СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НОРМАЛЬНО ОТКРЫТЫМ УСТРОЙСТВОМ ПРЕГРАЖДАЮЩИМ УПРАВЛЯЕМЫМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ

Предлагаемая полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям систем управления устройствами преграждающими управляемыми, используемыми для контролируемого пропуска людей на проходных различного назначения.
Устройства преграждающие управляемые (УПУ) могут быть различных типов: калитки, турникеты-триподы, роторные турникеты и др. По признаку исходного состояния преграждающих элементов (дуг, створок, штанг, планок) УПУ бывают нормально закрытые и нормально открытые (ГОСТ Р 51241-2008 «Средства и системы контроля и управления доступом» п.5.2.1.2).
В нормально закрытых УПУ преграждающий элемент в исходном (нормальном) состоянии заперт; для прохода через УПУ необходимо подать команду на разблокирование преграждающего элемента; команда на разблокирование может подаваться, например, от контроллера системы контроля и управления доступом, считывающего информацию от проходящего через УПУ человека (с карточки, биометрического устройства, устройства для ввода кода и др.) или вручную охранником с пульта дистанционного управления. В случае двухстороннего УПУ, различающего разрешение доступа на вход и на выход, запорное устройство должно иметь два запорных управляющих элемента, что можно считать недостатком, увеличивающим стоимость УПУ. Другим существенным недостатком нормально закрытых УПУ является то, что запорное устройство срабатывает при каждом проходе человека через УПУ, что отрицательно влияет на надежность его работы.
В нормально открытых УПУ преграждающий элемент в исходном (нормальном) состоянии не заперт; при санкционированном от системы контроля и управления доступом (СКУД) или от пульта дистанционного управления охранника проходе преграждающий элемент остается не запертым и позволяет человеку пройти. В случае попытки несанкционированного прохода запорное устройство срабатывает и запирает преграждающий элемент, при этом достаточно иметь один запорный управляющий элемент.
Таким образом, запорное устройство срабатывает не при каждом проходе человека через УПУ, а только при попытках несанкционированного прохода, число которых обычно невелико; это способствует долговечной работе запорного устройства УПУ.
Другим отличительным признаком УПУ, влияющим на его систему управления, является наличие или отсутствие электропривода для перемещения преграждающего элемента. В УПУ с электроприводом после получения человеком разрешения на проход движение преграждающего элемента происходит автоматически; в электромеханических УПУ перемещения преграждающего элемента производится вручную проходящим через него человеком, и задача системы управления в этом случае - довести преграждающий элемент до одного из исходных состояний.
Известен нормально открытый турникет, имеющий преграждающий элемент, который находится в положении, не перекрывающем проход. Датчик и считывающее устройство используются для проверки, разрешено ли человеку проходить через турникет в зону, доступ в которую контролируется. Если датчик определяет присутствие человека, которому не разрешено проходить, турникет переводит преграждающий элемент в блокирующее проход положение. Турникет имеет по крайней мере один преграждающий элемент и использует электропривод (см. патент ЕР1416116, Кл. МПК: Е06В 11/08; G07C 9/02; дата публ. 2004-05-06).
Недостатком данного турникета является длительность времени, требующегося для перевода инерционного преграждающего элемента из положения «проход открыт» в положение «проход закрыт». Кроме того, отсутствует возможность установки преграждающего элемента в положение «проход закрыт» с надежным запиранием, препятствующим проходу, а также не предусмотрена возможность подключения различных компьютерных систем контроля и управления доступом (СКУД).
Известен нормально открытый турникет, содержащий неподвижную стойку, плиту механизма с подшипниковым узлом, вал, установленный с возможностью вращения в подшипниковом узле, соединенную с валом ступицу с преграждающими штангами, механизмы позиционирования и фиксации преграждающих штанг, устройство плавной доводки преграждающих штанг до исходного положения, датчик угла поворота, блок электронного управления, световую индикацию и пульт дистанционного управления, причем устройство плавной доводки выполнено в виде жидкостной муфты, мальтийского креста и толкателей. Толкатели расположены на механизме позиционирования таким образом, чтобы они входили в пазы мальтийского креста при условии приближения преграждающих штанг к исходному положению, и чтобы толкатели выходили из пазов мальтийского креста в промежуточных положениях штанг. При этом механизм фиксации выполнен в виде одного соленоида, срабатывающего только при попытке несанкционированного прохода в обоих направлениях (на вход и на выход), (см. патент на полезную модель №84044, дата публ. 27.06.09., Кл. МПК: E06B 11/08).
Недостатком данного турникета является то, что в нем не предусмотрена унификация входных и выходных сигналов и возможность подключения любых компьютерных систем контроля и управления доступом (СКУД).
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является турникет PERCo-TTR-04, содержащий механизм позиционирования, механизм фиксации, механизм плавной доводки преграждающих элементов до исходного положения и механизм ручного принудительного запирания преграждающих элементов, а также датчики угла поворота и факта прохода, блок электронного управления, световую индикацию, пульт дистанционного управления, при этом система управления выполнена с возможностью обеспечения как самостоятельной работы УПУ без системы контроля и управления доступом (СКУД), так и с возможностью подключения различных компьютерных СКУД для обеспечения работы УПУ в следующих режимах: режим ожидания; пропуск одного человека в заданном направлении; постоянно открыто в одном направлении; постоянно открыто в оба направления; режим тревоги, при этом интерфейс со СКУД имеет входы: «открыть УПУ на вход», «открыть УПУ на выход» и выходы: «факт прохода на вход по нормально открытому контакту», «факт прохода на выход по нормально открытому контакту»; при самостоятельной работе УПУ без СКУД система управления выполнена с возможностью обеспечения задержки сброса на время, достаточное для разрешения прохода одного человека; при работе УПУ со СКУД система управления выполнена с возможностью определения посредством контролера СКУД длительности подаваемых сигналов для разблокировки УПУ на вход и/или выход; также имеется режим открытия турникета в аварийной ситуации с помощью механизма ручного принудительного отпирания преграждающих элементов (см. сайты Интернета , ).
Недостатком данного турникета является то, что в нормально закрытом турникете, каким является ближайший аналог, преграждающий элемент (планка) в исходном (нормальном) состоянии заперта; для прохода через турникет необходимо подать команду на разблокирование преграждающего элемента. В случае аварийной ситуации, например, при исчезновении питающего напряжения при пожаре нормально закрытый турникет остается закрытым и его можно открыть только ключами механической разблокировки, что в условиях паники не всегда может быть сделано, а нормально открытый турникет при исчезновении питающего напряжения является открытым и не препятствует проходу. Кроме этого, механизм фиксации (запорное устройство) нормально закрытого турникета имеет два запорных управляющих элемента, а не один, как у нормально открытого турникета, что является недостатком, увеличивающим стоимость турникета. Другим существенным недостатком ближайшего аналога является то, что запорное устройство срабатывает (открывает проход) при каждом проходе человека через турникет, что уменьшает временной ресурс его работы, в то время как в нормально открытом турникете запорное устройство срабатывает (запирает проход) только при попытке несанкционированного прохода, то есть в десятки и сотни раз реже, чем в нормально закрытом турникете. Недостатком ближайшего аналога является также наличие выходов «факт прохода на вход» и «факт прохода на выход» только по нормально открытому контакту, что требует при стыковке с некоторыми СКУД, принимающими «факт прохода на вход» и «факт прохода на выход» только по нормально закрытому контакту, использования дополнительных реле.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в создании универсальной системы управления нормально открытым электромеханическим УПУ с возможностью использования в разных типах УПУ и с различными СКУД. Использование такой системы управления для различных типов УПУ позволяет унифицировать производство, повысить коэффициент серийности и, следовательно, снизить затраты на изготовление системы управления. Применение унифицированной системы управления УПУ с единой логикой также облегчает обслуживание и ремонт УПУ в процессе эксплуатации. Наличие унифицированных входов и выходов позволяет использовать УПУ совместно с любыми СКУД. Система управления нормально открытым электромеханическим УПУ также повышает безопасность УПУ в случае аварийной ситуации, снижает его стоимость, увеличивает ресурс работы УПУ.
совместно с любыми СКУД. Система управления нормально открытым электромеханическим УПУ также повышает безопасность УПУ в случае аварийной ситуации, снижает его стоимость, увеличивает ресурс работы УПУ.
Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что система управления УПУ включает механизм позиционирования, механизм фиксации, механизм плавной доводки преграждающих элементов до исходного положения и механизм ручного принудительного запирания преграждающих элементов, а также датчики угла поворота и факта прохода, блок электронного управления, световую индикацию, пульт дистанционного управления, выходы для подключения различных СКУД, при этом система управления выполнена с возможностью обеспечения как самостоятельной работы УПУ без системы контроля и управления доступом (СКУД), так и с возможностью подключения различных компьютерных СКУД для обеспечения работы УПУ в следующих режимах: режим ожидания; пропуск одного человека в заданном направлении; постоянно открыто в одном направлении; постоянно открыто в оба направления; режим тревоги, при этом интерфейс со СКУД имеет входы: «открыть УПУ на вход», «открыть УПУ на выход»; при самостоятельной работе УПУ без СКУД система управления выполнена с возможностью обеспечения задержки сброса на время, достаточное для разрешения прохода одного человека; при работе УПУ со СКУД система управления выполнена с возможностью определения посредством контролера СКУД длительности подаваемых сигналов для разблокировки УПУ на вход и/или выход.
В соответствие с изобретательским шагом полезной модели, система управления обеспечивает нормально открытый тип УПУ.
При этом обеспечен режим закрытого УПУ с помощью механизма ручного принудительного запирания преграждающих штанг с блокировкой срабатывания световой индикации при разрешении прохода.
Кроме того, интерфейс со СКУД имеет выходы: «факт прохода на вход по нормально замкнутому контакту», «факт прохода на выход по нормально замкнутому контакту», «факт прохода на вход по нормально открытому контакту», «факт прохода на выход по нормально открытому контакту». Такой интерфейс позволяет стыковать УПУ с любой СКУД. Так, например, контроллер доступа «С2000-2» производства ИБП «Болид» (см. Руководство по эксплуатации АЦДР.425 723.001 РЭ () по п.1.13 «допускает подключение извещателей с “нормально-замкнутым” и “нормально-разомкнутым” контактным выходом, с выходом типа “открытый коллектор”, а также с цифровым выходом (активный “0” или активная “1” с уровнями “+5 В КМОП”)», и далее по п.п.2.3 Режим “Турникет” пп.2.3.1 «В этом режиме контроллер управляет доступом через одну точку доступа (электромеханический турникет) имеющую две цепи управления, отдельно для каждого направления прохода, причем предоставление доступа в обоих направлениях требует предъявления идентификаторов на считывателях, установленных по обе стороны турникета.
На схеме показано подключение датчиков прохода, имеющих нормально-замкнутый (размыкается при проходе) выход типа “сухой контакт”. Подключение датчиков прохода (проворота турникета) с другим типом выхода рассмотрено в п.1.13. Это могут быть как отдельные датчики, так и выходы схемы управления турникетом».
Аналогично имеют возможность подключения к контроллеру сигналов «факт прохода на вход» и «факт прохода на выход» и некоторые другие системы контроля и управления доступом, напримебр, Controller Apollo APN 35 (США) (). Указанные выше выходы нормально открытого УПУ: «факт прохода на вход по нормально замкнутому контакту», «факт прохода на выход по нормально замкнутому контакту», «факт прохода на вход по нормально открытому контакту», «факт прохода на выход по нормально открытому контакту» реализованы, как это обычно принято в других УПУ, в блоке электронного управления (БЭУ) с помощью дополнительных реле.
Устройство преграждающее управляемое поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен общий вид УПУ в виде турникета-трипода;
на фиг.2 - общий вид УПУ в виде калитки;
на фиг.3 - общий вид УПУ в виде роторного турникета (вид сверху).
УПУ состоит из неподвижной стойки 1, вращающихся в подшипниковых узлах (на рис. не показаны) роторов 2 с преграждающими элементами 3 (которые могут быть выполнены в виде дут, створок, штанг, планок) и системы управления.
Система управления УПУ включает механизмы позиционирования, фиксации, плавной доводки преграждающих элементов до исходного положения и принудительного ручного запирания преграждающих элементов, а также световую индикацию 4, датчики угла поворота и факта прохода, блок электронного управления (БЭУ), пульт дистанционного управления (ПДУ), выходы для подключения СКУД (на рис.не показаны).
В верхней части УПУ имеются световые индикаторы 4 состояния УПУ (включен -выключен, проход разрешен - проход запрещен). Звуковая сигнализация (на рисунках не показана) служит для оповещения охраны о попытках несанкционированного прохода. Управление УПУ (разрешения на пропуск одного человека или группы людей в прямом или обратном направлении) может осуществляться как охранником с помощью кнопочного пульта дистанционного управления, так и проходящими через УПУ людьми с помощью идентификаторов личности. В последнем случае УПУ предоставляет СКУД всю информацию, необходимую для выполнения функций управления УПУ, регистрации и учета проходящих через УПУ людей и др.
Механизм позиционирования обеспечивает установку преграждающих элементов 3 в ближайшее их исходное положение «проход закрыт» после того, как преграждающие элементы были выведены из исходного положения вручную и затем отпущены проходящим человеком в свободное вращение.
Механизм фиксации работает следующим образом: при повороте преграждающих элементов 3 датчик угла поворота передает информацию о том, что начато движение, в блок электронного управления (БЭУ) системы управления, который анализирует, было или не было разрешение на проход. Если разрешение на проход было, то запорный соленоид механизма фиксации не включается; таким образом, при отсутствии нарушителей прохода соленоид механизма фиксации не срабатывает, что способствует его долговечной работе и пониженному энергопотреблению УПУ.
При попытке неразрешенного прохода соленоид механизма фиксации срабатывает и препятствует вращению преграждающих элементов 3. Одновременно с запиранием УПУ может подаваться звуковой и /(или) световой сигналы о факте нарушения правил прохода через УПУ. После снятия напряжения с соленоида, УПУ разблокируется.
Механизм плавной доводки преграждающих элементов до исходного положения обеспечивает торможение и гашение инерционных сил при подходе преграждающих элементов к исходному положению.
Механизм ручного принудительного запирания служит для запирания УПУ, если возникла такая необходимость, например, при исчезновении питающего напряжения. Реализация описанных выше механизмов нормально открытого УПУ осуществлена в нашей полезной модели «Турникет», защищенной патентом RU 84044, Кл. МПК: E06B 11/08, дата публ. 27.06.09.
Блок электронного управления (БЭУ) служит для принятия сигналов о состоянии УПУ (положении преграждающих элементов, наличия и времени подачи сигналов на открытие или закрытие УПУ, сигнала факта прохода, величины питающего УПУ напряжения, состоянии электрозамка механизма ручного принудительного запирания), для выдачи сигнала факта прохода в СКУД, логического анализа состояния УПУ и принятия решения с помощью встроенного микропроцессора, а также для подачи управляющих сигналов на соленоид механизма фиксации, световые индикаторы и звуковую сигнализацию.
Пульт дистанционного управления охранника имеет следующие кнопки: «КН.1» - разрешение на вход, «КН.2» - разрешение на выход и «КН.ДОП» - дополнительная кнопка, работающая как самостоятельно, так и в комбинации с первыми двумя кнопками.
Система управления обеспечивает работу УПУ в следующих режимах:
- режим ожидания;
- пропуск одного человека в заданном направлении;
- постоянно открыто в одном направлении;
- постоянно открыто в оба направления;
- режим тревоги;
- режим закрытого УПУ с помощью механизма ручного принудительного запирания преграждающих элементов с блокировкой срабатывания световой индикации при разрешении прохода.
В режиме ожидания все механизмы находятся в исходном положении. Под исходным положением понимается устойчивое состояние механизма позиционирования, при котором один из преграждающих элементов находится в положении «проход перекрыт», и оба световых индикатора (на вход и на выход) светятся красным цветом. Механизм фиксации разблокирован (электромагнит обесточен). В режиме ожидания система управления ждет нажатия кнопок ПДУ или появления активного уровня сигнала от СКУД. При нажатии кнопок ПДУ или появлении активного уровня сигнала СКУД система управления переходит в другие режимы работы (см. ниже).
Режим пропуска одного человека. Для пропуска одного человека необходимо, чтобы была нажата охранником кнопка «КН.1» или «КН.2» соответствующие направлению движения человека. При этом световой индикатор 4 на соответствующей стороне УПУ будет светиться зеленым цветом. Разрешение на проход будет действительно в течение примерно 4 секунд, если система управления находится в исходном положении (движение не начато). Повторное нажатие той же кнопки ПДУ «КН.1» или «КН.2» в исходном положении УПУ приводит к снятию разрешения на пропуск человека.
В случае работы системы управления со СКУД для пропуска одного человека СКУД должна выдать активный уровень сигнала «СКУД1» или «СКУД2», при этом разрешение на проход будет действовать все время, пока сигналы «СКУД1» или «СКУД2» имеют активный уровень (0…2В) и соответствующий световой индикатор будет зеленым.
При повороте преграждающих элементов 3 механизма позиционирования на угол от 55° до 65° для УПУ в виде роторных турникетов и турникетов-триподов и на угол от 40° до 50° для УПУ в виде калиток в разрешенном направлении зеленое свечение индикатора должно сохраняться. При повороте на угол, в указанных выше пределах, системой управления выдается сигнал для СКУД о факте прохода. Вместе с выдачей сигнала факта прохода изменится цвет свечения индикатора с зеленого на красный. После того как преграждающие элементы 3 займут свое исходное положение, система управления перейдет в режим ожидания.
Режим постоянно открытого УПУ в одном направлении (групповой проход в одном направлении). Включение режима осуществляется с ПДУ нажатием комбинации кнопок «КН.ДОП»+«КН.1» для одного направления или «КН.ДОП»+«КН.2» для другого направления. Световой индикатор на соответствующей стороне УПУ должен светиться зеленым цветом. После включения режима в заданном направлении разрешен проход любого числа людей до сброса этого режима с ПДУ. При повороте преграждающих элементов 3 механизма позиционирования на угол от 55° до 65° для УПУ в виде роторных турникетов и турникетов-триподов и на угол от 40° до 50° для УПУ в виде калиток, считая от исходного положения, формируется сигнал о факте прохода для СКУД.
В этом режиме существует возможность переключения в режим пропуска одного человека навстречу постоянно открытому направлению как с помощью ПДУ, так и от СКУД. После завершения режима пропуска одного человека механизм позиционирования должен достигнуть исходного положения, что приведет к переключению в режим постоянного открытия в прежнем направлении.
Вывод УПУ из режима группового прохода осуществляется нажатием кнопки «КН.1» или «КН.2» ПДУ того же направления, что при разрешенном групповом проходе.
Режим постоянно открытого УПУ в обе стороны (групповой проход в двух направлениях). Для открытия УПУ в обе стороны необходимо нажать комбинацию клавиш «КН.ДОП»+«КН.1»+«КН.2» на ПДУ либо последовательно открыть постоянный проход в одном направлении (комбинация клавиш «КН.ДОП»+«КН.1») и в другом направлении (комбинация клавиш «КН.ДОП»+«КН.2»). Для вывода УПУ из режима группового прохода необходимо нажать кнопки «КН.1» и «КН.2». Существует возможность открытия УПУ в обе стороны системой СКУД путем одновременного замыкания входных цепей управления «СКУД1» и «СКУД2» на общий провод (GND) системы управления.
Режим тревоги. УПУ переходит в режим тревоги в следующих случаях:
- несанкционированное движение из исходного положения;
- движение в запрещенном направлении (навстречу разрешенному направлению).
При переходе УПУ в режим тревоги включаются:
- механизм фиксации;
- звуковая сигнализация;
- световые индикаторы светятся красным цветом.
Режим тревоги может быть снят как с помощью ПДУ, так и автоматически в следующих случаях:
- при возобновлении движения механизма в разрешенном направлении;
- если механизм позиционирования установлен в исходное положение, при этом УПУ переходит в режим ожидания;
- нажата любая кнопка ПДУ, при этом оба световых индикатора будут светиться красным цветом, а звуковая сигнализация отключается. При снятии режима тревоги с ПДУ происходит отключение механизма фиксации, что позволяет поворачивать механизм в любом направлении до следующего исходного положения.
Звуковое устройство можно отключать и включать трехкратным нажатием кнопки «КН.ДОП» на ПДУ.
Режим закрытого УПУ с помощью механизма ручного принудительного запирания преграждающих элементов с блокировкой срабатывания световой индикации при разрешении прохода. Режим предназначен для закрывания УПУ в обоих направлениях при отключенном электропитании. При этом также происходит блокирование срабатывания световой индикации при разрешении прохода таким образом, что при получении разрешения на проход от пульта дистанционного управления или от системы контроля и управления доступом индикация разрешения прохода не переключается на зеленый цвет, а остается гореть красным светом, предупреждающим о закрытом состоянии турникета.
Для перевода УПУ в режим ручного запирания необходимо: - выставить механизм в исходное положение (любой из преграждающих элементов находится в положении «проход перекрыт»);
- вставить ключ в электрозамок механизма принудительного ручного запирания преграждающих элементов, и повернуть его по часовой стрелке на ½ оборота (180°). В результате - УПУ закрыт в обоих направлениях. Ручная разблокировка УПУ осуществляется следующим образом:
- установить преграждающие элементы в исходное положение и повернуть ключ на ½ оборота (180°) против часовой стрелки.
Экстренные ситуации. В случаях пожара, сигнала тревоги, проноса крупногабаритных грузов и т.д. обеспечение свободного прохода в УПУ осуществляется следующими способами:
а) открыванием преграждающих элементов «антипаника», если они установлены;
б) переводом УПУ в режим группового прохода;
в) выключением УПУ (прекращением подачи напряжения); УПУ при этом автоматически разблокируется;
г) снятием преграждающих элементов.