Сеть проводного вещания и оповещения
WIRELESS BROADCASTING AND ALERTING NETWORK

Область техники.
Изобретение относится к области сетей проводного вещания и оповещения. Более точно, изобретение относится к области оповещения населения в случае чрезвычайных ситуаций. Также изобретение относится к области создания энергонезависимых сетей беспроводной связи и точкам доступа для таких сетей.
Предшествующий уровень техники.
На настоящий момент в России, а также многих советских республиках сохраняется огромная инфраструктура сетей проводного вещания и оповещения, включающая как сами сети, так и радиоточки. Далее будут приведена известная информация о таких сетях, необходимая для понимания сущности настоящего изобретения.
Во времена существования СССР радиоточки служили, помимо прочего, средством массового оповещения гражданской обороны (ГО), а потому устанавливались повсеместно, включая нежилые помещения, служебные и общеобразовательные учреждения (магазины, конторы, школы, детские сады, институты, больницы, дома отдыха). В настоящее время созданная инфраструктура по-прежнему может быть использована (см., например, Постановление Совета министров от 1 марта 1993 г., N178 «О создании локальных систем оповещения в районах размещения потенциально опасных объектов» и Постановление N177 «Об утверждении положения о порядке использования действующих радиовещательных и телевизионных станций для оповещения и информирования населения Российской Федерации в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени») для оповещения населения в случае чрезвычайной ситуации (ЧС).
Согласно действующим нормативным документам и утвержденным сводам правил (см., например, СП 133.13330.2012, СП 134.13330.2012, СП 160.1325800.2014) и строительным нормам (см., например, ВСН 60-89, РМ-2798) радиоточки по-прежнему должны устанавливаться во все строящиеся здания. Так, для двухместного гостиничного номера предусмотрена одна радиоточка, а для общеобразовательной школы предусмотрено по меньшей мере 12 радиоточек. Например, в жилых помещениях устанавливаются по 2 радиоточки по следующему правилу: на кухне и в смежной с кухней комнате вне зависимости от числа комнат в квартире. Соответствующие требования разработаны, утверждены и применяются практически для всех жилых и не жилых зданий. Согласно официальным данным охват радиоточками Москвы и Санкт-Петербурга составляет на сегодня порядка 97%. Схожие цифры могут быть приведены и для других городов России, а также бывших советских республик.
Немаловажным свойством сетей проводного вещания и оповещения является их энергонезависимость от основных линий электроснабжения. Так, согласно упомянутым сводам правил и нормам (а также их эквивалентам времен СССР) система проводного радиовещания должна быть выполнена с учетом требования максимально возможной надежности оборудования для устойчивого функционирования в ЧС, а также с учетом требований живучести и энергонезависимости при нарушении электроснабжения.
Другой важной особенностью линий проводного вещания и оповещения является наличие соединительных проводов, протянутых между жилыми зданиями, как следствие прокладки сетей воздушно-стоечным способом (см., например, СП 133.13330.2012, п.п. 4.22-4.32).
Для лучшего понимания сущности настоящего изобретения, а также устройства сети проводного вещания и оповещения, на Фиг. 1 приведена типичная схема существующей сети для России. Такая сеть обычно содержит центральную станцию проводного вещания (ЦСПВ) 101, множество опорных усилительных станций (ОУС) 102, множество понижающих трансформаторов (ТП) 103, множество домов (зданий, объектов и т.д.) на которых установлены приемные антенны 104. Сеть имеет целью доставить сигнал от ЦСПВ 101 до населения 105. Обычно ОУС 102 связаны с ТП 103 при помощи магистральных фидерных линий 106 напряжением 960 В, а те в свою очередь связаны с антеннами 104 при помощи основных фидерных линий 107 напряжением 240 В. От антенн 104 до населения 105 сигнал доставляется уже внутридомовыми линиями напряжением 30 В. Стоит понимать, что в других странах конкретная схема может несколько отличаться от приведенной.
Стоит пояснить, что ЦСПВ - Центральная Станция Проводного Вещания. В крупных городах с децентрализованной системой ПВ существует как отдельное сооружение, в средних и малых городах совмещена с единственной усилительной станцией. Является одним из объектов гражданской обороны. Обычно ее адрес никогда не совпадает с адресом конторы, собирающей плату за радиоточки и принимающей заявки на ремонт радиосети. С ЦСПВ по телефонным линиям (обычно фидерные линии 960 В) подаются сигналы программ вещания на ОУС, осуществляется дистанционное управление и контроль ОУС и ТП, в том числе контроль состояния их входных дверей.
Таким образом, совокупность приведенных выше сведений, а также сведения из цитированных нормативных документов позволяет однозначно заключить, что на момент создания настоящего изобретения разработана, создана и успешно эксплуатируется энергонезависимая сеть проводного вещания.
В то же время в последние годы, с развитием FM-вещания и Интернет каналов передачи информации, наблюдается значительное снижение интереса пользователей к радиоточкам. В связи с этим видится целесообразным находить возможности нового использования существующей инфраструктуры сетей вещания, а также модернизации такой сети с учетом вызовов времени.
Из уровня техники известно несколько идей о расширении функциональных возможностей и модернизации существующих сетей и инфраструктуры.
Так, из заявки РСТ WO 2015004573 (A1) «Method of sensor signal transfer through wired radio wires», опубликованной 15.01.2015 г., известно, например, о предложении использования сетей проводного вещания для передачи сигналов с каких-либо датчиков (например, датчиков слежения за состоянием пожилых людей). Так как охват существующих сетей вещания для мегаполисов составляет более 90%, то использование данной модернизации позволило бы при минимальных затратах обеспечить контроль за множеством людей посредством доступных датчиков.
Из патентной публикации RU 94014734 (A) integrated system of information transmission and local emergency lighting», опубликованной 27.05.1996 г., известно предложение размещения на линиях проводного вещания элементов аварийного освещения. В этом случае при ЧС и отключении основной сети электроснабжения обеспечивалось бы минимальное освещение, так как линии проводного вещания являются энергонезависимыми.
Из патента на полезную модель RU 94098 (U1) «Система проводного радио и телевещания, выхода в интернет, оповещения о чрезвычайных ситуациях и связи с правоохранительными органами», опубликованного 10.05.2010 г., а также ряда открытых источников (например, «Социальная розетка» комплексный проект по обеспечению «информационного равенства» и внедрению систем адресного оповещения и безопасности населения РФ», http://gosbook.ru/system/files/documents/2010/07/29/TSEF-2010-07-08-OBZh-13-Artyushin.pdf, опубликовано в 2010 г.) известен проект «Социальная розетка». В рамках этого проекта предлагалось использовать линии проводного вещания для обеспечения доступа населения к сети Интернет, а также сети цифрового телевидения. В этом случае сети вещания получили бы дополнительную возможность коммерческого использования, так как операторы Интернет и телевидения распространяли бы свои услуги посредством таких сетей.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение, так же как и вышеописанные известные аналоги, направлено на модернизацию существующей инфраструктуры сетей проводного вещания и оповещения.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей существующих сетей проводного вещания и оповещения. А именно, за счет размещения на линиях сетей проводного вещания беспроводных точек доступа, а также контрольно-наблюдательного оборудования, обеспечивается возможность коммерческого использования в мирное время, а также возможность гарантированной беспроводной связи и наблюдения в случае ЧС.
Задача решается за счет того, что:
Сеть проводного вещания включает по меньшей мере одну станцию проводного вещания по меньшей мере одного конечного клиента и соединяющие их воздушные линии связи, характеризуется тем, что на воздушных линиях связи установлены платформы, на которых размещены приемо-передающие и/или контрольные устройства.
Сеть также характеризуется тем, что платформа выполнена подвижной.
Сеть характеризуется тем, что движение обеспечивается за счет тросохода, а фиксация платформы обеспечивается за счет возвратной пружины.
Сеть также характеризуется тем, что содержит преобразователь электроэнергии, обеспечивающий питание приемо-передающих и/или контрольных устройств от источников питания сети проводного вещания.
Сеть характеризуется тем, что приемо-передающие и/или контрольные устройства выбираются из следующих устройств: точка доступа мобильной связи, точка беспроводного доступа к сети Интернет, видеокамера.
Сеть также характеризуется тем, что на платформе предусмотрено место постоянного крепления контрольно-несущего троса, который протянут между опорами воздушных линий связи в дополнение к самим воздушным линиям связи.
Способ модернизации существующей сети проводного вещания включает установку на воздушные линии связи платформ, на которых размещены приемо-передающие и/или контрольные устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагается устанавливать на действующие воздушные линии связи сетей проводного вещания несущую платформу. На платформе осуществляется монтаж беспроводной точки доступа, а также иного оборудования, например контрольно-наблюдательного.
Платформа может снабжается преобразователем электроэнергии. В случае ЧС, при отключении основной линии электроснабжения, питание платформы и ее элементов может осуществляться за счет преобразователя энергии электромагнитных колебаний в линиях вещания.
Платформа может быть выполнена подвижной. Для этого платформа снабжается пружинным механизмом фиксации, который выполнен с возможностью переключения из зафиксированного в незафиксированное состояние.
Платформа может быть связана с оборудованием в помещении.
Для большей надежности платформа может быть дополнительно связана с контрольно-несущим тросом, который выполняет функции опорного троса для навивки питающего и сигнального кабеля к размещенным на платформе устройствам и обеспечения контрольного крепления платформы к опоре радиолинии.
Питание размещенных на платформе устройств может также осуществляться по UTP-кабелю, по технологии Power over Ethernet (РоЕ) от бесперебойных источников питания, размещенных внутри помещения.
Список оборудования, которое может быть размещено на платформе может включать в себя такое оборудование, как:
Точка доступа сети мобильной связи (GSM/LTE и другие стандарты);
Точка доступа к сети Wi-Fi (например, стандарта b/g/n, 2.4 ГГц);
Видеокамеры, работающие в разном диапазоне;
Различные датчики (температура, влажность, давление, скорость ветра и т.д.);
Приемо-передающее оборудование (например, для дублирования каналов передачи информации), усилительные антенны;
При этом стоит понимать, что такой список не является закрытым. Для специалиста в данной области будет очевидным то, что в зависимости от решаемой задачи возможна установка и иного оборудования.
Вышеописанные черты и преимущества настоящего изобретения, а также средства и способы их достижение с обеспечением заявленного результата будут более ясными и понятными на основании дальнейшего описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - предшествующий уровень техники, типичная схема существующих сетей проводного вещания и оповещения.
Фиг. 2 - схема сети проводного вещания и оповещения согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 - схематичное изображение унифицированной платформы.
Варианты осуществления изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления сеть проводного вещания для мегаполиса включает в себя несколько ЦСПВ 201. Обычно это отдельное здание, которое имеет либо свои собственные генераторы электроэнергии, либо независимое подключение к электросети. ЦСПВ обычно имеет связь как с операторами проводного радиовещания, так и с командными пунктами гражданской обороны (не показаны). В штатном режиме ЦСПВ обеспечивает бесперебойное проводное радиовещание. В случае ЧС с пультов ЦСПВ осуществляется контроль за оповещением населения. Для малых городов или населенных пунктов ЦСПВ обычно не является отдельным зданием и совмещается с усилительными станциями (вариант для малого города не показан). ЦСПВ 201 обычно через узел связи 205 связана с телефонными линиями 206.
ЦСПВ 201 для мегаполисов обычно связана с несколькими ОУС 202 посредством, обычно, телефонных линий 206. ОУС 202 - Опорная Усилительная Станция - усиливает сигнал, поступающий по телефонным линиям 206 с ЦСПВ 201 и подает его на линии магистрального фидера (МФ) 208. Обычно в крупных городах ОУС 202 - это отдельное здание, однако они могут быть расположены даже на первых этажах жилых зданий. Обычно имеют трансляционный усилитель (не показан). Могут быть снабжены собственными автономными генераторами электроэнергии или иметь независимое подключение к электросети.
Важным элементом сетей проводного вещания являются МФ 208 - Магистральные Фидерные Линии. Такая линия передает сигнал проводного вещания с выхода трансляционного усилителя на трансформатор понижающий (ТП) 203. Длина линий МФ 208 обычно составляет от 2 до 5 км. Провода МФ 208 размещаются на характерных стойках высотой порядка 4 м. Часто две или три линии МФ 208 идут параллельно по одним и тем же стойкам. На некоторых участках для уменьшения потерь в земле, ниже сигнальных проводов, протягивают дополнительный заземленный провод (на чертежах не показан). Стоит отметить, что для небольших городов возможен вариант, когда МФ 208 нет, а ОУС 202 напрямую связаны с рабочими фидерами (РФ) 209. Для МФ амплитудные значения напряжения составляют соответственно (для трехканального вещания, на примере Москвы) 1-й программы вещания - 960 В, 2-й и 3-й программ - по 120 В.
Линии МФ 208 связывают ОУС 202 с ТП 203. ТП 203 - Трансформаторная Подстанция или Трансформатор Понижающий. Для Москвы ТП 203 понижает напряжение (для трехканального вещания) 1-й программы, поступающее по линии МФ 208, до 120 В. Напряжение 2-й и 3-й программ понижается на ТП 203 до 15 В. В других больших городах России напряжение 1-й программы понижается с 960 до 240 В (или с 480 до 240 В), 2-й и 3-й программ - со 120 до 30 B. В средних и малых городах (меньше 100 тыс. жителей), как уже указывалось выше, МФ 208 и ТП 203 отсутствуют, а РФ 209 напрямую присоединяются к выходам усилителей проводного вещания (усилительная станция 202). ТП 203 могут быть установлены как в жилых зданиях (например, в виде конструкции на крыше), так и в отдельных зданиях (трансформаторных будках). Иногда ТП 203 снабжаются сиреной или громкоговорителем как часть системы оповещения населения. При этом такая сирена оказывается энергонезависимой.
ТП 203 связаны в свою очередь с РФ 209, которые могут идти как напрямую к жилым (и не жилым) домам 204, где и оканчиваться, но могут также охватывать несколько домов посредством промежуточных фидеров 211, идущих между домами 204. И РФ 209 и промежуточные фидеры 211 связаны и поддерживаются мачтами и стойками 210 с установленными на них Абонентскими Трансформаторами (AT), характерный вид которых позволяет обнаружить их в большинстве городов России на большинстве домов. Напряжение 1-й программы вещания понижается абонентским трансформатором со 120 В до 15 В в Москве, с 240 В до 30 В в остальных городах России. Сопротивление первичной обмотки 10-ваттного AT постоянному току - около 70 Ом, вторичной обмотки - около 2,5 Ом, что сравнимо с сопротивлением внутридомовой проводки (абонентской линии - не показана). В некоторых многоэтажных домах на одном подъезде может быть установлено два AT 210, один из которых обслуживает верхние этажи, другой нижние. Стоит отметить, что помимо абонентских линий к РФ могут подключаться уличные громкоговорители, которые устанавливаются на крышах домов, выходящих на центральные улицы и площади крупных городов. Таким образом, фидерные линии могут идти не только к домам, но и к столбам громкоговорителей (этот вариант не показан).
AT 211 могут быть связаны с внутренней инфраструктурой 212 (такой как распределительные шкафы и др.) расположенный иногда на крышах домов в специальных местах (на чертежах для простоты условно показаны на крыше).
Согласно настоящему изобретению предлагается модернизация существующих фидерных линий (описанные выше МФ 208, РФ 209 и промежуточные линии 211, или любые иные элементы ВЛС - воздушных линий связи) путем установки на них универсальных платформ 213. Такие платформы 213 могут содержать на себе приемо-передающие устройства (антенны, датчики, точки доступа WiFi или мобильной связи и т.д.) уличного исполнения. Это позволяет использовать биметаллические (обычно это обмедненная сталь) провода фидерных линий сети проводного радиовещания в качестве несущих элементов конструкции крепления. Наличие разветвленной сети фидерных линий, проходящих по кровлям всех промышленных и гражданских сооружений, и их механическая нагрузочная способность обеспечивают возможность размещения значительного количества указанных устройств и, соответственно, плотного и экономичного покрытия прилегающих городских территорий. Энергонезависимость сети проводного вещания открывает дополнительные возможности по использованию предложенных платформ 213 в случае ЧС.
На Фиг. 3 изображен примерный вариант универсальной платформы 213. Такая платформа может состоять из конструктивной основы 301, на которой размещено множество блоков 302 по модульному принципу. Такими блоками могут быть, например, но не ограничиваясь:
Точка доступа Wi-Fi для обеспечения доступа в Интернет в области покрытия. Важным дополнительным свойством является возможность обеспечения бесперебойного доступа в Интернет в случае ЧС. Так, при использовании преобразователя питания линий проводного вещания (будет подробно описан далее), даже в случае аварии на электростанции или повреждения основных линий электропитания, например, в результате взрыва, пожара или землетрясения, доступ в Интернет все равно будет. Это, во-первых, может обеспечить дополнительный канал для оповещения населения, а, во-вторых, может стать для граждан ценным источником информации, такой как способы оказания первой помощи или правила поведения в тех или иных экстренных ситуациях. Также, в случае ЧС, местоположение людей может определяться по их мобильным устройствам, подключенным к Wi-Fi сети. Например, если в районе ЧС несколько описанных точек доступа Wi-Fi, люди, например, попавшие под завал могут быть найдены методами триангуляции. Для специалиста в данной области будут очевидны и другие возможности, которые открываются при размещении на платформах 213 точек доступа Wi-Fi.
Точка доступа GSM/LTE - фемтосота (femtocell) или микросота (microcell). Такая точка может работать по любому из существующих стандратов (например, но не ограничиваясь, GSM, EDGE, WCDMA, HSDPA, LTE или поколений 1G, 2G, 2.5G, 3G, 3.5G, 4G). Точка доступа может существенно улучшить качество связи в труднодоступных местах, таких как новые районы городов, или промышленные зоны, или бизнес-центры. Другой важной особенностью является то, что при использовании преобразователя питания линий проводного вещания (будет подробно описан далее) обеспечивается гарантированная и бесперебойная мобильная связь, а также (по возможности канала/оператора) бесперебойный мобильный интернет. Помимо дополнительного канала оповещения обеспечивается крайней важная в случае ЧС возможность обратной связи людей в зоне ЧС со службами спасения, получения важных указаний, консультаций, скорейшее определение местоположения.
Устройства видеонаблюдения, такие как камеры, работающие в ультрафиолетовом (УФ), инфракрасном (ИК) или комбинированном УФ+ИК диапазоне. В обычном режиме работы платформы 213 такая камера может найти множество применений. Возможно, например, отслеживание числа парковочных мест в области, или интенсивности движения, или нарушения правил дорожного движения водителями. Другим применением может быть интеграция такой камеры в системы технических средств охраны (ТСО) объектов. Также возможна интеграция камер в ТСО города, такую как система «Информационный город» (http://video.dit.mos.ru/), функционирующая в Москве. В случае ЧС описанные видеокамеры могут быть использованы для объективного визуального контроля ситуации и получения экстренными службами обратной связи с места ЧС.
Платформа закреплена на фидерных ВЛС сетей проводного вещания (МФ 208, РФ 209, промежуточные линии 211) при помощи крепления 304, оканчивающегося крепежным элементом 303. Элемент 303 в предпочтительном варианте выполнения является трубкой, которая охватывает фидерную линию. На такую трубку может быть навита проволока (условно не показана), при этом за счет изменения потока магнитного поля в ее сечении (за счет того, что напряжение на фидере переменное), в контуре, содержащем такую проволоку, образуется ЭДС индукции (по сути описан обычный индукционный преобразователь). Таким образом, все питание, или, в другом варианте часть питания, или же в ином варианте аварийное питание всей платформы 301 со всеми установленными на ней блоками 302 может быть обеспечено от линий проводного вещания. За счет этого обеспечивается множество преимуществ заявленного изобретения, особенно в случае ЧС.
Платформа 213 может быть выполнена подвижной. Это может обеспечиваться в предпочтительном варианте выполнения за счет тросохода 305, который расположен на креплении 304. Такой тросоход 305 может быть легко (и очевидным для специалиста образом) сконструирован, например, на основе известных тросоходов типа устройства для протяжки воздушных линий связи Тросоход "Т-01" (https://vek-telecom.ru/trosohod.html). Тросоход 305 может иметь электропривод и удаленное управление. Система подвеса платформы 213 предусматривает предмонтажную регулировку в зависимости от расстояния между биметаллическими проводами в фидере. Механизм фиксации к биметаллическим проводам линий вещания представляет собой постоянно зафиксированный с помощью пружины цанговый зажим (условно не показан) со сменными цангами различного диаметра. Механизм переключения в незакрепленное состояние (условно не показан) реализован с помощью возвратной пружины, приводимой в ослабленное состояние дистанционным механизмом переключения. Специализированный тросоход 305 может быть и сам оснащен устройством для переключения механизма фиксации платформы, в этом случае отдельного механизма фиксации не потребуется.
Основа 301 платформы 213 может быть также связана с ближайшим зданием 204 оптоволоконной линией связи 306. Тогда питание размещенных на платформе устройств может осуществляться по такому UTP-кабелю 306, по технологии РоЕ от бесперебойных источников питания, размещенных внутри помещения 212. В случае размещения на платформе 213 пассивных устройств 302 (приемо-передающие антенны) приемно-усилительное (условно не показано) оборудование, подключенное к ним, также размещается внутри помещения 212.
Дополнительно на платформе 213 предусмотрено место постоянного крепления контрольно-несущего троса 309 для обеспечения контрольного крепления платформы к опоре радиолинии 210. Такой трос может быть легко закреплен к основе 301 платформы 213 при помощи, например, элементов крепления 307, установленных на основе 301 платформы 213. Трос может быть протянут параллельно линиям связи 209, 211. В одном из вариантов выполнения (данный вариант на Фиг. 3 не показан), кабель 306 может быть навит на контрольно-несущий трос 309.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть осуществлено, например, описанным выше образом. В то же время, важно отметить, что изобретение не ограничивается лишь описанными выше вариантами. Для специалиста в данной области очевидны и другие способы реализации заявленного изобретения в рамках формулы.