СПОСОБ АДАПТИВНОЙ АДРЕСНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК G08B25/00 

Изобретение относится к области охранно-пожарной сигнализации и может быть использовано в системах автоматического контроля для адресной аварийной и технологической сигнализации.

Известен российский аналог из руководства по эксплуатации АЦДР 425513.005 РЭ на прибор приемно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 0104065-20-1 "Сигнал-20", реализующий способ, включающий питание шлейфов сигнализации, измерение и оцифровывание напряжений - аналогов сопротивлений шлейфов сигнализации в текущие моменты времени с использованием их поочередного мультиплексирования и аналого-цифрового преобразования, сравнение с использованием микропроцессорной обработки текущих выборок напряжений (сопротивлений) шлейфов сигнализации с их образцовыми значениями, управление через порты вывода внутренними световыми индикаторами, внешними световым и звуковым оповещателями, пультовыми реле, анализ конфигурационных параметров шлейфов сигнализации, передачу сообщений о взятии, снятии и нарушении параметров шлейфов сигнализации по интерфейсу RS - 485 на пульт контроля и управления. Недостатками приведенного способа являются: отсутствие адресности извещателей внутри каждого шлейфа сигнализации, относительно "узкий" диапазон рабочих напряжений источника питания шлейфов сигнализации, относительно высокая удельная стоимость создания одной охранной зоны.

Известен способ из технического описания Дв. 334.037 ТО на прибор приемно-контрольный охранно-пожарный ППКОП "Адрес", реализующий способ, включающий анализ шлейфов сигнализации, подключенных через одношлейфные адресные объектовые блоки к двухпроводной линии, служащей для передачи информации в блок управления о состоянии соответствующих объектным блокам шлейфов сигнализации, при этом информация от объектных блоков передается в виде токовых посылок в блок управления, преобразуемых его аналого-цифровым преобразователем в текущие цифровые коды, при этом блоком управления в 2-х проводную линию передаются биполярные прямоугольные импульсы амплитудой 30 В. В устройстве используется метод временного разделения каналов (адресных одношлейфных объектовых блоков), когда каждый объектовый блок формирует на определенном временном интервале сигнал ответа относительно специальной стартовой последовательности от блока управления, состоящей из импульса положительной и отрицательной полярности. После каждой стартовой последовательности в двухпроводной линии формируют временные интервалы (такты), содержащие два импульса положительной и отрицательной полярности. Позиционный номер такта в тактовой последовательности биполярных импульсов одного цикла соответствует номеру (адресу) определенного одношлейфного объектового блока, который в период действия в линии его биполярного импульса от блока управления формирует ответный сигнал путем модуляции на фиксированную величину амплитудного значения биполярного импульса, при этом контроль и измерение токовых посылок в линии в каждом такте и их разности по отношению к току стартового импульса осуществляют с использованием аналого-цифрового преобразования сигналов в блоке управления. Ответный сигнал в линии во время действия отрицательного импульса n-го такта указывает на подключение n-го объектового блока к блоку управления, а ответный сигнал во время положительного импульса n-го такта указывает на факт нахождения n-го шлейфа (объектового блока) в норме, в противном случае ответного сигнала нет. Наиболее существенными недостатками способа-аналога являются: относительно высокие стоимость и массо-габаритные параметры, узкие диапазоны рабочих температур и питающих напряжений адресного объектового блока устройства.

Известен способ тревожной сигнализации, приведенный в описании устройства по авторскому свидетельству SU №1076931, G 08 В 13/12, содержащий шлейф сигнализации, с последовательно включенными в него диодом и извещателями (датчиками), параллельно релейным выходам которых подключены адресные резисторы, имеющие сопротивления, выбранные из условия максимальной различимости падений напряжений на них при всевозможных комбинациях размыканий контактов реле тревожных извещателей (датчиков), при этом питание шлейфа сигнализации производится от источника напряжения переменного тока, которое с выхода шлейфа сигнализации подается на фильтр нижних частот, контролирующий короткое замыкание и дежурное (бестревожное) состояние шлейфа, а с входа и выхода шлейфа сигнализации поступает на выпрямитель, выпрямленное напряжение преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем (АЦП), число разрядов которого выбирается равным числу извещателей (датчиков) шлейфа; с выходов разрядов АЦП цифровой эквивалент падения напряжения на резисторах тревожных извещателей (датчиков) шлейфа сигнализации подается на схему преобразования каждого разряда цифрового кода АЦП во временной интервал с помощью счетчика импульсов на каждом выходе АЦП, по временному интервалу судят о нахождении датчиков в состоянии тревоги или ложном срабатывании (сбое), при этом в случае переполнения счетчика (счетчиков), что должно соответствовать истинному нахождению соответствующего датчика (датчиков) в состоянии тревоги, сигнал от счетчика (счетчиков) поступает через дизъюнктор на схему реле тревоги. Так с появлением в соответствующем разряде АЦП логической единицы, свидетельствующей о текущем тревожном состоянии определенного датчика (его разомкнутом реле и включении в шлейф резистора датчика), на счетный вход соответствующего ему счетчика поступают импульсы тактовой частоты, при этом если в течение времени тревожного состояния датчика произойдет переполнение его счетчика, что соответствует интервалу контрольного времени, то принимается решение о тревожном состоянии датчика, а если переполнения счетчика не происходит (датчик перешел в дежурное состояние), то ложный сигнал тревоги не формируется.

В случае обрыва шлейфа на время, большее контрольного времени, или в случае короткого замыкания в нем формируются сигналы тревоги.

Недостатками известного способа являются:

- высокий уровень ложных тревог и ложных неисправностей шлейфа, определяемых их зависимостью от значения и стабильности амплитуды импульсов напряжения питания шлейфа сигнализации, от величины производственных и эксплуатационных отклонений сопротивлений адресных резисторов шлейфа от номинальных значений, от величины изменения падения напряжения на диоде шлейфа от температуры эксплуатации и от величины тока через диод;

- высокие затраты по техническому обслуживанию и выявлению причин сработок извещателей шлейфа сигнализации.

Известно изобретение - патент ФРГ №3300964, МПК G 08 В 26/00, которое может быть использовано в системах охранной, пожарной и производственно-технологической сигнализации для наблюдения за состоянием активности множества постов (станций, охраняемых зон). Состояние активности (тревоги) или дежурное состояние каждого объекта (станции) характеризуется открытым (нормально разомкнутым) или закрытым (нормально замкнутым) состоянием его переключателя (реле) с параллельно подключенным к его контактам резистором. Реализованный в устройстве способ включает замкнутый на конце шлейф сигнализации с адресными резисторами, параллельно которым включены переключатели в виде нормально замкнутых в дежурном режиме контактов станций (устройств), которые размыкаются при активизации работы соответствующих им станций, включая в работу соответствующие им адресные резисторы, при этом сопротивления адресных резисторов выбираются неповторяющимися и находящимися в бинарном (кратном двум) соотношении друг к другу. Этот шлейф сигнализации питается от генератора постоянного тока. Текущее значение напряжения с выхода шлейфа сигнализации (мгновенное значение напряжения в шлейфе), определяющее текущее состояние его общего сопротивления, состоящего из последовательно включенных в шлейф комбинаций параллельно соединенных адресных резисторов и соответствующих им замкнутых/разомкнутых контактов переключателей станций (устройств), подвергается аналого-цифровому преобразованию с числом n разрядов аналого-цифрового преобразователя (АЦП), равным числу станций / адресных резисторов шлейфа. Каждая текущая комбинация состояния n адресных резисторов (контролируемых объектов) в виде текущего (мгновенного) падения напряжения в шлейфе преобразовывается с интервалом квантования (t) в соответствующий им индивидуальный n-разрядный двоичный код, при этом позиционный номер каждого двоичного разряда АЦП единственным образом характеризует дежурное или активное состояние конкретного объекта (адресного резистора в шлейфе), а в целом текущий n-разрядный двоичный код АЦП единственным образом характеризует текущую комбинацию (совокупность) интегрального состояния объектов, адреса которых при их активности заданы сопротивлениями соответствующих им резисторов шлейфа.

К выходу каждого разряда АЦП подключен счетчик текущих состояний соответствующего разряда в интервале (mt, где m>1) времени, обеспечивающий накопление сигналов для снижения уровней ложных срабатываний, при этом число (коэффициент) поразрядных накоплений в счетчике в зависимости от обстановки может корректироваться и в дальнейшем записываться и индицироваться в качестве характеристики числа, последовательности и частости в интервале (mt) активных и дежурных состояний и времени нахождения в них каждого объекта (станции). Период (частота) квантования определяется АЦП, при этом текущая выборка сигнала от интегрального значения напряжения шлейфа о состоянии объектов корректируется преобразователем (АЦП) в начале каждого следующего друг за другом такта преобразования (квантования). В способе-аналоге позиционные значения сопротивлений резисторов R, 2R, 4R,..., 128R адресного шлейфа сигнализации могут быть представлены в любом позиционном сочетании, что не влияют на результат распознавания (идентификации) состояний соответствующих им объектов (станций,...). Поразрядные двоичные сигналы с выходов соответствующих счетчиков поочередно после процессорной обработки используются для отображения/индикации активного (тревожного)/дежурного состояния каждой из станций. Недостатками приведенного способа являются его неудовлетворительные работоспособность и помехоустойчивость, вызванные в первую очередь использованием генератора тока для питания шлейфа сигнализации. Как известно, генератором тока является устройство, внутреннее сопротивление которого намного больше общего сопротивления питаемой им (подключенной к нему) электрической цепи - шлейфа, входного сопротивления устройства контроля и обеспечивающего в рассматриваемом патенте заданную погрешность определения общего сопротивления шлейфа. Внутреннее сопротивление генератора тока определяет ток в шлейфе сигнализации, величина которого не может обеспечить его практическое использование для заявленных условий и специфики применения.

Например, выберем минимальное сопротивление резистора шлейфа R=178 Ом с фактической погрешностью сопротивления резисторов шлейфа порядка 0,2% (производственный допуск за счет отклонение от номинала 0,1% и за счет ТКС 0,1%), тогда для приведенного в патенте примера сопротивление восьмого адресного резистора составит 128 R=22784 Ом, а общее сопротивление (номинальных значений) восьми адресных резисторов шлейфа (когда все объекты/станции активизированы - переключатели разомкнуты) составит 45390 Ом. Омическое сопротивление шлейфа не учитываем. Исходя из условия, что внутреннее сопротивление генератора тока не должно вносить погрешность, например, более 0,1% от общего максимального сопротивления шлейфа, получим величину внутреннего сопротивления генератора тока 45,39 МОм.

Приняв напряжение источника питания (генератора тока) с внутренним сопротивлением 45,39 МОм, равным, например, + 24 В, получим ток I_шл в шлейфе:

I_шл=24/(45390000+22784)=0,528 мкА.

Очевидно, что при таком токе в протяженном шлейфе ни устройство, ни контактные группы (реле извещателей, соединительных коробок) самого шлейфа работать не смогут, тем более в условиях индустриальных помех. Увеличение погрешности до 1%, вносимой генератором тока в определение сопротивления шлейфа, практически не разрешит ситуацию, а погрешность 1% для мегаомных величин сопротивлений является проблемной задачей. В рассматриваемом способе имеет место методически низкая достоверность идентификации сопротивлений адресных резисторов, обусловленная отсутствием учета погрешностей резисторов шлейфа, нестабильностью напряжения / тока источника питания шлейфа, отсутствием различения неисправности сопротивления шлейфа, от сработки его извещателей и др.

У всех рассмотренных выше аналогов отсутствует параметрический анализ шлейфа сигнализации, извещающий до момента возникновения в нем неисправности о необходимости проведения профилактики (технического обслуживания).

Наиболее близким по существенным признакам к предлагаемому является способ адаптивной адресной сигнализации по патенту №2209468, МПК 7 G 08 В 25/00, обеспечивающий инвариантность к изменению в широком диапазоне напряжений питания шлейфа сигнализации, к изменению условий эксплуатации и параметров компонентов шлейфа сигнализации, повышение надежности адресной идентификации тревожных зон и неисправностей шлейфа сигнализации. Способ-прототип адаптивной адресной сигнализации включает определение адресов текущих тревожных охранных зон адресного шлейфа сигнализации, содержащего последовательно включенные в него оконечный элемент в виде адресного резистора, нормально замкнутые в дежурном (бестревожном) состоянии релейные выходы извещателей, параллельно которым включены соответствующие им адресные резисторы; адресные резисторы шлейфа сигнализации выбирают из условия их индивидуальной достоверной различимости при всевозможных сочетаниях тревожных охранных зон и при действии всего комплекса эксплуатационных, производственных факторов и погрешностей преобразований и вычислений способа и устройства, при этом питание шлейфа сигнализации осуществляют от источника постоянного напряжения через сопротивление резистора R_{п тек} источника питания шлейфа, включенного последовательно с шлейфом сигнализации, выходное напряжение шлейфа сигнализации очищают от помех фильтром нижних частот, в каждом текущем цикле работы устройства производят последовательные коррелированные выборки и их аналого-цифровое преобразование текущего напряжения источника питания шлейфа сигнализации и текущего выходного напряжения шлейфа сигнализации после его фильтрации фильтром нижних частот, вычисляют цифровое значение текущего сопротивления шлейфа по формуле

где

R_{Σ тек} - суммарное цифровое значение сопротивления текущей совокупности адресных резисторов, включенных в шлейф сигнализации - аналог реальной текущей совокупности сопротивлений его адресных резисторов в начале текущего цикла работы устройства;

U_{шл тек} - падение напряжения в шлейфе сигнализации в текущий момент времени;

U_{п тек} - напряжение источника питания шлейфа сигнализации в текущий момент времени;

R_{п тек} - текущее цифровое значение сопротивления резистора, включенного внутри устройства последовательно между шлейфом сигнализации и его источником питания.

Все компоненты формулы представляют n разрядным двоичным кодом, число разрядов которого выбирают из условий достоверного различения включения или выключения минимального сопротивления адресного резистора шлейфа сигнализации на фоне его максимально возможного сопротивления с учетом производственных, технологических и дестабилизирующих факторов при эксплуатации.

Формируют цифровую идентификационную модель реального тревожного множества сопротивлений адресного шлейфа сигнализации, когда каждому единственно возможному текущему сочетанию тревожных адресных резисторов (тревожных охранных зон) шлейфа ставят в соответствие два единственных предельно возможных рабочих значения текущего сопротивления шлейфа - верхнее и нижнее, имеющих общее текущее номинальное значение сопротивления шлейфа в виде суммы номинальных значений сопротивлений рассматриваемой текущей совокупности тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и типового омического сопротивления шлейфа, при этом для образования верхнего и нижнего значений текущего сопротивления шлейфа его номинальное значение сопротивления соответственно увеличивают и уменьшают на нормируемые максимальные соответственно положительные и отрицательные отклонения сопротивлений тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и типового омического сопротивления шлейфа за счет производственных и эксплуатационных факторов, сопротивления резистора цепи питания шлейфа и погрешностей аналоговых, дискретных и аналого-цифровых преобразований сигналов напряжения источника питания, напряжения шлейфа и погрешности вычислений цифрового значения текущего сопротивления шлейфа, при этом сформированные верхнее и нижнее значения текущего сопротивления шлейфа являются границами его текущего тревожного поля, внутрь которого попадают все текущие возможные рабочие значения сопротивлений рассматриваемой тревожной совокупности адресных резисторов шлейфа с одной и той же номинальной основой сопротивления. Число текущих тревожных полей сопротивления комбинированного шлейфа равно числу возможных сочетаний тревожных адресных резисторов шлейфа и образует его тревожное идентификационное множество, которое в виде одноименных (равноадресных) значений сопротивлений границ текущих тревожных идентификационных полей хранят в памяти постоянных запоминающих устройств: от минимального значения, когда оконечный резистор шлейфа закорочен (саботажной перемычкой), а адресные резисторы извещателей шлейфа закорочены контактами их реле (соответствующие им извещатели находятся в бестревожном состоянии), до максимального значения, когда все адресные резисторы, включая оконечный резистор, включены в шлейф (все его извещатели находятся в состоянии тревоги).

В тревожное идентификационное множество условно введено поле дежурного состояния шлейфа (его можно считать единственным вырожденным тревожным полем шлейфа), когда он находится в бестревожном состоянии: первый адресный резистор шлейфа - его оконечный резистор включен в шлейф (дежурный режим работы оконечного резистора), а адресные резисторы извещателей шлейфа закорочены контактами их реле тревог (бестревожное состояние извещателей), при этом номинальной основой поля дежурного состояния шлейфа является сумма номинального значения сопротивления оконечного резистора и принятого типового омического сопротивления шлейфа.

Тревожное идентификационное множество дискретно, его тревожные поля, включая поле дежурного состояния шлейфа, непересекаемы.

Формируют цифровую идентификационную модель реального множества неисправностей шлейфа, расположенную вне полей сопротивлений идентификационного тревожного множества шлейфа. Идентификационное множество неисправностей сопротивлений шлейфа является дискретным, его поля неисправностей непересекаемы. При формировании текущего тревожного поля идентификационного множества совместно формируется смежное с ним (одноименное) текущее поле неисправностей идентификационного множества, которое может быть расположено как между соседними тревожными текущими полями идентификационного тревожного множества, так и вне его предельно возможного значения (в том числе при обрыве шлейфа).

Из тревожного идентификационного множества и идентификационного множества неисправностей образуют идентификационное множество сопротивлений шлейфа сигнализации.

Формируют текущие группы смежных (одноименных) текущих идентификационных полей: тревожного поля и поля неисправностей идентификационного множества сопротивлений шлейфа, в одно из которых, обязательно и единственным образом, попадает:

- или вычисленное текущее тревожное значение сопротивления R_Σтек шлейфа сигнализации, которому ставят в соответствие единственно возможное сочетание суммы номинальных значений сопротивлений тревожных адресных резисторов тревожного идентификационного поля, это сочетание тревожных адресных резисторов однозначно определяет адреса тревожных извещателей и/или оконечного резистора шлейфа в текущем временном цикле идентификации/интерпретации;

- или вычисленное текущее неисправное значение сопротивления R_Σтек шлейфа сигнализации.

По факту текущей идентификации / интерпретации тревожных и неисправных состояний сопротивления шлейфа сигнализации формируют адресные сигналы соответствующих им тревожных световых оповещений, интегрального сигнала звукового оповещения, интегрального сигнала тревоги на пульт централизованного наблюдения.

Недостатками рассматриваемого выше способа адаптивной адресной сигнализации относительно заявляемого являются:

- высокая удельная стоимость внедренческих и эксплуатационных затрат на организацию одной охранной/пожарной/контрольной зоны;

- относительно низкая достоверность идентификации текущей выборки напряжения U_{шл тек} шлейфа сигнализации, когда эта выборка приходится на момент дребезга контактов реле тревог извещателей при их сработке (включении/выключении) и вызванного им и изменением напряжения в шлейфе сигнализации переходного процесса при фильтрации нижних частот;

- относительно большое время идентификации текущего сопротивления адресного шлейфа сигнализации, определяемое в пределе итерационным перебором всех групп смежных полей сопротивлений идентификационного множества, число которых в нем составляет два в степени m, где m - число адресных резисторов шлейфа;

- отсутствие сигналов предупреждения о своевременности и необходимости проведения регламентных работ с адресным шлейфом сигнализации;

Основными задачами изобретения являются:

- снижение удельной стоимости внедренческих и эксплуатационных затрат на организацию одной охранной/пожарной/контрольной зоны;

- повышение помехоустойчивости способа и устройств для его реализации в период возникновения переходных процессов в каждом шлейфе сигнализации и в цепях низкочастотной фильтрации его выходных сигналов, вызванных неустановившимся состоянием (дребезгом) контактов реле извещателей шлейфа при их срабатывании и переходом к другим текущим значениям сопротивления и напряжения шлейфа сигнализации;

- повышение достоверности интерпретации к ложным срабатываниям извещателей;

- снижение времени идентификации текущего сопротивления шлейфа сигнализации до значения, равного в пределе времени опроса m групп смежных, одноименных (одноадресных) полей сопротивлений идентификационного множества;

- формирование сигналов предупреждения о своевременном проведении регламентных работ, обеспечивающих снижение затрат на техническое обслуживание и высокую надежность устройства, реализующего способ;

- отключение шлейфа сигнализации, когда его зоны не требуют охраны.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе адаптивной адресной сигнализации, включающем определение адресов тревожных охранных зон шлейфа сигнализации независимо от их текущего множества сочетаний, содержащем последовательно включенные в него нормально замкнутые в дежурном состоянии релейные выходы извещателей, параллельно которым включены соответствующие им адресные резисторы, оконечный элемент в виде адресного резистора, имеющие сопротивления, индивидуально различимые при всевозможных сочетаниях тревожных охранных зон при действии всего комплекса эксплуатационных, производственных факторов и погрешностей преобразований и вычислений способа и устройства, содержащем питание шлейфа сигнализации от источника постоянного напряжения через сопротивление резистора R п тек питания, содержащем фильтрацию помех в выходном напряжении шлейфа сигнализации фильтром нижних частот; выборку текущего напряжения U_{п тек} источника питания шлейфа сигнализации и ее аналого-цифровое преобразование в n-разрядный код; выборку текущего напряжения U_шлтек шлейфа сигнализации после его низкочастотной фильтрации и ее аналого-цифровое преобразование, число n разрядов которого обеспечивает достоверное различение включения (или выключения) минимального сопротивления адресного резистора шлейфа сигнализации на фоне его максимально возможного сопротивления с учетом погрешностей, отклонений за счет дестабилизирующих факторов; вычисление цифрового аналога текущего сопротивления R_{Σ тек} шлейфа сигнализации по формуле

где

R_{Σ тек} - суммарное цифровое значение сопротивления текущей совокупности адресных резисторов, омического сопротивления проводов и контактных соединений, включенных в шлейф сигнализации, - аналог его реального текущего сопротивления в начале текущего цикла работы устройства;

U_{шл тек} - падение напряжения в шлейфе сигнализации в текущий момент времени;

U_{п тек} - постоянное напряжение источника питания шлейфа сигнализации в текущий момент времени;

R_{п тек} - текущее значение сопротивления резистора (питания шлейфа), последовательно включенного внутри устройства между источником питания и шлейфом сигнализации;

содержащем формирование цифровой идентификационной модели реального тревожного множества сопротивлений шлейфа сигнализации следующим образом: каждому единственно возможному текущему сочетанию тревожных адресных резисторов (тревожных охранных зон) шлейфа ставят в соответствие два единственных предельно возможных рабочих значения текущего сопротивления шлейфа - верхнее и нижнее, имеющих общее текущее номинальное значение сопротивления шлейфа в виде суммы номинальных значений сопротивлений рассматриваемой текущей совокупности тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и типового омического сопротивления шлейфа, причем для образования верхнего и нижнего значений текущего сопротивления шлейфа его текущее номинальное значение сопротивления соответственно увеличивают и уменьшают на максимальные соответственно положительные и отрицательные отклонения сопротивлений тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и типового омического сопротивления шлейфа за счет производственных и эксплуатационных факторов, учитывают отклонения от номинального значения сопротивления резистора питания шлейфа, учитывают погрешности аналоговых, дискретных и аналого-цифровых преобразований сигналов напряжения источника питания, напряжения шлейфа и погрешности вычислений цифрового значения текущего сопротивления шлейфа, при этом сформированные верхнее и нижнее значения текущего сопротивления шлейфа являются границами его текущего тревожного поля, внутрь которого попадают все текущие возможные рабочие значения сопротивлений рассматриваемой тревожной совокупности адресных резисторов шлейфа с одной и той же номинальной основой его сопротивления, при этом число возможных текущих тревожных полей сопротивления шлейфа равно числу возможных сочетаний тревожных адресных резисторов шлейфа сигнализации и образует его тревожное идентификационное множество, обеспеченное физической памятью, в/из которой хранят/считывают одноименные (равноадресные) значения сопротивлений границ текущих тревожных полей: от минимального значения, когда оконечный резистор шлейфа закорочен (саботажной перемычкой), а адресные резисторы извещателей шлейфа закорочены контактами их реле (соответствующие им извещатели находятся в бестревожном состоянии), до максимального значения, когда все адресные резисторы, включая оконечный резистор, включены в шлейф (все его извещатели находятся в состоянии тревоги); содержащем формирование цифровой идентификационной модели реального множества неисправностей шлейфа, значения которого расположены вне полей сопротивлений идентификационного тревожного множества шлейфа; содержащем формирование текущих групп смежных (одноименных) идентификационных полей: тревожного поля и поля неисправностей идентификационного множества сопротивлений шлейфа, в одно из которых, обязательно и единственным образом, попадает вычисленное текущее значение R_{Σ тек} тревожного или неисправного сопротивления шлейфа сигнализации, при этом регистрируют факт установления идентификации текущего значения сопротивления шлейфа и, в случае его тревожного состояния, ставят в соответствие единственно возможное сочетание суммы номинальных значений сопротивлений его тревожных адресных резисторов, которое однозначно интерпретируют в адреса тревожных охранных зон (тревожных состояний извещателей и/или оконечного резистора, активных состояний пультов, станций, другого оборудования) шлейфа сигнализации в текущем временном цикле идентификации/интерпретации; по факту установления текущей идентификации/интерпретации тревожных и неисправных состояний сопротивления шлейфа сигнализации формируют адресные сигналы соответствующих им тревожных извещений, включая короткое замыкание, световых оповещений и интегрального сигнала звукового оповещения, используют накопление текущих интерпретированных значений тревожных зон, состояний профилактики и неисправности адресного шлейфа сигнализации в его текущей результирующей интерпретации, по результатам которой принимают решение о тревожном состоянии охранных зон, профилактике и неисправности адресного шлейфа сигнализации; производят методом дихотомии/бисекции поиск адреса той группы текущих значений одноименных (смежных) полей (тревог и неисправностей) сопротивлений идентификационного множества в его физической памяти, в одно из которых попадает контролируемое вычисленное значение текущего сопротивления шлейфа сигнализации; формируют на границах каждого текущего тревожного поля идентификационного множества прилегающие к ним внутренние текущие поля профилактики адресного шлейфа сигнализации, при этом внешние предельные границы текущего тревожного поля совпадают внешними предельными границами входящих в него двух внутренних полей профилактики, внутренние предельные границы которых, обеспеченные физической памятью, выбирают в зависимости от дестабилизирующих статических и динамических условий эксплуатации, параметров и погрешностей адресного шлейфа сигнализации и устройства с учетом апостериорной статистики и времени, необходимого для своевременного проведения профилактических (регламентных) работ, при этом попадание текущей выборки сопротивления адресного шлейфа сигнализации в одно из полей профилактики интерпретируют как в соответствующие тревожные состояния и оповещение охранных зон (извещателей) шлейфа, так и в сигналы оповещения о необходимости его профилактики; используют t (несколько) аналогичных адресных шлейфов сигнализации с соответствующими им резисторами питания, над выходными напряжениями каждого из t адресных шлейфов сигнализации осуществляют идентичные процедуры текущих преобразований, вычислений, идентификации, интерпретации, накопления интерпретированных значений состояния одноименных охранных зон, состояний профилактики и неисправности, результирующей текущей интерпретации тревожного состояния охранных зон, профилактического и неисправного состояний каждого адресного шлейфа сигнализации, при этом электропитание шлейфов, процедуры аналого-цифрового преобразования, вычисления и идентификации осуществляют с использованием общих для всех шлейфов алгоритмических и технических средств; производят соседние выборки текущих напряжений одного и того же адресного шлейфа сигнализации через интервал времени, больший t-кратной суммарной максимально возможной длительности переходного процесса в адресном шлейфе сигнализации, максимально возможной длительности переходного процесса при низкочастотной фильтрации напряжения с выхода адресного шлейфа сигнализации, максимального времени преобразований, вычислений и идентификации, времени интерпретации устройства; для охранной сигнализации вводят шлейфы с правом отключения каждого из них, когда контролируемые зоны не требуют охраны; шлейфы для тревожной и пожарной сигнализации используют без права их отключения.

Применение заявляемого способа позволяет строить современные многофункциональные устройства адаптивной адресной сигнализации и эффективно использовать их для охраны объектов любой категории, при этом обеспечивая высокую экономическую эффективность, так как стоимость адресных резисторов в сотни раз ниже стоимости адресных модулей извещателей, а многошлейфность устройства позволяет сконцентрировать в нем технический интеллект, совершенствуя и делая экономически более эффективным и применимым использование таких процедур, как идентификация, накопление текущих интерпретированных значений тревожных зон, неисправных и профилактических состояний каждого из t шлейфов сигнализации для повышения стойкости их к дестабилизирующим факторам, резкое снижение времени идентификации/интерпретации путем дихотомии адресного пространства физической памяти идентификационного множества при поиске в нем нужной группы полей сопротивлений для идентификации текущей выборки сопротивления каждого шлейфа сигнализации. Построение устройств на основе заявляемого способа обеспечивает резкое снижение уровня монтажных работ, материалов и комплектующих (провода ШС, короб, коробки соединительные, крепеж); снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт; адаптивность устройства к изменению напряжения питания шлейфа сигнализации (например, работоспособность в диапазоне от 4 В до 16 В).

В адресном шлейфе сигнализации можно использовать извещатели, имеющие в качестве реле тревоги твердотельное реле, максимальное омическое сопротивление открытого канала которого не превышает значения, определяемого отведенной для него допустимой погрешности.

Один из вариантов общей схемы многошлейфного устройства для реализации способа адаптивной адресной сигнализации приведен на чертеже, где:

1 - группа первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации;

2 - блок преобразований, включающий группу 2.1 первого... t-го фильтров 2.1.1...2.1.t нижних частот (ФНЧ); 2.2 - источник напряжения питания (G) группы 1 первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации; 2.3 - корпус/общая шина блока 2 преобразований; 2.4 - группа первого... t-го резисторов Rn1...Rn t, через которые производится питание от источника 2.2 напряжения питания соответственно первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации группы 1 шлейфов; 2.5 - мультиплексор; 2.6 - аналого-цифровой преобразователь; а - шина - n-разрядная шина передачи информации; 3 - блок вычислительный; 4 - блок идентификации и интерпретации; 5 - блок оповещения.

Аналоговые выходы/входы первого... t-го адресных шлейфов 1.1....1.t сигнализации группы 1 шлейфов подключены к первому... t-му аналоговым входам/выходам блока 2 преобразований, n-разрядный выход которого через информационную а - шину подсоединен к входу вычислительного блока 3, выход которого подключен к входу блока 4 идентификации и интерпретации, выход которого подсоединен к входу блока 5 оповещения. Каждый из t адресных шлейфов 1.1....1.t сигнализации группы 1 шлейфов содержит последовательно включенные в него нормально замкнутые в дежурном состоянии релейные выходы первого... (m-1) извещателей (датчиков) И1...Иm-1, параллельно которым подключены бинарно отличающиеся по величине сопротивлений соответственно второй... m-й адресные резисторы R2...Rm, оконечный элемент в виде адресного резистора R1, имеющие сопротивления, индивидуально различимые при всевозможных сочетаниях тревожных охранных зон при действии всего комплекса эксплуатационных, производственных факторов и погрешностей преобразований и вычислений устройства. Сигнальный выход первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации является одновременно и входом их раздельного питания через соответственно первый... t-й резисторы Rn1...Rnt группы 2.4 резисторов от источника 2.2 напряжения питания, при этом первый... t-й резисторы Rn1...Rnt имеют идентичные нормируемые параметры сопротивлений, в том числе номинальное значение. Одноименные адресные резисторы R1...Rm и предельные омические сопротивления первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации имеют идентичные нормируемые параметры сопротивлений. В блоке 2 преобразований его первый... t-й аналоговые выходы/входы соответственно первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации подсоединены соответственно к сигнальным входам первого... t-го фильтров 2.1.1...2.1.t нижних частот группы 2.4 и к вторым выводам соответственно первого... t-го резисторов Rn1...Rnt питания соответственно первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации, первые выводы которых объединены и подсоединены к выводу положительного потенциала +Un источника 2.2 питания адресных шлейфов и к (t+1)-му сигнальному аналоговому входу Хп мультиплексора 2.5, к первому... t-му входам которого подсоединены выходы соответственно первого... t-го фильтров 2.1.1...2.1.t нижних частот, общие входы которых подключены соответственно к общим выходам/входам первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации и к общей шине 2.3, подсоединенной к отрицательному потенциалу U_п источника 2.2 питания адресных шлейфов. Выход аналогового мультиплексора 2.5 подключен к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя 2.6, первый... n - и выходы Q1...Qn разрядов которого подсоединены соответственно к входной части n-разрядной а - шины, которой подключен информационный выход блока 2 преобразований к информационному входу блока 3 вычислений.

Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения питания от источника 2.2 питания через первый... t-й резисторы Rn1...Rnt соответственно на входы первого... t-го адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации, их первое... t-e текущие падения напряжения соответственно U_{шл 1тек}... U_{шл t тек} с первого... t-го выходов адресных шлейфов 1.1...1.t сигнализации поступают на сигнальные входы первого... t-го фильтров 2.1.1...2.1.t нижних частот, с выходов которых эти напряжения, очищенные от помех, поступают соответственно на первый...t-й входы аналогового мультиплексора 2.5, который производит поочередное подключение первой... t-й пар текущих напряжений [+U_{п 1тек} и U_{шл 1тек}]...[+U_{п t тек} и U_{шл t тек}], при этом в каждом текущем цикле аналоговых и аналого-цифровых преобразований, вычислений, идентификации и интерпретации текущего сопротивления i-го адресного шлейфа сигнализации последовательно производится:

- очистка фильтром 2.1.i нижних частот текущего (падения) напряжения U _шлтекi от электромагнитных помех, от помех, вызванных переходными процессами при переключении реле тревог извещателей, изменении общего текущего сопротивления шлейфа и передача этого напряжения мультиплексором 2.5 через его i-й вход на его выход и на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 2.6, который производит его текущую выборку и преобразование в n-разрядный двоичный код, поступающий на вход блока 3 вычислений и записываемый в буферный регистр текущего напряжения 1-го адресного шлейфа сигнализации;

- отключение мультиплексором 2.5 выхода фильтра 2.1.1 нижних частот от входа аналого-цифрового преобразователя 2.6 и подключение к нему через (t+1)-й вход мультиплексора 2.5 текущего напряжения U _{п i тек} источника 2.2 питания i-го адресного шлейфа сигнализации, при этом обеспечивают равные коэффициенты передачи текущего падения напряжения U_{шл i тек} i-го адресного шлейфа сигнализации и текущего напряжения U_{п i тек} источника 2.2 питания соответственно от сигнального входа фильтра 2.1.1 нижних частот и от (t+1)-го входа мультиплексора 2.5 до сигнального входа аналого-цифрового преобразователя 2.6, с выхода которого цифровое значение текущего напряжения U_{п i тек} источника 2.2 питания поступает в блок 3 вычислительный, который с учетом хранящегося в его памяти цифрового значения номинального сопротивления R_пi питания i-го адресного шлейфа сигнализации производит вычисление общего цифрового текущего сопротивления R_{Σ i тек} i-го адресного шлейфа сигнализации в текущем цикле работы устройства.

Текущие выборки/преобразования напряжений U _{шл i тек} и U _{п i тек} i-го адресного шлейфа сигнализации в текущем цикле работы устройств должны быть достаточно коррелированными (что определяется длительностью выборок/временем преобразования, временным расстоянием между выборками и другими известными факторами), чтобы не превышать текущие части установленных для них расчетных погрешностей в полях текущего тревожного идентификационного множества сопротивлений адресного шлейфа сигнализации.

Значение вычисленного общего цифрового текущего сопротивления R_{Σ i тек} i-го адресного шлейфа сигнализации в текущем цикле работы устройства поступает в блок 4 идентификации и интерпретации, где производится его текущая идентификация в идентификационном множестве сопротивлений адресного шлейфа сигнализации с использованием поиска в нем методом дихотомии. Идентифицированное общее цифровое текущее сопротивление R_{Σ i тек} i-го адресного шлейфа сигнализации в текущем цикле работы устройства интерпретируется в текущую совокупность позиционных значений тревожных и/или дежурных охранных зон, профилактического или неисправного состояний i-го адресного шлейфа сигнализации, после чего эти значения участвуют в текущем накоплении в каждом общем текущем цикле работы устройства с группой 1 шлейфов сигнализации. В следующем текущем цикле работы устройства с (i+1)-м адресным шлейфом сигнализации и в последующих текущих циклах с последующими адресными шлейфами сигнализации оно производит идентичные процедуры преобразований, вычислений, текущей интерпретации и текущего накопления.

Первый полный цикл работы устройства включает в себя t текущих циклов преобразований, вычислений, текущей интерпретации и текущего адресного накопления в первом... t - м адресном шлейфах 1.1...1.t сигнализации группы 1 шлейфов. За s полных циклов работы устройства производится s-кратное накопление одноименных значений интерпретации каждого i-го адресного шлейфа сигнализации группы 1 шлейфов, результирующие текущие позиционные значения s-кратного накопления с выхода блока 4 идентификации и интерпретации поступают в блок 5 оповещения, где тревожные состояния охранных зон, неисправность или необходимость профилактики i-го адресного шлейфа сигнализации отображаются позонно и пошлейфно светодиодными индикаторами в виде их активных состояний и интегрально-звуковым оповещением, при этом в устройстве предусмотрено позонное отключение светового и звукового тревожного оповещения тех охранных зон (извещателей, датчиков), которые в данный период времени сняты с охраны (не требуют контроля).

Устройство позволяет резко (в разы) снизить удельные расходы на оснащение объекта пожарно-охранной сигнализацией, ее эксплуатационное обслуживание, использовать наиболее доступные по цене и широко применимые безадресные извещатели в многошлейфном устройстве адаптивной адресной сигнализации, что особенно актуально в Российской Федерации, где более 90% школ не оборудованы пожарной сигнализацией из-за ее дороговизны.

Изобретение относится к области охранно-пожарной сигнализации. Способ заключается в определении адресов тревожных охранных зон шлейфа сигнализации, содержащего последовательно включенные в него нормально замкнутые в дежурном состоянии релейные выходы извещателей с параллельно включенными соответствующими адресными резисторами и оконечным адресным резистором, имеющими сопротивления, индивидуально различимые при всевозможных сочетаниях тревожных охранных зон при действии всего комплекса эксплуатационных, производственных факторов и погрешностей преобразований и вычислений. Способ включает в себя питание шлейфа сигнализации через сопротивление резистора R_{п тек} питания, фильтрацию помех в выходном напряжении шлейфа сигнализации, выборку текущего напряжения U_{п тек} источника питания шлейфа сигнализации и текущего напряжения U_{шл тек} шлейфа сигнализации после его низкочастотной фильтрации, аналого-цифровое преобразование выборки с числом разрядов, обеспечивающим достоверное различение включения или выключения минимального сопротивления адресного резистора шлейфа сигнализации на фоне его максимально возможного сопротивления с учетом погрешностей и отклонений, вычисление цифрового аналога текущего сопротивления R_{Σ тек} шлейфа сигнализации, формирование цифровой идентификационной модели реального тревожного множества сопротивлений шлейфа сигнализации, формирование цифровой идентификационной модели реального множества неисправностей шлейфа, формирование текущих групп смежных одноименных идентификационных полей, представляющих собой тревожное поле и поле неисправностей идентификационного множества сопротивлений шлейфа, в одно из которых обязательно и единственным образом попадает вычисленное текущее значение R_{Σ тек} тревожного или неисправного сопротивления шлейфа сигнализации. На границах каждого текущего тревожного поля тревожного идентификационного множества формируют прилегающие к ним и входящие в них внутренние поля сопротивлений профилактики адресного шлейфа сигнализации. Кроме того, используют накопление текущих интерпретированных значений тревожных зон, состояний профилактики и неисправности адресного шлейфа сигнализации. По результатам накопления принимают решение о тревожном состоянии охранных зон, профилактике и неисправности адресного шлейфа сигнализации. Методом дихотомии производят поиск в физической памяти идентификационного множества адреса той группы смежных одноименных полей сопротивлений - тревожного поля с двумя полями профилактики и поля неисправностей сопротивлений шлейфа, в одно из которых попадает вычисленное значение текущего сопротивления адресного шлейфа сигнализации, которое считается идентифицированным. Изобретение позволяет строить современные многофункциональные устройства адаптивной адресной сигнализации и эффективно использовать их для охраны объектов любой категории. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ адаптивной адресной сигнализации, заключающийся в определении адресов тревожных охранных зон шлейфа сигнализации, содержащего последовательно включенные в него нормально замкнутые в дежурном состоянии релейные выходы извещателей с параллельно включенными соответствующими адресными резисторами и оконечным адресным резистором, имеющими сопротивления, индивидуально различимые при всевозможных сочетаниях тревожных охранных зон при действии всего комплекса эксплуатационных, производственных факторов и погрешностей преобразований и вычислений, включающий питание шлейфа сигнализации от источника постоянного напряжения через сопротивление резистора R_{п тек} питания; фильтрацию помех в выходном напряжении шлейфа сигнализации фильтром нижних частот; выборку текущего напряжения U_{п тек} источника питания шлейфа сигнализации и текущего напряжения U_{шл тек} шлейфа сигнализации после его низкочастотной фильтрации, аналого-цифровое преобразование выборки с числом n разрядов, обеспечивающим достоверное различение включения или выключения минимального сопротивления адресного резистора шлейфа сигнализации на фоне его максимально возможного сопротивления с учетом погрешностей, отклонений за счет дестабилизирующих факторов; вычисление цифрового аналога текущего сопротивления R_Σтек шлейфа сигнализации по выражению

где R_Σтек - суммарное цифровое значение сопротивления текущей совокупности адресных резисторов, омического сопротивления проводов и контактных соединений, включенных в шлейф сигнализации, являющееся аналогом его реального текущего сопротивления в начале текущего цикла сигнализации,

U_{шл тек} - падение напряжения в шлейфе сигнализации в текущий момент времени,

U_{п тек} - постоянное напряжение источника питания шлейфа сигнализации в текущий момент времени,

R_{п тек} - текущее сопротивление резистора питания шлейфа, последовательно включенного между источником питания и шлейфом сигнализации,

формирование цифровой идентификационной модели реального тревожного множества сопротивлений шлейфа сигнализации, при котором каждому единственно возможному текущему сочетанию тревожных адресных резисторов, соответствующих тревожным охранным зонам шлейфов, ставят в соответствие два единственных предельно возможных рабочих значения текущего сопротивления шлейфов - верхнее и нижнее, имеющих общее текущее номинальное значение сопротивления шлейфа в виде суммы номинальных значений сопротивлений рассматриваемой текущей совокупности тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и омического сопротивления шлейфа, причем для образования верхнего и нижнего значений текущего сопротивления шлейфа его текущее номинальное значение сопротивления соответственно увеличивают и уменьшают на максимальные соответственно положительные и отрицательные отклонения сопротивлений тревожных адресных резисторов, оконечного резистора и омического сопротивления шлейфа за счет производственных и эксплуатационных факторов; учитывают отклонения от номинального значения сопротивления резистора питания шлейфа; учитывают погрешности аналоговых, дискретных и аналого-цифровых преобразований сигналов напряжения источника питания, напряжения шлейфа и погрешности вычислений цифрового значения текущего сопротивления шлейфа; сформированные верхнее и нижнее значения текущего сопротивления шлейфа принимают за границы его текущего тревожного поля, внутрь которого попадают все текущие возможные рабочие значения сопротивлений рассматриваемой тревожной совокупности адресных резисторов шлейфа с одной и той же номинальной основой его сопротивления; число возможных текущих тревожных полей сопротивления шлейфа принимают равным числу возможных сочетаний тревожных адресных резисторов шлейфа сигнализации и образующим его тревожное идентификационное множество, обеспеченное физической памятью, в/из которой хранят/считывают одноименные равноадресные значения сопротивлений границ текущих тревожных полей - от минимального значения, когда оконечный резистор шлейфа закорочен, адресные резисторы извещателей шлейфа закорочены контактами их реле и извещатели находятся в бестревожном состоянии, до максимального значения, когда все адресные резисторы, а также оконечный резистор включены в шлейф и все его извещатели находятся в состоянии тревоги; формирование цифровой идентификационной модели реального множества неисправностей шлейфа, значения которого расположены вне полей сопротивлений идентификационного тревожного множества шлейфа; формирование текущих групп смежных одноименных идентификационных полей, представляющих собой тревожное поле и поле неисправностей идентификационного множества сопротивлений шлейфа, в одно из которых обязательно и единственным образом попадает вычисленное текущее значение R_Σтек тревожного или неисправного сопротивления шлейфа сигнализации, при этом регистрируют факт установления идентификации текущего значения сопротивления шлейфа и в случае его тревожного состояния; однозначно интерпретируют единственно возможное сочетание суммы номинальных значений сопротивлений тревожных адресных резисторов в адреса тревожных охранных зон с тревожными состояниями извещателей и/или оконечного резистора, активными состояниями станций и другого оборудования шлейфа сигнализации в текущем временном цикле идентификации/интерпретации; по факту установления текущей идентификации/интерпретации тревожных и неисправных состояний сопротивления шлейфа сигнализации формируют адресные сигналы соответствующих им тревожных извещений, включая короткое замыкание, световых оповещений и интегрального сигнала звукового оповещения, отличающийся тем, что на границах каждого текущего тревожного поля тревожного идентификационного множества формируют прилегающие к ним и входящие в них внутренние поля сопротивлений профилактики адресного шлейфа сигнализации, при этом внешние предельные границы текущего тревожного поля устанавливают совпадающими с внешними предельными границами входящих в него двух внутренних полей профилактики; внутренние предельные границы внутренних полей профилактики, обеспеченные физической памятью, устанавливают в зависимости от дестабилизирующих статических и динамических условий эксплуатации, параметров и погрешностей шлейфа с учетом апостериорной статистики и времени, необходимого для своевременного проведения профилактических работ; попадание текущей выборки сопротивления шлейфа сигнализации в одно из полей профилактики интерпретируют не только в соответствующие текущие тревожные состояния охранных зон адресного шлейфа сигнализации, но и в его текущее состояние профилактики; используют накопление текущих интерпретированных значений тревожных зон, состояний профилактики и неисправности адресного шлейфа сигнализации; по результатам накопления принимают решение о тревожном состоянии охранных зон, профилактике и неисправности адресного шлейфа сигнализации; методом дихотомии производят поиск в физической памяти идентификационного множества адреса той группы смежных одноименных полей сопротивлений - тревожного поля с двумя полями профилактики и поля неисправностей сопротивлений шлейфа, в одно из которых попадает вычисленное значение текущего сопротивления адресного шлейфа сигнализации, которое считается идентифицированным.