СИСТЕМА ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ СТАЦИОНАРНЫХ И МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1999 года по МПК G08C19/12 G07C5/00 

Изобретение относится к телемеханике, а именно к системам телеcигнализации (ТС), и может быть использовано при дистанционном контроле за пространственно-разнесенными стационарными и мобильными объектами.

Известные системы ТС содержат командное и приемное устройства, а также каналы связи для передачи команд ТС, причем в командное устройство включены датчик параметров усилитель, первый передатчик и второй приемник (первый приемопередатчик), а приемное устройство включает первый радиоприемник и второй передатчик (второй приемопередатчик) и устройство отображения информации (RU 2059293, 27.04.96, G 08 С 19/12).

Однако данная система не обеспечивает возможности расширения числа датчиков контроля за мобильными объектами.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей системы и повышение надежности передачи сообщений за счет использования частотно-манипулированного низкоcкороcтного кода (ЧМНкод).

В состав системы ТС входит в каждое i-командное устройство аппаратура дистанционного контроля и управления (АКУ), предназначенная для создания сетей контроля за стационарными и подвижными объектами на базе проводных и сотовых телефонных сетей, представляющих собой каналы связи для передачи команд ТС.

Таким образом, можно контролировать N объектов (как стационарных, так и мобильных) и на каждом i-объекте контролировать K датчиков параметров.

Аппаратура дистанционного контроля включает в себя два вида устройств: АКУ-Д и АКУ-О.

АКУ-Д входит составляющей в приемное устройство и предназначена для управления (программирования), опроса и сбора информации с удаленных объектов. АКУ-Д подключена через порт RS-232 к персональному компьютеру и телефонной линии (фиг.1).

АКУ-Д устанавливается в специальных диспетчерских.

АКУ-О устанавливается на удаленных объектах и предназначена для слежения за состоянием датчиков, а также приемником GPS (GPS-прибор, предназначенный для определения географических координат объекта, скорости и направления его движения, входящий в спутниковую навигационную систему Global Position System). АКУ-О подключен к телефонной линии или мобильному телефону, оборудованному адаптером телефонной линии.

Фактически АКУ-Д и АКУ-О являются модемами: преобразователями сигналов от датчиков и GPS в формат интерфейса RS-232.

Основные технические характеристики АКУ:
Число обслуживаемых датчиков на одном АКУ-О - до 32.

Скорость передачи информации - 100 бит/с. Низкая скорость передачи обусловлена повышенными требованиями к надежности связи и малыми объемами передаваемой информации.

Информация передается частотно-манипулированным способом и принимается без искажений при ухудшенных характеристиках линии связи (особенно мобильных систем связи), как то:
- перекос амплитудно-частотной характеристики в 15... 20 дБ в рабочем диапазоне 0.3...3,4 кГц,
- повышенная зашумленность (отношение сигнал/шум до 2),
- кратковременные прерывания канала связи (до 10 с).

Вид набора номера - пульсовый или тоновый.

Вид передаваемой информации с АКУ-О: ЧМН код или голосовое сообщение.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой системы телесигнализации, где в каждом i-командном устройстве (всего N) АКУ-О (1) соединен с K-датчиками параметров 1, тональным телефоном 8, GPS-приемником 4 (для мобильного варианта), динамиком 6 и нагружен на канал связи III для передачи команд ТС на приемное устройство 11 через сеть АТС IV.

При этом каждый АКУ-OI (фиг.2) содержит: мультиплексор 2, однокристаллическую микроЭВМ 89С51 (F=12 МГц) 3, преобразователь логического сигнала в сигнал стыка RS-232 (5), усилитель низкой частоты (УНЧ) 7, блок электронных ключей 9, дополнительный порт выводы микроЭВМ 10, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11, ПЗУ хранения речевых и тональных сигналов 12, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) 13, узел согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией 14, детектор индукторного вызова 15, приемник тональных частот 16, фильтр нижних частот (ФНЧ) 17, дуплексный приемопередатчик 18.

Приемное устройство 11 (фиг.3) содержит:
дуплексный приемопередатчик 34, тональный телефон 19, блок электронных ключей 9, однокристаллическую микроЭВМ 89С51 (F=12 МГц) 3, дополнительный порт вывода микроЭВМ 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, ПЗУ хранения речевых и тональных сигналов 12, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) 13, фильтр нижних частот (ФНЧ) 17, узел согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией 14, детектор индукторного вызова 15, приемник тональных частот 16, ЭВМ серии IBM 20, устройство отображения информации 21.

На фиг.4 изображен дуплексный приемопередатчик 18 NOKIA 10 WLL terminal, используемый в сети сотовой связи и оборудованный адаптером телефонной линии.

Система ТС (СТС) работает следующим образом.

Алгоритмы работ:
1. Управление (программирование),
Управление удаленными объектами производится в приемное устройстве дистанционно через телефонную линию (в дальнейшем канал связи).

К командам управления относится:
- присвоение идентификационного номера АКУ-О (от 1 до 999),
- запись телефонных номеров, куда будет произведено оповещение с АКУ-О (до четырех),
- маскирование (блокировка) отдельных датчиков АКУ-О (от 1 до 32),
- запись логических уровней срабатывания (по 0 или 1) отдельных датчиков АКУ-О (от 1 до 32)
- режимы работ: снятие или постановка в дежурный режим.

2. Дежурный режим.

В дежурном режиме АКУ-О постоянно опрашивает состояние датчиков и приемника GPS.

В случае срабатывания любого из датчиков АКУ-О самостоятельно дозванивается в диспетчерскую по одному из четырех доступных телефонов, находящихся в памяти и сообщает о нарушении в ЧМН коде. При отключении компьютера приемного устройства сообщения о состоянии датчиков передаются по телефонной линии голосом. Во всех случаях передается идентификационный номер АКУ-О и номера датчиков где зафиксировано изменение состояния. По запросу с приемного устройства АКУ-О передает данные приемника GPS.

3. Режим опроса (режим опроса действителен и в случае работы АКУ-О в дежурном режиме).

Опрос удаленных объектов производится с центральной диспетчерской дистанционно через канал связи.

К командам опроса относится:
- передача режима работы АКУ-О (дежурный или нет),
- передача идентификационного номера АКУ-О,
- передача состояния датчиков,
- передача информации от приемника.

Примечание: Команды режима опроса и команды режима управления могут совмещаться, т.е. опрос и управление может происходить оперативно за один сеанс связи. Продолжительность сеанса связи АКУ-Д и АКУ-О неограничена.

Описание составляющих АКУ-О, АКУ-Д
1. Однокристаллическая микроЭВМ (ОЭВМ) (3 фиг.2, 3) предназначена для управления всеми элементами электрической схемы аппаратуры.

С помощью ОЭВМ осуществляется реализация алгоритмов приема/передачи тональных и вызывных сигналов по линии, опрос датчиков и кнопок управления, набор номера, управление органами индикации и звуковой сигнализации, а также обслуживание последовательного интерфейса ввода с приемника GPS, ОЭВМ представляет собой БИС семейства INTEL 80С51 с тактовой частотой 12-24 МГц.

2. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (12) предназначено для хранения памяти данных (в т. ч. и речевых сообщений) и команд для ОЭВМ. Подключено к системной шине ОЭВМ и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 27С512 емкостью 64 кбайт.

3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (13) предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы АКУ-О (идентификационный номер, режим работы, телефонные номера для самостоятельного дозванивания в случав тревожной ситуации, словесное описание состояния датчиков) и оперативной информации, связанной с приемом тональных сигналов. ОЗУ подключено к системной шине ОЭВМ и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.

4. Дополнительный порт вывода микроЭВМ (10) предназначен для организации 8-разрядного порта вывода сигналов логического уровня, для управления блоком электронных ключей (9), узлом согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией (14), усилителем низкой частоты (7). Дополнительный порт вывода подключен к системной шине ОЭВМ и представляет собой параллельный-разрядный регистр.

5. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (11) предназначен для синтеза сигналов тональных частот, а также для синтеза речевых сообщений. Подключен к системной шине ОЭВМ и представляет собой резистивный набор (R,2R...), подключенный к параллельному 8-разрядному регистру.

6. Узел согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией (14) предназначен для электрического согласования сигналов с ЦАП (11) в сигналы телефонной линии. Представляет собой транзисторную схему согласования. Включается узел согласования по сигналу с дополнительного порта вывода.

7. Фильтр нижних частот (ФНЧ) (17) предназначен для фильтрации высших гармонических составляющих тональных и речевых сигналов, синтезируемых с помощью ЦАП. Представляет собой активный ФНЧ 4-го порядка.

8. Усилитель низкой частоты (УНЧ) (7) предназначен для усиления и согласования с громкоговорителем речевых и тональных сигналов с выхода ФНЧ. Усилитель включается/выключается сигналами с дополнительного порта вывода 10. Представляет собой микросхему УНЧ для телефонии.

9. Детектор индукторного вызова (15) предназначен для обнаружения вызывного сигнала. Представляет собой двухпороговое устройство (25В и 80В) и подключен к порту ввода ОЭВМ. По появлению сигнала частотой 20...30 Гц с детектора, ОЭВМ принимает решение о наличии сигнала вызова по телефонной линии.

10. Приемник тональных частот (16) предназначен для усиления и клипирования до логического уровня принимаемых тональных сигналов, подключен к порту ввода ОЭВМ и представляет собой линейный усилитель и аналоговый компаратор. С помощью приемника тональных частот ОЭВМ производит прием информации, передаваемой по телефонной линии.

11. Блок электронных ключей (9) предназначен для реализации таких функций, как:
- занятие линии (создание низкоомного шлейфа),
- набор номера (замыкание/размыкание телефонной линии),
- включение/отключение параллельного телефонного аппарата. Блок управляется сигналами с дополнительного порта вывода и представляет собой набор высоковольтных транзисторных ключей и реле для отключения параллельного телефонного аппарата (при занятии линии АКУ-О).

12. Преобразователь логического сигнала в сигнал стыка RS-232 (5) предназначен для электрического согласования приемника GPS с однокристаллической микроЭВМ (3). Подключен к разъему для GPS приемника и портом последовательного ввода ОЭВМ. Представляет собой транзисторную ключевую схему.

13. Мультиплексор (2) на 4 направления 8x1. Предназначен для расширения порта ввода ОЭВМ с целью опроса 32 датчиков. Подключен со стороны ввода к разъему для датчиков и со стороны вывода и управления - к порту ввода/вывода ОЭВМ. Опрос датчиков осуществляется последовательным перебором адресов входных выводов мультиплексора и анализом состояния выхода мультиплексора. Представляет собой 4 микросхемы мультиплексора на 8 входов и 1 выход.

Описание и протокол работы АКУ.

АКУ-Д представляет собой прибор, размещенный в пластиковом корпусе и имеющий разъемы для подключения к компьютеру (RS-232-9), блоку питания (12 В, центральный - "+"), светодиоды индикации включения питания (зеленый) и шлейфа линии связи (желтый) и кнопку "сброс".

АКУ-О - прибор, размещенный в пластиковом корпусе и имеющий разъемы для подключения датчиков (32 датчика), GPS (стандарт RS-232-9), блока питания (12 В, центральный "+"), выносного громкоговорителя, светодиоды индикации включения питания (зеленки), режима охраны (желтый), срабатывания датчиков (красный) и кнопок постановки объекта на охрану и снятия c охраны.

Для управления приборами используются буквенно-цифровой код, с префиксом "#" и суффиксом "Q".

Команды управления АКУ-Д (стандартные):
N - набор телефонного номера
Z - оброс модема
Признаки:
P - признак набора пульсом
T - признак набора тоном
А - признак анализа линии на гудок
W - признак 5-секундной задержки
Команды управления АКУ-О:
D - запрос информации о номере объекта, его статусе (X/Y) от датчиков
G - запрос информация от GPS
R - программирование объекта
M - логический уровень срабатывания и маскирование датчиков объекта
Признаки:
F - признак телефонного номера
X - признак режима охраны
Y - признак снятия с режима охраны
Примеры командной отроки АКУ-Д:
# PA3502517AQ - набрать телефонный номер с анализом длинного гудка перед набором и длинными гудками после набора
"Busy" - ответ АКУ-Д, если номер занят (перед новым набором необходимо сбросить линию)
"Ready" - если номер свободен
# ZQ - сбросить линию
"End working" - подтверждение сброса
"Command line not correct" - при некорректной командной строке
Примеры командной строки АКУ-О:
# DQ - запрос номера объекта и состояния датчиков
"N123XFFFFFFFFQ - объект N 123, в состоянии охраны (X), на всех входах датчиков "логические 1"
"N007Y00000001Q" - объект N 007, снят с охраны (Y), на всех входах датчиков, кроме 32-го "логический 0"
# GQ - запрос информации от GPS
"$ GPRMC, . ..Q" - строка формата RTCM SC-104, содержащая число, время, координаты, скорость и направление движения, высоту над уровнем моря.

# R123XQ - запрограммировать номер объекта "123" и поставить его в режим охраны
# R007YQ - запрограммировать номер объекта "007" и снять его с режима охраны
# R777XFA1111111AFW2222222AFA3333333AFA4444444АQ
запрограммировать номер объекта "777", поставить его в режим охраны и запись четыре телефонных номера диспетчерской
"Connect Ok" - ответ при успешной установке
"No Connect" - ответ при некорректной связи
"Repeat Connect" - ответ, означающий срыв связи и ее повторение
# M0000FFFF00000000 - запрограммировать работу последних 16 датчиков на срабатывание по "логическому 0" (при включении АКУ-О в работе по "логическому 0" используются все входы датчиков)
При звонке в диспетчерскую АКУ-Д выдает строку "Ring".

После установления связи диспетчерской c объектом необходимо передавать команды не реже одного раза в 16 секунд во избежание разрыва связи.

Описание кнопок АКУ:
Нажатие кнопки на передней панели АКУ-Д производит сброс линии и инициализацию устройства.

Нажатие левой кнопки на передней панели АКУ-О устанавливает прибор в режим охраны.

Нажатие и удержание левой кнопки включает режим тестирования состояния датчиков (проговаривание номера объекта и сработавших датчиков).

Нажатие правой кнопки при нажатой левой производит выключение режима охраны.

Режим охраны АКУ-О:
После нажатия левой кнопки на передней панели АКУ-О начинает мигать желтый светодиод (в течение 1 минуты). Прекращение мигания означает окончательную установку в режим охраны. Теперь при срабатывании любого из датчиков АКУ-О дозванивается в диспетчерскую по одному из четырех доступных телефонов, находящихся в памяти и сообщает о нарушении. При неблагополучном состоянии линии связи или отключении компьютера диспетчерской сообщения о состоянии датчиков передаются голосом.

По сравнению с известной предлагаемая система ТО позволяет осуществлять контроль как за стационарными, так и мобильными объектами с расширенными функциональными возможностями. В случае стационарного варианта на экране компьютера отображается импликация объекта с пространственным отображением сработавшего датчика или группы датчиков с записью в базу данных. В мобильном варианте на экране компьютера отображается карта местности заданного масштаба с текущим положением мобильного объекта и характеристиками сработавших датчиков с записью в базу данных. Кроме того, в случае неисправности компьютерного оборудования техническим преимуществом предлагаемой системы является возможность передачи информации голосом о номере объекта и номере (номерах) сработавшего датчика.

Изобретение относится к телемеханике, а именно к системам телесигнализации и может быть использовано при дистанционном контроле за стационарными и мобильными объектами, находящимися на значительном удалении от диспетчерского пункта. Техническим результатом изобретения является повышение функциональных возможностей системы и надежности передачи сообщений за счет использования частотно-манипулированного низкоскоростного кода. Технический результат достигается тем, что каждое командное устройство содержит мультиплексор, однокристалическую микроЭВМ, преобразователь логического сигнала в сигналы стыка, усилитель низкой частоты, блок электронных ключей, дополнительный порт вывода микроЭВМ, цифроаналоговый преобразователь, ПЗУ хранения речевых и тональных сигналов, оперативное запоминающее устройство, узел согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией, детектор индукторного вызова, приемник тональных частот, фильтр нижних частот, дуплексный приемопередатчик. При этом приемное устройство выполнено с возможностью приема и обработки сообщений. При контроле в стационарном варианте на экране компьютера ЭВМ отображается импликация объекта с пространственным отображением сработавшего датчика параметров или группы указанных датчиков с записью в базу данных. В мобильном варианте на экране компьютера ЭВМ отображается карта местности заданного масштаба с текущим положением мобильного объекта и характеристиками сработавших датчиков с записью в базу данных. Кроме того, в случае неисправности компьютерного оборудования техническим преимуществом предлагаемой системы является возможность передачи информации голосом о номере объекта и номере (номерах) сработавшего датчика. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система телесигнализации стационарных и мобильных объектов, содержащая командное и приемное устройства, каналы связи для передачи команд телесигнализации, причем командное устройство содержит датчик параметров, усилитель, передатчик и приемник первого приемопередатчика, а приемное устройство - приемник и передатчик второго приемопередатчика, устройство отображения информации, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены в командное устройство GSP-приемник, тональный телефон, К датчиков параметров, мультиплексор, входы которого соединены с выходами К датчиков параметров, однокристаллическая микроЭВМ, первый вход которой соединен с выходом мультиплексора, преобразователь логического сигнала в сигнал стыка, предназначенный для согласования GSP-приемника с указанной микроЭВМ, шинами связанной с оперативно-запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством хранения речевых и тональных сигналов и цифроаналоговым преобразователем, дополнительный порт вывода микроЭВМ, соединенный с микроЭВМ шиной адреса и данных, приемник тональных частот, выход которого соединен со вторым входом микроЭВМ, детектор индукторного вызова, выход которого соединен с третьим входом микроЭВМ, блок электронных ключей, первый вход которого соединен с тональным телефоном, второй вход - с первым выходом дополнительного порта вывода микроЭВМ, а выход - с входами детектора индукторного вызова и приемника тональных частот, узел согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией, первый вход которого соединен с третьим выходом дополнительного порта вывода микроЭВМ, а выход - с входом блока электронных ключей, фильтр нижних частот, первый выход которого соединен со вторым входом узла согласования выходных аналоговых сигналов с телефонной линией, вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй выход - с первым входом усилителя, второй вход усилителя соединен со вторым выходом дополнительного порта вывода микроЭВМ, динамик, соединенный с выходом усилителя, третий выход блока электронных ключей соединен с первым приемопередатчиком, выход которого нагружен на канал связи для передачи команд телесигнализации, соединенный с приемным устройством, ЭВМ, вход которой соединен с выходом приемного устройства, а выход - с устройством отображения информации. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит N командных устройств. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемное устройство выполнено с возможностью программирования состояния датчиков параметров. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве каналов связи для передачи команд телесигнализации используют линии телефонной и сотовой связи.