Устройство для сигнализации Советский патент 1992 года по МПК G08B21/00 

%4 4Ь ГО Ш Јь О

Изобретение относится к автоматике, в частности к установкам автоматической сигнализации и аппаратуре контроля комплекта из вещателей,,

Известно устройство, содержащее программный блок, коммутатор, блоки сравнения, блок автоматического запуска, цифровой измерительный блок и счетчик импульсов.

Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловленное последовательным выполнением операци контроля каждого 1-го из К приборов,,

Известно и устройство, содержащее контролируемую систему, к входу кото рой подключен дополнительный канал, а на ее выходе включены параллельные каналы, состоящие из полосовых фильтров, измерителей интенсивности и блоков весовых коэффициентов, сумматоры блок выбора максимального значения напряжения, датчики априорной интенсивности и источник шума, подключенный к входу системы. Устройство не позволяет контролировать комплекты аппаратуры, блоки которой взаимодействуют через воздушную среду и имеют дискретные выходные сигналы, а также не позволяет оценивать вероятности обнаружения цели извещате- лями, т.вс обладает низкой функциональной надежностью.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сигнализации, содержащее временной селектор, многоканальный цифровой измеритель, п каналов сигнализации, каждый из которых содержит чувствительный элемент и детектор извещений.

Недостатком известного устройства является низкая функциональная надежность, обусловленная отсутствием контроля работоспособности каналов сигнализации.

, Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства за счет обеспечения возможности получения комплексной оценки надежности объектового комплекта извещателей различного принципа действия с

В устройство, содержащее временно селектор, многоканальный цифровой измеритель, п каналов сигнализации, каждый из которых содержит чувстви- rej ьный элемент и детектор извещений, введены программный блок, счет0

5

0

5

чик сигналов, блок сравнения и анализатор, а в каждый канал сигнализации введены имитатор объекта обнаружения, имитатор физической среды и п-й блок совпадения, в каждом канале CHI- нализации выход имитатора объекта обнаружения через имитатор физической среды функционально связан с чувствительным элементом, выход которого связан с входом детектора извещений, выход которого соединен с первым входом соответствующего блока совпадений, выходы п блоков совпадений соединены с соответствующими входами многоканального цифрового измерителя, первый выход программного блока соединен с входом счетчика сигналов и первым входом анализатора, с второго по К-й выходы программного блока соединены с входами соответствующих имитаторов объекта обнаружения, (К-Н)-й выход программного блока соединен с вторым входом анализатора, первый выход счетчика сигналов соединен с вторыми входами а блоков совпадения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока сравнения, выход которого соединен с входом временного селектора , выход которого соединен с третьим входом анализатора,

В устройстве имитаторы объекта обнаружения выполнены разнопарамет- рическимио В устройстве программный блок содержит опорный генератор, выход которого соединен с первой группой входов блока генераторов функций, с первым входом блока коммутации и через усилитель с входом преобразователя уровня, выход которого является первым выходом программного блока, К выходов генератора несущей частоты соединены с второй группой входов блока генератора функций, группа выходов которого соединена с группой вторых входов блока коммутации, группа выходов которого является группой вторых вы- Ф ходов программного блока, (К+1)-й выход генератора несущей частоты является третьим выходом программного блока.

В устройстве анализатор содержит делитель частоты, выход которого соединен с первым входом первого и второго частотомеров, второй вход второго частотомера являетсл вторым входом анализатора, второй вход пер0

5

0

$

517

вого частотомера и третий вход второго частотомера объединены и являются третьим входом анализатора

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для сигнализации; на фиг.2 - функциональные схемы программного блока и анализатора; на фиг.,3 - структурная схема емкостного имитатора объекта обнаружения; на фиг.Д - структурная схема диовол- нового имитатора объекта обнаружения; на Лиг.5 - структурная схема теплового имитатора объекта обнаружения; на фиг.6 - структурная

схема звукового имитатора объекта обнаружения; на фиг.7 - структурная схема оптического имитатора объекта обнаружения; на фиг.8 - временные диаграммы работы емкостного имитатора объекта обнаружения в устройстве для сигнализации; на фиг«9 - временные диаграммы работы устройства для сигнализации.

Устройство для сигнализации содержит программный блок 1, счетчик 2 сигналов, а также п каналов сигнализации, которые включают имитаторы 3 объекта оонаружения, имитаторы Ц физической среды, чувствительные элементы 5, детекторы 6 извещений и блоки 7 совпадений. Кроме того, устройство содержит многоканальный цифровой измеритель 8, блок 9 сравнения, временной селектор 10 и анализатор 11

Один из имитаторов 3 объекта обнаружения, например ультразвуковой, содержит подстраиваемый генератор, который через акустический передающий элемент имитатора 3 объекта обнару1 жения воздействует на ультразвуковой приемный элемент 5 через имитатор Ь физической среды, а эталонным сигналом служит сигнал акустического прием

фи

ного элемента, связанного с

щим элементом 5 через имитатор k

зической средыо

Сигналом генератора сдвига слу- жит сигнал от программного блока 1. Имитатор k физической среды выполнен в виде акустической заглушенной камеры, например,по объему самого защищаемого помещения. Емкостный имитатор 3 объекта обнаружения (емкостный имитатор 22 нарушений) включает фильтр 18 верхних частот, источник 19 напряжения смещения, суммирующий блок 20, емкостный преобразователь 21 напряжения.

передаю- рушений) включает модулятор 3, при50

55

емник 35 инфракрасных лучей и инфракрасный излучатель 36, имитатор 4 физической среды выполнен в виде указанной оптической камерыо

В качестве блока 9 сравнения используется 12-разрядная схема сравнения . Она выполняет сравнение дискретных сигналов на каждом задействованном входе с сигналом на смежном входе и единицей на V-входе. Блок 9 сравнения работает в потенциальном режиме о

Программный блок 1 содержит генератор 12 несущей частоты, блок 13

0

5

0

Имитатор k физической среды представляет собой конденсатор с воздушным диэлектриком, площадь пластины которого, например, по размерам сравнима с площадью лицевой поверхности типового сейфа. Чувствительный элемент 5 - емкостного типа. Радиовол- новый имитатор 3 объекта обнаружения (радиоволновый имитатор 27 нарушений) включает микрополосковую линию 23 передачи, служащую делителем на восемь каналов, р - i - п-диод 2, мик- рополосковый высокочастотный шлейф 25 и микрополосковую антенную решетку 26.

Имитатор физической среды выполнен в виде безэховой камеры, например, микроволнового диапазона. Чувствительный элемент 5 - радиоволнового типа,, Тепловой имитатор 3 объекта обнаружения (тепловой имитатор 30 нарушений) включает модулятор 28, инфракрасный тепловой излучатель 29.

Имитатор Ь физической среды выполнен, например, в виде куба, застекленного с лицевой стороны и светонепроницаемого с других сторон. 0 Инфракрасный пассивный чувствительный элемент Ь устанавливается в оптической камере имитатора k на противоположной лицевой стенке. Звуковой имитатор 3 объекта обнаружения (звуковой имитатор 33 нарушений) включает усилитель-формирователь 31 и широкодиапазонный акустический преобразователь 32„

Имитатор k физической среды представляет собой акустическую заглушенную камеру. Чувствительный элемент 5 - акустический пассивный. Оптический имитатор 3 объекта обнаружения (оптический имитатор 37 на5

5

0

0

5

емник 35 инфракрасных лучей и инфракрасный излучатель 36, имитатор 4 физической среды выполнен в виде указанной оптической камерыо

В качестве блока 9 сравнения используется 12-разрядная схема сравнения . Она выполняет сравнение дискретных сигналов на каждом задействованном входе с сигналом на смежном входе и единицей на V-входе. Блок 9 сравнения работает в потенциальном режиме о

Программный блок 1 содержит генератор 12 несущей частоты, блок 13

71

renepatopoB функций, опорный генератор , блок 15 коммутации, усилитель 1Ь, преобразователь 17 уровня

Анализатор 11 включает электронно счетные измерители количества импульсов и временных интервалов и делитель частоты, выход которого подключен к входам тактового генератора измерителей, а тактовый сигнал на вход делителя частоты поступает с выхода программного блока 1.

Устройство работает следующим образом.

Отличительные особенности функционирования устройства обусловлены оценкой вероятности обнаружения объектового комплекта извещателей различных принципов действия. Нап- ример, движение человека в зоне обнаружения ультразвукового чувствительного элемента 5 по направлению

к нему вызывает доплеровский сигнал. Для оценки вероятности обнаружения программным блоком 1 формируется имитационный сигнал, соответствующий данному, и подается на первый вход имитатора 3 объекта обнаружения, на второй вход которого поступает ультразвуковой сигнал от извещателя чере имитатор k физической среды и формирует ответный ультразвуковой CHI- нал, соответствующий информационным характеристикам человека, движущегося в зоне обнаружения, и передает его через имитатор k на чувствительный элемент 5.

Обнаружение чувствительным элементом 5 информационного сигнала преобразуется в тревожное извещение на его выходе в виде изменения состояни выходного ключа, которое через детектор 6 извещений подается на первы вход блока 7 совпадений, на второй вход которого поступает разрешающий потенциал с выхода счетчика 2 сигналов, С другого выхода счетчика 2 сигналов подается разрешающий сигнал на управляющий вход программного блока 1, с другого выхода которого поступает тактовый сигнал на вход счетчика 2 сигналов. Счетчик 2 сигналов отсчитывает количество испытательных сигналов, установленное, например, 100, 1000,.„„,1М, по истечении формирует запрещающий сигнал на блок 7 совпадений и программный блок 1„ С выхода блока 7 совпадений количество импульсов подсчитывается

3

5

0

5

0

5

5

0

5

первым блоком счета импульсов много- канального цифрового измерителя 8, показания которого фиксируются по прохождении числа извещений, равного

е

5D П;:, за цикл контроля ТМии с j- числом испытательных имитированных

информационных сигналов 1М0

Контроль извещений других изве- щателей комплекта осуществляется аналогично в соответствии с видом контролируемого чувствительного элемента 5о Например, контроль работоспособности емкостного чувствительного элемента 5 обеспечивается следующим образом: от программного блока 1 трапецеидальный импульс проходит через фильтр 18, арифметический блок 20 на емкостный преобразователь 21„ Скорость изменения выходной емкости преобразователя 21 определяется крутизной переднего фронта импульса и лежит в диапазоне скоростей изменения емкости при движении человека. Изменение емкости передается через имитатор k физической среды на чувствительный элемент 5 емкостный, а с его выхода на извещение через детектор b извещений поступает на первый вход блока 7 совпадений, на втором входе которого разрешающий импульс, с выхода блока 7 совпадений импульсы поступают на вход многоканального цифрового измерителя 8,

Принцип действия радиоволнового имитатора объекта обнаружения состоит в следующем. Высокочастотный сигнал с передающего элемента 5 0 принимается антенной решеткой 26 и суммируется синфазным делителем, функцию которого выполняет линия передачи на восемь каналов в микро- полосковом исполнении На выходе линии 23 передачи через p-i-п-диод 2k подключен высокочастотный шлейф 25. При подаче тока информационного сигнала в прямом направлении на p-i-n-диод 2k шлейф 25 подключается к основной линии 23 передаче, внося в нее неоднородность, регулируя таким образом уровень отраженного высокочастотного сигнала. Промодули- рованный низкочастотным напряжением на p-i-n-диоде 2k, отраженный высокочастотный сигнал излучается антенной 26 в соответствии с уровнем отраженного сигнала от движущегося человека. Этот сигнал воздействует

на приемный элемент 5 и приводит к срабатыванию последнего, который формирует -сигнал на выходе детектора извещений. Согласованная поглощающая нагрузка на выходе делителя служит для поглощения падающей волны. Низкочастотный фильтр служит для развязки высокочастотного сигнала с сигналом, управляющим p-i-n-диодом 2k0

Контроль работоспособности радиоволнового чувствительного элемента 5 осуществляется следующим образом,, С программного блока 1 через линию 23 передачи на p-i-n-диод 24 поступает управляющий импульс, например, пилообразной формы, который обеспечивает изменение коэффициента стоячей волны, отраженной от антенной решетки 26, идентичное сигналу, отраженному от объекта обнаружения, движущегося по направлению к чувствительному элементу 5, сигнал которого через детектор 6 извещений поступает на вход блока 7 совпадений, на втором входе которого присутствуе импульс с выхода счетчика 2 сигналов а с выхода этого блока 7 совпадений импульсы поступают на третий вход многоканального цифрового измерителя 8.

Контроль работоспособности инфракрасного пассивного чувствительного элемента 5 осуществляется следующим образом С программного блока 1 управляющий импульс, например, трапецеидальной формы через имитатор 4 физической среды воздействует на чувствительный элемент 5, сигнал которого через детектор 6 извещений поступает на первый вход соответствующего блок 7 совпадений, на втором входе которого присутствует импульс с выхода счетчика 2 сигналов, а с выхода четвертого блока 7 совпадений импульсы поступают на соответствующий блок счета импульсов многоканального цифрового измерителя 8.

Контроль работоспособности акустического пассивного чувствительного элемента 5 осуществляется следующим образом С программного блока 1 управляющий импульс через усилитель- формирователь 31 воздействует на ши- рокодиа па зонный акустический преобразователь 32, акустический сигнал которого через имитатор 4 физической среды обнаруживается чувствительным элементом 5 акустически пассивным.

,

10

25

74284010

Сигнал с выхода чувствительного эле- , мента Ь поступает на первый вход соответствующего блока 7 совпадений через детектор b извещений, на втором входе блока 7 присутствует импульс с выхода счетчика 2 сигналов, а с выхода блока 7 совпадения импульсы поступают на соответствующий вход многоканального цифрового измерителя 8 „

Контроль работоспособности оптического активного чувствительного элемента 5 осуществляется следующим

15 образом. С программного блока 1

управляющий импульс, например, трапецеидальной формы с длительностью, равной времени пересечения луча объектом обнаружения,поступает на

20 модулятор 34, сигнал которого воздействует на инфракрасный излучатель 36. На модулятор 34 поступают короткие импульсы от инфракрасного приемника 35-, который обнаруживает излучение чувствительного элемента 5 через имитатор 4 физической среды. Таким образом,

период следования импульсов излучателя 36 соответствует в точности периоду излучаемых импульсов чувствительным элементом 5, который воспринимает их как собственные в нормальном режиме. При попадании импульсов в течение длительности управляющих импульсов возникает сигнал обнаружения на входе чувствительного элемента S, который через детектор извещений поступает на первый вход блока 7 совпадений, на втором входе которого присутствует импульс с выхода счетчика 2 сигналов, а с выхода соответствующего блока 7 совпадений импульсы поступают на соответствующий вход многоканального цифрового измерителя 8.

Одновременно с указанными процессами устройство осуществляет контроль работоспособности полного объектового комплекта следующим образом. Тактовый сигнал опорного генератора 14 программного блока 1 преобразуется блоком 1 3 генератора1 функций в число имитационных сигналов К, например К 6, форма и параметры которых обеспечивают чувствительным элементам 5 сигналы, эквивалентные сигналам проникновения человека в зоны обнаружения данных чувствительных элементов 5. Эти имитационные сигналы

30

35

40

45

50

55

111

управляют имитаторами 3 объектов обнаружения К-видов, которые через имитаторы физической среды воздействуют на соответствующие чувствительные элементы 5 в порядке их следования в течение цикла контроля.

Чувствительные элементы 5 выдают тревожные извещения,которые через детекторы 6 извещений и соответст- венно блоки 7 совпадений поступают на входы блока 9 сравнения, на входе которого появляется импульс при срабатывании хотя бы одного из чувствительных элементов 5 объектового комплекта.

Импульс с выхода блока 9 после селекции по длительности временным селектором 10 поступает на вход анализатора 11, который осуществляет подсчет относительного количества импульсов из общего числа имитированных сигналов, т.е. определяет РО и временные интервалы от начала тактового импульса до момента обнаружения воздействия чувствительным элементом 5. Результаты анализа индицируются в цифровом виде анализатором 11. Оценка вероятности обнаружения объекта i-м извещателем дви- жущегося с j-й скоростью Р опреде

ляется как nlj

«Г

р«1

1

- 1,...,К{ J -

где п;; - число извещений за цикл

; К 1 N Тд,ии контроля 1-го изве- щателя обнаруживающего сигналы имитации j-й скорости;

число имитированных информационных сигналов в цикле Тмин контроля для j-й скорости движения; число видов испытуемых извещателей; количество имитируемых скоростей движения объекта обнаружения, Ш 1 Ы; общее число попыток проникновения, имитируемых устройством.

Интегральная оценка вероятности обнаружения объекта i-м извещателем движущегося в диапазоне скоростей j 1.., от j-й до 1-й составляет

12

Р

.

1MJ

i 1,.. о К;

j 1 , ос ,«

По индикатору цифрового анализтора определяется оценка вероятноти обнаружения объекта испытуемых

извещателей Р имеем

п

М

так как Ј. i

V D-- F 1М j

М,,.о.,Н

J

Q

5 g

5

0

5

0

5

0

5

где п - число извещений комплекта

извещателей.

При совместной работе всех видов чувствительных элементов 5 устройством отрабатываются следующие режимы При воздействии импульсной помехи на любой из чувствительных элементов 5, т„е. при появлении короткого импульса (нулевого потенциала) на любом из входов блока 9 сравнения, импульс проходит на его вход, но затем интегрируется блоком 10 временной селекции и не проходит на вход анализатора 11. В случае воздействия электрической помехи на все чувствительные элементы 5 одновременно, например, через цепи питания одновременно возникшие ложные срабатывания чувствительных элементов

5ча всех разрядных входах блока 9 сравнения (нулевые потенциалы) не изменяют единичного потенциала на выходе и ошибка не проходит на вход анализатора 11. Воздействие помехи широкого спектра по полю на близкие по природе обнаружения виды чувствительных элементов 5 попарно, например емкостный и радиоволновый (электромагнитная помеха), ультразвуковой и акустический пассивный (звуковая помеха), оптико-электронные активные и пассивные (оптическая помеха), также исключается по принципу работы блока 9 сравнения, так как выходы детекторов 6 извещений соотвертствующих пар чувствительных элементов 5 через блоки 7 совпаде ний подключены на смежные входы блока 9 сравнения, а нулевые потенциалы на смежных входах блока 9 сравнения, возникающие от воздействия указанных видов помех на пары чувствительных элементов 5, не изменяют состояния единицы на входе блока У сравнения.

В дежурном режиме от чувствительных элементов 5 через детекторы

6извещений и блоки 7 совпадений не

13

1

поступают сигналы на вход блока $Г сравнения и состояние единицы на его входе не изменяется и не передается через временной селектор 10 на анализатор 1 1 о

При появлении в зоне обнаружения любого чувствительного элемента 5 нарушителя или при иммитации возникает нулевой потенциал на любом из входов блока У сравнения, который является сигналом извещения при появлении его на любом входе блока 9 сравнения, и на его выходе потенциал единицы обращается в нулевой и с задержкой через временной селектор

10поступает на вход анализатора 11, Беспрепятственное прохождение

тревожных извещений от любого из чувствительных элементов 5 на выход блока сравнения обеспечивается различием геометрии зон обнаружения чувствительных элементов 5 за единый интервал времени, равный длительности испытательного сигнала. Последовательность взаимно перекрывающихся по длительности сигналов на выходе блока 9 сравнения интегрируется временным селектором 10 в прямоугольный импульс, который фиксируется анализатором 11. Анализатор одновременно контролирует интервал времени, в течение которого осуществляется подсчет, извещений для оценки вероятности обнаружения нарушителя. При автономной сигнализации визуальная информация с выхода анализатора

11поступает оператору и служит основанием для принятия решения о необт ходимости ремонтно-восстановительных работ комплекта аппаратуры. При централизованной сигнализации информация с выхода анализатора 11 поступает

на пульт централизованного наблюдения Тестовые сигналы для оценки вероятности обнаружения цели комплектом извещателей генерируются программным блоком 1 через установленные интервалы времени. Этим обеспечивается повышение функциональной надежности устройства для контроля объектовы комплектов извещателей„ Выбор интервала времени посылки тестовых сигналов обеспечивает заданный интервал времени безотказной работы или установленную вероятность безотказной работы при экспоненциальном законе надежности,

U

5 Р

Вероятность обнаружения цели комплектом извещателей является показателем его функциональной надежности, повышение которой обеспечивается наращиванием числа извещателей К и соответственно формирователей сигнала нарушения в состав которых они входят. Для независимых принципов обнаружения цели извещателем каждого вида оценка вероятности обнаружения

цели комплектом извещателей выражается в виде „

РЬ-ЯД poS; . i - 1.2,,.. .к,

Р - пноык/п попоат ты of

5 где Р

оЈ

К оценка вероятности обнаружения цели i-м типом извещателей; количество типов извещателей различного физиi

ческого принципа действия.

Оценка вероятности обнаружения цели i-м типом извещателей составляет

.

N 1

oEl

IfZ ojofJS.

0

где N п

Ро5

п

число попыток проникновения; количество пропусков цели извещателем 1-го вида, получают -оценку п1

п ,.х пк

NK-T Г

5

где п - количество пропусков целей

устройством, окончательно получают

о5 N

п

40

где п -количество извещений устройства п

N - п

Формула изобретения

1. Устройство для сигнализации, содержащее временной селектор, многоканальный цифровой измеритель, п каналов сигнализации, каждый из которых содержит чувствительный элемент и детектор извещений, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, в устройство введены программный блок, счетчик сигналов, блок сравнения и анализатор, а вГкаждый канал сигнализации введены имитатор объекта обнаружения, имитатор физической среды иn-й блок совпадения, в каждом

1.

На Входы

8тко&

совпадения

g fidouayuzQ

ЛЛЛЭРЛПШУО

илэшт пав п

о г оо .м -зJ 2 гпмзг/п/ Мрм dpwvfvnrt jgmt9iHinuHЈ0

I b- nptdo I. , лпзээьпшио

sannsntO I trwibtotoHQQ ушуаъдо йош-ошпнп

пояэзппчпаз I

- - - -1 «iraiw rrn nnnanrwu dotwewnn --

/

-оуогд

-г

- - -о| srjHHSndu ппзквмщ

L . ...,.. -

F

ojfc

Г

. J 5Y sttv&nfictw ofcu/ou/sw подауДфр

Г F ef09fyF I

l/ttr

Изобретение относится к автоматике, в частности к установкам автоматической сигнализации и к аппаратуре контроля комплекта извещате- . лей. Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства за счет обеспечения возможности получения комплексной оценки надежности объектового комплекта извещателей различного принципа действия Устройство для сигнализации содержит программный блок 1, счетчик 2 сигналов, а также по числу видйв извещателей имитаторы 3 объекта обнаружения, имитаторы 4 физической среды, комплект иэвещателей 5, детекторы 6 извещений и блоки 7 совпадений. Кроме того, устройство содержит многоканальный цифровой измеритель 8, блок 9 сравнения, временной селектор 10, цифровой анализатор 10. Отличительные особенности функционирования устройства обусловлены оценкой вероятности обнаружения объектового комплекса извещателей различных принципов действия. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

pnMdtoapir 9 Яс/еа/дг ш9

ТЗУО(ГО

3 bX ff HVdtOtfU VQ

0р nnwf/rr/jdoH /ош9шя п лофотэ

«г/

odtee/u WQ

Uua S

I

IIr

К-UV

flflflftll

M .U

Л/1.5

/u-t-H