РАДИОМОДЕМ

Полезная модель относится к беспроводной радиосвязи и предназначена для формирования и передачи по радиоканалу сигналов тревог от средств обнаружения с видеоподтверждением сигнала срабатывания средства обнаружения (СО), приема управляющих команд от центрального пульта системы охранной сигнализации, а также для связи по радиоканалу с СО.
Основное назначение радиомодема использование в быстроразвертываемых системах охраны для контроля за состоянием охраняемой территории.
Из уровня техники известны радиомодемы для средств охраны. Например, в патенте № RU 76531 на полезную модель (с приоритетом от 04.05.2008 г., Н04В 1/59) описан радиомодем, который включает алюминиевый корпус со съемной передней панелью, на которой расположены разъемы для подключения гарнитуры и заднюю панель с разъемами для подключения питания, антенны и телеметрии для проводной связи, на передней панели дополнительно выполнены дисплей, орган управления, модуль и разъем антенны радиоканала телеметрии, причем частота этого радиоканала отлична от основной частоты работы радиомодема, то есть, предлагаемый радиомодем дополнительно снабжен маломощным радиомодулем небольшой дальности действия.
Признаки аналога, совпадающие с существующими признаками полезной модели, алюминиевый корпус, два радиопередатчика с различными частотами радиоканалов, два разъема для подключения антенн.
Недостатком данного аналога является то, что внешнее питание исключает автономность использования, наличие дисплея на передней панели исключает использование в полевых условиях при низких температурах, а также невозможность скрытного размещения радиомодема на местности, отсутствует передача по радиоканалу видеокадра подтверждения сигнала тревоги от СО, невозможность совместной работы с видеокамерой и СО.
За ближайший аналог принято техническое решение, описанное в патенте № RU 59918 с приоритетом от 24.08.2006 г.Н04В 5/02. Данный радиомодем содержит печатную плату с управляющим микроконтроллером, радиоприемопередатчик, цифровые интерфейсы RS-232 и RS-485, стабилизатор питания микроконтроллера, стабилизатор питания радиоприемопередатчика, разъем подключения антенны, светодидный индикатор режимов работы.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками полезной модели, следующие: радиомодем содержит печатную плату, на которой расположен управляющий микроконтроллер и цифровые интерфейсы RS-232 и RS-485, радиоприемопередатчик, разъем для подключения антенны.
Общими недостатками известных радиомодемов являются ограниченная область применения вследствие особенностей конструктивного выполнения, в том числе недостаточная защита от воздействий механических и климатических факторов, недостаточная универсальность (отсутствие возможности передачи видеокадра подтверждения сигнала тревоги по радиоканалу, отсутствие возможности совместной работы СО с видеокамерой, а также отсутствие герметичного корпуса). Эти причины препятствуют получению технического результата, который обеспечивается предлагаемой полезной моделью.
Технический результат, который может быть получен при применении предлагаемой полезной модели, это уменьшение потребления энергии до минимальных величин для более длительного использования радиомодема в полевых условиях, подключение охранной видеокамеры с целью передачи видеоподтверждения сигнала срабатывания СО по радиоканалу, подключение СО проводных с цифровым интерфейсом RS-485, радиоканальных и обрывных СО, возможность подключения внешнего аккумулятора для увеличения ресурса работы радиомодема, а герметичный корпус позволяет использовать радиомодем в полевых условиях.
Таким образом, технический результат заключается в возможности универсального использования радиомодема (расширения функциональных возможностей) в быстроразвертываемых системах охраны.
Радиомодем, содержащий печатную плату с микроконтроллером, первый радиоприемопередатчик, цифровые интерфейсы RS-232, RS-485, блок контроля тока, блок контроля напряжения, блок формирования сигналов интерфейса RS-485, аккумулятор, релейный коммутатор, три электронных ключа, цифровой интерфейс SPI, второй радиоприемопередатчик, первый и второй разъемы, корпус и разъемы выполнены герметичными, при этом выходы аккумулятора подключены к релейному коммутатору и к первому разъему, выходы микроконтроллера подключены к входу второго и третьего ключей и релейному коммутатору, выход релейного коммутатора подключен к входам ключей первого, второго и третьего, а также к блоку контроля напряжения, выход которого соединен через блок контроля тока с входом микроконтроллера, управляющие выходы которого подключены к управляющим входам радиоприемопередатчиков первого и второго по интерфейсам RS-232 и SPI соответственно, разъем первый подключен своими выходами к ключу первому, микроконтроллеру и блоке формирования сигналов интерфейса RS-485, а разъем второй подключен через свои выходы к релейному коммутатору, и к микроконтроллеру через блок формирования сигналов интерфейса RS-485.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1) где изображена структурная схема радиомодема.
Радиомодем содержит:
- аккумулятор - 1;
- блок контроля тока - 2;
- блок контроля напряжения - 3;
- 1-й ключ - 5;
- 2-й ключ - 4;
- 3-й ключ - 6;
- блок формирования сигналов интерфейса RS-485 - 7;
- релейный коммутатор - 8;
- 1-й радиоприемопередатчик - 9;
- 2-й радиоприемопередатчик - 10;
- микроконтроллер - 11;
- 1-й разъем - 12;
- 2-й разъем - 13;
- разъемы подключения внешних антенн - 14.
Принцип работы радиомодема следующий: с целью уменьшения электропотребления питания радиомодем в исходном состоянии обесточен, т.е. к 1-му разъему 12 видеокамера не подключена.
При подключении видеокамеры к 1-му разъему 12, его первый контакт замыкается с третьим контактом проводной перемычкой, имеющейся в видеокамере, в результате чего «-» аккумулятора, который поступает на первый контакт с третьего контакта 1-го разъема 12 поступает на второй вход 1-го ключа 5, а к первому входу 1-го ключа 5 с выхода релейного коммутатора 8 подключен «+» аккумулятора 1 и на выходе 1-го ключа 5 появляется напряжение U пит, которое поступает для питания на все элементы. Радиомодем готов к работе.
В радиомодеме расположены два радиоприемопередатчика 9 и 10, работающие на разных частотах, при этом мощность потребления радиоприемопередатчика 9 такова, чтобы обеспечивалась максимальная дальность передачи сообщений, то есть он является основным энергопотребителем радиомодема и включается только на короткие сеансы радиосвязи.
В современных сигнализационных системах очень важно иметь картину видеоподтверждения сигнала срабатывания СО. Такая задача решается в радиомодеме проводным подключением видеокамеры к 1-му разъему 12, которая и передает в радиомодем по пятому выходу 1-го разъема 12 видеокадр подтверждения обстановки при срабатывании средства обнаружения по интерфейсу RS-485.
Передача видеокадра подтверждения сигнала тревоги по радиоканалу осуществляется следующим образом. Видеокамера ориентируется на средство обнаружения и располагается от него не далее 50-70 м, так как большее удаление ведет к неразличимости деталей получаемого видеоизображения при срабатывании СО. Сигнал срабатывания СО по радиоканалу принимается радиоприемопередатчиком 10, далее по интерфейсу SPI поступает на шестой вход микроконтроллера 11 и обрабатывается в нем. После этого микроконтроллер 11 устанавливает на своем третьем выходе разрешающий сигнал, который поступает на второй вход 2-го ключа 4 в результате чего «+» аккумулятора с выхода 2-го ключа 4 поступает на второй контакт 1-го разъема 12 для включения питания видеокамеры. Видеокамера производит фиксацию факта срабатывания СО и посылает кадр видеоподтверждения, который с пятого выхода 1-го разъема 12 по интерфейсу RS-485 поступает на вход блока формирования сигналов интерфейса RS-485 Рис его выхода видеоинформация поступает на седьмой вход микроконтроллера 11. После приема сигнала видеоподтверждения микроконтроллер 11 устанавливает на своем третьем выходе запрещающий сигнал, в результате чего 2-ой ключ 4 выключается и питание видеокамеры («+» аккумулятора) снимается со второго контакта 1-го разъема 12. Таким образом, питание на видеокамеру поступает только при срабатывании СО и на время передачи видеокадра подтверждения сигнала тревоги в радиомодем, а в остальное время видеокамера обесточена. Обмен информацией между видеокамерой и радиомодемом по интерфейсу RS-485 позволяет разносить их друг от друга на значительное расстояние (например, до 1500 м) с целью обеспечения большей скрытности размещения как видеокамеры, так и радиомодема и его антенн.
После приема сигнала видеоподтверждения срабатывания СО микроконтроллер 11 устанавливает на своем четвертом выходе разрешающий сигнал, который поступает на первый вход 3-го ключа 6, в результате чего разрешается
работа 3-го ключа 6 и на его выходе появляется напряжение питания («+» аккумулятора) радиоприемопередатчика 9. Радиоприемопередатчик 9 начинает передачу в эфир, поступающей на его вход по интерфейсу RS-232 с пятого выхода микроконтроллера 11 сигнала тревоги с кадром видеоподтверждения. После окончания передачи микроконтроллер 11 устанавливает на своем четвертом выходе запрещающий сигнал, в результате чего 3-ий ключ 6 выключается, радиоприемопередатчик 9 обесточивается и радиомодем вновь переходит в ждущий малопотребляющий режим.
Радиомодем может обслуживать СО с радиоканалом в конкретной системе охраны, сигналы с которых поступают в радиомодем через радиоприемопередатчик 10 и, кроме того, в зависимости от задач охраны вместо видеокамеры, может обслуживать проводное СО (с «сухим контактом» или с интерфейсом RS-485), подключаемое к 1-му разъему 12, при этом проводное СО должно иметь в своем составе проводную перемычку для замыкания 1,3 контактов 1-го разъема 12.
Работа радиомодема при подключении к 1-му разъему 12 СО с интерфейсом RS-485 происходит следующим образом. При срабатывании СО сигнал тревоги с пятого выхода 1-го разъема 12 по интерфейсу RS-485 поступает на вход блока формирования сигналов интерфейса RS-485 Рис его выхода видеоинформация поступает на седьмой вход микроконтроллера 11, который и обеспечивает его передачу в эфир через радиоприемопередатчик 9, включая питание на него через 3-й ключ 6 как описано выше.
Рассмотрим работу радиомодема с СО, который для передачи сигнала тревоги использует «сухой контакт». СО с «сухим контактом» подключается к 1-му разъему 12 через четвертый контакт, при этом четвертый контакт соединяется с восьмым входом микроконтроллера 11. После приема тревожного сигнала от СО, микроконтроллер 11 обеспечивает его передачу в эфир через радиоприемопередатчик 9, включая питание на него через 3-й ключ 6 как описано выше.
Этим достигается универсальность использования радиомодема при обработке и обслуживании любых типов СО.
Для обеспечения контроля разряда аккумулятора 1 в радиомодем введены блок 3 контроля напряжения и блок 2 контроля тока (заряда/разряда). Блок 2 контроля тока связан со вторым входом микроконтроллера 11, который контролирует, поступающее напряжение пропорциональное току разряда аккумулятора 1 и в случае разряда меньше заданной величины передает тревожное сообщение через 1-й радиоприемопередатчик 9 на центральный пульт оператора системы охранной сигнализации.
По этому сообщению принимается решение либо менять радиомодем, либо подключать к нему внешний аккумулятор.
Для того чтобы не нарушать работу системы охраны, предусмотрен вариант подключения к радиомодему внешнего аккумулятора. Для этого подключают к 2-му разъему 13 внешний аккумулятор, который имеет в своем составе плату с микроконтроллером и интерфейсом RS- 485.
Внешний аккумулятор по интерфейсу RS- 485 посылает на вход блока формирования сигналов интерфейса RS-485 7 сообщение, что он полностью заряжен и готов к работе. Эта информация с выхода блока формирования сигналов интерфейса RS-485 7 поступает на седьмой вход микроконтроллера 11. После этого микроконтроллер 11 выставляет на своем первом выходе сигнал разрешения релейному коммутатору 8 на переключение аккумуляторов, в результате аккумулятор 1 отключается и к схеме подключается внешний аккумулятор.
Для использования в полевых условиях радиомодем имеет герметичный металлический корпус со съемной крышкой. На внешних сторонах корпуса установлены два герметичных разъема 14 для подключения антенн радиоприемопередатчиков 9 и 10, а также два герметичных разъема 12 и 13 для подключения видеокамеры и внешнего аккумулятора. В транспортном состоянии или при хранении внешние разъемы закрыты герметичными заглушками. Внешний вид радиомодема приведен на фиг.2.
Технические характеристики радиомодема
- частота радиоприемопередатчика 9 - 140-170 МГц;
- частота радиоприемопередатчик 10 - 43-435 МГц;
- дальность передачи радиоприемопередатчик 9 - 7-10 км;
- дальность передачи радиоприемопередатчика 10 - 300-500 м;
- мощность радиоприемопередатчика 9 в режиме передачи сигналов составляет не более 5 Вт при напряжении питания 12 В;
- длительность сеанса связи с передачей кадра видеоподтверждения сигнала тревоги - 6 с;
- мощность радиоприемопередатчика 10 в режиме передачи сигналов составляет не более 10 мВт при напряжении питания 3 В;
- аккумулятор литиевый на напряжение 7,2 В, емкостью 5,2 А.ч;
- автономная работа радиомодема в течение 150 суток.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей радиомодема и заключается в возможности универсального использования радиомодема в быстроразвертываемых системах охраны, что достигается уменьшением потребления энергии до минимальных величин, приемом по интерфейсу RS-485 кадра видеоподтверждения сигнала срабатывания СО его формирования с одновременным приемом по одному из радиоканалов сигнала тревоги от средств обнаружения, передачей по другому радиоканалу принятых сигналов тревоги от средств обнаружения с кадром видеоподтверждения сигнала срабатывания СО, увеличением ресурса работы радиомодема за счет применения внешнего аккумулятора и применением герметичных корпуса и внешних разъемов для использования в полевых условиях.
Литература
патент №RU76531 от 04.05.2008 г., Н04В 1/59;
патент № RU 59918 от 24.08.2006 г., Н04В 5/02.