CN105991335A - 一种可寻址故障隔离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可寻址故障隔离系统，系统由控制主机与多个终端装置组成。终端装置即可以寻址控制，同时具有自主的扬声器负载超载、短路的检测判断功能，当检测到扬声器负载出现故障时，立即断开隔离并自动上传故障地址与故障类型，实现对广播线路的故障定位，线路完好的部分仍然可以正常广播。解决了多分支广播线路的局部短路造成扬声器全部无声音问题，特别适用于对广播设备运行安全性有高要求的地铁、高铁车站、机场、船舶、体育场馆等场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种可寻址故障隔离系统，具体地说，涉及公共广播、安全报警广播系统的可寻址控制的广播线路故障隔离装置。
背景技术
目前的公共广播、安全报警广播绝大多数采用二线制定压传输方式，通常公共广播、安全报警广播现场的面积都比较大线路长而且多分支，这样就带来了风险；当其中一个分支出现短路会造成整个线路上的扬声器全部无声音，特别是对广播设备运行安全性有高要求的地铁、高铁车站、机场、船舶、体育场馆等场合是不允许出现此类事故的。
从CN 100547947C、CN 100542065C、CN101094040B中已经公知，在定压广播线路中采用频率复用方式传输音频与载波的混合信号，载波信号为定压广播线路上的终端装置供电，同时利用载波信号调制的通信数据向终端装置传送通信指令，终端装置同样利用不同频率的载波信号调制的通信数据，与控制主机端进行双向数据通信，由此实现扬声器的监测与控制，等同于监测了完整的广播线路。但是应对广播线路的短路故障是无能为力的，终端装置失去了供电无法工作，控制主机只能上报终端监测装置全部失效。
发明内容
根据权利要求所述的一种可寻址故障隔离系统，相对于现有技术而言其优点是终端装置自主检测载波电流和电压，当检测到过流或低电压后立即断开扬声器负载并保持断开状态，将短路故障压缩到最小范围，正常的广播线路部分仍然可以照常广播，同时终端装置通过载波通信上报故障地址与故障类型，完成对故障点的定位。其中，供电以及通信方面仍然是由控制主机利用定压广播线路，采用频率复用方式传输音频与载波的混合信号，载波信号为定压广播线路上的终端装置供电，同时利用载波信号调制的通信数据向终端装置传送通信指令，终端装置同样利用不同频率的载波信号调制通信数据，与控制主机端双向数据通信。而且广播音频与数据通信同时传输互不影响。
其优点在于，尤其适合使用在多分支广播线路的分支上，当分支广播线路发生过载或短路时起到隔离的作用，终端装置断开后可以发出声光报警以便于发现与查找。
其优点在于，已经投入使用的标准二线制定压广播系统，添加可寻址故障隔离设备，不需要增加额外的配线。也不需要对扬声器配线作任何调整，施工安装简便快捷。
其优点在于终端装置具有寻址控制功能，通过控制主机发送指令可以控制终端装置打开和关闭扬声器负载。空闲时控制主机主动发送查询指令，对终端装置进行轮流查询其工作状态。同时控制主机接收终端装置通过载波通信上报故障，形成完整的广播线路监测控制系统。
广播线路上的所有终端装置都需要控制主机提供电力，因此终端装置采用低功耗的工作方式，其继电器开关选择磁保持继电器。
为了降低终端装置发送通信数据的衰减，终端装置只在发送通信数据的瞬间连接广播线路，通信结束断开连接。
为了将短路故障影响压缩到最小范围，终端装置可以是输入/输出任意的对称结构的，由多个终端装置串联，第一个终端装置和最后一个终端装置一起连接到控制主机形成环形结构。当环形广播线路中出现短路点时，两个距离短路点最近的终端装置则可以隔离开短路点，使绝大部分扬声器可以照常使用。
为了适合广播线路多分支架构，终端装置可以是多分支结构的。
控制主机输出的载波信号频率为30KHz，是为了远离音频的同时线路损耗可以接受，通信数据采用幅度调制ASK方式，终端装置发送的通信载波信号频率选择是70KHz，通信数据采用频率调制FSK方式。
为了使终端装置在系统上电时能够正确的检测扬声器负载状态，在系统断电时终端装置的继电器是断开扬声器负载的，系统上电后依次接通扬声器负载，终端装置上电延迟接通的时间是与设置的地址号码大小有关的。
供电载波频率选择在20-50KHz，优选的，是30KHz，即远离音频，同时线路损耗和通信距离满足要求，终端装置回传的载波通信频率，优选的，是70KHz，频率足够低以避免长线路传输的驻波问题。
由于线路中所有的终端装置都以相同的70KHz回传通信数据，为了减少对70KHz信号的损耗，终端装置中的通信电路只在发送通信数据期间与广播线路接通，通信结束断开。
通信数据调制方式有多种方式可以选择，例如双音多频DTMF相位调制PSK频率调制FSK幅度调制ASK等，考虑多种因素，控制主机输出的载波信号采用幅度调制ASK方式。终端装置输出的通信载波采用FSK调制。
控制主机输出的载波可以是单独的载波产生装置，也可以兼用定压音频功率放大器放大输出载波的方式。
进一步的，除了寻址控制和短路检测隔离功能之外，在控制主机和终端装置之间的通信还可以用于广播现场的局部扬声器的音量设置调整、解除音量衰减器的全音量控制、声音采集、广播现场报警按钮开关、温度/烟感采集、闪烁报警提示等。
参照下文的附图说明及附图，对本领域普通技术人员而言，上述的特点、优点及其它方面的说明将更为明了。
附图说明
本发明的具体实施例在附图中示出，并在随后的描述中进一步具体说明。
图1示出了一种可寻址故障隔离系统的方框图。
图2示出了控制主机和一个终端装置的方框图。
图3示出了适合多分支广播线路使用的终端装置。
图4示出了适合环形布线的对称结构的终端装置。
图5示出了环形布线的方框图。
具体实施方式
图1示出了本发明一种可寻址故障隔离系统方框图，包括定压扬声器200，终端装置100、广播线路20和控制主机10。控制主机10包括主控制器11、载波信号发生器12和混合器13，主控制器11与微机或以太网连接。输入的定压音频信号与载波信号发生器12的载波信号经过混合器13混合后，通过广播线路20连接到终端装置100，最终音频送至定压扬声器200进行广描。
根据一种可寻址故障隔离系统方框图1中所示的控制主机10，上电后立即持续输出载波信号，为线路上的所有终端装置100供电。
根据一种可寻址故障隔离系统方框图1中所示的终端装置100，在系统没有上电时是全部断开的，在系统上电后依次闭合接通。
在优选实施例中，系统中终端装置100可以是几只至上百只。
在优选实施例中，终端装置100可以连接定压扬声器200，一只至上百只，具体的数量还要视扬声器的功率和功放的功率来确定。
在优选实施例中，主控制器11发出的通信数据调制在载波信号发生器12的载波信号上，然后与定压音频信号经混合器13混合输出到广播线路20，供终端装置100接收通信数据。
在优选实施例中，终端装置100回馈的通信数据经广播线路20和混合器13送至主控制器11接收处理，实现双向的数据通信。
在优选实施例中，控制主机10连接的广播线路20上的每一个终端装置100，都要设置唯一地址码，不得重复以免发生通信错误。
在优选实施例中，终端装置100的上电闭合延迟时间，与终端装置100设定的地址码号高低有关，其目的是为了避免终端装置100上电闭合过程和终端装置100主动向控制主机10发送通信时产生差错。
在优选实施例中，可以由上位微机向控制主机10中的主控制器11发送寻址控制指令，控制终端装置100的开与关。
在优选实施例中，控制主机10中的主控制器11在空闲时间自动对终端装置100进行轮流查询工作状态，如果终端装置100应答表示设备正常，没有应答则由控制主机10中的主控制器11向上位微机传送设备故障报告。
在优选实施例中，广播系统在广播过程中，控制主机10对终端装置100轮流查询是连续不间断的。
图2示出了终端装置100和控制主机10的方框图。终端装置100的输出端连接定压扬声器200，控制主机10与定压功放输出端连接、微机或以太网连接。控制主机10的输出端经广播线路20与终端装置100的输入端连接。
图2示出了终端装置100，其中包括取电电路101，稳压电源102，通信电路103，微处理器104，继电器105，电流取样106。
取电电路101从广播线路20传送的载波信号获取电能，然后由稳压电源102稳压，为终端装置100的电路供电。
通信电路103接收和发送通信数据，其中接收电路是无源的带通滤波器架构，发送电路在发送通信数据时连接广播线路20，发送结束断开连接，其目的是消除终端装置100之间相互衰减。
电流取样106采集扬声器负载的电流，电流取样与电压取样连接到微处理器104，供微处理器104检测判断使用。
微处理器104处理采集的载波电流、电压与接收的通信数据以及上传的通信数据和控制继电器105的开/关。
在优选实施例中，由于在一条广播线路上，所有的终端装置100都要从载波信号获取电能，为了降低功耗继电器105是磁保持继电器。
在优选实施例中，终端装置100中的微处理器104上电初始化后，检测到电压正常时闭合继电器105，在系统断电的同时终端装置100断开继电器105，其目的是为了防止系统停用期间广播线路如果出现短路故障，系统重新上电使用时造成终端装置100无法取电。
在优选实施例中，正常上电运行的终端装置100如果检测到扬声器负载超载，终端装置100会立即断开扬声器负载，并保持断开状态，同时自动上报故障地址与故障类型。
在优选实施例中，当终端装置100的扬声器负载出现严重的直接短路情况时，造成供电载波完全消失，终端装置100失去供电，线路上的全部终端装置100会全部断开，继电器断开后短路点被隔离，恢复载波供电，终端装置100会依次吸合，直到有短路分支的终端装置100的继电器吸合后，检测到短路立即断开并保持断开状态，同时该终端装置100通过载波通信上报故障信息。
在另一实施例中，如果只需要应对广播线路的短路与断路，可以省略电流采样检测电路。
图3示出了适合多分支广播线路使用的终端装置。多分支终端装置省略了电流采样检测电路。
图4示出了适合环形布线的对称结构的终端装置，其取电与通信电路采用绝缘结构，可以做到隔离器在断开的情况下，输入与输出之间具有真正意义上的电器绝缘。
图5示出了环形布线的方框图。第一个终端装置100-1和最后一个终端装置100-n，并联连接到控制主机10的输出端形成环形结构。当环形广播线路中出现短路点时，两个距离短路点最近的终端装置则可以隔离开短路点，使绝大部分扬声器可以照常使用。.
在另一实施例中，除了寻址控制和短路检测隔离功能之外，在控制主机10和终端装置100之间的通信还可以用于广播现场的局部扬声器音量设置调整、解除音量衰减器的全音量控制、声音采集、广播现场报警按钮开关、温度/烟感采集、闪烁报警提示等。
以上对本发明一种可寻址故障隔离系统的优选实施例进行了详细描述，本领域技术人员应当理解所述实施例并非本发明的所有可能的方式，在不背离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可对本实施例做出若干修改和改进，这些修改和改进也落入本发明权利要求的范围。
Claims (8)
1.一种可寻址故障隔离系统，系统包括：控制主机和多个终端装置，其特征在于所述的控制主机输出音频与载波的混合信号，持续输出的载波信号为终端装置供电，载波信号调制数据向终端装置发送控制指令，其中所述的终端装置自主监测广播线路的载波电流与电压，出现差错断开继电器并自动发送故障报告，控制主机接收终端装置发送的故障报告和主动轮流查询终端装置的状态对广播线路进行监测。
2.根据权利要求1所述的终端装置，其特征在于至少连接一个扬声器，其中所述扬声器接收音频信号。
3.根据权利要求1或2所述的终端装置，其特征在于所述的终端装置响应所述控制主机的控制指令，打开或关闭扬声器负载或报告扬声器负载状态。
4.根据前述要求之一所述的终端装置，其特征在于所述的终端装置检测到载波电流与电压出现差错立即断开继电器，并保持断开状态。
5.根据前述要求之一所述的终端装置，其特征在于所述的终端装置在系统断电时是断开扬声器负载的，系统上电后依次接通扬声器负载。
6.根据前述要求之一所述的终端装置，其特征在于所述的终端装置上电延迟接通时间是与设置的地址号码大小有关。
7.根据权利要求1所述的控制主机，其特征在于所述控制主机发送的通信信号，是幅度调制(ASK)载波信号。
8.根据权利要求1所述的终端装置，其特征在于所述终端装置发送的通信信号，是频率调制(FSK)载波信号。
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