ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ СРЕДСТВАМИ ОБНАРУЖЕНИЯ
INTELLIGENT SECURITY ALARM SYSTEM WITH POSSIBILITY OF INFORMATION EXCHANGE BETWEEN DETECTION

Изобретение относится к области охранной сигнализации и может быть использовано в системах охраны протяженных рубежей, а также периметров объектов различного назначения. Охрана протяженных периметров и обширных территорий изначально связана с наличием центрального поста охраны (центрального компьютера), системой передачи информации (информационного канала) и значительного количества средств обнаружения. Такая система охраны является общеизвестной и реализуется в виде варианта системы, в которой каждое средство обнаружения связано посредством информационного канала непосредственно с центральным постом охраны. Наличие в такой системе большого количества средств обнаружения и, соответственно, большой объем передаваемой информации определяет повышенные требования к пропускной способности информационного канала, приводит к большой загрузке центрального поста охраны и, в конечном итоге, приводит к повышению мощности, потребляемой системой.
Известна «Последовательная и/или случайная система опроса с практически мгновенным временем отклика (Sequential and/or random polling system with virtually instantaneous response time)», описанная в патенте US №4742335, МПК G08B 26/00, опубл. 1988 г. Система содержит центральный контроллер, канал связи, множество транспондеров (приемопередатчиков) и множество сенсоров или переключателей (кнопок). Транспондеры вместе с подключенными к ним сенсорами или переключателями представляют собой средства обнаружения, расположенные на различных участках местности. Центральный контроллер соединен по каналу связи со всеми транспондерами, которые имеют различные адреса. Центральный контроллер обеспечивает адресный опрос транспондеров в последовательном или случайном порядке, предоставляя при этом предопределенный отрезок времени для того, чтобы выявить наличие сигналов тревоги, зафиксированных транспондерами. Каждый транспондер выполнен с возможностью передачи в центральный контроллер сигнала тревоги с соответствующим адресом.
Сходными существенными признаками являются: центральный контроллер, канал связи, множество средств обнаружения (транспондеров с подключенными к ним сенсорами), а также возможность проведения центральным контроллером адресного опроса состояния средств обнаружения.
Недостатком системы является отсутствие возможности обмена информацией между отдельными средствами обнаружения и использования цифровой метеостанции для учета погодных условий.
Известен «Способ контроля и сигнализации об изменении состояния охраняемых объектов (варианты)», описанный в патенте RU №2183352, МПК G08B 26/00, опубл. 2002 г. Способ может быть реализован в системе для контроля состояния объектов, размещенных на местности. Способ обеспечивает обмен информацией между локальной станцией и контролируемыми объектами за счет постоянного их циклического опроса. Связь между локальной станцией и контролируемыми объектами осуществляется за счет использования беспроводной и/или проводной линии связи. На контролируемых объектах устанавливаются объектовые блоки, содержащие приемопередатчики. Эти объектовые блоки предназначены для передачи информации от датчиков на локальную станцию. Объектовые блоки совместно с охранными датчиками представляют собой средства обнаружения.
Сходными существенными признаками являются: локальная станция, проводная линия связи, средства обнаружения (объектовые блоки совместно с охранными датчиками), а также возможность обеспечения постоянного циклического опроса контролируемых объектов локальной станцией.
Недостатком системы реализующей данный способ является отсутствие возможности обмена информацией между отдельными средствами обнаружения и использования цифровой метеостанции для учета погодных условий.
Известна «Интеллектуальная сенсорная система с шиной сети связи (Intelligent sensor system with network bus)», описанная в патенте US №6013108, МПК G06F 13/00, опубл. 2000 г. Система содержит центральный компьютер с памятью, системную шину компьютера, модуль преобразователя шины (ВСМ), шину сети связи, множество интерфейсных модулей (TBIM) и датчиков, подключенных к каждому интерфейсному модулю. Интерфейсные модули совместно с подключенными к ним охранными датчиками представляют собой средства обнаружения, расположенные на различных участках местности. Каждый датчик передает аналоговый или цифровой сигнал соответствующему интерфейсному модулю, который обеспечивает идентификацию датчика, выполняет диагностику датчика и обеспечивает двунаправленную связь по сети с центральным компьютером. Центральный компьютер, в свою очередь, может передавать на каждый из интерфейсных модулей команды для настройки, включения/выключения, постоянного чтения цифровых данных, установки графика выборки, установки внутренних таймеров реального времени для синхронизации и команды для выполнения некоторых других операций.
Сходными существенными признаками являются: центральный компьютер, множество средств обнаружения, подключенных к шине сети связи, а также возможность двустороннего обмена информацией между центральным компьютером и каждым из средств обнаружения.
Недостатком системы является отсутствие возможности обмена информацией между отдельными средствами обнаружения и использования цифровой метеостанции для учета погодных условий. Другим недостатком является повышенное энергопотребление системы вследствие непрерывного электропитания ее составных частей.
Все упомянутые недостатки частично устраняются в другой, наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению, известной периметровой системе обнаружения вторжения «Perimeter system for detecting intruders», описанной в патенте US №6664894, МПК G08B 13/00, опубл. 2003 г.
Система содержит: центральный пост охраны (центральный процессор PC), множество блоков электронных (С) с возможностью формирования адреса номера участка, подключенных к центральному посту охраны с помощью линии интерфейса (RS-485), к каждому блоку электронному подключены по типу «звезда)) одна, две или четыре группы датчиков. Блоки электронные с подключенными к ним группами датчиков образуют множество средств обнаружения, последовательно расположенных на местности и образующие участки рубежа охраны. Данная система обеспечивает формирование сигнала тревоги при преодолении нарушителем любого участка рубежа охраны с размещенным на нем средством обнаружения. Сигнал тревоги формируется в каждом из средств обнаружения с номером (адресом) этого участка и передается в центральный пост охраны по линии интерфейса (RS-485). В системе используется функция централизованного управления средствами обнаружения, в соответствии с которой центральный пост охраны адресно передает по линии интерфейса команды управления средствами обнаружения, по которым устанавливаются необходимые параметры обнаружения на каждом из участков рубежа охраны.
Общими существенными признаками с заявляемым решением являются: центральный пост охраны и множество средств обнаружения, соединенных с центральным постом охраны с помощью линии интерфейса, а также возможность двустороннего обмена информацией между центральным постом охраны и каждым из средств обнаружения с использованием адресного принципа реализации обменного процесса.
Недостатком системы является отсутствие возможности обмена информацией между отдельными средствами обнаружения и использования цифровой метеостанции для учета погодных условий. Другим недостатком является повышенное энергопотребление системы вследствие непрерывного электропитания ее составных частей.
Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности обмена информацией между средствами обнаружения и использования цифровой метеостанции для учета погодных условий.
Для достижения этой цели в известное техническое решение введены новые существенные признаки, которые позволяют обеспечить возможность обмена информацией между отдельными средствами обнаружения и использовать необходимую информацию цифровой метеостанции для учета погодных условий. Введенные существенные признаки в целом позволяют расширить область применения системы, как для охраны периметров локальных участков, ограниченных зон контроля, так и для протяженных рубежей охраны, таких как периметры особо важных объектов, Государственная граница РФ, магистральные трубопроводы, железные дороги и т.п.
Отличительной особенностью заявленной интеллектуальной системы охранной сигнализации является введение возможности обмена информацией между средствами обнаружения для разгрузки информационного канала и центрального поста охраны. В такой системе также появляется возможность отключения некоторых средств обнаружения и обеспечения нахождения их в «спящем» состоянии (режиме sleep), что позволяет в свою очередь снизить общее энергопотребление системы. Возможность обмена информацией между средствами обнаружения позволяет рассредоточить часть вычислительных средств центрального поста охраны между средствами обнаружения и возложить на них решения некоторых локальных задач, в том числе задач повышения надежности обнаружения и повышения помехоустойчивости. В состав заявленной системы введена цифровая метеостанция, которая обеспечивает систему необходимой информацией о погодных условиях для корректировки алгоритмов обнаружения и повышения помехоустойчивости средств обнаружения в случае возникновения экстремальных погодных условий.
Технический результат достигается тем, что интеллектуальная система охранной сигнализации с возможностью обмена информацией между средствами обнаружения, содержит центральный пост охраны, линию интерфейса и множество первых средств обнаружения, выполненных с возможностью формирования номера участка рубежа охраны, входы/выходы которых соединены с входом/выходом центрального поста охраны с помощью линии интерфейса, в состав системы введены цифровая метеостанция, группа адаптеров связи с возможностью формирования номера участка и группа вторых средств обнаружения, причем вход/выход цифровой метеостанции подключен к линии интерфейса, первые входы/выходы адаптеров связи подключены к линии интерфейса, а вторые их входы/выходы подключены к соответствующим входам/выходам вторых средств обнаружения.
Центральный пост охраны выполнен с возможностью постоянного контроля состояния первых и вторых средств обнаружения путем поочередного циклического их опроса за счет раздачи первым средствам обнаружения и адаптерам связи адресных маркеров (команд) и получения от них необходимых информационных сообщений.
Центральный пост охраны выполнен также с возможностью опроса цифровой метеостанции с целью получения необходимой информации о погодных условиях.
Первые средства обнаружения выполнены с возможностью:
- обмена информационными сообщениями с другими первыми средствами обнаружения из указанного множества при получении от центрального пульта охраны соответствующих адресных маркеров (команд);
- опроса цифровой метеостанции с целью получения необходимой информации о погодных условиях;
- приема от адаптеров связи необходимых информационных сообщений о состоянии вторых средств обнаружения при получении от центрального пульта охраны соответствующих адресных маркеров (команд).
Адаптеры связи выполнены с возможностью:
- передачи необходимых информационных сообщений о состоянии вторых средств обнаружения при получении от центрального пульта охраны соответствующих адресных маркеров (команд);
- обмена необходимыми информационными сообщениями с соответствующими вторыми средствами обнаружения.
По крайней мере одно из первых средств обнаружения из указанного множества может быть выполнено с возможностью функционирования в виде:
- однопозиционного или двухпозиционного радиоволнового устройства тревожной сигнализации;
- однопозиционного или двухпозиционного радиолучевого устройства тревожной сигнализации;
- пассивного инфракрасного (ИК) или активного двухпозиционного РЖ- устройства тревожной сигнализации;
- вибрационного (виброметрического) устройства тревожной сигнализации, установленного на физическом заграждении;
- сейсмического и/или акустического устройства тревожной сигнализации;
- магнитометрического устройства тревожной сигнализации.
Множество указанных первых средств обнаружения по количеству используемых типов может состоять из различной комбинации радиоволновых, радиолучевых, инфракрасных, вибрационных (виброметрических), сейсмических, акустических и магнитометрических устройств тревожной сигнализации.
По крайней мере одно из вторых средств обнаружения из указанной группы может быть выполнено с возможностью функционирования в виде:
- однопозиционного или двухпозиционного радиоволнового устройства тревожной сигнализации;
- однопозиционного или двухпозиционного радиолучевого устройства тревожной сигнализации;
- пассивного ИК- или активного двухпозиционного ИК-устройства тревожной сигнализации;
- вибрационного (виброметрического) устройства тревожной сигнализации, установленного на физическом заграждении;
- сейсмического и/или акустического устройства тревожной сигнализации;
- магнитометрического устройства тревожной сигнализации.
Группа указанных вторых средств обнаружения по количеству используемых типов может состоять из различной комбинации радиоволновых, радиолучевых, инфракрасных, вибрационных (виброметрических), сейсмических, акустических и магнитометрических устройств тревожной сигнализации.
Линия интерфейса выполнена с возможностью увеличения ее протяженности за счет использования определенного количества репитеров (ретрансляторов).
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 приведена структурная схема интеллектуальной системы охранной сигнализации с возможностью обмена информацией между средствами обнаружения. На фиг. 1 введены обозначения: центральный пост охраны (центральный процессор) - 1, линия интерфейса - 2, первые средства обнаружения - 3, выполненные с возможностью формирования номера участка, вторые средства обнаружения - 4, адаптеры связи - 5, выполненные с возможностью формирования номера участка, цифровая метеостанция - 6, человек-нарушитель - 7, направления обмена информационными сообщениями между двумя первыми средствами обнаружения - 8, направление передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи к одному из первых средств обнаружения - 9.
На фиг. 2 приведен пример циклограммы работы интеллектуальной системы охранной сигнализации с возможностью обмена информацией между средствами обнаружения. В центральной части фиг. 2 расположен центральный пост охраны 1 (ведущий узел), вокруг которого (для наглядности) расположены несколько первых средств обнаружения 3, несколько адаптеров связи 5, несколько вторых средств обнаружения 4 и цифровая метеостанция 6 (ведомые узлы). Линия интерфейса 2 на фиг. 2 не показана. На фиг. 2 (для примера) введены следующие обозначения. Стрелками 10 обозначены направления двустороннего обмена между некоторыми отдельными двумя первыми средствами обнаружения. Стрелкой 11 обозначено направление передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи в одно из первых средств обнаружения. Стрелкой 12 обозначено направление передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи в центральный пост охраны. Стрелкой 13 обозначено направление передачи информационного сообщения от цифровой метеостанции в центральный пост охраны. Стрелкой 14 обозначено направление передачи информационного сообщения от цифровой метеостанции в одно из первых средств обнаружения. Стрелками 15 обозначены направления двустороннего обмена между тремя адаптерами связи и тремя вторыми средствами обнаружения. Стрелкой 16 обозначено направление циклического кругового опроса центральным постом охраны ведомых узлов. Пунктирными стрелками обозначены направления передачи центральным постом охраны адресных маркеров (команд) ведомым узлам.
Предложенная система (фиг. 1) работает следующим образом. При организации охраны протяженного рубежа (например, 20 км), весь рубеж разделяется на множество участков длиною, например, 10-1000 м. На каждом из участков устанавливаются первые 3 или вторые 4 средства обнаружения, которые формируют номер соответствующего участка. Множество первых средств обнаружения 3 и группа вторых средств обнаружения 4, имеющие свои номера (адреса) участков рубежа охраны, подключаются к центральному посту охраны (центральному процессору) 1 посредством линии интерфейса 2. К данной линии интерфейса подключается также цифровая метеостанция 6. В рабочем режиме центральный пост охраны 1 обеспечивает постоянный контроль состояния первых 3 и вторых 4 средств обнаружения путем поочередного циклического их опроса (фиг. 2) за счет раздачи первым средствам обнаружения 3 и адаптерам связи 5 адресных маркеров (команд) и получения от них необходимых информационных сообщений. Направление циклического кругового опроса на фиг. 2 показано стрелкой 16. В качестве примера на фиг. 2 стрелкой 12 обозначено направление передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи 5 в центральный пост охраны 1. При необходимости центральный пост охраны 1 может послать адресный маркер (команду) опроса цифровой метеостанции 6 с целью получения от нее необходимой информации о погодных условиях. Для примера на фиг. 2 стрелкой 13 обозначено направление передачи информационного сообщения от цифровой метеостанции 6 в центральный пост охраны 1. Множество первых средств обнаружения 3 являются средствами обнаружения нового типа (цифровые средства обнаружения) и отличаются от группы вторых средств обнаружения 4 тем, что имеют возможность непосредственного подключения к линии интерфейса 2. Группа вторых средств обнаружения 4 такой возможности не имеет. Такие средства обнаружения (старого типа) обычно имеют на своих выходах группу «сухих» контактов реле и имеют по одному входу для подключения сигналов дистанционного контроля (ДК). Для обеспечения возможности подключения вторых средств обнаружения 4 к линии интерфейса 2 применены адаптеры связи 5, обеспечивающие преобразование входных/выходных цепей вторых средств обнаружения 4 в цифровые (логические) сигналы линии интерфейса 2 по соответствующему протоколу связи. Первые средства обнаружения 3 выполнены с возможностью обмена информационными сообщениями с другими первыми средствами обнаружения 3 из указанного множества при получении от центрального пульта охраны 1 соответствующих адресных маркеров (команд). На фиг. 1 пример такого обмена между двумя соседними первыми средствами обнаружения 3 обозначен цифрой 8. Другой пример обмена между двумя первыми средствами обнаружения 3 на фиг. 2 обозначен цифрой 10. При необходимости первые средства обнаружения 3 могут осуществить опрос цифровой метеостанции 6 с целью получения необходимой информации о погодных условиях. Пример передачи информационного сообщения от цифровой метеостанции 6 в одно из первых средств обнаружения 3 на фиг. 2 обозначен стрелкой 14. Первые средства обнаружения 3 имеют возможность приема от адаптеров связи 5 необходимых информационных сообщений о состоянии вторых средств обнаружения 4 при получении от центрального пульта охраны соответствующих адресных маркеров (команд). В качестве примера на фиг. 1 цифрой 9 показано направление передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи 5 к одному из первых средств обнаружения 3. На фиг. 2 цифрой 11 показан другой пример передачи информационного сообщения от одного из адаптеров связи 5 к одному из первых средств обнаружения 3. В свою очередь адаптеры связи 5 выполнены с возможностью передачи необходимых информационных сообщений о состоянии вторых средств обнаружения 4 при получении от центрального пульта охраны 1 соответствующих адресных маркеров (команд). На фиг. 1 и фиг. 2 направления таких передач обозначены, соответственно, цифрами 9 и 11. Адаптеры связи 5 обеспечивают каналы связи (входы/выходы) для обмена необходимыми информационными сообщениями с соответствующими вторыми средствами обнаружения 4. На фиг. 2 стрелками 15 обозначены направления двустороннего обмена между тремя адаптерами связи 5 и тремя вторыми средствами обнаружения 4. Адаптеры связи 5 обычно производят опрос состояния контактных групп вторых средств обнаружения 4 (определяют наличие или отсутствие сигналов тревоги) и передают, при необходимости, в направлении вторых средств обнаружения сигналы ДК.
В режиме настройки система обеспечивает возможность обмена информационными сообщениями между отдельными первыми средствами обнаружения 3 по командам центрального поста охраны 1. Такой обмен, например, необходим для юстировки в автоматическом режиме блоков передающих и приемных в активных двухпозиционных радиолучевых устройствах тревожной сигнализации, использующих сервоприводы для поворота приемных и передающих антенн. При достаточно продолжительной процедуре юстировки имеется возможность за счет такого обмена разгрузить центральный пост охраны 1 от рутинного процесса. Обмен информационными сообщениями между первыми средствами обнаружения 3 возможен также в рабочем режиме системы при распараллеливании вычислительных ресурсов между ними для применения сложных алгоритмов обработки информации, например, таких, как спектральный или корреляционный анализ, нейросетевые алгоритмы или алгоритмы нечеткой логики. Применение этих алгоритмов в сочетании с распределением и перераспределением вычислительных ресурсов позволяет решать задачи повышения надежности обнаружения и повышения помехоустойчивости.
Введение цифровой метеостанции 6 в состав системы позволяет корректировать алгоритмы обработки информации в первых средствах обнаружения 3 при экстремальных погодных условиях (низкой температуре, ливневом дожде, снежной метели, граде, гололеде и т.п.).
В рабочем режиме при попытке проникновения нарушителя 7 через рубеж охраны на одном из его участков (см. фиг. 1), первое 3 или второе 4 средство обнаружения, установленное на этом участке, формирует сигнал тревоги. Этот сигнал тревоги и соответствующий номер участка передаются в центральный пост охраны 1 посредством линии интерфейса 2. В экстремальных погодных условиях для решения задач надежного обнаружения нарушителя и повышения помехоустойчивости могут быть привлечены соседние первые средства обнаружения 3 и цифровая метеостанция 6.
В предлагаемой системе также имеется возможность отключения некоторых первых средств обнаружения 3 и обеспечения нахождения их в «спящем» состоянии (режиме sleep), что позволяет в свою очередь снизить общее энергопотребление системы при проведении, например, ремонтных или регламентных работ.
В качестве первых 3 и вторых 4 средств обнаружения по количеству и типу средств обнаружения может быть использована различная комбинации радиоволновых, радиолучевых, инфракрасных, вибрационных (виброметрических), сейсмических, акустических и магнитометрических устройств тревожной сигнализации.
Интеллектуальность предлагаемой системы обеспечивается тем, что в ней могут использоваться следующие возможности:
- учет погодных условий с целью корректировки алгоритмов обработки в первых средствах обнаружения (например, при дожде, граде, сильном ветре, тумане и т.п.);
- опрос состояния соседних средств обнаружения с целью принятия окончательного решения о тревожной ситуации на определенном участке рубежа охраны (например, при грозе или сильных порывах ветра);
- обеспечение автоматических или автоматизированных (без участия центрального поста охраны) некоторых процедур настройки первых средств обнаружения (например, юстировки блоков передающих и приемных в активных двухпозиционных средствах тревожной сигнализации);
- накопление данных для учета их при анализе состояния средств обнаружения при возникновении аналогичных ситуаций в будущем;
- анализ предтревожной, тревожной и послетревожной ситуации;
- использование сторожевого режима и спящего режима (sleep) для экономии электроэнергии системой;
- распределение и перераспределение вычислительных ресурсов между центральным постом охраны и первыми средствами обнаружения;
- использование нейросетевых алгоритмов и алгоритмов нечеткой логики для интеллектуальной обработки сигналов.
Линия интерфейса 2 в предлагаемой системе выполнена с возможностью увеличения ее протяженности за счет использования определенного количества репитеров (ретрансляторов).
Предлагаемая система обеспечивает использование в ее составе любых средств обнаружения (как нового, так и старого типов). К новым средствам обнаружения относятся цифровые первые средства обнаружения, имеющие возможность подключения к линии интерфейса. К старым средствам обнаружения следует отнести вторые средства обнаружения, у которых отсутствует возможность подключения к линии интерфейса и которые имеют релейные выходы сигналов тревоги («сухие» контакты реле). Для обеспечения возможности использования средств обнаружения старого типа, применены адаптеры связи, являющиеся промежуточными стыковочными звеньями между линией интерфейса и этими вторыми средствами обнаружения.
Введенные в известную систему дополнительные признаки, функциональные элементы и связи позволяют придать предлагаемой системе новые существенные свойства и расширить область применения системы.