ОХРАННАЯ СИСТЕМА АЭРОПОРТА ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

Полезная модель относится к системам безопасности и может быть использована в охранных системах при управлении сложными и важными объектами: в химической промышленности, атомной энергетике, системах распределения электрической энергии, управления транспортом, транспортирования нефти и газа, военной технике. Требования к надежности и безотказности работы этих систем существенно выше, чем к системам общего назначения. Одна из проблем современных охранных систем заключается в надежной работе все увеличивающегося количества датчиков, многочисленных и протяженных линий связи, возрастающем диапазоне рабочих частот и необходимости защиты от внутренних электромагнитных помех.
Известно устройство охраны, содержащее источник питания, сигнальный шлейф с включенными на входе резистивным и емкостным элементами а также ограничителем напряжения, источник контролируемого тока, диодно-резистивные ячейки, диодные нелинейные элементы, стабилизатор тока нагрева, переключатель режима в составе двух контактов реле переключения режима, разделительные и шунтирующие диоды (Патент РФ №2377656, Харитонов П.Т., Устройство охраны. МПК G08B 13/12 (2006.01) от 27.12.2009).
Недостаток устройства - его сложность, обусловленная наличием большого числа элементов и, как следствие, невысокая надежность при эксплуатации.
Известна система охраны периметра, поставленная, в частности, на эксплуатацию в московском аэропорту «Домодедово», содержащая автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, удаленное рабочее место, сервер системы, центральный контроллер, блоки обработки сигнала, сенсорные датчики, связанные между собой сенсорной линией и с остальными блоками общей линией связи (www.grouplb.com.. Система охраны периметра T-REX 6000. Техническое описание. OOO Би Скай Глобал. М., 2010, 11 с).
Система, благодаря встроенным сенсорным датчикам, различает обрывы и короткие замыкания сенсорной линии связи. Недостаток системы - невозможность контролировать наличие в ней скрытых дефектов, проявляющихся, в частности, в виде сбоев оборудования, а также внутренние и внешние электромагнитные помехи, снижающие, в конечном счете надежность при эксплуатации оборудования в целом.
Технический результат заключается в повышении надежности и качества эксплуатации, которые обеспечиваются обнаружением и регистрацией в работе аппаратуры скрытых дефектов, проявляющихся, в частности, через сбои в работе, а также обнаружением и регистрацией внутренних и внешних электромагнитных помех. Данный результат достигается за счет того, что в процессе эксплуатации обнаруживаются и регистрируются распределенные и локальные источники сбоев в аппаратуре: сигнальные (информационные) шины, шины заземления и электропитания, клеммные колодки (соединители или разъемы), а также сенсорные датчики. Эффект достигается вследствие включения в аппаратуру контактных и бесконтактных датчиков сбоя, а также добавлением алгоритмов обработки электрических сигналов с указанных датчиков. При этом в качестве информативных параметров используются изменения амплитудно-частотных характеристик, повышенное электромагнитное излучение, появление эффекта дифференцирования и интегрирования сигналов.
Задача, решаемая полезной моделью, - расширение функциональных возможностей по обнаружению скрытых дефектов в виде сбоев элементов и узлов за счет введения контактных и бесконтактных датчиков сбоев и использования новых информативных признаков сбоев с соответствующей алгоритмической обработкой информации (сигналов).
Поставленная задача решается тем, что система охраны аэропорта дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, установленные соответственно на линиях связи (интерфейсных шинах) с соединителями и в непосредственной близости (до 1÷2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи, обнаруживающие в качестве источников сбоев: соединители (разъемы), интерфейсные шины, шины управления, заземления и электропитания, сенсорные линии, внутренние и внешние электромагнитные помехи, а также добавляются алгоритмы обработки сигналов с указанных датчиков.
Поставленная задача решается тем, что в качестве информативных параметров при обнаружении источников сбоев выбирают изменение амплитудно-частотных характеристик, повышенное электромагнитное излучение, появление эффекта дифференцирования и интегрирования сигналов.
Поставленная задача решается тем, что амплитудно-частотную характеристику источника сбоя регистрируют в диапазоне частот от нуля (постоянный ток) до единиц гигагерц.
Поставленная задача решается тем, что электромагнитные излучения от источников сбоев обнаруживают бесконтактно в диапазоне частот от единиц герц до единиц гигагерц.
7
Поставленная задача решается тем, что контактно источник сбоя определяется по факту образования микротрещин и микрозазоров в линиях связи и соединителях и малой емкостной составляющей (доли и единицы пикофарад) в них, последующим большим сопротивлением (до 10 Ом и выше) приемника сигналов на КМОП-структуре и образующегося эффекта дифференцирования сигналов.
Поставленная задача решается тем, что бесконтактно источник сбоя определяется по факту образования микрорезонансных контуров и электромагнитного излучения в них при прохождении электрического сигнала.
Поставленная задача решается тем, что контактно источники сбоя определяются по эффекту интегрирования сигнала при воздействии на них кодо-импульсных сигналов с различными постоянными времени в импульсах и паузах.
Поставленная задача решается тем, что контактные и бесконтактные датчики сбоев выполнены с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц.
Поставленная задача решается тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.
Поставленная задача решается тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, С - элементы) микрорезонансных колебательных контурах.
Поставленная задача решается тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.
Поставленная задача решается тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).
Поставленная задача решается тем, что при одновременном срабатывании датчиков обоих типов (контактных и бесконтактных) в качестве источника сбоев определяется внутренняя электромагнитная помеха.
Решение поставленной задачи определения сбойных состояний и источников сбоев в виде линий связи и соединителей по изменению амплитудно-частотной характеристики, повышенного электромагнитного излучения, дифференцируемости электрических сигналов основано на представлении скрытых дефектов упомянутых фрагментов аппаратуры в форме микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образовании вследствие этого микрорезонансных контуров и микроемкостей.
Решение поставленной задачи по информативному параметру интегрируемости электрических сигналов основано на представлении скрытых дефектов устройства в виде повышенного (в десятки и сотни раз) омического сопротивления, составляющего с последующей включенной микроемкостью (например, сотые доли пикофарад) интегрирующее звено.
На фиг.1 представлена охранная система аэропорта повышенной надежности. Система содержит автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора 1, удаленное рабочее место 2, сервер системы 3, центральный контроллер 4, блок обработки сигнала 5, сенсорные датчики 6, связанные между собой сенсорной линией (на фиг.1 не показана), а также контактные датчики сбоев (КДС) 7-16, бесконтактные датчики сбоев (БДС) 17-21.
В случае двунаправленного действия электрических сигналов КДС устанавливается в начале (конце) линии связи или наоборот. При однонаправленном действии сигналов (сенсорные датчики 6 - блок обработки сигнала 5) - КДС устанавливается в начале (по действию сигнала) линии связи - КДС 15 и в конце - КДС 16. На фиг.1 показана только одна линия связи датчика 6 с блоком 5, снабженная контактными (КДС 15, 16) и бесконтактным (БДС 21) датчиками сбоя. В частном случае, все линии связи (при необходимости) между блоками 5 и 6 могут содержать контактные и бесконтактные датчики сбоев. Количество датчиков в одной линии может быть и большим, чем это показано на фиг.1. Последнее обстоятельство зависит от конкретной длины линии связи и размера ее дискретизации, где необходима фиксация сбоя.
На схеме (фиг.1) показаны и бесконтактные датчики сбоев 17-21, установленные в непосредственной близости от диагностируемых элементов или узлов. Количество БДС выбирается, исходя из их чувствительности, протяженности линии связи и, в общем случае может быть и большим. На фиг.1 для простоты выбраны только отдельно взятые связи узлов 1, 2, 3, 4, 5, 6 между собой. В общем случае датчики могут устанавливаться на каждую линию связи указанных узлов и блоков. Как КДС, так БДС, могут иметь как автономную, так и централизованную индикацию (на фиг.1 не показана) с использованием блоков 1, 2, 3 и 4.
Датчики сбоев устанавливаются, например, с помощью клипс. Одновременное срабатывание БДС на различных линиях связи и не срабатывание КДС свидетельствует об источнике сбоев в виде внешней электромагнитной помехи.- Одновременное срабатывание КДС и БДС говорит о внутренней электромагнитной помехе. Основное отличие при включении КДС и БДС в аппаратуру заключается в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника сбоев.
Источники информации:
1. Патент РФ №2377656, Устройство охраны, MПК G08B 13/12 от 27.12.2009;
2. Система охраны периметра T-REX 6000. Техническое описание. www.grouplb.com. ООО Би Скай Глобал. М., 2010, 11 с.