RU156555U1 - Контроллер для интегрированной системы безопасности - Google Patents

Abstract

Контроллер для интегрированной системы безопасности, содержащий процессор, соединённый первой двунаправленной шиной передачи данных с первым и вторым портами CAN, первым портом RS-485, программируемым постоянным запоминающим устройством и энергонезависимой памятью, выполненной с возможностью хранения информации для принятия решения о доступе, и второй двунаправленной шиной передачи данных с блоком буферных схем, выполненным с возможностью защиты от импульсных помех высокой энергии цепей связи, которые подключены к внешним техническим средствам охранной сигнализации и управления доступом, к первому порту RS-485 подключены дополнительные внешние устройства, первый и второй порты CAN подключены соответственно к первой основной и первой дополнительной магистралям связи с верхним уровнем системы безопасности, отличающийся тем, что в него дополнительно введены соединённые с процессором по первой двунаправленной шине передачи данных второй и третий порты RS-485, которые подключены соответственно ко второй основной и второй дополнительной магистралям связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности.

Description

Полезная модель относится к устройствам управления, предназначенным для обеспечения работы технических средств контроля доступа и охранной сигнализации в составе интегрированной системы безопасности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является «Контроллер для интегрированной системы безопасности» (прототип), описанный в патенте на полезную модель RU №109886, МПК G06F 9/00, опубл. 2011 г. Это устройство содержит центральный процессор, первый порт CAN, второй порт CAN, программируемое постоянное запоминающее устройство (ГШЗУ), энергонезависимую память (ЭНП), порт RS-485 и блок буферных схем. Центральный процессор соединен посредством первой двунаправленной шины передачи данных с первым и вторым портами CAN, ППЗУ, ЭНП и портом RS-485, а посредством второй двунаправленной шины передачи данных соединен с блоком буферных схем. Для взаимодействия с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности первый порт CAN подключен к основной магистрали связи с верхним уровнем, а второй порт CAN подключен к дополнительной магистрали связи с верхним уровнем. К блоку буферных схем подключаются внешние технические средства охранной сигнализации и управления доступом (считыватели, датчики, кнопки, извещатели охранные и т.п.). Блок буферных схем содержит узлы защиты от импульсных помех высокой энергии, которые подключены к цепям связи с техническими средствами охранной сигнализации и управления доступом. К порту RS-485 подключаются внешние дополнительные устройства. Данный контроллер функционирует в двух основных режимах: в режиме управления доступом и в режиме охранной сигнализации. Для управления доступом контроллер обеспечивает подключение к блоку буферных схем внешних технических средств контроля доступа: электромеханических замков (ЭМЗ) и считывателей Proximity-карт. Управление доступом осуществляется следующим образом: код считанной Proximity-карты центральным процессором пересылается через один из портов CAN на верхний уровень управления интегрированной системой безопасности, которая принимает решение и в виде сообщения о разрешении или запрете доступа возвращает центральному процессору. В зависимости от содержания сообщения центральным процессором через блок буферных схем выполняется включение соответствующей индикации для пользователя на считывателе Proximity-карт и разблокирование ЭМЗ в случае разрешения доступа. В случае невозможности обмена информацией с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности через один порт CAN используется для обмена другой порт CAN, и тем самым сохраняется функциональность при повреждении одной из магистралей связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности, то есть обеспечивая «горячий резерв». Для обеспечения работоспособности дополнительного канала связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности, в ЭНП предварительно по сообщениям от верхнего уровня системы заносится информация, необходимая для принятия решения о доступе. В режиме охранной сигнализации контроллером постоянно опрашиваются состояния технических средств охранной сигнализации. Обнаружив изменение состояния, центральный процессор пересылает через один из портов CAN на верхний уровень управления интегрированной системой безопасности необходимую информацию (тревогу, короткое замыкание или обрыв линии связи с извещателем охранным и др.). Также, как и в режиме управления доступом, в случае невозможности передачи информации на верхний уровень управления интегрированной системы безопасности через один порт CAN, используется для передачи информации другой порт CAN, и тем самым также сохраняется функциональность при повреждении одной из магистралей связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности («горячий» резерв). Таким образом, в режиме управления доступом и в режиме охранной сигнализации (в том и в другом случае) используются оба порта CAN, а также основная и дополнительная магистрали связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности.

Общими существенными признаками с заявляемым техническим решением являются: центральный процессор, первый и второй порты CAN, ППЗУ, ЭНП, порт RS-485 и блок буферных схем.

Недостатком контроллера для интегрированной системы безопасности является недостаточная универсальность и надежность функционирования контроллера для двух разных режимов функционирования: режима управления доступом и режима охранной сигнализации. В режиме управления доступом для связи с управляющим компьютером (УК) верхнего уровня интегрированной системы безопасности выгодно использовать интерфейс CAN. Этот интерфейс обеспечивает эффективную реализацию режима реального времени благодаря следующим возможностям: автоматического доступа к шине, так как любой блок может быть инициатором обмена (режим multi-master), и приоритетного разрешения коллизий при обращении к шине. Это дает возможность передачи в первую очередь более приоритетных сообщений от контроллера к УК, что обеспечивает минимальное время реакции системы управления доступом на действия пользователя. Например, при поднесении пропуска к считывателю (запрос абонента на проход через точку доступа), контроллер отправляет код считанного пропуска на УК с наивысшим приоритетом. В режиме охранной сигнализации для связи с УК верхнего уровня интегрированной системы безопасности выгодно использовать интерфейс RS-485, который обеспечивает эффективную реализацию передачи на верхний уровень управления тревожных сообщений в системах охранной сигнализации. Данный интерфейс предусматривает только одного инициатора (master) на шине (в данном случае - УК), который последовательно опрашивает все остальные блоки. Однако, у интерфейса RS-485 имеется большое преимущество по сравнению с интерфейсом CAN, которое позволяет многократно увеличивать длину магистрали RS-485 от 100 м до 20 км при снижении скорости обмена от 38400 бод до 600 бод. В сравнении, стандартная минимальная скорость обмена по магистрали CAN составляет 5000 бод, при которой невозможно увеличить длину магистрали CAN до 20 км. Поэтому использование интерфейса CAN в режиме охранной сигнализации является не достаточно эффективным. Таким образом, одновременное использование двух каналов связи (основного и резервного) с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности (первый порт CAN и второй порт CAN) для разных режимов функционирования (режима управления доступом и режима охранной сигнализации) не является оптимальным.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении универсальности и надежности функционирования контроллера для двух режимов: режима управления доступом и режима охранной сигнализации.

В связи с этим, в контроллере для интегрированной системы безопасности предлагается использовать второй и третий порты RS-485 с соответствующими вторыми основной и дополнительной магистралями связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности, которые предназначены для работы только в режиме охранной сигнализации. Третий порт RS-485 по аналогии со вторым портом CAN должен использоваться в качестве резервного при повреждении основной магистрали связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности (для обеспечения «горячего» резерва). Переключение двух портов CAN и двух портов RS-485 с режима управления доступом на режим охранной сигнализации и обратно должно осуществляться автоматически программным путем.

Для решения поставленной задачи в контроллер для интегрированной системы безопасности, содержащий процессор, соединенный первой двунаправленной шиной передачи данных с первым и вторым портами CAN, первым портом RS-485, программируемым постоянным запоминающим устройством и энергонезависимой памятью, выполненной с возможностью хранения информации для принятия решения о доступе, и второй двунаправленной шиной передачи данных с блоком буферных схем, выполненного с возможностью защиты от импульсных помех высокой энергии цепей связи, которые подключены к внешним техническим средствам охранной сигнализации и управления доступом, к первому порту RS-485 подключены дополнительные внешние устройства, первый и второй порты CAN подключены, соответственно, к первой основной и первой дополнительной магистралям связи с верхним уровнем системы безопасности, дополнительно введены соединенные с процессором по первой двунаправленной шине передачи данных второй и третий порты RS-485, которые подключены, соответственно, ко второй основной и второй дополнительной магистралям связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности.

На фиг. 1 приведена структурная схема контроллера для интегрированной системы безопасности, где введены обозначения: процессор - 1, первый порт CAN - 2, второй порт CAN - 3, второй порт RS-485 - 4, третий порт RS-485 - 5, ППЗУ - 6, ЭНП - 7, блок буферных схем - 8, первый порт RS-485 - 9, первая двунаправленная шина передачи данных - 10, вторая двунаправленная шина передачи данных -11, первая основная магистраль связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности - 12, первая дополнительная магистраль связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности - 13, вторая основная магистраль связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности - 14, вторая дополнительная магистраль связи с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности - 15, цепи для подключения считывателей - 16, выходы типа «сухой контакт» - 17, цепи для подключения датчиков и кнопок, дистанционного контроля, управления ЭМЗ - 18, цепи для подключения внешних дополнительных устройств - 19.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемый контроллер для интегрированной системы безопасности (как и устройство-прототип) функционирует в двух основных режимах: в режиме управления доступом и в режиме охранной сигнализации. Отличительной особенностью предлагаемого контроллера для интегрированной системы безопасности является обеспечение «горячего» резерва при использовании четырех каналов связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности для работы с возможностью раздельного использования разных режимов: режима управления доступом (первый и второй порты CAN) и режима охранной сигнализации (второй и третий порты RS-485).

Процессор 1 обеспечивает обмен информацией с первым 2 и вторым 3 портами CAN, первым 9, вторым 4 и третьим 5 портами RS-485, ППЗУ 6, ЭНП 7, блоком буферных схем 8 по стандартным параллельным и последовательным цепям первой двунаправленной шины передачи данных 10. Процессор 1 работает по программе, размещенной в ППЗУ 6. В качестве примера, процессор 1 реализуется на одной микросхеме AT32UC3C0512C (фирма Atmel), которая имеет два встроенных порта CAN, ППЗУ на 512 Кбайт, три универсальных асинхронных приемопередатчиков UART. Таким образом, четыре элемента предлагаемого устройства - процессор 1, первый порт CAN 2, второй порт CAN 3 и ППЗУ 6 - реализуются одной микросхемой AT32UC3C0512C. ЭМП 7 реализуется четырьмя микросхемами FM25H20 (фирма Ramtron) и имеет общую емкость 1 Мбайт. Первый 9, второй 4 и третий 5 порты RS-485 реализуются соответствующими универсальными асинхронными приемопередатчиками UART (из числа содержащих в микросхеме AT32UC3C0512C) и подключенных к ним, соответственно, трех микросхем ADM485 (фирма Analog Devices), которые преобразуют уровни сигналов универсальных асинхронных приемопередатчиков UART в уровни сигналов интерфейса RS-485. В состав блока буферных схем 8 входят узлы защиты от импульсных помех высокой энергии, которые подключены к цепям связи с техническими средствами охранной сигнализации и управления доступом (цепи для подключения считывателей - 16, выходы типа «сухой контакт» - 17, цепи для подключения датчиков и кнопок, дистанционного контроля, управления ЭМЗ - 18). Узлы защиты от импульсных помех высокой энергии являются общеизвестными и приведены, например, в патенте на полезную модель RU №109886, МПК G06F 9/00, опубл. 2011 г. (в прототипе). Схемотехнические реализации этих узлов приведены на фиг. 4 данного патента за исключением того, что вместо микросхемы PIC18F452 они подключены посредством второй двунаправленной шины передачи данных 11 к входным и выходным портам процессора 1 (микросхемы AT32UC3C0512C). Первый порт RS-485 9 предназначен для подключения с помощью цепей 19 внешних дополнительных устройств.

Процессор 1 постоянно опрашивает свои входные порты по цепям 16 и 18 для обнаружения событий: изменения состояния технических средств охранной сигнализации или считывания кода Proximity-карты. Обнаружив событие, процессор 1 передает сообщение о нем на верхний уровень управления интегрированной системой безопасности и включает или выключает по соответствующим цепям 16 и 17 одно из исполнительных устройств, или формирует и передает команды на исполнительные устройства и индикаторы считывателей Proximity-карт для реализации алгоритма управления доступом. Кроме того, процессор 1 может принимать решение о доступе без пересылки кода Proximity-карты на верхний уровень управления интегрированной системы безопасности в случае перерывов связи с ним или при получении от верхнего уровня управления системой сообщения о переводе в режим принятия решения в самом контроллере. Например, при получении запроса на проход (определенного кодом считанной Proximity-карты), процессор 1, в зависимости от установленного режима принятия решения, ожидает сообщение от верхнего уровня управления интегрированной системой безопасности или выполняет поиск в ЭНП 7 в списке разрешенных кодов Proximity-карт для данной точке доступа, оборудованной ЭМЗ. При запрете доступа (наличии сообщения от верхнего уровня управления системой или отсутствии в списке разрешенных кодов Proximity-карт для данной точки доступа) процессор 1 включает красный индикатор соответствующего считывателя Proximity-карт. При разрешении доступа - включается зеленый индикатор и происходит разблокирование ЭМЗ. Процесс заблокирована ЭМЗ выполняется по команде процессора 1 после истечения заданного интервала времени или после срабатывания датчика положения двери, когда его состояние меняется с разрыва цепи на замыкание цепи.

В режиме охранной сигнализации на верхний уровень управления интегрированной системы безопасности всегда передаются сообщения, связанные с изменением состояния технических средств охранной сигнализации, например, сигналы тревоги, короткого замыкания или обрыва линии связи с извещателем охранным. Обратно в технические средства охранной сигнализации от верхнего уровня управления интегрированной системы безопасности могут передаваться команды управления и дистанционного контроля.

В целом, алгоритмы работы по управлению доступом и охранной сигнализации в предлагаемом контроллере не отличаются от алгоритмов, используемых в серийных выпускаемых интегрированных системах безопасности (В.А. Ворона, В.А. Тихонов «Системы контроля и управления доступом», М.: Горячая линия «Телеком», 2010, с. 14, 15). Отличия касаются алгоритмов обмена информации с верхним уровнем управления интегрированной системы безопасности при использовании дополнительного второго порта CAN 3 и дополнительного третьего порта RS-485 5, которые обеспечивают «горячее» резервирование в интегрированной системе безопасности при выходе из строя первой основной магистрали связи 12, подключенной к первому порту CAN 2, или второй основной магистрали связи 14, подключенной к второму порту RS-485 4. Алгоритм отслеживания процессов информационного обмена через первый порт CAN 2 или через второй порт CAN 3 общеизвестен, и приведен, например, на фиг. 5 в патенте на полезную модель RU №109886, МПК G06F 9/00, опубл. 2011 г.(в прототипе).

Алгоритм отслеживания процессов информационного обмена через второй порт RS-485 4 или через третий порт RS-485 5 также аналогичен алгоритму, приведенному в прототипе.

Переключение первого порта CAN 2 и второго порта CAN 3 с режима управления доступом на режим охранной сигнализации второго порта RS-485 4 и третьего порта RS-485 5 и обратно осуществляется автоматически программным путем.

Действующий лабораторный макет контроллера для интегрированной системы безопасности подвергался всесезонным испытаниям в течение одного года. Были подтверждены его устойчивая работоспособность и достижение заявленного технического результата в соответствии с заявляемой полезной моделью.

Claims (1)

1. Контроллер для интегрированной системы безопасности, содержащий процессор, соединённый первой двунаправленной шиной передачи данных с первым и вторым портами CAN, первым портом RS-485, программируемым постоянным запоминающим устройством и энергонезависимой памятью, выполненной с возможностью хранения информации для принятия решения о доступе, и второй двунаправленной шиной передачи данных с блоком буферных схем, выполненным с возможностью защиты от импульсных помех высокой энергии цепей связи, которые подключены к внешним техническим средствам охранной сигнализации и управления доступом, к первому порту RS-485 подключены дополнительные внешние устройства, первый и второй порты CAN подключены соответственно к первой основной и первой дополнительной магистралям связи с верхним уровнем системы безопасности, отличающийся тем, что в него дополнительно введены соединённые с процессором по первой двунаправленной шине передачи данных второй и третий порты RS-485, которые подключены соответственно ко второй основной и второй дополнительной магистралям связи с верхним уровнем управления интегрированной системой безопасности.

   

Images