RU148903U1 - Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением - Google Patents

Abstract

1. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением, включающее радиооповещатель (РОП), содержащее передатчик, микропроцессор, батарею и блок контроля разряда батареи, отличающееся тем, что РОП выполнен в виде радиомодуля (РМ), размещен в корпусе, закреплен на устройстве сигнально-пусковом, например УСП-101, и соединен с ним электрически, в РМ введены приемник, образующий вместе с передатчиком радиоканал двухсторонней связи, предназначенный для приема/передачи сигналов от/к ППК и подключенный к входу-выходу микропроцессора, оптрон, последовательно соединенные удвоитель напряжения по схеме Латура с входящей в его состав накопительной емкостью и преобразователь напряжения DC/DC, причем вход удвоителя напряжения соединен с выходом устройства сигнально-пускового, второй выход удвоителя напряжения является вторым выходом предлагаемого устройства и предназначен для соединения с модулем пожаротушения, выход преобразователя напряжения DC/DC соединен с радиоканалом и вторым входом микропроцессора, к третьему входу которого подключен выход оптрона, вход оптрона соединен с первым выходом удвоителя напряжения, РМ выполнен с возможностью программирования и обеспечения передачи по радиоканалу адресной информации о срабатывании устройства сигнально-пускового, а также опроса радиомодуля для проверки наличия канала связи.2. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением по п.1, отличающееся тем, что радиомодуль (РМ) снабжен интерфейсом связи с СОМ портом персонального компьютера, входы-выходы которого связаны с блоком микропроцессора.3. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением

Description

Область техники

Предлагаемое техническое решение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и запуска средств пожаротушения, может быть использовано для противопожарной защиты удаленных редко посещаемых объектов. Наиболее актуально для автономных систем пожаротушения в различных объектах защиты, разбросанных на большой территории, а также для объектов, на которых затруднено осуществить проводную связь: объекты энергетики; производственные участки и объекты на предприятиях; дизельные подстанции; объекты нефтепереработки, склады ГСМ и т.п.; автокооперативы; транспортные системы (пассажирские и товарные поезда, автофургоны, общественный транспорт и т.п.); водный транспорт и др.

Уровень техники.

В настоящее время не получили широкого распространения автономные системы пожаротушения объектов, не использующие для своей работы электрическое питание от внешней сети. И это несмотря на то, что давно разработаны и выпускаются различные сигнально-пусковые устройства, которые при превышении контролируемых параметров среды по теплу или в оптическом диапазоне автономно вырабатывают пусковой электрический импульс для запуска систем порошкового и аэрозольного пожаротушения, например, как в частности, в техническом решении «Установка пожаротушения автономная модульная адресная» по патенту №60369 [1].

Известны устройство сигнально-пусковое УСП-101 по патенту на изобретение №2245730 [2] и автономная установка пожаротушения на базе устройств УСП-101 и УСП-101-Р www.usp-tver.ru [3], предназначенная для автоматического обнаружения и ликвидации пожаров в помещениях или на площадях на ранней стадии загорания. Установка состоит из пусковых устройств и модулей порошкового пожаротушения, в частности из устройства УСП-101 и модуля пожаротушения МП «Буран-8», соединенных проводом с двойной изоляцией. Автономные сигнально-пусковые устройства реагируют на тепловое проявление пожара, срабатывают при достижении определенной температуры (температуры пожара) и, в свою очередь, запускают модули пожаротушения.

Наиболее близким решением к предлагаемому техническому решению является известная автономная адресная радиоканальная система оповещения, патент РФ №106783 [4]. Система состоит из радиооповещателей РОП и приемно-контрольного прибора ППК. Радиооповещатель передает радиосигнал о срабатывании системы пожаротушения в определенном адресе (№ зоны, хранилища, отсека), а ППК принимает сигнал и регистрирует факт и адрес сработавшей системы пожаротушения. На лицевой панели ППК в дежурном режиме индицируются текущее время и дата. В режиме «тревога» регистрируются №№ зоны, хранилища, отсека. ППК запоминает до трех событий (координаты, время и дату), которые могут быть просмотрены с помощью специальных кнопок. РОП содержит последовательно соединенные интерфейс связи с приборами приемно-контрольными пожарными, блок микропроцессора, радиопередатчик, а также интерфейсы связи с датчиками автономных систем пожаротушения, батарею питания. РОП выполнен в корпусе со степенью пылевлагозащиты - IP54 и способен работать в ждущем автономном режиме с датчиками различных типов - температурными индукционными, оптическими пламени, линейными дымовыми или комбинированными. Достоинствами этой системы являются: возможность работы РОП в автономном режиме без электропитания; радиоизвещение обладает высокой помехозащищенностью и характеризуется низкой вероятностью ложных тревог; прием и обработка сигналов от радиооповещателей РОП осуществляется прибором приемно-контрольным ППК, который способен фиксировать адресную информацию о срабатывании от 1 до 255 РОП на дальности до 4 км.

Однако в этой системе отсутствует возможность оповещения о срабатывании УСП непосредственно от энергии вырабатываемого им импульса тока при отказе внутреннего элемента питания и отсутствует возможность опроса РОП с целью проверки наличия канала связи с ППК, что является ее недостатками.

Раскрытие полезной модели

При создании полезной модели решалась задача расширения арсенала устройств сигнально-пусковых для использования в автономных адресных системах пожаротушения и сигнализации.

Технический результат заключается как в увеличении арсенала устройств сигнально-пусковых, так и в расширении их функциональных возможностей. Предлагаемое техническое решение направлено на обеспечение работы радиоканала только от энергии короткого электрического импульса, создаваемого устройством сигнально-пусковым для запуска модуля пожаротушения, а также на обеспечение возможности опроса радиомодуля устройства с целью проверки наличия канала связи с прибором приемно-контрольным ППК.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве сигнально-пусковом с радиоканальным оповещением, включающем радиооповещатель РОП, содержащем передатчик, микропроцессор, батарею и блок контроля разряда батареи, согласно полезной модели РОП выполнен в виде радиомодуля РМ, размещен в корпусе, закреплен на устройстве сигнально-пусковом, например УСП-101, и соединен с ним электрически, в РМ введены приемник, образующий вместе с передатчиком радиоканал двухсторонней связи, предназначенный для приема/передачи сигналов от/к ППК и подключенный к входу-выходу микропроцессора, оптрон, последовательно соединенные удвоитель напряжения по схеме Латура с входящей в его состав накопительной емкостью и преобразователь напряжения DC/DC, причем вход удвоителя напряжения соединен с выходом устройства сигнально-пускового УСП-101, второй выход удвоителя напряжения является вторым выходом предлагаемого устройства и предназначен для соединения с модулем пожаротушения, выход преобразователя напряжения DC/DC соединен с радиоканалом и вторым входом микропроцессора, к третьему входу которого подключен выход оптрона, вход оптрона соединен с первым выходом удвоителя напряжения, РМ выполнен с возможностью программирования и обеспечения передачи по радиоканалу адресной информации о срабатывании устройства сигнально-пускового, а также опроса радиомодуля для проверки наличия и/или работоспособности канала связи, батарея питания подключена к второму входу преобразователя напряжения DC/DC и через последовательно соединенный с ней блок контроля разряда батареи подключена к четвертому входу микропроцессора.

Для периодического контроля наличия канала связи между РМ и ППК с целью контроля работоспособности РМ в дежурном режиме радиомолчания с минимизацией энергетических затрат при осуществлении проверки разработан специальный алгоритм опроса радиомодуля, при котором реализован экономичный режим работы микроконтроллера IDLE.

Кроме того предусмотрено следующее.

Радиомодуль РМ снабжен интерфейсом связи с СОМ портом персонального компьютера, входы-выходы которого связаны с блоком микропроцессора.

Приемопередатчик радиоканала двухсторонней связи РМ выполнен малогабаритным, например в виде радиомодуля RC 1240.

Блок микропроцессора выполнен, например, на базе микроконтроллера AVR.

Конструктивно элементы предлагаемого устройства выполнены с обеспечением работоспособности в интервале температур окружающей среды от -40°C до +125°C.

Созданное устройство не требует внешних источников энергии, отвечает требованиям экологии, является экономичным и удобным в использовании.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами фиг. 1-4. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства сигнально-пускового с радиоканальным оповещением, на фиг. 2 - общий вид его конструктивного исполнения. Фиг. 3, 4 представляют прибор приемно-контрольный ППК, соответственно его обобщенную функциональную схему фиг. 3 и общий вид его конструктивного исполнения фиг. 4. Полезная модель поясняется описанием одного из примеров ее осуществления, а именно при выполнении ее на базе использования устройств сигнально-пусковых УСП-101 и УСП-101 Р, в реализации «Радиосистема «Expected F».

Позициями на чертежах обозначены:

1 - УСП-101

2 - радиомодуль РМ

3 - радиоканал двухсторонней связи РМ

4 - микропроцессор РМ

5 - оптрон

6 - удвоитель напряжения

7 - преобразователь напряжения

8 - батарея питания

9 - блок контроля разряда батареи

10 - интерфейс СОМ порта РМ

11 - радиоканал двухсторонней связи ППК

12 - микропроцессор ППК

13 - блок индикации

14 - интерфейс связи с пультом центрального наблюдения ПЦН

15 - интерфейс СОМ порта ППК

16 - резервная батарея

17 - блок контроля разряда резервной батареи

Осуществление полезной модели

Предлагаемое устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением в составе УСП-101 1 и радиомодуля РМ 2 предназначено для работы в составе автономной системы пожаротушения с оповещением о срабатывании, включающей в себя, также, кроме названного устройства, модули пожаротушения МП и приемно-контрольный прибор ППК.

Радиомодуль РМ 2 содержит радиоканал двухсторонней связи РМ 3, микропроцессор 4, оптрон 5, удвоитель напряжения 6, преобразователь напряжения 7, батарею питания 8, блок контроля разряда батареи 9, интерфейс СОМ порта 10. Приемопередатчик радиоканала двухсторонней связи 3 предназначен для приема и передачи сигналов от/к ППК, выполнен малогабаритным, например в виде радиомодуля RC 1240. Блок микропроцессора 4 выполнен, например, на базе микроконтроллера AVR. Микропроцессор 4 и соединенный с ним интерфейс СОМ порта 10 предназначены для обеспечения возможности программирования РМ с целью обеспечения передачи по радиоканалу адресной информации о срабатывании устройства сигнально-пускового и периодического контроля наличия канала связи между РМ и ППК для контроля работоспособности РМ в дежурном режиме радиомолчания, а также передачи информации о неисправности батареи в случае ее разряда. Разработан специальный алгоритм опроса радиомодуля, при котором реализован экономичный режим работы микроконтроллера 4 IDLE, когда в микроконтроллере 4 постоянно работает один таймер. Этим достигается минимизация энергетических затрат при проверке наличия канала связи РМ с ППК. Блок микропроцессора 4 выполнен, например, на базе микроконтроллера AVR. Удвоитель напряжения 6 представляет собой схему Латура [6] с подсоединенной к ней накопительной емкостью Снак. Наличие напряжения на накопительных конденсаторах Снак является сигналом «Пожар», для передачи которого через микропроцессор 4 и радиоканал 3 предназначен оптрон 5. Удвоитель напряжения 6 предназначен для выпрямления, удваивания напряжения импульса и одновременно для зарядки накопительной емкости Снак и запуска МП. Преобразователь напряжения 7 DC/DC предназначен для преобразования входного напряжения от 2 до 24 вольт. Преобразователь напряжения 7 DC/DC имеет широкую шкалу входных напряжений. На выходе преобразователя DC/DC в течение необходимого периода времени (~0,5 с) вырабатывается постоянное напряжение питания (~5 В) микроконтроллера 4 и схемы радиоканала 3. Батарея питания 8 подключена к второму входу преобразователя напряжения 7 DC/DC и через последовательно соединенный с ней блок контроля разряда батареи 9 подключена к четвертому входу микропроцессора 4.

Конструктивно радиомодуль 2 выполнен в виде платы, размещен в корпусе, закреплен на устройстве сигнально-пусковом, в рассматриваемом примере осуществления изобретения на УСП-101, и соединен с ним электрически, что иллюстрируется фиг. 2.

Прибор приемно-контрольный ППК содержит радиоканал двухсторонней связи 11, микропроцессор 12, блок индикации 13, интерфейс связи с пультом центрального наблюдения ПЦН 14, интерфейс СОМ порта 15, резервную батарею 16, блок контроля разряда резервной батареи 17.

Работа предлагаемого устройства в составе автономной системы пожаротушения с оповещением о срабатывании осуществляется следующим образом.

В качестве детектора и пускового устройства, применяется устройство УСП-101. Устройство совмещает в себе детектор температуры и генератор тока. При достижении пороговой температуры (устройство тарируется на 45, 72, 93, и 110 град. Цельсия по желанию заказчика) - запускается пружинный механизм, связанный с электрическим генератором и вырабатывается электрический импульс тока. Данный электрический импульс поступает в цепь запуска МП. Модуль пожаротущения при срабатывании выпускает в помещение огнетушащий порошок за время менее 1 сек, а весь процесс, от начала обнаружения пожара до его тушения, занимает 30 секунд.

Особенностью работы РМ, благодаря предлагаемому техническому решению, является то, что передача радиосигнала о срабатывании УСП происходит только за счет энергии короткого (с длительностью ~1 мс) электрического импульса тока, который вырабатывается для запуска МП при срабатывании устройства сигнально-пускового типа УСП-101 [1], без применения дополнительных источников питания при отказе внутреннего элемента питания. При достижении температурой окружающей среды критического значения («Пожар») УСП 1 вырабатывает импульс тока, имеющий характер синусоидальных затухающих колебаний. Удвоитель напряжения 6, собранный по схеме Латура, выпрямляет и удваивает напряжение импульса, одновременно заряжая накопительные конденсаторы Снак и запуская МП. Напряжение с накопительных конденсаторов поступает на преобразователь напряжения 7 DC/DC, который имеет широкую шкалу входных напряжений. На выходе преобразователя 7 DC/DC в течение необходимого периода времени (≈0,5 с) вырабатывается постоянное напряжение питания (≈5 В) микроконтроллера 4 и схемы радиоканала 3. Наличие напряжения на накопительных конденсаторах является сигналом «Пожар», который передается через оптрон 5 на микропроцессор 4, после чего данный сигнал передается в эфир и регистрируется ППК. Регистрация этого сигнала позволяет определить факт срабатывания автономной системы пожаротушения и ее адрес.

Для периодического контроля наличия канала связи между РМ и ППК с целью контроля работоспособности РМ в дежурном режиме радиомолчания используется источник питания, при этом обеспечена минимизация энергетических затрат. Разработан специальный алгоритм опроса радиомодуля для проверки наличия канала связи РМ с ППК, при котором реализован экономичный режим работы микроконтроллера 4 IDLE, когда в микроконтроллере 4 постоянно работает один таймер. В заранее запрограммированный момент времени по данным своего таймера микроконтроллер 4 радиомодуля 3 приводит радиоканал 3 в рабочее состояние. После передачи контрольного сигнала и последующего получения ответного сигнала от ППК с его помощью осуществляется досинхронизация таймера микроконтроллера 4 на последующей сеанс контрольной связи, после чего радиоканал 3 отключается, а микроконтроллер 4 остается в режиме IDLE. РМ работоспособен в диапазоне температур от -40°C до +125°C. Информация о срабатывании УСП-101 регистрируется ППК и архивируется по дате, времени, координатам, ПКП способен контролировать от 1 до 250 РМ. Радиомодули функционируют в нелицензируемом диапазоне 433,05-434,79 МГц при мощности излучения до 10 мВт на 69 каналах шириной 25 кГц.

Предлагаемое устройство с радиомодулем в одном пластмассовом корпусе без внешней антенны (с полосковой антенной на электронной плате) обеспечивает дальность передачи сигнала до 1 км, а с внешней антенной до 4 км в условиях прямой видимости.

Сигнал «Пожар» при срабатывании УСП-101 в разработанном техническом решении передается на ППК без использования источника питания только за счет энергии вырабатываемого УСП-101 электрического импульса тока.

Предлагаемая полезная модель, в реализации «Радиосистема «Expected F», имеет следующие характеристики.

Система состоит из прибора приемно-контрольного ППК и радиомодулей РМ, к которым подключены модули пожаротушения МП.

Технические характеристики системы:

Макс, кол-во радиомодулей	250 шт
Частотный диапазон	433.05-434.79 МГц

Радиус действия в условиях прямой радиовидимости

с полосковой антенной	до 1 км
с внешней антенной	до 4 км
Выходная мощность передачи (РМ и ППК)	10 мВт

Работа системы осуществляется следующим образом.

ППК в дежурном режиме осуществляет опрос РМ сразу после установки и последовательного включения радиомодулей. Затем опрос производится последовательно через 15 мин, 30 мин, 1 ч, 2 ч, 4 ч и далее через каждые 4 часа. В процессе опроса проверяется уровень заряда аккумулятора каждого РМ. При низком уровне заряда на ЖК дисплей ППК выводится сообщение: «CHEK/(№ РМ) LOW POWER» индикатор «норма/неисправность» мигает красным светом и звучит тональный сигнал. Если ответ от какого-либо РМ не получен, то на ЖК дисплее высвечивается: «CHEK/(№ РМ) NO SIGNAL» индикатор «норма/неисправность» мигает красным светом и звучит тональный сигнал. По окончании опроса ППК посылает всем модулям команду на переключение их в ждущий (IDLE) режим в целях экономии энергии аккумулятора.

Между опросами в дежурном режиме на ЖК дисплее ППК отображаются текущее время и дата: «часы: минуты/число, месяц», индикатор «норма/неисправность» мигает зеленым светом.

По истечении времени внутреннего таймера РМ переключается в активный режим и посылает ППК сигнал для начала опроса. Очередной опрос начинается через 4 мин после принятия ППК первого сигнала от радиомодулей.

При возникновении возгорания РМ запускает МП, входит в активный режим и передает информацию о пожаре ППК, для которого сигнал «Пожар» является приоритетным. На экране ЖК дисплея высвечивается: «(№ РМ) FIRE!», светится индикатор «Пожар», и звучит тревожный сигнал.

Примененные технические решения позволяют РМ в случае пожара запускать МП и передавать информацию при полностью разряженном аккумуляторе.

Информация о пожаре записывается в энергонезависимую память РМ. Просмотр информации осуществляется с помощью кнопки «Архив». На ЖК дисплее высветится: «(№ РМ) F часы: минуты/число. месяц». Для стирания информации необходимо одновременно нажать кнопки «Архив» и «Далее». Работу системы можно проверить, нажав на корпусе РМ кнопку «Тест», при этом модуль выдаст сигнал «Пожар».

Технические характеристики составных частей системы.

Технические характеристики радиомодуля:

Предельная рабочая температура	-40-+125°C
Относительная влажность при +35°С	98%
Напряжение внешнего аккумулятора	12 В
Напряжение внутреннего аккумулятора	9 В
Ток потребления в активном режиме	не более 28 мА
Ток потребления в режиме IDLE	не более 20 мкА
Температура срабатывания УСП-101	+72°C, 93°C, 110°C
Масса	310 г

Технические характеристики ППК:

Предельная рабочая температура	-30-+70°C
Относительная влажность при +35°C	98%
Напряжение внешнего питания	18-36 В
Напряжение внутреннего аккумулятора	12 В
Потребляемый ток не более	130 мА
Масса	470 г

Как видно из изложенного, благодаря разработанному решению достигается новое качество - радиоканал работает только от энергии короткого электрического импульса, создаваемого устройством сигнально-пусковым для запуска модуля пожаротушения, а также обеспечена новая функциональная возможность - опрос радиомодуля устройства с целью проверки наличия канала связи с прибором приемно-контрольным ППК.

Таким образом, введение существенных отличительных признаков позволило достигнуть технического результата - расширения и арсенала и функциональных возможностей устройств сигнально-пусковых для использования в автономных адресных системах пожаротушения, повысить энергосбережение и работоспособность. Достигнуто новое качество рассматриваемых средств - обеспечена работа радиоканала только от энергии короткого электрического импульса, то есть обеспечена возможность оповещения о срабатывании УСП не от специального источника питания при отказе внутреннего элемента питания, а непосредственно от энергии импульса тока, который вырабатывается для запуска МП, а также обеспечена возможность опроса радиомодуля устройства с требуемой периодичностью для проверки наличия канала связи с прибором приемно-контрольным ППК.

Проведенные натурные испытания подтвердили указанные возможности предлагаемого устройства сигнально-пускового с радиоканальным оповещением. Устройство может быть изготовлено на малых технологических линиях из известных материалов без применения специальных приспособлений и оборудования. Все это обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию «промышленная применимость».

Промышленная применимость

Разработана техническая документация, изготовлены опытные образцы и проведены их успешные испытания. Высокие технические характеристики предлагаемого технического решения и достаточно низкая его цена обуславливают перспективу его широкого применения в существующих и вновь создаваемых системах пожарной сигнализации и пожаротушения, а это, в свою очередь, дает перспективу широкому распространению недорогих эффективных автономных систем порошкового и аэрозольного пожаротушения в повседневной практике эксплуатации существующих и вновь строящихся объектов в РФ.

Источники информации

1. Установка пожаротушения автономная модульная адресная. Патент РФ №2 60369, м. кл.G08B 17/00 F16F 9/32, 5/00, 2006

2. Автономное устройство пожаротушения и сигнализации. Патент РФ №2245730, м. кл. A62C 37/08, 2003

3. Автономная установка пожаротушения на базе устройств УСП-101 и УСП-101-Р. Рекомендации к применению, www.usp-tver.ru

4. Автономная адресная радиоканальная система оповещения. Патент РФ №106783, м. кл. G08B 17/00, 2011, прототип

5. Бунин С.Г., Яйленко Л.П. Справочник радиолюбителя коротковолновика. Изд 2-е. Киев: Техника, 1984

Claims (5)

1. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением, включающее радиооповещатель (РОП), содержащее передатчик, микропроцессор, батарею и блок контроля разряда батареи, отличающееся тем, что РОП выполнен в виде радиомодуля (РМ), размещен в корпусе, закреплен на устройстве сигнально-пусковом, например УСП-101, и соединен с ним электрически, в РМ введены приемник, образующий вместе с передатчиком радиоканал двухсторонней связи, предназначенный для приема/передачи сигналов от/к ППК и подключенный к входу-выходу микропроцессора, оптрон, последовательно соединенные удвоитель напряжения по схеме Латура с входящей в его состав накопительной емкостью и преобразователь напряжения DC/DC, причем вход удвоителя напряжения соединен с выходом устройства сигнально-пускового, второй выход удвоителя напряжения является вторым выходом предлагаемого устройства и предназначен для соединения с модулем пожаротушения, выход преобразователя напряжения DC/DC соединен с радиоканалом и вторым входом микропроцессора, к третьему входу которого подключен выход оптрона, вход оптрона соединен с первым выходом удвоителя напряжения, РМ выполнен с возможностью программирования и обеспечения передачи по радиоканалу адресной информации о срабатывании устройства сигнально-пускового, а также опроса радиомодуля для проверки наличия канала связи.

2. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением по п.1, отличающееся тем, что радиомодуль (РМ) снабжен интерфейсом связи с СОМ портом персонального компьютера, входы-выходы которого связаны с блоком микропроцессора.

3. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением по п.1, отличающееся тем, что приемопередатчик радиоканала РМ выполнен малогабаритным, например, в виде радиомодуля RC 1240.

4. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением по п.1, отличающееся тем, что блок микропроцессора выполнен, например, на базе микроконтроллера AVR.

5. Устройство сигнально-пусковое с радиоканальным оповещением по п.1, отличающееся тем, что конструктивно его элементы выполнены с обеспечением работоспособности в интервале температур окружающей среды от -40 до 125°С.

Images