кода, фильтр номеров передатчиков и ретрансляторов, определитель передачи или отсутствия передачи информации, формирователь собственного номера ретранслятора, устройство суммирования кода ретранслятора с принятым сообщением, устройство формирования количества повторов передачи принятого сообщения и игнорирования идентичных сообщений, принятых в
течение одной минуты, измеритель уровня сигнала, поступающего с приемника, сумматор ретранслируемого сигнала с информацией об уровне принятого сообщения, DIP-переключатели, которые позволяют при помощи механических переключателей изменять программное обеспечение блока процессора, программируемый определитель приоритетной информации, которую необходимо передать в первую очередь на пульт управления, блок процессора соединен с индикаторным блоком или с ЭВМ с монитором. А также радиоканальная система передачи информации, содержащая датчики, передатчики, пульт управления, которая отличается тем, что содержит приемник-ретранслятор, принимающий сигналы на ненаправленную антенну и ретранслирующий сигналы на пульт управления по беспроводному каналу через направленную антенну или 1+n приемников-ретрансляторов (где n - один или более приемников-ретрансляторов), причем каждый приемник-ретранслятор может осуществлять прием и передачу сигналов на одной частоте или на разных частотах. Приемники-ретрансляторы могут работать по последовательной схеме, или параллельной схеме, или параллельно-последовательной схеме.
Работа приемника-ретранслятора на приеме сигналов на ненаправленную антенну позволяет приемнику-ретранслятору принимать сигналы как с объектовых передатчиков, так и с других приемников-ретрансляторов. Ретрансляция сигналов через направленную антенну увеличивает дальность передачи сигнала, соответственно уменьшая количество приемников-ретрансляторов и уменьшая засоренность диапазона рабочих частот, увеличивая устойчивость и четкость работы других приемников-ретрансляторов радиоканальной системы передачи информации. Раздельность приемных и передающих трактов позволяет не пропускать на приемном тракте сигнала во время передачи и коммутации прием-передача, а также увеличивает скорость передачи информации.
На чертежах изображено:
на Фиг.1 - приемник-ретранслятор,
на Фиг.2 - схема приемников-ретрансляторов, работающих по последовательной схеме,
на Фиг.3 - схема приемников-ретрансляторов, работающих по параллельной схеме,
на Фиг.4 - схема приемников-ретрансляторов, работающих по параллельно-последовательной схеме.
В устройство приемника -ретранслятора на Фиг.1 входит: приемник 1, блок процессора 2, в котором содержится распознаватель 3 стартового кода, фильтр 4 номеров передатчиков и ретрансляторов, определитель 5 передачи или отсутствия передачи информации, формирователь 6 собственного номера, устройство 7 суммирования кода ретранслятора с принятым сообщением, устройство 8 формирования количества повторов передачи принятого сообщения и игнорирования идентичных сообщений, принятых в течение одной минуты, измеритель 9 уровня сигнала, поступающего с приемника 1, сумматор 10 ретранслируемого сигнала с информацией об уровне принятого сообщения, а также передатчик 11 и ЭВМ 12.
Схема приемников-ретрансляторов на Фиг.2, работающих по последовательной схеме, включает: датчики 13-21, передатчики 22-24, приемник-ретранслятор 25, приемник ретранслятор 26, пульт 27 управления.
Схема приемников-ретрансляторов на Фиг.3, работающих по параллельной схеме, включает: датчики 13-21, передатчики 22-24, приемник-ретранслятор 25, пульт 27 управления, датчики 28-36, датчики 37-45, передатчики 46-48, передатчики 49-51, приемник-ретранслятор 52, приемник-ретранслятор 53.
Схема приемников-ретрансляторов на Фиг.4, работающих по параллельно-последовательной схеме, включает: датчики 13-21, передатчики 22-24, приемник-ретранслятор 25, приемник-ретранслятор 26, пульт 27 управления, датчики 28-36, датчики 37-45, передатчики 46-48, передатчики 49-51, приемник-ретранслятор 52, приемник-ретранслятор 53.
Приемник-ретранслятор на Фиг.1 работает следующим образом. Приемник 1 принимает сообщения, посылаемые передатчиком с охраняемого объекта, демодулирует сигнал и передает его на измеритель 9 уровня сигнала и параллельно на распознаватель 3, который производит фильтрацию сигнала по стартовому коду системы и передает его в фильтр 4 для фильтрации
9 сигнала по номерной группе. Далее, сигнал поступает в определитель 5 передачи или отсутствия передачи информации и через формирователь 6 собственного номера приемника-ретранслятора, сигнал суммируется с кодом приемника-ретранслятора в устройстве 7, после чего поступает в устройство 8, в котором формируется количество повторов передачи принятого сообщения и игнорирование идентичных сообщений, принятых в течение одной минуты. То есть, приемник-ретранслятор в автоматическом режиме определяет необходимость информации и объем ее передачи через передатчик 11, чтобы не перегружать эфир и пульт управления 27. Одновременно, устройство 8 передает сигнал в сумматор 10 ретранслируемого сигнала с уровнем сигнала, поступаемого из измерителя 9. К выходу сумматора 10 RS-232 можно подключать ЭВМ 12, что позволяет с помощью программного обеспечения осуществлять контроль за приемом сообщений с охраняемых объектов с индикацией уровней сигналов, что очень важно при выборе места для размещения передатчиков и сбора статистики прохождения сигнала.
Если охраняемый объект находится на большом расстоянии от пульта 27 управления, применяется последовательная схема работы приемников-ретрансляторов - Фиг.2, в которой возможно последовательное подключение до девяти приемников-ретрансляторов (осуществлялось на практике). С датчиков 13-21 расположенных на охраняемом объекте, информация поступает на передатчики 22-24, которые передают ее на приемник-ретранслятор 25, передающего информацию через приемник-ретранслятор 26 на пульт 27 управления.
При обширной сети и большом количестве охраняемых объектов применяют параллельную схему расположения приемников-ретрансляторов - Фиг.3. С датчиков 13-21, 28-36, 37-45, информация поступает на соответствующие передатчики 22-24, 46-48, 49-51, которые передают информацию на соответствующие им приемники-ретрансляторы 25, 52, 53, ретранслирующие сообщения на пульт 27 управления.
При обширной сети и большом количестве охраняемых объектов, расположенных на значительном удалении от пульта 27 управления,
применяется параллельно-последовательная схема расположения приемников-ретрансляторов - Фиг.4. С датчиков 13-21, 28-36, 37-45, информация поступает на соответствующие передатчики 22-24, 46-48, 49-51, которые передают информацию на соответствующие им приемники-ретрансляторы 25, 52, 53, ретранслирующие сообщения на приемник-ретранслятор 26, передающего сообщения на пульт 27 управления. В последовательной цепи может находиться до девяти приемников-ретрансляторов.
Таким образом, на основе приемников-ретрансляторов на практике создана и применяется мультиформатная радиоканальная, в диапазоне 136-174 МГц, система передачи информации «Дельта» с количеством охраняемых объектов до 12000, номерной емкостью до 32000 и обработкой до 2000 сообщений за час. Если без приемников-ретрансляторов, применяемое оборудование обеспечивает дальность действия до 15 км, то с приемниками-ретрансляторами до 150 км, причем каждый приемник-ретранслятор может принимать информацию на ненаправленную антенну, как только с передатчиков - радиальный режим, так и с передатчиков и с других приемников-ретрансляторов - комбинированный режим, анализировать, обрабатывать информацию, определять приоритетность передаваемых сообщений с трехкратным и более повторением сообщений через направленную антенну для увеличения дальности передачи, для уверенности приема, со случайными интервалами между сообщениями, для предотвращения совпадений сигналов по времени, с контролем уровня принимаемого сигнала, с контролем состояния основного и резервного питания, имея в наличии 256 информативных вариантов кода (постановка, снятие, тревога, проникновение, пожар, утечка газа, утечка воды и т.д.). Приемники-ретрансляторы также могут выбирать режим работы: симплексный - прием и передача на одной частоте и полудуплексный - прием и передача на разных частотах, для повышения пропускной способности системы, для предотвращения лишних повторений и излишней перегрузки радиоканала. Применение специального протокола с 51-битовым помехозащищенным
избыточным кодом с исправлением ошибок, гарантирует только правильный прием информации, исключая поступление ложных сообщений.
При использовании программной оболочки «Дельта 1.7» АРМ ПО и персонального компьютера, приемник-ретранслятор можно использовать как базовую станцию, а в случае размещения в регионе нескольких приемников-ретрансляторов, в качестве базовой станции-ретранслятора. Что дает возможность построения системы от небольшого пульта управления с несколькими абонентами, до сети, включающей в себя большое количество приемников-ретрансляторов.