АДРЕСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАБЕЛЬНЫХ СМОТРОВЫХ КОЛОДЦЕВ СВЯЗИ

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к устройствам для обработки данных в системах охраны, требующих адресного контроля объектов, а именно, в системах автоматизированной охраны кабельных телекоммуникационных сетей. Заявляемое устройство, в частности, может быть применено для контроля вскрытия кабельных смотровых колодцев (ККС).
Уровень техники
Организация кабельных телекоммуникационных сетей широкополосного доступа связана с необходимостью строительства кабельных сооружений и массовой установки в подъездах, в подвалах, на чердаках и технологических этажах жилых домов и офисных зданий телекоммуникационных шкафов с активным оборудованием, которое наряду с возможностью сбоев или выхода из строя под влиянием естественных неблагоприятных условий, подвержено риску несанкционированного доступа и умышленной порчи. Защита объектов связи от неблагоприятного воздействия осуществляется посредством комплексного мониторинга и контроля объектов, в частности, кабельных смотровых колодцев связи.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности функционирования и достоверности данных систем контроля ККС для обеспечения безопасности и бесперебойной работы телекоммуникационных сетей.
Известен датчик для контроля объектов, в частности, для контроля несанкционированного вскрытия ККС, включающий чувствительный элемент типа «сухой контакт» и микропроцессор, соединенные последовательно с сигнальным шлейфом (патент RU №2337318, публ. от 27.10.2008; патент RU №85251, публ. от 27.07.2009). Для формирования сигнала о вскрытии ККС в известном датчике применяется чувствительный элемент в виде пары «магнит-геркон». Согласно известным техническим решениям датчик формирует сигнал о несанкционированном вскрытии ККС при изменении расстояния между закрепленным на крышке колодца магнитом и герконом, установленным на горловине люка.
Известное устройство неустойчиво к механическим повреждениям, требует повышенной точности монтажа и восприимчиво к условиям размещения и эксплуатации датчика с учетом, в частности, специфики рабочих поверхностей контролируемых ККС (сколов, шероховатостей и т.п). Все это снижает надежность и достоверность формируемого сигнала и может приводить к сбоям в охранной системе.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением является интеллектуальный адресный датчик в системе контроля кабельных смотровых колодцев, содержащий микроконтроллер и чувствительный элемент на основе полупроводникового фоторезистора, и имеющий прозрачный герметичный корпус для защиты от воздействия внешней среды Известное устройство имеет параллельное соединение с сигнальным шлейфом для передачи данных в системе контроля ККС (патент RU №130435, публ. от 20.07.2013).
При параллельном соединении датчика со шлейфом не учитывается возможность дестабилизирующих факторов на сигнальном шлейфе, что в случае короткого замыкания или других повреждений на участках шлейфа может привести к потере работоспособности всей системы контроля ККС.
Известное устройство характеризуется невысокой надежностью срабатывания и низкой достоверностью данных. Это обусловлено особенностями полупроводниковых фоторезисторов, для которых характерен существенный разброс номиналов в одной партии, изменение характеристик в течение первых 50 часов эксплуатации и значительная зависимость от температуры окружающей среды.
В известном устройстве по патенту №130435 для принятия решения используются аналоговые сигналы, что может приводить к ложному срабатыванию датчика или к пропуску события несанкционированного вскрытия ККС с учетом сложности согласования алгоритма обработки сигнала с минимально возможным определяющим момент вскрытия ККС уровнем освещенности порядка 0,01 лк. Известный датчик не обеспечивает достоверности данных о несанкционированном вскрытии ККС в случае контроля колодцев, имеющих в закрытом состоянии естественный повышенный уровень освещенности из-за наличия технологических отверстий или дефектов в виде сколов.
Кроме того, наличие габаритного корпуса в известной конструкции ограничивает технологические возможности монтажно-наладочных работ, поскольку присутствие корпусного датчика на стенке колодца создает препятствия для свободного доступа в колодец обслуживающего персонала.
В отличие от известных устройств заявляемое устройство способно надежно функционировать в любых условиях эксплуатации, в том числе при повреждениях на сигнальном шлейфе, характеризуются высокой достоверностью данных и точностью срабатывания и отличается монтажно-эксплуатационными преимуществами благодаря своим минимальным размерам.
Раскрытие полезной модели
Заявляемый технический результат достигается тем, что адресное устройство для системы контроля кабельных смотровых колодцев (ККС), подключенное к сигнальному шлейфу, включающее датчик, размещенный на плате, имеющей герметичную защиту от воздействия внешней среды, содержащий чувствительный элемент для формирования данных о вскрытии ККС и микроконтроллер, выполненный с возможностью передачи данных в системе контроля ККС, содержит первый и второй взаимозаменяемые входящий/исходящий двухпроводные выводы и встроенный изолятор короткого замыкания, соединенный с сигнальным шлейфом и подключенный к входящему/исходящему выводам адресного устройства, микроконтроллер выполнен с возможностью автоматического программирования адреса датчика на сигнальном шлейфе и записи заданного порога параметра вскрытия крышки ККС, чувствительный элемент выполнен с возможностью фиксации заданного порога параметра вскрытия крышки ККС, автоматического сравнения параметра вскрытия ККС с названным заданным порогом, и выдачи прерывания на микроконтроллер в момент превышения названного заданного порога параметром вскрытия ККС, датчик включает индикатор передачи данных, и герметичная защита платы с компонентами блока датчика выполнена на основе плотно посаженной термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем.
В варианте реализации заявляемого адресного устройства чувствительный элемент датчика представляет собой цифровой трехосевой акселерометр с интерфейсом управления/передачи, параметром вскрытия ККС является угол наклона по осям X, Y, Z крышки ККС, а заданный порог названного параметра составляет 5 градусов.
В варианте реализации заявляемого адресного устройства чувствительный элемент датчика представляет собой цифровой оптический датчик с интерфейсом управления/передачи, заданным параметром вскрытия ККС является уровень освещенности ККС, заданный порог названного параметра составляет 0.01 лк, и герметичная защита платы с компонентами датчика выполнена прозрачной.
Благодаря наличию двухпроводных входящего/исходящего выводов адресного устройства и встроенного изолятора короткого замыкания, подключенного к этим выводам и соединенного с сигнальным шлейфом, обеспечивается возможность отключения повреждения на шлейфе без потери работоспособности всей системы контроля вскрытия ККС.
Выполнение микроконтроллера с возможностью автоматического программирования уникального адреса датчика на сигнальном шлейфе обеспечивает упрощение работ по замене датчиков, ввиду отсутствия необходимости ввода уникальных адресов в программном обеспечении системы. Отличительные особенности чувствительных элементов, выполненных на базе интерфейсных датчиков, позволяют с высокой точностью фиксировать момент попытки несанкционированного проникновения в колодец, исключает ложные срабатывания датчика и пропуски событий.
Наличие в заявляемом датчике индикатора передачи данных позволяет визуально контролировать передачу данных в системе контроля вскрытия ККС, что значительно уменьшает затраты времени при проведении монтажно-наладочных и ремонтных работ.
Минимальные размеры датчика, обеспечиваемые применением плотно посаженной оболочки для герметизации его электронных компонентов, позволяют упростить монтажные работы и расширить возможности выбора места установки датчика.
Краткое описание чертежей
Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируют следующие чертежи.
На Фиг. 1 показана схема подключения адресных устройств к сигнальным шлейфам в системе контроля вскрытия ККС.
На Фиг. 2 показана схема заявляемого адресного устройства.
На Фиг. 3(а) и Фиг. 3(б) - схема вариантов чувствительного элемента заявляемого адресного устройства.
Осуществление полезной модели
В системе контроля ККС, включающей сервер диспетчерского контроля 1, объектовое устройство 2, соединенные по шлейфам сигнализации 3 (Фиг. 1) и адресные устройства 4 (4-1, …4-n). Каждое адресное устройство 4 выполнено в виде печатной платы, защищенной от воздействия окружающей среды плотно посаженной термоусаживаемой трубкой с клеевым подслоем.
Как показано на Фиг. 2, адресное устройство включает датчик вскрытия 5 и изолятор короткого замыкания 6. Датчик 5 содержит чувствительный элемент 7, микроконтроллер 8 и индикатор передачи данных 9.
Для подключения к входящему и исходящему шлейфам сигнализации адресное устройство 4 содержит два двухпроводных вывода 10 и 11, являющихся взаимозаменяемыми - питание на адресное устройство может быть подано как с одного, так и с другого вывода, и у датчика 5, таким образом, отсутствует полярность, что создает существенное преимущество при подключении и осуществлении монтажно-наладочных работ.
Согласно заявляемому техническому решению датчики 5 через нормально-замкнутые выключатели изолятора короткого замыкания, как видно из Фиг. 2, включены параллельно шлейфу сигнализации 3, в то время как адресные устройства 4 включены последовательно на двухпроводном сигнальном шлейфе 3, обеспечивая при отключении повреждения на шлейфе сохранение работоспособности системы.
Изолятор короткого замыкания 6 выполнен в виде коммутатора входящего и исходящего шлейфов, при этом входящие и исходящие выводы сигнального шлейфа являются взаимозаменяемыми, что позволяет организовать шлейф по типу «кольцо».
Индикатор передачи данных 9, визуализирующий передачу пакетов данных, выполнен в виде встроенного светодиода, выведенного в торец термоусаживаемой трубки.
Адресное устройство с чувствительным элементом, схема которого показана на Фиг. 3(а), устанавливают на внутренней поверхности крышки ККС. Адресное устройство с чувствительным элементом по схеме Фиг. 3(б) устанавливают в любом удобном месте на стенке колодца.
На печатной плате адресного устройства также расположены вспомогательные узлы, обеспечивающие функционирование датчика вскрытия 5, а именно узел питания, узел защиты от грозовых разрядов и узел приема/передачи данных по шлейфу сигнализации (не показаны).
Печатная плата с электронными компонентами адресного устройства 4 в соответствии с заявляемой полезной моделью защищена от воздействия внешней среды плотно посаженной оболочкой на основе термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем. Такая оболочка обеспечивает герметичность с одновременным сохранением минимально возможных габаритов адресного устройства. Оболочка выполняется прозрачной в случае контроля освещенности с использованием адресного устройства с чувствительным элементом по варианту, показанному на Фиг. 3(б).
Заявляемое адресное устройство в системе контроля ККС работает следующим образом.
При первоначальном подключении адресного устройства 4 к шлейфу сигнализации 3 происходит обмен пакетами данных с объектовым устройством 2. При этом адресное устройство запрашивает рабочий адрес у объектового устройства, и объектовое устройство в ответ высылает первый свободный по порядку адрес на шлейфе сигнализации в диапазоне 1…60, а микроконтроллер записывает этот адрес в энергонезависимую память и записывает по интерфейсу управления/передачи порог срабатывания чувствительного элемента 7. В дальнейшем информация о состоянии объекта, на котором установлено данное адресное устройство, сопровождается выделенным адресом, являющимся уникальным только для данного шлейфа сигнализации.
Чувствительные элементы 7 автоматически сравнивают с заданным порогом (порог срабатывания) уровень контролируемого параметра - угла наклона крышки или уровня освещенности через заданный порог, - при вскрытии ККС фиксируют переход уровня воздействия и выставляют прерывание на микроконтроллер 8, который передает пакет информации, содержащий адрес устройства 4 с датчиком вскрытия 5 и данные о состоянии контролируемого объекта по шлейфу 3 через объектовое устройство 2 на диспетчерский сервер 1. При отсутствии событий микроконтроллер 8 осуществляет передачу пакетов данных по контрольным сеансам связи.
Передача пакета информации визуализируется индикатором 9, расположенным в торце термоусаживаемой трубки независимо от прозрачности защитной оболочки, что существенно облегчает монтажно-наладочные работы.
Встроенный изолятор короткого замыкания 6, соединенный с сигнальным шлейфом и подключенный к входящему/исходящему выводам 10, 11 адресного устройства при отсутствии повреждения шлейфа замыкает входящие/исходящие выводы между собой, подключая датчик параллельно сигнальному шлейфу. При возникновении неисправности сигнального шлейфа в виде короткого замыкания или значительной утечки индикатор короткого замыкания отключает поврежденный участок адресного шлейфа, при этом датчик остается подключенным к шлейфу через диод, шунтирующий выключатель индикатор короткого замыкания. После устранения неисправности шлейфа изолятор короткого замыкания автоматически восстанавливает соединение.
Адресное устройство с чувствительным элементом, выполненным на цифровом трехосевом акселерометре с интерфейсом управления/передачи, обеспечивает срабатывание при 5 градусах наклона крышки ККС, с точностью установки порога срабатывания 0.05 градуса.
Адресное устройство с чувствительным элементом, выполненным на цифровом оптическом датчике с интерфейсом управления/передачи, обеспечивает срабатывание при уровне освещенности 0.01 лк с точностью установки заданного порога 0,001 лк.
Выбор типа чувствительного элемента 7 (Фиг. 3а, б) при реализации адресного устройства определяется техническим состоянием контролируемого объекта. Для контроля колодцев с технологическими отверстиями или дефектами в виде сколов, имеющих естественный повышенный уровень освещенности, эффективно использование адресных устройств с чувствительным элементом на цифровом трехосевом акселерометре Фиг. 3(а).
Отсутствие полярности при подключении адресных устройств обеспечивает возможность организации шлейфа по топологии «кольцо» или разветвленной топологии, и адресные устройства с чувствительными элементами разного типа могут быть использованы одновременно на разных участках сигнального шлейфа одной системы.
Адресные устройства, реализованные согласно заявляемой полезной модели, могут быть размещены в количестве до 60 штук на одном сигнальном шлейфе и обеспечивают возможность контроля объектов, удаленных от диспетчерского сервера на расстояние до 20 км.
Заявляемое адресное устройство надежно в использовании в любых климатических условиях, включая влажность до 100% и перепады температур от минус 45°С до плюс 60°С. При реализации в системе контроля ККС заявляемое адресное устройство обеспечивает стабильность характеристик, высокую достоверность данных о вскрытии ККС и бесперебойное функционирование системы.