СПОСОБ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G08B25/00 G08B19/00 

Изобретение относится к области автоматики, а именно к системам пожарной и охранно-пожарной сигнализации.

Известны системы сигнализации с включаемыми в шлейф адресуемыми пожарными извещателями (патент США N 3772667, 1972), каждому из которых присваивается свой характерный код. Получение информации о состоянии шлейфа происходит путем непрерывного опроса извещателей и обработки полученной от них информации. Такие системы позволяют эффективно решать задачи по своевременному выявлению факта срабатывания извещателя и определению его местонахождения, однако их отличает значительная сложность, сказывающаяся на надежности, и высокая цена.

Известна также простая система пожарной сигнализации, в которой в один шлейф включено несколько пожарных извещателей (Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М. Стройиздат, 1985, с.205-222). В этой системе различным состояниям шлейфа (дежурный режим, обрыв, короткое замыкание, срабатывание токопотребляющего извещателя, срабатывание извещателя с контактами на замыкание или размыкание) соответствуют определенные (заранее заданные) значения сопротивлений шлейфа и соответственно токов в нем (положительной или отрицательной полярности). Со стороны приемного пульта анализируют значение тока в шлейфе и вырабатывают соответствующий сигнал ("Норма", "Пожар" или "Неисправность"). Для этой цели в пульте применяют специальные компараторы. Подобные системы просты по конструктивному исполнению, дешевы и пригодны для защиты объектов простой планировки. Однако в процессе эксплуатации этих систем в шлейфах могут происходить непредсказуемые изменения значений сопротивления, связанные с ухудшением состояния контактов или изоляции проводов. Такие изменения могут привести не только к выработке пультом ложных сигналов в дежурном режиме, но и к искажению принимаемой от извещателей информации в аварийных режимах (например, возможна выдача сигнала "Неисправность" при срабатывании пожарного извещателя).

Целью настоящего изобретения является повышение функциональной надежности способа сигнализации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сигнализации, основанном на формировании знакопеременного сигнала, подаче его через шлейф с включенными в него извещателями в оконечное устройство, при помощи оконечного устройства формируют дополнительный сигнал в виде последовательности импульсов, в которой с заданным периодом следуют импульсы с параметром, отличным от аналогичного параметра остальных импульсов в периоде, при этом дополнительный сигнал подает в шлейф сигнализации, формируют информационный сигнал, в котором в зависимости от состояния шлейфа и включенных в него извещателей изменяется характер последовательности импульсов, по результатам анализа которого формируют суждение о состоянии шлейфа и включенных в него извещателей.

Таким образом, заявляемый способ отличается от известного наличием операций формирования дополнительного сигнала и подачи его в шлейф, а также видом информационного сигнала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Импульсы, поступающие в шлейф, подсчитываются счетчиком, включенным в оконечное устройство, и с определенной периодичностью на единичный импульс или их группу оказывается воздействие, приводящее к изменению их формы. Эти изменения фиксируются и воспринимаются приемным пультом как нормальное состояние шлейфа. В случае срабатывания извещателя или при любом выходе шлейфа из дежурного состояния (обрыв или короткое замыкание линий шлейфа) на искаженные импульсы осуществляется дополнительное воздействие. При этом характер воздействия, приводящего к искажению информационного сигнала, может быть различным, например, ограничение (увеличение) амплитуды (просадка) одного или нескольких импульсов, частотная модуляция одного или нескольких импульсов последовательности и пр.

Авторам и заявителю не известны системы сигнализации, в которых оконечное устройство избирательно влияет на информационный сигнал в шлейфе, воспринимаемый и анализируемый приемным пультом.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы сигнализации, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2-5 эпюры напряжений на разных участках шлейфа при различных состояниях шлейфа (в зависимости от сработавших извещателей); на фиг. 6 электрическая схема элемента совпадения, который не является стандартным элементом.

Система сигнализации содержит приемный пульт 1, шлейф 2 с включенными в него пожарными извещателями 3, 4 и 5, а также оконечное устройство 6. При этом приемный пульт содержит генератор 7 знакопеременного сигнала (например, синусоидального), первый и второй выпрямители 8 и 9, формирователь импульсов 10, линию задержки 11, счетчик 12, компаратор 13, первый пятый элементы совпадения 14 18, а также элемент И19 и блок элементов индикации 20-24. При этом генератор 7 представляет собой, например, трансформатор с двумя симметричными вторичными обмотками, каждая из которых соединена со входами первого и второго выпрямителей соответственно, выход первого выпрямителя 8 подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого соединен со счетным входом сетчика 12, а также с первым входом компаратора 13, второй вход которого электрически связан с выходом второго выпрямителя 9. Выход компаратора 13 подключен к первым входам первого-четвертого элементов совпадения 14-17 непосредственно и к обнуляющему входу счетчика 12 через элемент задержки 11. Первый-третий выходы счетчика 12 соединены со вторым входами первого-третьего элементов совпадения 14-16 соответственно, пятый и шестой выходы счетчика объединены и подключены ко второму входу четвертого элемента совпадения 17, а седьмой выход упомянутого счетчика к первому и второму входам пятого элемента совпадения 18. Кроме того, выход первого элемента совпадения 14 соединен со входом первого элемента индикации 20 (короткое замыкание) и первым входам элемента И19, второй вход которого подключен к выходу второго элемента совпадения 15, а выход ко входу второго элемента индикации 21 (срабатывание активного извещателя). Выход третьего, четвертого и пятого элементов совпадения 16, 17 и 18 соединены со входами третьего (норма), четвертого (срабатывание извещателя на размыкание) и пятого (обрыв) элементов индикации 22, 23 и 24 соответственно.

Щлейф 2 системы (с включенными в него извещателями) соединен, с одной стороны, со второй группой выходов генератора 7 знакопеременного сигнала, а с другой стороны, со входом оконечного устройства 6. При этом оконечное устройство 6 содержит третий выпрямитель 25, входы которого являются входами оконечного устройства, счетчик 26, вторую линию задержки 27 и транзисторный ключ 28. Выход выпрямителя 25 подключен к счетному входу счетчика 26,один из выходов счетчика 26 (в данном случае третий) соединен с входом линии задержки 27, выход которой подключен к обнуляющему входу счетчика 26 и к входу транзисторного ключа 28, выходы которого соединены с входами выпрямителя соответственно.

Система работает следующим образом.

Допустим, что описанная выше система, реализующая заявляемый способ сигнализации, находится в дежурном режиме, т.е. включенные в шлейф извещатели не оказывают влияния на информационный сигнал в шлейфе. Генератор импульсов выдает знакопеременный сигнал, эпюра напряжений которого представлена на фиг.2-1. Этот сигнал детектируется выпрямителем 25 (эпюра напряжений представлена на фиг.2-2), после чего последовательность однополярных импульсов поступает на счетный вход счетчика 26. При этом на задействованном выходе счетчика 26 (в данном случае на третьем) будем получать каждый третий импульс из этой последовательности. При помощи транзисторного ключа 28, на вход которого поступают эти импульсы, вносим возмущения в шлейф, например, таким образом, как это показано на фиг.2-3 (напряжение на входе выпрямителя 9). На выходе выпрямителя 9 сигнал примет вид, представленный на фиг.2-4.

Одновременно с этим сигнал с первой группы выходов генератора 7 детектируется выпрямителем 8 и поступает на формирователь прямоугольных импульсов 10, необходимый для нормального функционирования логических элементов схемы. Сигнал с выхода выпрямителя 9 сравнивается с сигналом на выходе формирователя 10 (фиг.2-7) при помощи компаратора 13. В случае, когда импульс на выходе выпрямителя 9 будет отсутствовать, на выходе компаратора будет присутствовать положительный импульс (фиг. 2-5). Через некоторое время, определяемое линией задержки 11, на выходе ее формируется короткий импульс (фиг.2-6), сбрасывающий содержимое счетчика в ноль. Очередной импульс с генератора 7 увеличит содержание счетчика 12 на единицу, и на первом выходе счетчика появится высокий уровень (логическая единица), при этом эпюра напряжений представлена на фиг. 2-9. Следующий импульс с формирователя приведет к появлению высокого уровня на втором выходе счетчика 12 (фиг.2-10). Появление третьего импульса на входе аналогичным образом приведет к появлению высокого уровня на третьем выходе счетчика (фиг.2-11).

Нужно заметить, что в момент появления положительного импульса на третьем выходе счетчика 12 на выходе компаратора 13 появляется положительный импульс, являющийся разрешающим импульсом для третьего элемента совпадения 16. При этом на выходе элемента И 29 элемента совпадения 16 (см. фиг.6) появляется импульс, который через зарядно-разрядную цепочку, выполненную на элементах 30, 31 и 32, поступает в накопительный конденсатор 33 (аналогичным образом выполнены элементы совпадения 14, 15, 17 и 18). За несколько периодов счета (количество периодов определяется емкостью конденсатора 33 и величиной сопротивления резисторов 31 и 32) конденсатор зарядится до величины напряжения, достаточного для включения элемента индикации 22 (норма), что свидетельствует о том, что система работоспособна и находится в дежурном режиме.

Рассмотрим вариант, когда в шлейфе имеется один сработавший пожарный извещатель, например, извещатель 3 (извещатель на размыкание, диод которого включен в прямом направлении). В этом случае импульсы от генератора 7, проходя через диод извещателя 3, будут трансформироваться таким образом, что отрицательная полуволна каждого изменения напряжения в шлейфе будет пропадать. Это приведет к тому, что выпрямитель 25 оконечного устройства не будет оказывать на поступающий сигнал никакого влияния. Счетчик 26 аналогичным описанному ранее образом будет подсчитывать количество поступивших импульсов, а транзисторный ключ 28 каждый третий импульс будет превращать в сигнал низкого уровня (фиг.3-1). При этом в шлейфе будет присутствовать последовательность импульсов (фиг.3-2) на выходе компаратора 13. Таким образом, прямоугольные импульсы положительной полярности будут появляться в начале каждого третьего периода изменения напряжения генератора 7 (фиг.3-3). Далее через время задержки на выходе линии задержки 11 формируется короткий импульс (фиг. 3-4), сбрасывающий состояние счетчика 12 в ноль, при этом высокий уровень появляется на нулевом выходе счетчика 12 (фиг.3-5). При поступлении импульса с формирователя импульсов 10 высокий уровень появляется на первом выходе счетчика (фиг.3-6) и т.д. пока он не окажется на пятом выходе счетчика 12. При этом эпюры напряжений для второго-пятого выходов счетчика 12 представлены на фиг.3-7 3-10. Очередной, шестой, импульс с формирователя 10 приведет к появлению на шестом выходе счетчика высокого уровня (фиг.3-11) одновременно с появлением импульса на выходе компаратора 13, что создаст условия для заряда накопительного четвертого элемента совпадения 17. После заряда конденсатора на вход элемента индикации 23 поступает сигнал, достаточный для его включения, что свидетельствует о срабатывании извещателя на размыкание.

Рассмотрим работу системы сигнализации в том случае, когда сработал активный извещатель 5. На фиг.4-1 представлена эпюра напряжений на выходе генератора 7; на фиг.4-2 эпюра напряжений после выпрямителя 8; на фиг.4-3 - эпюра напряжений на выходе формирователя импульсов 10; на фиг.4-4 эпюра напряжений в шлейфе. При этом на выходе компаратора 13 импульсы положительной полярности будут формироваться при отсутствии импульса любой полярности (фиг.4-5). Через некоторое время, определяемое линией задержки 11, на обнуляющий вход счетчика 12 будет поступать последовательность импульсов (фиг. 4-6), эпюра напряжений которых приведена на фиг.4-7. Как и в предыдущих случаях, на счетный вход счетчика 12 поступают импульсы с формирователя импульсов 10. За период времени от первого до второго и от второго до третьего импульса с компаратора на счетный вход счетчика успеют поступить по два импульса с формирователя 10. Эпюра напряжений на первом выходе счетчика представлена на фиг.4-8, на втором выходе на фиг.4-9. При этом импульсы со второго выхода счетчика 12 появляются одновременно с импульсами с компаратора 13 (фиг. 4-10), что дает возможность заряда накопительного конденсатора второго элемента совпадения 15 (фиг. 4-11). Далее период следования разрешающих импульсов с компаратора 13 сокращается вдвое и поступившие от формирователя 10 импульсы успевают до импульса сброса выставить высокий уровень лишь на первом выходе счетчика 12. При этом импульсы с первого выхода счетчика 12 поступают на первый элемент совпадения 14 одновременно с разрешающими импульсами компаратора 13. Это дает возможность начала заряда конденсатора первого элемента совпадения 14 (фиг.4-11). Спустя некоторое время напряжение на обкладках конденсаторов первого и второго элементов совпадения 14 и 15 оказывается достаточным для открытия элемента И 19, на выходе которого появляется высокий уровень (фиг.4-12), включающий второй элемент индикации 21 (срабатывание активного извещателя).

Таким образом, рассмотрим работу системы сигнализации в получае наличия неисправности шлейфа (короткое замыкание или обрыв). В первом случае информационный сигнал в шлейфе будет иметь вид, представленный на эпюре 5-1, т.е. импульсы в шлейфе будут отсутствовать. Компаратор 13 выдает импульсы положительной полярности с частотой следования импульсов с формирователя 10 (фиг. 5-2). Импульсы обнуления счетчика 12 с линией задержки 11 также будут появляться с частотой следования импульсов с формирователя (фиг. 5-3), и, следовательно, после импульсов на нулевом выходе счетчика (фиг.5-4), логический сигнал высокого уровня появляется только лишь на первом выходе счетчика (фиг.5-5). Это делает возможным заряд накопительного конденсатора первого элемента совпадения 14 (фиг.5-6) и включение первого элемента индикации 20 (короткое замыкание). Во втором случае импульсы с компаратора 13 будут отсутствовать, а следовательно, на всем протяжении времени анализа состояния шлейфа на последнем (седьмом) выходе счетчика будет присутствовать сигнал высокого уровня, который заряжает накопительный конденсатор элемента совпадения 18, это приведет к тому, что (спустя несколько циклов счета счетчика 12) он окажется заряженным и включается элемент индикации 24 (обрыв).

На фиг. 7 представлена электрическая схема второго варианта реализации оконечного устройства, формирующего импульсы возмущенния в знакопеременном сигнале шлейфа сигнализации. При этом выпрямитель реализован на диодах УД1-УД4. С его выхода счетные импульсы через формирующую цепочку УД6, Р2, УТ1, ДД.1 поступают на вход счетчика ДД2. С выхода счетчика, номер которого определяется алгоритмом работы (в данном случае выход с номером 3), сигнал поступает на линию задержки, образуемую ДД1.2, С3, Р7, Р8 и ДД1.3. С выхода линии задержки сигнал поступает на исполнительный ключ УТ2, УТ3 и (через интегрирующую цепочку Р9, С4) на обнуляющий вход элемента ДД2. Таким образом, при данной реализации схемы оконечного устройства обеспечивается принудительное искажение каждого третьего счетного импульса в шлейфе сигнализации. При необходимости изменения алгоритма работы вход линии задержки может быть соединен с любым другим выходом счетчика, что повлечет за собой просадку счетного импульса соответствующего номера. В случае объединения нескольких выходов счетчика ДД2 может быть организована просадка группы импульсов по заранее заданной программе.

На фиг. 8 представлен третий вариант реализации оконечного устройства. В этом устройстве счетные импульсы шлейфа сигнализации с выпрямителя УД4-УД7 через формирующую цепочку УД3 и элемент ДД1.1 поступают на вход счетчика ДД2, выход которого соединен с управляющим входом формирователя вида возмущения. В данном случае предлагается искажать выбранный счетный импульс воздействием серии импульсов, вырабатываемых автогенератором ДД1.3, ДД1,4, С3, Р8, Р9, собственная частота которого в несколько раз выше частоты счетных импульсов в сигнальной линии. Количество импульсов, вырабатываемых автогенератором, задается линией задержки ДД2.1 и ДД1.2. Возмущение счетного импульса шлейфа обеспечивается ключом УТ2 в виде просадок. Номера счетных импульсов шлейфа сигнализации, подлежащих принудительному искажению, и количество просадок внутри счетного импульса могут быть изменены посредством переключения выходов счетчиков ДД2.1 И ДД2.2.

В отличие от известных систем сигнализации система, реализующая предлагаемый способ сигнализации, обладает рядом преимуществ. Во-первых, она более устойчива к изменению значения сопротивления шлейфа, имеющему место в процессе эксплуатации. Во-вторых, система защищена от несанкционированных попыток отключения шлейфа, что особенно актуально в системах охранно-пожарной сигнализации, поскольку для этого необходимо точно знать полную информацию о характере информационного сигнала в шлейфе и осуществляемом воздействии на этот сигнал, что возможно лишь при наличии оконечного устройства, идентичного установленному на охраняемом объекте. В-третьих, система не требует точной настойки компараторов на приемном пульте. В-четвертых, система обладает большим уровнем защищенности от ошибок при монтаже извещателей на объекте, поскольку даже при ошибочном включении диода, шунтирующего контактный извещатель, система останется работоспособной.

Изобретение относится к области автоматики, а именно к системам пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Сущность изобретения: повышение функциональной надежности способа сигнализации. Поставленная цель достигается тем, что в способе сигнализации, основанном на формировании знакопеременного сигнала, подаче его через шлейф с включенными в него извещателями в оконечное устройство, при помощи оконечного устройства формируют дополнительный сигнал в виде последовательности импульсов, в которой с заданным периодом следуют импульсы с параметром, отличным от аналогичного параметра остальных импульсов в периоде, при этом дополнительный сигнал подают в шлейф сигнализации, формируют информационный сигнал, в котором в зависимости от состояния шлейфа и включенных в него извещателей изменяется характер последовательности импульсов, по результатам анализа которого формируют суждение о состоянии шлейфа и включенных в него извещателей. Таким образом, заявляемый способ отличается от известного наличием операций формирования дополнительного сигнала (со стороны оконечного устройства) и подачи его в шлейф, а также видом информационного сигнала. 8 ил.

Способ сигнализации, основанный на формировании знакопеременного сигнала, подаче его через шлейф с включенными в него извещателями в оконечное устройство, отличающийся тем, что при помощи оконечного устройства из знакопеременного сигнала формируют дополнительный сигнал в виде последовательности импульсов, в которой с заданным периодом следует импульсы с параметром, отличным от аналогичного параметра остальных импульсов в периоде, при этом дополнительный сигнал подают в шлейф сигнализации, формируют информационный сигнал, в котором в зависимости от состояния шлейфа и включенных в него извещателей изменяется характер последовательности импульсов, по результатам анализа которого формируют суждение о состоянии шлейфа и включенных в него извещателей.