РАДИОУПРАВЛЯЕМАЯ СИСТЕМА ОПОВЕЩЕНИЯ И ГРОМКОЙ СВЯЗИ

Предлагаемое решение относится к области радиотехники, частично к электроакустике и предназначено для оповещения населения в случае чрезвычайных ситуаций, управление потоками людей при социальных волнениях (МЧС, МВД, МО), а также для оперативного обслуживания митингов, демонстраций и других массовых мероприятий на открытом воздухе.
Известен радиоуправляемый мегафон, который может служить первым аналогом заявляемой системы, например, мегафон ER-81W японской фирмы ТОА (см. ТОА Аудио Системы издательства ABC Электронике, копия страницы, титульного и последнего листа прилагается).
Первым недостатком такой системы является относительно низкая помехозащищенность, поскольку возможны радиодиверсии на частоте приемопередающего тракта с помощью постороннего радиопередатчика.
Вторым недостатком следует считать ограничение температурного диапазона системы, особенно сухих батарей, которые в отличие от свинцовых аккумуляторов не работоспособны при отрицательных значениях температуры.
Третьим конструктивным недостатком является отсутствие возможности наращивания акустической мощности (акустического давления), что бывает крайне важно при крупномасштабных войсковых операциях и зачистках.
Весьма затратна эксплуатация такого мегафона, поскольку комплект мощных сухих батарей R20P достаточно дорог и не факт их наличия в чрезвычайной ситуации, особенно в районах стихийных или боевых действий.
Указанные причины и обусловили в рекламе ремарку типа «Возможно применение беспроводного микрофона».
В качестве второго аналога можно указать на автономные звукоусилительные установки с дистанционным управлением по радиоканалу, которые изложены в книге Кибакина В.М. «Автономные звуковещательные установки» М. 1983 г. изд. «Радио и связь» стр.137-141. Книга рекламируется в Интернете, как научная монография (не автором) и может быть заказана через Интернет.
Несовершенство отечественной элементной базы тех лет и «железный занавес» обусловили низкие радиоэлектроакустические показатели таких систем, что препятствовало широкому распространению последних. Недостатки второго аналога аналогичны первому, в том числе и ниже рассматриваемому прототипу.
Наиболее близким прототипом заявляемой системы может служить разработка ОАО «Владимирское конструкторское бюро радиосвязи» выполненная по заказу МЧС РФ под названием «Комплекс технических средств оповещения населения по радиоканалам» - КТСО-Р. Копия рекламного буклета прилагается.
Основой этого комплекса является изделие П166ВАУ, состоящее из двух или более рупорных громкоговорителей, усилителя мощности от 100 Вт. до 5 кВт, радиостанции, декодера команд управления и сетевого источника питания с аккумуляторным резервированием, а так же внешний источник радиосигнала (удаленная радиостанция).
Первым техническим недостатком такой системы является низкое качество оконечного звукового сигнала. Это обусловлено большими искажениями сигнала в связных радиостанциях (полоса 300-3500 Гц, нелинейные 7-12%, динамический диапазон 12-20 дБ), которые суммируются с примерно такими же искажениями рупорного громкоговорителя. Передача тревожных сигналов и типовых команд возможна, однако для озвучивания митингов, собраний, демонстраций система абсолютно не пригодна. Такая задача при проектировании и не ставилась.
Тем не менее ошибки проектирования оказались весьма существенными, устранение которых и составило в основном предмет заявочных материалов.
Так, например, размещение 100 рупорных громкоговорителей (5 кВт) по территории микрорайона или центральным площадям г.Москвы (предложение Ю.М.Лужкова) требует прокладки соединительных линий с базовой радиоуправляемой станцией, что не всегда возможно в условиях сложившейся инфраструктуры города. И если даже пойти на весьма большие затраты по прокладке кабелей к рупорным громкоговорителям, (а здесь обязательно потребуются повышающие-понижающие трансформаторы для снижения потерь), то и в этом случае система оказывается непригодной для выполнения поставленных задач, в силу низкой надежности.
Если, например, в П166ВАУ откажет хотя бы один из узлов последовательной цепочки - радиостанция, декодер, усилитель мощности, соединительные линии или авария питающей подстанции, система оказывается не работоспособной. Аккумуляторы не в счет при больших мощностях (5 кВт). Кроме того тестирование всего тракта на предмет обнаружения обрыва в линиях, неисправностей громкоговорителей и т.п, оказывается невозможным, поскольку регулярные проверочные включения такой системы для обеспечения 100% готовности вызывает негативные социальные явления.
К числу менее существенных ошибок проектирования можно отнести и способ подачи сигналов телеуправления, который, к сожалению, является единственно возможным при использовании узкополосных связных радиостанций. После прохождения кода включения, радиоканал оказывается доступным для любого стороннего передатчика, имеющего ту же частоту и большую мощность, что предполагает возможность радиодиверсий.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - снижение массогабаритных и ценовых показателей системы, расширение областей применения.
Технический результат - минимизация искажения звукового сигнала, повышение защищенности радиоканала, повышение системы надежности в условиях ЧС.
Этот технический результат достигается тем, что в радиоуправляемой системе оповещения и громкой связи, содержащей рупорный или иной громкоговоритель, радиоприемник, усилитель мощности, декодеры, а так же внешний источник радиосигнала, в трансформаторный отсек рупорного или иного громкоговорителя введены: вещательный УКВ-ЧМ приемник, двухскоростной сканер с памятью, декодеры циклических кодов, усилитель мощности, генератор сигналов «тревоги» и термостат, причем выходы декодеров через развязывающие диоды подключены к цепи управления сканером и цепи активации усилителя мощности, кроме того выход одного из декодеров подключен к генератору сигналов «тревога», а к внешнему источнику радиосигнала подключены генераторы циклического кода.
Предлагаемый комплекс технико-конструктивных решений преобразует типовой рупорный громкоговоритель в Громкоговоритель Рупорный Активный с ЧМ Радио-Каналом (Грач-РК) для функционирования которого необходим лишь источник питания постоянного или переменного тока.
Внешним источником информационного сигнала для «Грач-РК» являются вещательные УКВ-ЧМ радиостанции города, передатчики звукового сопровождения телевидения или радиомикрофон типа «Караоке» с параметрической стабилизацией частоты, в который в веден генератор циклического кода на надтональной частоте (аналог пилот-сигнала при стереовещании). На вещательных радио или телестанциях генератор циклического кода подключается только при передаче сообщений о ЧС.
Структурная схема заявляемой системы совместно с внешним выносным радиомикрофоном приведена на чертеже.
Здесь к радиомикрофону типа «Караоке» 1 подключен генератор циклического кода 2. Источник питания 3 через тангенту 4 обеспечивает одновременное включение генератора и радиомикрофона.
В трансформаторном отсеке рупорного или иного громкоговорителя размещен УКВ-ЧМ приемник 5, выход которого подключен ко входу усилителя мощности 6. Последний нагружен на головку громкоговорителя 7. Выход приемника подключен также к декодерам циклического кода 8 и 9.
Выходы декодеров через развязывающие диоды подключены к сканеру 10 и одновременно к цепи управления усилителем мощности 6 (режим активация или спящий). Выход декодера 9 соединен так же с генератором тревожных сигналов 11, который в свою очередь так же подключен к усилителю мощности 6.
Сканер 10 подключен к варикапу перестройки частоты гетеродина УКВ-ЧМ приемника 5 и выходу АМ-детектора. (Эти узлы находятся внутри кристалла приемника, но имеют выводы и поэтому не обозначены).
Термостат 12 является автономным узлом и подогревает трансформаторный отсек рупорного громкоговорителя при отрицательных температурах.
Рассматриваемая система работает следующим образом:
В исходном режиме при наличии питания усилитель мощности 6 не активирован (в спящем режиме), а сканер 10 осуществляет периодическую перестройку частоты приема УКВ-ЧМ приемника. При обнаружении какой-либо радиостанции и появлении постоянной составляющей на выходе AM детектора скорость сканирования замедляется, а АПЧ приемника удерживает эту частоту на некоторое время, необходимое для работы декодеров. Если код не обнаружен, скорость сканирования восстанавливается, процесс повторяется.
Если декодер 8 (для речевого сигнала) или декодер 9 (для сигнала «тревоги») обнаружили соответствующие кодовые комбинации, то они своими выходными сигналами через развязывающие диоды останавливают работу сканера 10 и активируют усилитель мощности 6. На головку громкоговорителя 7 поступает либо речевой сигнал, либо сигнал «тревоги» от генератора 11. Таким образом осуществляется автонастройка приемника причем только на ту радиостанцию или тот радиомикрофон, в составе сигнала которого содержатся кодовые комбинации циклического кода.
Любой посторонний передатчик, не имея генератора кода, не может влиять на канал связи, что обеспечивает определенную помехозащищенность последнего от радиодиверсий. Циклическая смена кодовой комбинации после каждого включения затрудняет считывание последней, поэтому очень мощный радиопередатчик способен «забить» радиоканал, но организовать вещание по нему крайне проблематично.
Введение режима сканирования для УКВ-ЧМ приемника, с одновременным введением режима автозахвата принимаемой частоты, резко упрощает структуру последнего. По сравнению с прототипом - нет синтезаторов частоты, кварцевого генератора, Гунна и т.п.
Радиомикрофон в этой системе, как уже упоминалось, может быть предельно простым типа «Караоке» с параметрической стабилизацией частоты и допуском на уход последней в несколько процентов, что допускается, согласно приложению 6 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 г. №07-20-03-001 раздел «Радиомикрофоны». Тем самым достигается существенное снижение цены на систему оповещения и громкой связи. Использование современной электронной базы позволило разместить всю систему в трансформаторном отсеке рупорного громкоговорителя, т.е. исключить дополнительные корпусные элементы, которые имеются у прототипа, что так же сказывается на цене изделия.
В завершение можно отметить, что искажения сигнала в вещательном УКВ-ЧМ приемнике, как известно, несоизмеримо ниже искажений сигнала в связных радиостанциях, чем и достигается решение одной из поставленных задач.
Изделия «Грач-РК» можно развешивать на фонарных столбах и зданиях, подключая через адаптер (понижающий трансформатор) к уже существующей сети 220 В, причем к разным сетевым фидерам и сетевым подстанциям. Это существенно повышает надежность системы в случае ЧС за счет многократного резервирования абсолютно всех узлов системы. При наличии в городе нескольких вещательных УКВ-ЧМ или FM радиостанций резервируются и источники информации о ЧС.
Исправность и готовность системы «Грач-РК» легко тестируется маломощным радиомикрофоном без централизованного включения всей системы оповещения. Даже отказ или кража нескольких изделий «Грач-РК» не парализует в целом работу всей системы оповещения.
При коридорном размещении изделий «Грач-РК» внутри зданий (больницы, интернаты склады и т.п.) информацию о ЧС или пожаре можно передавать с разных точек, имея несколько радиомикрофонов.
Наконец, дополнив «Грач-РК» собственным герметичным свинцовым аккумулятором с зарядным устройством от сети 220 В или бортсети транспортного средства и радиомикрофоном (см. фото), получаем типовой мегафон с радиоуправлением. Арочная система крепления источника питания и громкоговорителя позволяет легко наращивать акустическую мощность системы в полевых условиях.
Универсальность системы дает возможность установки изделий «Грач-РК» по нескольку десятков штук (фазированная акустическая решетка) на автомобилях, БМП, БРДМ, Т-82 и т.п. с питанием от бортсети последних при проведении войсковых учений и контртеррористических операций.