RU2368015C1 - Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit - Google Patents
Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368015C1 RU2368015C1 RU2008101236/09A RU2008101236A RU2368015C1 RU 2368015 C1 RU2368015 C1 RU 2368015C1 RU 2008101236/09 A RU2008101236/09 A RU 2008101236/09A RU 2008101236 A RU2008101236 A RU 2008101236A RU 2368015 C1 RU2368015 C1 RU 2368015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loop
- fire
- voltage
- integrity
- terminal device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
- Fire Alarms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматики, а именно к системам пожарной и охранно-пожарной сигнализации, и предназначено для контроля состояния охранно-пожарного шлейфа (т.е. состояние пожарных извещателей, включенных в охранно-пожарный шлейф), а также для контроля целостности шлейфа (т.е. цел ли сам шлейф). Следует пояснить, что понятие «шлейф» означает соединительные провода по всей длине охраняемого контура от приемно-контрольного прибора до последнего пожарного извещателя, а понятие «контроль» в соответствии со словарем Ожегова означает «проверка, а также постоянное наблюдение в целях проверки или надзора за работой» в нашем случае за работой охранно-пожарного шлейфа (см. С.И.Ожегов и Н.Ю.Шведова «Толковый словарь русского языка» 4-е издание, дополненное, М.: Азбуковник, 1997, с.292).The invention relates to the field of automation, and in particular to fire and burglar-alarm systems, and is intended to monitor the status of a fire and security loop (i.e., the condition of fire detectors included in a fire and security loop), as well as to monitor the integrity of the loop ( i.e., the loop itself is intact). It should be clarified that the term “loop” means connecting wires along the entire length of the guarded circuit from the control panel to the last fire detector, and the term “control” in accordance with Ozhegov’s dictionary means “verification, as well as constant monitoring for verification or supervision of work ”in our case, the work of a fire and security loop (see S.I.Ozhegov and N.Yu.Shvedova“ Explanatory Dictionary of the Russian Language ”4th edition, supplemented, M .: Azbukovnik, 1997, p. 292).
Широко распространен способ проверки целостности шлейфа путем подачи через шлейф напряжения (знакопостоянного, либо знакопеременного), поступающего на включенный в конец шлейфа постоянный оконечный резистор, при этом контроль целостности шлейфа идет непрерывно во времени, и о целостности шлейфа судят по наличию тока, протекающего через оконечный резистор в случае исправности шлейфа (см. способ пожарной сигнализации, описанный в работе системы, книга автора Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М.: Стройиздат, 1985, с.205-222). В этой системе различным состояниям шлейфа (дежурный режим, обрыв, короткое замыкание, срабатывание пожарного извещателя) соответствуют определенные заранее значения сопротивлений шлейфа и соответственно токов в нем. Приемно-контрольный прибор анализирует значение тока в шлейфе и переходит в соответствующий режим «Норма», «Пожар», или «Неисправность». Подобные системы просты по конструктивному исполнению и пригодны для защиты объектов простой планировки. Главный недостаток в работе такой системы в том, что основная часть тока шлейфа протекает через оконечный резистор и используется только для контроля целостности шлейфа, а не для питания пожарных извещателей, что ограничивает коэффициент полезного действия (КПД) энергии в таком шлейфе практически на 50%, т.к. протекающий постоянно при работе шлейфа ток оконечного резистора для уверенного распознавания приемно-контрольным прибором режима неисправности шлейфа должен быть больше, чем общий суммарный ток всех пожарных извещателей, включенных в шлейф.A widespread method of checking the integrity of a loop is by applying a voltage (alternating or alternating) through the loop to the constant terminal resistor included at the end of the loop, while loop integrity is monitored continuously in time, and loop integrity is judged by the presence of current flowing through the loop a resistor in case of a loop working condition (see the fire alarm method described in the system’s work, author’s book FI Sharovar Fire alarm devices and systems. M .: Stroyizdat, 1985, p.205-222 ) In this system, various loop conditions (standby mode, open circuit, short circuit, fire detector operation) correspond to predetermined values of the loop resistance and, accordingly, the currents in it. The control panel analyzes the current value in the loop and switches to the corresponding “Normal”, “Fire”, or “Fault” mode. Such systems are simple in design and suitable for the protection of objects of simple layout. The main drawback in the operation of such a system is that the main part of the loop current flows through the terminal resistor and is used only to control the integrity of the loop, and not to power fire detectors, which limits the energy efficiency (efficiency) in such a loop by almost 50%, because the terminal resistor current flowing continuously during loop operation for reliable recognition by the control panel of the loop failure mode should be greater than the total total current of all fire detectors included in the loop.
Известен «Способ защиты шлейфа с оконечным резистором контрольной панели охранной сигнализации от несанкционированного вмешательства» (см. выложенную заявку на изобретение РФ №2003133434 от 5.11.2003, G08B 1/00). Следует отметить, что в охранных системах вопрос целостности шлейфа очень актуален. С целью исключения возможности сознательно блокировать работу такого шлейфа для несанкционированного проникновения в охраняемое помещение, в данном способе контроль целостности охранного шлейфа осуществляется двумя способами, во-первых, по току через оконечный резистор, во-вторых, с помощью специального - внешнего по отношению к приемно-контрольному прибору - Устройства Контроля Состояния Шлейфа (далее - УКСШ) и активного оконечного устройства. В техническом решении по заявке на изобретение РФ №2003133434 для выполнения задачи надежного контроля целостности шлейфа в обоих способах используют одну среду обмена информацией о целостности шлейфа - сам шлейф. Поэтому для передачи и выделения сигналов в процессе обмена информацией УКСШ и активного оконечного устройства задействованы приемопередатчики. Поскольку способ контроля целостности шлейфа по току оконечного резистора рассмотрен выше, остановимся на рассмотрении способа с активным оконечным устройством. Для осуществления способа контроля целостности шлейфа с использованием УКСШ и активного оконечного устройства производятся следующие действия:The well-known "Method of protecting a loop with a terminal resistor of a security alarm control panel against unauthorized interference" (see the laid-out application for the invention of the Russian Federation No. 2003133434 from 5.11.2003,
1) в Приемно-Контрольной Панели к клеммам шлейфа с оконечным резистором подключают УКСШ, а в конце шлейфа параллельно с оконечным резистором подключается активное оконечное устройство;1) in the Control Panel, to the terminals of the loop with the terminal resistor, connect the UXSH, and at the end of the loop in parallel with the terminal resistor, an active terminal device is connected;
2) между УКСШ и оконечным устройством происходит периодический обмен Информационными Посылками через шлейф в следующем порядке:2) between the UXSH and the terminal device there is a periodic exchange of Information Parcels via a loop in the following order:
а) в УКСШ Генератор Случайных Чисел (блок 4) формирует Информационную Посылку и передает ее в Приемо-Передатчик (блок 1), также находящийся в УКСШ, который передает эту посылку в шлейф и Шифратор УКСШ (блок 2), который преобразует Информационную Посылку с помощью секретного Ключа; с выхода Шифратора измененная Информационная Посылка попадает в Устройство Сравнения (блок 5), где хранится некоторое время;a) in the UXSH, the Random Number Generator (block 4) forms the Information Parcel and transmits it to the Transmitter-Receiver (block 1), also located in the UXSH, which transmits this parcel to the loop and the UXSS Encryptor (block 2), which converts the Information Parcel with using the secret Key; from the output of the Encryptor, the changed Information Package gets into the Comparison Device (block 5), where it is stored for some time;
б) на другом конце шлейфа Приемо-Передатчик, входящий в состав активного оконечного устройства, принимает Информационную Посылку и передает ее в Шифратор оконечного устройства (аналогичный таковому же в УКСШ), который преобразует Информационную Посылку с помощью секретного Ключа, совпадающего с секретным Ключом в УКСШ, - результаты преобразования в УКСШ и оконечного устройства в конечном итоге должны совпасть. Результирующая шифрованная Информационная Посылка поступает обратно в Приемо-Передатчик оконечного устройства, оттуда в шлейф, причем передачу информационной последовательности в оконечное устройство и затем назад в УКСШ производят с временным сдвигом, для временного разделения;b) At the other end of the loop, the Transceiver, which is part of the active terminal device, receives the Information Parcel and transmits it to the Terminal Device Encryptor (similar to that in the UKSH), which converts the Information Parcel using a secret Key that matches the secret Key in the UKSH , - the results of the conversion to the UXSH and the terminal device should ultimately coincide. The resulting encrypted Information Parcel is sent back to the Transceiver of the terminal device, from there to the loop, and the transmission of the information sequence to the terminal device and then back to the UKSH is performed with a time shift, for time separation;
в) зашифрованная в оконечном устройстве информационная последовательность через шлейф поступает в Приемо-Передатчик УКСШ, а из него - в Устройство Сравнения УКСШ (блок 5), где уже хранится исходная информационная последовательность, зашифрованная в УКСШ (см. а). Далее производят сравнение хранящихся и принятых из оконечного устройства данных, в случае совпадения делается вывод о целостности шлейфа и работоспособности оконечного устройства;c) the information sequence encrypted in the terminal device through the loop enters the UXSH Transceiver, and from it to the UXSH Comparison Device (block 5), where the original information sequence encrypted in the UXSH is already stored (see a). Next, a comparison is made of the data stored and received from the terminal device, in case of coincidence, a conclusion is made about the integrity of the loop and the operability of the terminal device;
3) при систематическом несовпадении сравниваемых данных или отсутствии ответных информационных последовательностей из оконечного устройства, Устройство Управления УКСШ (блок 3) делает вывод о нарушении шлейфа и подает в Исполнительное Устройство УКСШ (блок 6) команду на формирование тревожного сигнала в шлейфе;3) with a systematic mismatch of the compared data or the absence of response information sequences from the terminal device, the UXSH Control Unit (block 3) concludes that the loop is violated and sends a command to the UXSH Executive Unit (block 6) to generate an alarm signal in the loop;
4) контрольная панель - охранный прибор получает сигнал тревоги через шлейф и переходит в состояние «Тревога».4) control panel - the security device receives an alarm signal through a loop and goes into the "Alarm" state.
Рассмотрев способ защиты шлейфа от несанкционированного вмешательства с использованием и оконечного резистора и активного оконечного устройства, реализующих повышенную степень защиты, можно сделать вывод о его высокой надежности, однако такие сложности способа приводят к дополнительным затратам энергии на процесс контроля - повышенным даже по сравнению с неэкономичным способом с оконечным резистором. Способ, несомненно, очень сложен, и в его задачи не входит экономия электроэнергии, что, безусловно, оправдано в охранных системах, так как с таким сложным оконечным устройством, содержащим оконечный резистор и активное оконечное устройство, удается принципиально повысить надежность работы охранной сигнализации (при использовании большого количества отличающихся друг от друга секретных ключей). Доля энергопотребления в этом шлейфе на контроль целостности более 50%, т.к. контроль идет двумя способами на оконечном резисторе (50%) и сверх того на активном оконечном устройстве. Но, при больших энергозатратах на контроль целостности шлейфа, маловероятно несанкционированное вмешательство в работу такого шлейфа, т.к. придется попробовать выполнить одно из следующих действий (для доказательства оправданности больших >50% энергозатрат на контроль целостности шлейфа перечислим эти действия):Having considered the method of protecting the loop from unauthorized interference using both a terminal resistor and an active terminal device that implement an increased degree of protection, we can conclude that it is highly reliable, however, such difficulties of the method lead to additional energy costs for the control process - increased even compared to an uneconomical method with terminal resistor. The method is undoubtedly very complicated, and its task does not include energy saving, which, of course, is justified in security systems, since with such a complex terminal device containing a terminal resistor and an active terminal device, it is possible to fundamentally increase the reliability of the alarm system (with using a large number of different secret keys). The share of energy consumption in this loop for integrity control is more than 50%, because control is carried out in two ways on the terminal resistor (50%) and, moreover, on the active terminal device. But, at high energy costs for controlling the integrity of the loop, it is unlikely that an unauthorized intervention in the operation of such a loop is possible, because you will have to try one of the following actions (to prove the justification of large> 50% of the energy consumption for loop integrity control, we list these actions):
1) подобрать оконечное устройство с секретным кодом, совпадающим с кодом установленного в шлейфе оконечного устройства, и переключить шлейфы, однако имеется возможность сделать количество кодов достаточно большим, вплоть до полного исключения возможности подбора;1) select a terminal device with a secret code that matches the code of the terminal device installed in the loop, and switch the loops, however, it is possible to make the number of codes large enough, up to the complete elimination of the possibility of selection;
2) проанализировать принцип шифрования и воспроизвести его с помощью внешних дополнительных средств, хотя для осложнения этой задачи можно выбрать один из достаточно защищенных алгоритмов;2) analyze the principle of encryption and reproduce it using external additional tools, although to complicate this task, you can choose one of the rather secure algorithms;
3) составить список ответов оконечного устройства на все возможные посылки УКСШ, хотя для осложнения этой задачи можно увеличить длину информационной посылки и, следовательно, количество возможных отличающихся посылок.3) compile a list of responses of the terminal device to all possible UXSS messages, although to complicate this task, you can increase the length of the information message and, therefore, the number of possible different messages.
Однако все эти сложности, которые к тому же приводят к дополнительным затратам энергии на процесс контроля целостности шлейфа, не нужны в пожарном шлейфе, где стоит задача увеличения количества пожарных извещателей в шлейфе, с целью обеспечения контроля на больших площадях, например, производственных помещений. В пожарных шлейфах остро встает вопрос экономии энергии, которая обычно тратится на контроль целостности шлейфа, с последующим ее использованием для питания дополнительных пожарных извещателей.However, all these difficulties, which also lead to additional energy costs for the loop integrity control process, are not needed in the fire loop, where the task is to increase the number of fire detectors in the loop in order to provide control over large areas, for example, industrial premises. In fire loops, the issue of energy saving, which is usually spent on controlling the integrity of the loop, with its subsequent use to power additional fire detectors, is an acute issue.
Известен способ адресного опроса пожарных извещателей, включенных в шлейф, описанный в работе «Устройства для пожарной сигнализации» (см. патент Японии №3563254 B2, 11175859 A, G08B 17/00 от 11.12.1997 г.). Этот способ реализован устройством для пожарной сигнализации, содержащим шлейф с параллельно подключенными адресными пожарными извещателями и оконечным устройством (элемент 9 на рисунке патента Японии №3563254) и приемно-контрольный прибор, который производит последовательно их опрос. Оконечное устройство в конце линии, так же как и пожарные извещатели, дает ответ в линию по запросу приемно-контрольного прибора. Решение о целостности шлейфа и о его состоянии принимается при наличии ответов от адресных пожарных извещателей и от активного оконечного устройства, причем, решение о пожаре принимают по ответам от пожарных извещателей, а о целостности шлейфа - по ответу от активного оконечного устройства. Несомненно, к достоинствам адресного способа контроля состояния и целостности шлейфа относится экономичность процесса контроля целостности шлейфа и высокая достоверность результатов анализа, поскольку адресный способ контроля позволяет установить состояние каждого датчика шлейфа и при этом опознать его местоположение по адресу. К достоинствам способа адресного опроса в процессе контроля, на наш взгляд, можно отнести простоту построения схемы устройства, реализующего этот способ. А к недостаткам относятся дороговизна пожарных извещателей, способных реализовать данный способ, и сложный обмен информацией по шине. На наш взгляд, если скорость обмена большая - снижается надежность связи и увеличивается влияние помех на шлейф. Если скорость обмена маленькая, то период циклического опроса пожарных извещателей будет недопустимо большим, кроме того, при данном способе контроля сложная процедура установки системы на объекте (обычно все датчики настраиваются вручную). Серьезные проблемы возникают при обрыве/замыкании шлейфа, сразу выходит из строя большое число датчиков, для снижения такой опасности отдельные части шлейфа развязывают через специальные буферные усилители-согласователи на случай, если в какой-то из частей произойдет замыкание, то откажет только часть цепи шлейфа.A known method of addressing the survey of fire detectors included in the loop described in the work "Devices for fire alarms" (see Japan patent No. 3563254 B2, 11175859 A, G08B 17/00 from 12/11/1997). This method is implemented by a fire alarm device containing a loop with parallel-connected addressable fire detectors and a terminal device (
Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа является «Способ сигнализации» по патенту РФ №2078376 от 15.07.1991, G08B 25/00, G08B 19/00. При проверке целостности шлейфа данным способом, формируют знакопеременный сигнал, подают его на активное оконечное устройство через шлейф с включенными в него пожарными извещателями, при помощи которого формируют дополнительный сигнал в виде последовательности импульсов, где с заданным периодом следуют импульсы с параметром, отличным от аналогичного параметра остальных импульсов в периоде, при этом дополнительный сигнал от оконечного устройства подают опять же через шлейф сигнализации к приемно-контрольному прибору. В моменты отсутствия дополнительного сигнала, формируемого активным оконечным устройством, из поступившего в шлейф знакопеременного сигнала с помощью пожарных извещателей шлейфа формируется информационный сигнал, в котором в зависимости от состояния включенных в шлейф пожарных извещателей изменяется характер последовательности импульсов, по результатам анализа которого формируют суждение о состоянии шлейфа и включенных в него пожарных извещателей.The closest selected as a prototype is the "Signaling Method" according to the patent of the Russian Federation No. 2078376 from 07.15.1991, G08B 25/00, G08B 19/00. When checking the integrity of the loop in this way, an alternating signal is generated, it is fed to the active terminal device through the loop with fire detectors included, with which an additional signal is formed in the form of a pulse sequence, where pulses with a parameter other than a similar parameter are followed with a given period the remaining pulses in the period, while an additional signal from the terminal device is fed again through the signal loop to the control panel. When there is no additional signal generated by the active terminal device, an information signal is generated from the alternating signal received by the fire detectors of the loop, in which, depending on the state of the fire detectors included in the loop, the sequence of pulses changes, according to the results of which, a state opinion is formed a loop and fire detectors included in it.
Для выявления отличий заявляемого нами способа от выбранного прототипа рассмотрим «Способ сигнализации» по патенту №2078376 (прототип) подробнее. Следует отметить, что принятый за прототип «Способ сигнализации» включает в себя и контроль целостности шлейфа, и контроль состояния пожарных извещателей в нем. Причем говорить о контроле целостности шлейфа имеет смысл только в нормальном состоянии шлейфа, когда пожарные извещатели пассивны, поскольку любое тревожное состояние (пожар, тревога) имеют приоритет по сравнению с повреждением шлейфа.To identify the differences between our proposed method and the selected prototype, consider the "Signaling method" according to patent No. 2078376 (prototype) in more detail. It should be noted that the “Alarm Method” adopted for the prototype includes both loop integrity monitoring and the status of fire detectors in it. Moreover, talking about monitoring the integrity of the loop makes sense only in the normal state of the loop, when fire detectors are passive, since any alarm state (fire, alarm) takes precedence over damage to the loop.
Целостность шлейфа сигнализации контролируется по периодическому изменению формы знакопеременных импульсов, вызываемому воздействием активного оконечного устройства на поступающие через шлейф к оконечному устройству импульсы. Для этого (для периодического изменения формы импульсов) входное напряжение шлейфа, прошедшее через выпрямитель активного оконечного устройства (см. Фиг.1 патента №2078376, блок 25), подается на вход счетчика (блок 26), что вызывает циклические изменения его состояния после прихода каждой полуволны напряжения в шлейфе. Счетчик организован таким образом, что при появлении каждой 3-й полуволны он выдает разрешающий сигнал на транзисторный ключ (блок 28), который закорачивает шлейф до появления следующей полуволны. Таким образом, каждая 3-я полуволна в шлейфе подвергается воздействию оконечного устройства (см. Фиг.2 патента №2078376, временная диаграмма 3). В приемно-контрольном приборе, по терминологии патента «приемная панель» (см. Фиг.1 патента №2078376, блок 1) напряжение в шлейфе выпрямляют (См. Фиг.2 патента №2078376, временная диаграмма 4) и направляют на вход компаратора (см. Фиг.1 патента №2078376, блок 13), под управлением внутренних импульсов которого преобразуют в бинарную (отличают только 2 уровня - 0 и 1) последовательность импульсов (см. Фиг.2 патента №2078376, временная диаграмма 5). Далее эту последовательность анализируют элементами совпадения (см. Фиг.1 патента №2078376, блоки 14-18) для выявления импульсов, сформированных оконечным устройством и для анализа состояния включенных в шлейф пожарных извещателей, которые также могут воздействовать на напряжение в шлейфе, приводя к разным видоизменениям сигнала, которые все учтены приемно-контрольным прибором, производящим анализ. Обратимся к чертежам патента №2078376:The integrity of the signal loop is monitored by periodically changing the shape of alternating pulses caused by the action of the active terminal device on the pulses arriving through the cable to the terminal device. For this (for periodically changing the shape of the pulses), the input loop voltage passed through the rectifier of the active terminal device (see FIG. 1 of patent No. 2078376, block 25) is supplied to the counter input (block 26), which causes cyclic changes in its state after arrival each half-wave voltage in the loop. The counter is organized in such a way that when every 3rd half-wave appears, it gives an enable signal to the transistor switch (block 28), which shortens the loop until the next half-wave appears. Thus, every 3rd half-wave in the loop is exposed to the terminal device (see Figure 2 of patent No. 2078376, timing diagram 3). In the control panel, according to the terminology of the "receiving panel" patent (see Figure 1 of patent No. 2078376, block 1), the voltage in the loop is rectified (See Figure 2 of patent No. 2078376, timing diagram 4) and sent to the input of the comparator ( see Figure 1 of patent No. 2078376, block 13), under the control of internal pulses of which are converted into a binary (only 2 levels are distinguished - 0 and 1) pulse sequence (see Figure 2 of patent No. 2078376, timing diagram 5). Further, this sequence is analyzed by coincidence elements (see FIG. 1 of patent No. 2078376, blocks 14-18) to identify pulses generated by the terminal device and to analyze the status of fire detectors included in the loop, which can also affect the voltage in the loop, leading to different signal modifications, which are all taken into account by the control panel that performs the analysis. Turning to the drawings of patent No. 2078376:
- в состоянии покоя форма сигналов приведена на Фиг.2;- at rest, the waveform is shown in Fig.2;
- при срабатывании пожарного извещателя - на Фиг.3;- when triggered by a fire detector - figure 3;
- при срабатывании активного пожарного извещателя - на Фиг.4;- when triggered by an active fire detector - figure 4;
- при неисправности шлейфа - на Фиг.5.- in case of a loop failure - in Fig. 5.
Как видим (см. фиг.2 патента 2078376, временная диаграмма 3), для контроля целостности шлейфа активное оконечное устройство вызывает протекание сквозного тока через шлейф в течение 1/3 полного времени контроля, что обуславливает несомненно меньшие расходы электроэнергии для выполнения задачи контроля целостности шлейфа по сравнению с двумя приведенными выше аналогами, первый из которых (способ по книге автора Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М.: Стройиздат, 1985, с.205-222) содержит оконечный резистор, а второй («Способ защиты шлейфа с оконечным резистором контрольной панели охранной сигнализации от несанкционированного вмешательства», см. заявку на изобретение РФ №2003133434 от 5.11.2003) - содержит сложное оконечное устройство и с оконечным резистором, и с активным элементом. Но, тем не менее, даже по сравнению с экономичным способом, принятым за прототип, на наш взгляд, возможна оптимизация режима контроля целостности, в сторону уменьшения энергопотребления на этот режим и увеличения энергии, затрачиваемой в шлейфе, на пожарные извещатели, дающая возможность увеличения числа пожарных извещателей в одном сигнальном шлейфе. Считаем необходимым пояснить, что большой расход энергии в шлейфе на контроль его целостности влечет необходимость построения нового шлейфа или даже нескольких шлейфов для введения дополнительных пожарных извещателей, что может потребовать увеличения количества приемно-контрольных приборов, необходимых для обработки сигналов с заданного количества активных пожарных извещателей, а это увеличивает стоимость аппаратуры и расходы на обслуживание пожарного комплекса. Поэтому вопрос снижения энергопотребления на процесс контроля целостности шлейфа во всех устройствах автоматического контроля пожарной безопасности стоит очень остро.As you can see (see figure 2 of patent 2078376, timing diagram 3), to control the integrity of the loop, the active terminal device causes the flow of through current through the loop for 1/3 of the total control time, which leads to undoubtedly lower energy consumption for the task of controlling the integrity of the loop in comparison with the two analogues above, the first of which (the method according to the author’s book, FI Sharovar Fire alarm devices and systems. M .: Stroyizdat, 1985, p.205-222) contains a terminal resistor, and the second (“Protection MethodLeif EOL burglar alarm control panel from unauthorized intervention "refer a request for an invention of RF №2003133434 11.05.2003.) - comprises a complex terminal and to a terminal resistor, and an active element. But, nevertheless, even in comparison with the economical method adopted for the prototype, in our opinion, it is possible to optimize the integrity control mode, in the direction of reducing energy consumption for this mode and increasing the energy spent in the loop, for fire detectors, which makes it possible to increase the number fire detectors in one signal loop. We consider it necessary to clarify that the large energy consumption in the loop for monitoring its integrity entails the need to build a new loop or even several loops for the introduction of additional fire detectors, which may require an increase in the number of control panels necessary for processing signals from a given number of active fire detectors, and this increases the cost of equipment and maintenance costs of the fire complex. Therefore, the issue of reducing energy consumption for the loop integrity control process in all automatic fire safety control devices is very acute.
Сформированный в способе-прототипе информационный импульсный сигнал несет только два вида информации:The informational pulse signal generated in the prototype method carries only two types of information:
1) есть искажения в сигнале - есть сработавшие пожарные извещатели,1) there are distortions in the signal - there are fire detectors that have worked,
2) нет искажений - нет сработавших извещателей.2) no distortion - no triggered detectors.
По своему виду и форме импульсный информационный сигнал предназначен для дальнейшей одноразрядной обработки на компараторе, в результате которой мы можем судить "есть"/"нет" сработавшие извещатели (срабатывание - переход в тревожное состояние), возможность отличить срабатывание нескольких однотипных пожарных извещателей от срабатывания одного такого извещателя, при таком преобразовании не обеспечена.In its form and form, the pulsed information signal is intended for further single-bit processing on the comparator, as a result of which we can judge whether the detectors have triggered “yes” or “no” (triggering - switching to alarm state), the ability to distinguish between the triggering of several fire detectors of the same type such a detector, with such a conversion is not provided.
По действующим нормативам запуск системы пожаротушения по срабатыванию одного пожарного извещателя недопустим, т.к. это может быть ложной тревогой (либо из-за ложного срабатывания пожарного извещателя, либо из-за локальных изменений параметров охраняемой среды). Основной вариант нормативов - считать срабатывание двух пожарных извещателей режимом «Пожар». А когда сработало больше двух пожарных извещателей, то вероятность свершения события «Пожар» тем более возрастает.According to current standards, starting a fire extinguishing system by triggering one fire detector is unacceptable, because this can be a false alarm (either due to a false alarm of the fire detector, or due to local changes in the parameters of the protected environment). The main version of the standards is to consider the operation of two fire detectors as the "Fire" mode. And when more than two fire detectors went off, the probability of the occurrence of the Fire event increases all the more.
Видом сформированного в способе-прототипе информационного сигнала не обеспечена возможность определения количества сработавших пожарных извещателей в шлейфе, что не дает возможности применения в приемно-контрольном приборе алгоритмов исключения ложных тревог, основанных на обработке информации о количестве сработавших в шлейфе пожарных извещателей. Как видим, вопрос определения количества сработавших пожарных извещателей в шлейфе: один или много (два и более) в прототипе не решен, такой прибор называется однопороговым.The type of the information signal generated in the prototype method does not provide the possibility of determining the number of triggered fire detectors in the loop, which does not allow the use of false alarm elimination algorithms in the control panel based on the processing of information about the number of fire detectors in the loop. As you can see, the question of determining the number of triggered fire detectors in the loop: one or many (two or more) in the prototype is not resolved, such a device is called single-threshold.
Будет справедливо отметить, что способ-прототип не применим к наиболее распространенным шлейфам сигнализации, где для контроля состояния шлейфа используется постоянное напряжение.It will be fair to note that the prototype method is not applicable to the most common alarm loops, where a constant voltage is used to monitor the loop condition.
Целью разработки заявляемого способа является:The purpose of the development of the proposed method is:
1. Снижение энергопотребления процесса контроля целостности шлейфа.1. Reducing the power consumption of the loop integrity control process.
2. Обеспечение возможности отличия перехода одного пожарного извещателя в тревожное состояние от перехода в тревожное состояние двух и более пожарных извещателей.2. Making it possible to distinguish the transition of one fire detector to an alarm state from the transition to an alarm state of two or more fire detectors.
Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля состояния и целостности шлейфа, основанном на подаче базового сигнала через шлейф с включенными пожарными извещателями в активное оконечное устройство, с последующим формированием информационного сигнала о состоянии пожарных извещателей в шлейфе, и периодически повторяющегося сигнала целостности шлейфа, формируемого активным оконечным устройством, и на подаче обоих сигналов к приемно-контрольному прибору через шлейф - вот в этом заявляемом способе, в качестве базового сигнала подают постоянное напряжение, информационный сигнал формируют многоуровневым, меняющим свой уровень в зависимости от количества перешедших в тревожное состояние пожарных извещателей в шлейфе, сигнал целостности шлейфа вырабатывают в виде последовательности одиночных контрольных импульсов, период которых определяют из условия минимального энергопотребления в шлейфе с одной стороны и условия допустимого времени достоверного определения целостности шлейфа с другой, а их длительность выбирают меньше, чем максимальная длительность импульсов на входе приемно-контрольного прибора, не защитываемая как состояние тревоги, с одной стороны, и с другой стороны больше, чем период измерения приемно-контрольным прибором напряжения шлейфа, состоящего из многоуровневого информационного сигнала и контрольных импульсов, в качестве инструмента обработки которого применяют многоразрядное аналого-цифровое преобразование, и по его результатам отличают переход в тревожное состояние одного пожарного извещателя от перехода двух и более, и распознают исправность/неисправность шлейфа.This goal is achieved by the fact that in the method of monitoring the status and integrity of the loop, based on the supply of the basic signal through the loop with the fire detectors turned on to the active terminal device, with the subsequent formation of an information signal about the state of the fire detectors in the loop, and a periodically repeating loop integrity signal generated active terminal device, and on the supply of both signals to the control panel via a loop - here in this claimed method, as a basic signal they supply a constant voltage, the information signal is formed by a multilevel one, changing its level depending on the number of fire detectors in the loop that have become alarmed, the loop integrity signal is generated as a sequence of single control pulses, the period of which is determined from the condition of minimum power consumption in the loop on one side and conditions allowable time for reliable determination of the integrity of the loop on the other, and their duration is chosen less than the maximum duration and pulses at the input of the control panel, which is not protected as an alarm condition, on the one hand, and on the other hand, is longer than the period of measuring the loop voltage by the control panel, consisting of a multilevel information signal and control pulses, the multi-bit is used as a processing tool analog-to-digital conversion, and according to its results distinguish the transition to the alarm state of one fire detector from the transition of two or more, and recognize the serviceability / malfunction of the loop .
Поясним сущность изобретения иными словами:We explain the essence of the invention in other words:
Целью разработки заявляемого способа является:The purpose of the development of the proposed method is:
1. Снижение энергопотребления процесса контроля целостности шлейфа. Поставленная цель достигнута за счет увеличения периода следования и оптимизации длительности контрольных импульсов.1. Reducing the power consumption of the loop integrity control process. The goal is achieved by increasing the repetition period and optimizing the duration of the control pulses.
2. Обеспечение возможности отличия перехода одного пожарного извещателя в тревожное состояние, от перехода в тревожное состояние двух и более пожарных извещателей.2. Making it possible to distinguish the transition of one fire detector to an alarm state from the transition to an alarm state of two or more fire detectors.
Поставленная цель достигнута за счет формирования напряжения в шлейфе, состоящего из контрольных импульсов и многоуровневого информационного сигнала (изменяющего свой уровень в зависимости от числа сработавших пожарных извещателей) и предназначенного для последующего многоразрядного аналого-цифрового преобразования, позволяющего применить в дальнейшем алгоритмы исключения ложных тревог. Приемно-контрольный прибор при этом отличает ситуацию, когда сработал один пожарный извещатель (режим «Внимание»), от сработки двух и более (режим «Пожар»).This goal was achieved due to the formation of voltage in the loop, consisting of control pulses and a multi-level information signal (changing its level depending on the number of fire detectors triggered) and intended for subsequent multi-bit analog-to-digital conversion, which allows further use of false alarm elimination algorithms. At the same time, the control panel distinguishes the situation when one fire detector (“Attention” mode) has tripped from the operation of two or more (“Fire” mode).
Идея формирования двух сигналов - информационного о состоянии пожарных извещателей в шлейфе и сигнала целостности шлейфа, формируемого с помощью активного оконечного устройства, потребляющего ток шлейфа только во время формирования повторяющегося периодически во времени сигнала целостности шлейфа, реализована и в аналоге (заявка №2003133434), и прототипе (патент №2078376). Выигрыша по снижению потребляемой энергии на контроль целостности шлейфа в аналоге (заявка №2003133434) - нет совсем по сравнению с неэкономичным способом контроля целостности шлейфа с пассивным оконечным устройством - с оконечным резистором (способ по книге автора Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М.: Стройиздат, 1985, с.205-222), т.к. применен способ двоякого контроля целостности со сложным оконечным устройством, включающий в себя контроль и на пассивном и плюс на активном оконечном устройстве. В прототипе (патент №2078376) - выигрыш не так уж велик по сравнению с тем же неэкономичным способом контроля целостности шлейфа с пассивным оконечным устройством - оконечным резистором (способ по книге автора Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М.: Стройиздат, 1985, с.205-222).The idea of generating two signals - information about the status of fire detectors in the loop and the loop integrity signal generated by the active terminal device, consuming the loop current only during the formation of the loop integrity signal periodically repeating in time, is implemented in the analogue (application No. 2003133434), and prototype (patent No. 2078376). The gain in reducing energy consumption for loop integrity monitoring in the analogue (application No. 2003133434) is not quite compared to the uneconomical way of loop integrity monitoring with a passive terminal device - with a terminal resistor (method according to the author’s book F. F. Sharovar Fire alarm devices and systems M.: Stroyizdat, 1985, p.205-222), because a double integrity control method with a complex terminal device has been applied, which includes monitoring on both the passive and plus on the active terminal device. In the prototype (patent No. 2078376) - the gain is not so great compared to the same uneconomical way of controlling the integrity of the loop with a passive terminal device - terminal resistor (method according to the author’s book, F. Sharovar. Fire alarm devices and systems. M.: Stroyizdat 1985, p.205-222).
Поясним подробнее, в способе контроля целостности с пассивным оконечным устройством - оконечным резистором, грубо говоря, весь ток шлейфа делится следующим образом: 50% (максимум) - на пожарные извещатели и 50% (минимум) - на оконечный резистор. В аналоге (заявка №2003133434), где оправданно применено сложное оконечное устройство с двойным контролем целостности шлейфа, на пожарные извещатели идет еще меньше энергии шлейфа в процентном соотношении, т.к. к току, потребляемому пассивным оконечным устройством - оконечным резистором, добавляется еще и ток активного оконечного устройства. В прототипе с активным оконечным устройством (патент №2078376), ток шлейфа делится следующим образом: 66% (максимум) - на пожарные извещатели и 33% (минимум) - на контроль целостности. В заявляемом нами способе удалось снизить энергозатраты на контроль целостности шлейфа порядка до 1-5%, т.е. более 95% тока шлейфа используется на пожарные извещатели, что позволяет увеличить их количество в шлейфе в полтора-два раза. Кроме того, сформировав многоуровневый информационный сигнал, который целесообразно (т.к. он по своему построению предназначен) подвергнуть многоразрядному преобразованию в цифровой вид, удается различать переход в тревожное состояние одного пожарного извещателя, от сработки нескольких пожарных извещателей. Формирование многоуровневого информационного сигнала очень важно для получения информации о реальной картине пожара, а главное для применения в приемно-контрольном приборе алгоритмов исключения ложных тревог, основанных на обработке информации о количестве сработавших в одном шлейфе пожарных извещателей.Let us explain in more detail, in the integrity control method with a passive terminal device - an end resistor, roughly speaking, the entire loop current is divided as follows: 50% (maximum) - to fire detectors and 50% (minimum) - to the terminal resistor. In the analogue (application No. 2003133434), where a sophisticated terminal device with double loop integrity control is justifiably used, fire detectors use even less loop energy in percentage terms, because to the current consumed by the passive terminal device - the terminal resistor, the current of the active terminal device is also added. In the prototype with an active terminal device (patent No. 2078376), the loop current is divided as follows: 66% (maximum) - for fire detectors and 33% (minimum) - for integrity control. In our claimed method, it was possible to reduce energy consumption for loop integrity control of the order of 1-5%, i.e. more than 95% of the loop current is used by fire detectors, which allows to increase their number in the loop one and a half to two times. In addition, having formed a multi-level information signal, which is expedient (since it is designed in its construction) to be subjected to multi-digit conversion to digital form, it is possible to distinguish the transition to the alarm state of one fire detector from the operation of several fire detectors. The formation of a multi-level information signal is very important for obtaining information about the real picture of the fire, and most importantly for the use in the control panel of algorithms for eliminating false alarms based on the processing of information about the number of fire detectors operating in one loop.
Из пояснений, сделанных выше, можно сделать следующие выводы:From the explanations made above, we can draw the following conclusions:
- в заявляемом способе значительно снижено энергопотребление процесса контроля целостности шлейфа по сравнению с прототипом, т.к. длительность импульса контроля целостности шлейфа составляет около процента от длительности периода следования одиночных контрольных импульсов, т.е. энергопотребление процесса контроля целостности шлейфа снижено до (1-5)% от общего количества потребляемой в шлейфе энергии, что позволяет направить на пожарные извещатели до 95% энергии шлейфа, т.е. увеличить количество пожарных извещателей в одном и том же шлейфе в полтора, два раза;- in the claimed method significantly reduced power consumption of the loop integrity control process compared to the prototype, because the duration of the loop integrity monitoring pulse is about a percent of the length of the period of following single control pulses, i.e. the power consumption of the loop integrity control process is reduced to (1-5)% of the total energy consumed in the loop, which allows directing up to 95% of the loop energy to fire detectors, i.e. increase the number of fire detectors in the same loop in one and a half, two times;
- в заявляемом способе по сравнению с прототипом обеспечена возможность отличия сработки одного пожарного извещателя от сработки двух или более пожарных извещателей благодаря природе формируемого в заявляемом способе многоуровневого информационного сигнала, меняющего свою величину (уровень) при сработке каждого из пожарных извещателей - инструментом для достижения этой цели является многоразрядное аналого-цифровое преобразование (оцифровка), с последующим применением для анализа результатов оцифровки алгоритмов исключения ложных тревожных сигналов приемно-контрольного прибора;- in the claimed method, in comparison with the prototype, it is possible to distinguish the triggering of one fire detector from the triggering of two or more fire detectors due to the nature of the multilevel information signal generated in the claimed method, changing its value (level) when each of the fire detectors is triggered - a tool to achieve this is a multi-bit analog-to-digital conversion (digitization), followed by application for the analysis of the results of digitization of algorithms for eliminating false revozhnyh signal receiving and control device;
- и, кроме того, использование в способе в качестве базового сигнала постоянного напряжения в отличие от прототипа, во-первых, не требует формирования сложного базового знакопеременного сигнала, подаваемого на шлейф и на оконечное устройство, и во-вторых, обуславливает предназначение способа для наиболее распространенных шлейфов сигнализации, где для контроля за состоянием шлейфа используется постоянное напряжение.- and, in addition, the use of a constant voltage as the basic signal in the method, unlike the prototype, firstly, does not require the formation of a complex basic alternating signal supplied to the loop and the terminal device, and secondly, determines the purpose of the method for the most common alarm loops, where a constant voltage is used to monitor the loop condition.
Заявляемый способ более экономичен по сравнению с прототипом не из-за того, что способ-прототип по патенту №2078376 работает на знакопеременном сигнале, а заявляемый способ на знакопостоянном, а потому, что снижение затрат энергии на процесс контроля целостности шлейфа обусловлено выбором периода и длительности контрольных импульсов, а именно: период выработки (выдачи) контрольных импульсов увеличен, а их длительность - оптимизирована.The inventive method is more economical in comparison with the prototype not because the prototype method according to patent No. 2078376 works on an alternating signal, but the inventive method on an alternating signal, but because the reduction in energy costs for the loop integrity control process is determined by the choice of period and duration control pulses, namely: the period of generation (issuance) of control pulses is increased, and their duration is optimized.
Таким образом, заявленный способ отличается от известного:Thus, the claimed method differs from the known:
- во-первых, снижением затрат энергии на процесс контроля целостности шлейфа, которое обусловлено выбором периода следования и длительности одиночных контрольных импульсов;- firstly, by reducing energy costs for the loop integrity control process, which is due to the choice of the repetition period and the duration of single control pulses;
- во-вторых, видом информационного сигнала: он отражает текущее состояние пожарных извещателей изменением уровня постоянного напряжения, а не характером искажения базового знакопеременного сигнала в шлейфе, как это сделано в прототипе, что в заявляемом способе позволяет применить в качестве инструмента достижения цели «отличие сработки одного пожарного извещателя от двух и более» многоразрядное аналого-цифровое преобразование (оцифровку) с последующим применением алгоритмов исключения ложных тревог;- secondly, by the type of information signal: it reflects the current state of fire detectors by a change in the constant voltage level, and not by the nature of the distortion of the base alternating signal in the loop, as was done in the prototype, which in the claimed method allows us to use “difference of operation one fire detector from two or more "multi-bit analog-to-digital conversion (digitization) with the subsequent application of algorithms for eliminating false alarms;
- в-третьих, тем, что для подачи через шлейф на активное оконечное устройство не формируют сложный знакопеременный сигнал, а подают постоянное напряжение,- thirdly, by the fact that for supplying via a loop to the active terminal device they do not form a complex alternating signal, but supply a constant voltage,
- в-четвертых, видом сигнала целостности шлейфа - в заявляемом способе это одиночные импульсы, а в прототипе это наличие искажения в группе импульсов базового сигнала.- fourthly, by the type of loop integrity signal - in the claimed method, these are single pulses, and in the prototype this is the presence of distortion in the group of pulses of the base signal.
Заявляемый «Способ контроля состояния и целостности шлейфа» представлен на чертежах:The inventive "Method of monitoring the status and integrity of the loop" is presented in the drawings:
Фиг.1. Блок-схема системы сигнализации, реализующей способ (вариант 1).Figure 1. The block diagram of the alarm system that implements the method (option 1).
Представлена блок-схема реализующей предлагаемый способ системы сигнализации с параллельным включением пожарных извещателей и оконечного устройства в шлейфе.A block diagram of an alarm system implementing the proposed method with parallel activation of fire detectors and a terminal device in a loop is presented.
Фиг.2. Схема оконечного устройства (вариант 1).Figure 2. Scheme of the terminal device (option 1).
Представлена схема электрическая принципиальная одного из возможных вариантов выполнения активного оконечного устройства.An electrical circuit diagram of one of the possible embodiments of an active terminal device is presented.
Фиг.3. Временные диаграммы напряжения на элементах оконечного устройства (варианта 1) при формировании сигнала целостности шлейфа.Figure 3. Timing diagrams of voltage on the elements of the terminal device (option 1) during the formation of the loop integrity signal.
Представлены временные диаграммы напряжения на элементах оконечного устройства. Рассмотрена работа оконечного устройства в случае его исполнения по схеме электрической принципиальной, представленной на Фиг.2.The time diagrams of the voltage across the elements of the terminal device are presented. The operation of the terminal device in case of its execution according to the electrical circuit diagram shown in Figure 2 is considered.
Фиг.4. Эпюры напряжения в шлейфе в различных режимах.Figure 4. Plots of voltage in a loop in various modes.
Представлены временные диаграммы напряжения в шлейфе для обоих вариантов исполнения систем сигнализации, реализующих способ. В связи с параллельным подключением пожарных извещателей и оконечного устройства в шлейфе (вариант 1 системы сигнализации) напряжение и временные диаграммы в любой точке шлейфа одинаковые, в том числе, в частности, и в точках присоединения шлейфа к приемно-контрольному прибору. Рассмотрены возможные режимы состояния шлейфа в зависимости от сработавших пожарных извещателей. Представлены этапы формирования многоуровневого информационного сигнала.The time diagrams of the voltage in the loop for both versions of the alarm systems implementing the method are presented. In connection with the parallel connection of fire detectors and the terminal device in the loop (alarm system option 1), the voltage and timing diagrams at any point in the loop are the same, including, in particular, at the points where the loop is connected to the control panel. Possible modes of loop condition are considered depending on the triggered fire detectors. The stages of the formation of a multi-level information signal are presented.
При последовательно-параллельном построении шлейфа, как это показано в варианте 2 системы сигнализации, напряжения и временные диаграммы полностью аналогичны варианту 1 с параллельным подключением пожарных извещателей с уточнением, что при отключении любого пожарного извещателя от шлейфа варианта 2 происходит разрыв цепи, оконечное устройство отключается от приемно-контрольного прибора и эпюры напряжения в шлейфе соответствуют режиму неисправности (обрыв).When building a loop in series and parallel, as shown in
Фиг.5. Сводная эпюра напряжения в шлейфе в различных режимах.Figure 5. Summary diagram of the voltage in the loop in various modes.
Для наглядности способа (процесса) формирования многоуровневого информационного сигнала в шлейфе и наглядности работы способа контроля целостности шлейфа представлена сводная временная диаграмма напряжения в шлейфе при возможных различных режимах, индицируемых приемно-контрольным прибором системы сигнализации (вариант 1 и также вариант 2), реализующей заявляемый способ.For clarity of the method (process) of forming a multi-level information signal in the loop and for the clarity of the operation of the loop integrity control method, a summary time diagram of the voltage in the loop is presented for various possible modes indicated by the alarm control panel (
Фиг.6. Блок-схема системы сигнализации, реализующей способ (вариант 2).6. The block diagram of the alarm system that implements the method (option 2).
Представлена блок-схема реализующей предлагаемый способ системы сигнализации с последовательно-параллельным включением пожарных извещателей и оконечного устройства в шлейфе.A block diagram of the alarm system implementing the proposed method with series-parallel switching on of fire detectors and a terminal device in a loop is presented.
Фиг.7. Схема электрическая принципиальная активного оконечного устройства(вариант 2).7. The electrical circuit diagram of the active terminal device (option 2).
Фиг.8. Временные диаграммы напряжения на элементах оконечного устройства (варианта 1) при формировании сигнала целостности шлейфа.Fig. 8. Timing diagrams of voltage on the elements of the terminal device (option 1) during the formation of the loop integrity signal.
Фиг.9. Временные диаграммы - пояснение выбора длительности контрольных импульсов.Fig.9. Timing diagrams - an explanation of the choice of the duration of the control pulses.
Фиг.10. Временные диаграммы - пояснение выбора периода следования контрольных импульсов.Figure 10. Timing diagrams - an explanation of the choice of the period of follow-up of control pulses.
Рассмотрим реализацию заявляемого способа в процессе работы системы сигнализации, первый вариант блок-схемы которой может быть представлен, например, в следующем виде (см. Фиг.1). Как видим, система сигнализации содержит приемно-контрольный прибор (1), шлейф (2) с включенными в него параллельно пожарными извещателями (3), например, типа ИП212-63 «Данко», а также активное оконечное устройство (4), подключенное в конце шлейфа, схема электрическая принципиальная активного оконечного устройства может быть, например, такой, как представлена на Фиг.2. При этом приемно-контрольный прибор содержит источник постоянного напряжения (5), балластный резистор (6), который предназначен для ограничения и определения тока в шлейфе через измерение напряжения на балластном резисторе, микроконтроллер (7) - типа ATMEGA32(-16AI), включенный по типовой схеме, приведенной в комплекте документов на микроконтроллер Atmega 32(L) (347pages, revision К, updated 08|07), размещенном на сайте производителя http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2503.pdf.Consider the implementation of the proposed method in the process of operation of the alarm system, the first version of the block diagram of which can be presented, for example, in the following form (see Figure 1). As you can see, the alarm system contains a control panel (1), a loop (2) with parallel fire detectors (3), for example, type IP212-63 Danko, as well as an active terminal device (4) connected to the end of the loop, the electrical circuit diagram of the active terminal device may, for example, be as shown in FIG. In this case, the control panel contains a constant voltage source (5), a ballast resistor (6), which is designed to limit and determine the current in the loop through voltage measurement on the ballast resistor, a microcontroller (7) - type ATMEGA32 (-16AI), included in the standard scheme shown in the set of documents for the Atmega 32 (L) microcontroller (347pages, revision K, updated 08 | 07), available on the manufacturer’s website http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2503.pdf.
Микроконтроллер содержит аналого-цифровой восьмивходовый 10-разрядный преобразователь (8), далее - АЦП. На входе АЦП подключен делитель (9), для согласования реальных напряжений в шлейфе (порядка 20-25 Вольт) с допустимым напряжением на входе микроконтроллера (до 5 Вольт).The microcontroller contains an analog-to-digital eight-input 10-bit converter (8), hereinafter referred to as the ADC. A divider (9) is connected at the input of the ADC to match the real voltages in the loop (about 20-25 volts) with the permissible voltage at the input of the microcontroller (up to 5 volts).
Поскольку оконечное устройство не является стандартным элементом, рассмотрим подробно его построение. Вариант 1 схемы электрической принципиальной оконечного устройства (см. Фиг.1, позиция 4) представлен на Фиг.2 и состоит из задающего генератора (10), формирующего последовательность импульсов с необходимыми временными параметрами, и выходного ключа (11), формирующего контрольные импульсы в шлейфе.Since the terminal device is not a standard element, let us consider in detail its construction.
Генератор включает в себя источник тока (транзисторы VT1 и VT2), накопительный конденсатор С1, в котором копится заряд от источника тока, и компаратор напряжения на конденсаторе С1 с гистерезисом на транзисторах VT3, VT4 и VT5, диоде VD1 и светодиоде VD3. Выходной ключ состоит из стабилитрона VD2, ограничивающего напряжение в шлейфе во время формирования контрольных импульсов, а также светодиода VD3 и транзистора VT5, входящих и в состав генератора.The generator includes a current source (transistors VT1 and VT2), a storage capacitor C1, in which the charge from the current source is accumulated, and a voltage comparator on capacitor C1 with hysteresis on transistors VT3, VT4 and VT5, diode VD1 and LED VD3. The output key consists of a zener diode VD2, which limits the voltage in the loop during the formation of control pulses, as well as the LED VD3 and transistor VT5, which are also part of the generator.
Представленный на Фиг.1 первый вариант охранно-пожарной системы, реализующей заявляемый «Способ контроля состояния и целостности шлейфа», работает следующим образом. В задачи приемно-контрольного прибора (1), кроме контроля состояния пожарных извещателей, включенных в шлейф, входит постоянный контроль целостности соединительных проводов, образующих шлейф (2), по всей длине шлейфа от приемно-контрольного прибора до последнего пожарного извещателя (3), включенного в этот шлейф. Акцентируем внимание на том факте, что контроль состояния пожарных извещателей приемно-контрольный прибор производит по информационному сигналу, который формируют, используя состояние пожарных извещателей в шлейфе, из постоянного базового напряжения, меняя его уровень изменением пропускаемого через пожарные извещатели тока при переходе их в тревожное состояние (срабатывании); в зависимости от числа сработавших пожарных извещателей изменяется уровень напряжения в шлейфе - уровень информационного сигнала. Для контроля целостности шлейфа в конце шлейфа устанавливают оконечное устройство (4), с помощью которого формируют контрольные импульсы, их наличие на входе приемно-контрольного прибора служит подтверждением исправности шлейфа.Presented in figure 1, the first version of the security and fire system that implements the inventive "Method of monitoring the status and integrity of the loop", works as follows. The tasks of the control panel (1), in addition to monitoring the status of fire detectors included in the loop, include continuous monitoring of the integrity of the connecting wires forming the loop (2), along the entire length of the loop from the control panel to the last fire detector (3), included in this loop. We focus on the fact that the status of fire detectors is monitored by an information signal that is generated using the state of fire detectors in a loop from a constant base voltage, changing its level by changing the current passed through fire detectors when they go into alarm state (triggered); depending on the number of triggered fire detectors, the voltage level in the loop changes - the level of the information signal. To control the integrity of the loop at the end of the loop, a terminal device (4) is installed, with the help of which control pulses are generated, their presence at the input of the control panel serves as a confirmation of the health of the loop.
После включения приемно-контрольного прибора базовое постоянное напряжение с выхода источника постоянного напряжения (5) через балластный резистор (6) поступает в шлейф (2), где от этого напряжения начинают работать пожарные извещатели (3) и активное оконечное устройство (4).After turning on the control panel, the basic constant voltage from the output of the constant voltage source (5) through the ballast resistor (6) enters the loop (2), where fire detectors (3) and the active terminal device (4) start working from this voltage.
Во время работы пожарные извещатели, размещенные в помещениях охраняемого объекта, контролируют характерный параметр окружающей среды, например, температуру, задымленность воздуха и так далее в зависимости от типа пожарного извещателя, и при отсутствии тревожных признаков, иными словами при отсутствии отклонений контролируемых параметров от заданной нормы, пожарные извещатели пропускают через себя (потребляют) лишь небольшой дежурный ток, необходимый для работы самого пожарного извещателя, а активное оконечное устройство «сигналит» (точнее сказать вырабатывает одиночные контрольные импульсы с заданным периодом и длительностью) о целостности всего шлейфа, т.к. оконечное устройство подключено в конце и только при целостности всего шлейфа на оконечное устройство осуществляется подача базового напряжения.During operation, fire detectors located in the premises of the guarded object monitor a characteristic environmental parameter, for example, temperature, smoke content and so on, depending on the type of fire detector, and in the absence of alarm signs, in other words, in the absence of deviations of the monitored parameters from the set norm , fire detectors pass through (consume) only a small standby current necessary for the fire detector to operate, and the active terminal device “signals” (more precisely, it generates single control pulses with a given period and duration) about the integrity of the entire loop, because the terminal device is connected at the end and only with the integrity of the entire loop to the terminal device is the base voltage supplied.
Допустим, что описанная выше система, реализующая заявленный способ, находится в дежурном режиме, т.е. включенные в шлейф (2) пожарные извещатели (3) потребляют лишь небольшой дежурный ток и не оказывают значительного влияния на уровень напряжения в шлейфе информационного сигнала в шлейфе, такое состояние шлейфа соответствует режиму «Норма» на приемно-контрольном приборе. Временная диаграмма режима «Норма» представлена на Фиг.4а), где:Suppose that the system described above that implements the claimed method is in standby mode, i.e. the fire detectors (3) included in the loop (2) consume only a small standby current and do not significantly affect the voltage level in the loop of the information signal in the loop, this loop condition corresponds to the “Normal” mode on the control panel. The timing diagram of the "Normal" mode is presented in Fig.4a), where:
- UБАЗ - напряжение на выходе источника постоянного напряжения (5), по сути, это уровень постоянного базового напряжения в шлейфе, подаваемого на шлейф и через шлейф на пожарные извещатели и оконечное устройство;- U BAZ - voltage at the output of a constant voltage source (5), in fact, this is the level of constant base voltage in the loop supplied to the loop and through the loop to fire detectors and terminal device;
- UИНФ - напряжение на шлейфе в паузах между контрольными импульсами в режиме «Норма», по сути это информационный сигнал о состоянии пожарных извещателей в шлейфе;- U INF - voltage on the loop in the pauses between the control pulses in the "Normal" mode, in fact it is an information signal about the status of fire detectors in the loop;
- UПОРОГ - изменение напряжения в шлейфе на величину, превышающую UПОРОГ на время длительности контрольного импульса приемно-контрольный прибор считает признаком наличия контрольного импульса;- U THRESHOLD - a change in the voltage in the loop by an amount exceeding U THRESHOLD for the duration of the control pulse duration, the control panel considers a sign of the presence of a control pulse;
- UНОРМ - это уровень информационного сигнала ниже UБАЗ, но выше UПОЖАР, при напряжении информационного сигнала в шлейфе ниже этого уровня приемно-контрольный прибор переходит в состояние «Внимание»;- U NORM - this is the level of the information signal below U BAZ , but above U FIRE , when the voltage of the information signal in the loop below this level, the control panel switches to the “Attention” state;
- UПОЖАР - это уровень информационного сигнала, ниже которого приемно-контрольный прибор переходит в состояние «Пожар»;- U FIRE - this is the level of the information signal, below which the control panel goes into the “Fire” state;
- UНЕИСП - порог напряжения в шлейфе между состояниями «Пожар» и «Неисправность (КЗ)»,- U NEISP - voltage threshold in the loop between the conditions of "Fire" and "Fault (C)",
- UИМП - уровень контрольных импульсов.- U IMP - level of control pulses.
Как видим из Фиг.4а), когда все пожарные извещатели в шлейфе находятся в дежурном состоянии, напряжение информационного сигнала (равное напряжению во время пауз между контрольными импульсами) находится между значениями порогов UНОРМ и UБАЗ.As can be seen from Fig.4a), when all fire detectors in the loop are in standby state, the voltage of the information signal (equal to the voltage during pauses between the control pulses) is between the thresholds U NORM and U BAZ .
Поскольку в шлейфе все пожарные извещатели (3) и оконечное устройство (4) включены параллельно, токи, протекающие через них, складываются и результирующий ток шлейфа формирует на балластном резисторе (6) падение напряжения, прямо пропорциональное суммарному току в шлейфе; на сколько возрастает падение напряжения на балластном резисторе - на столько падает напряжение в шлейфе. Напряжение в шлейфе (2), равное разности напряжений на выходе источника постоянного напряжения (5) и напряжения на балластном резисторе (6), при увеличении тока в шлейфе линейно снижается. Поэтому под воздействием импульсного увеличения тока через оконечное устройство (4) в шлейфе появляются импульсы напряжения, на время длительности контрольных импульсов напряжение в шлейфе снижается.Since all fire detectors (3) and the terminal device (4) are connected in parallel in the loop, the currents flowing through them are added and the resulting loop current forms a voltage drop on the ballast resistor (6), which is directly proportional to the total current in the loop; how much the voltage drop across the ballast increases - by how much the voltage drops in the loop. The voltage in the loop (2), equal to the voltage difference at the output of the constant voltage source (5) and the voltage at the ballast resistor (6), linearly decreases with increasing current in the loop. Therefore, under the influence of a pulse increase in the current through the terminal device (4), voltage pulses appear in the loop, the voltage in the loop decreases for the duration of the control pulses.
На протяжении всего времени работы системы и независимо от состояния пожарных извещателей активное оконечное устройство (4) работает в импульсном режиме. Основную часть времени оно потребляет из шлейфа лишь незначительный ток (порядка 50-100 микроампер), необходимый для работы самого оконечного устройства, и только на время длительности импульсов ток оконечного устройства скачкообразно увеличивается.Throughout the entire life of the system and regardless of the state of the fire detectors, the active terminal device (4) operates in a pulsed mode. The main part of the time it consumes from the loop only a small current (of the order of 50-100 microamps), necessary for the terminal device to operate, and only for the duration of the pulse duration the current of the terminal device increases stepwise.
Рассмотрим процесс формирования последовательности одиночных контрольных импульсов, отраженный в работе активного оконечного устройства, вариант 1 схемы электрической принципиальной которого представлен на Фиг.2. Первоначально, при отсутствии постоянного базового напряжения в шлейфе, подключаемого к прибору через контакты разъема X1, все транзисторы и диоды закрыты, накопительный конденсатор С1 (см. Фиг.2) полностью разряжен. Напряжение в шлейфе отсутствует.Consider the process of forming a sequence of single control pulses, reflected in the operation of the active terminal device,
С того момента, как подают напряжение в шлейф, оно полностью поступает на источник тока оконечного устройства (см. Фиг.2 VT1 и VT2). За счет этого напряжения через резистор R1 начинает протекать ток, который попадает в базу транзистора VT2 и открывает коллекторный переход этого транзистора, при этом его эмиттерный ток возрастает. Когда этот ток создает на резисторе R2 напряжение, достаточное для отпирания транзистора VT1, этот транзистор открывается и забирает часть базового тока транзистора VT2, что ограничивает эмиттерный ток этого транзистора на уровне, едва достаточном для создания на резисторе R2 отпирающего напряжения для транзистора VT1. При уменьшении эмиттерного тока транзистора VT2 напряжение база-эмиттер транзистора VT1 уменьшается, он начинает закрываться и его коллекторный ток падает. При этом базовый ток транзистора VT2 увеличивается, возвращая его эмиттерный ток к стабильному значению. Таким образом, ток через транзистор VT2 стабилизирован и мало зависит от напряжения на источнике тока (транзисторы VT1 и VT2).From the moment that the voltage is supplied to the loop, it is completely supplied to the current source of the terminal device (see Fig. 2 VT1 and VT2). Due to this voltage, a current begins to flow through the resistor R1, which enters the base of the transistor VT2 and opens the collector junction of this transistor, while its emitter current increases. When this current creates enough voltage on resistor R2 to turn on transistor VT1, this transistor opens and picks up a part of the base current of transistor VT2, which limits the emitter current of this transistor to a level that is barely enough to create a trigger voltage on resistor R2 for transistor VT1. When the emitter current of transistor VT2 decreases, the base-emitter voltage of transistor VT1 decreases, it starts to close, and its collector current drops. In this case, the base current of the transistor VT2 increases, returning its emitter current to a stable value. Thus, the current through the transistor VT2 is stabilized and little depends on the voltage at the current source (transistors VT1 and VT2).
Выходной ток источника тока поступает в накопительный конденсатор С1 и вызывает линейное увеличение напряжения на нем (см. Фиг.3а). По мере увеличения этого напряжения, растет напряжение база-эмиттер транзистора VT3 (см. Фиг.3б), формируемое резисторным делителем, образованным резистором R3 с одной стороны и R4-R5-R8-R9 с другой стороны. Когда это напряжение достигнет порогового значения (см. Фиг.3б, момент t1), транзистор VT3 начнет открываться и его коллекторный ток откроет транзистор VT4. В свою очередь увеличение коллекторного тока транзистора VT4 вызовет рост напряжения на его коллекторе, что вызовет ток через резистор R5 в базу транзистора VT3 - положительная обратная связь приведет к лавинообразному открыванию обоих транзисторов (VT3 и VT4).The output current of the current source enters the storage capacitor C1 and causes a linear increase in voltage across it (see Fig. 3a). As this voltage increases, the base-emitter voltage of the VT3 transistor grows (see Fig. 3b), formed by a resistor divider formed by a resistor R3 on the one hand and R4-R5-R8-R9 on the other hand. When this voltage reaches the threshold value (see Fig. 3b, moment t 1 ), the transistor VT3 will begin to open and its collector current will open the transistor VT4. In turn, an increase in the collector current of the VT4 transistor will cause an increase in the voltage on its collector, which will cause a current through the resistor R5 to the base of the transistor VT3 - positive feedback will lead to an avalanche-like opening of both transistors (VT3 and VT4).
Полностью открывшийся транзистор VT4 вызовет появление напряжения конденсатора С1 на коллекторе транзистора VT4 (см. Фиг.3в), что вызовет ток через резистор R8 в базу транзистора VT5, который полностью откроется. При этом напряжение на его коллекторе упадет практически до нуля, что вызовет протекание тока через светодиод VD3. Этот ток состоит из двух частей. Во-первых, через резистор R10 и открывшийся диод VD1 потечет разрядный ток из конденсатора С1 на землю. Во-вторых, через стабилитрон VD2 потечет ток из шлейфа. Это вызовет снижение напряжения в шлейфе (см. Фиг.3г) до величины, определяемой падением напряжений на стабилитроне VD2 и светодиоде VD3.The fully opened transistor VT4 will cause the voltage of the capacitor C1 to appear on the collector of the transistor VT4 (see Fig.3c), which will cause a current through the resistor R8 to the base of the transistor VT5, which will fully open. In this case, the voltage on its collector will drop to almost zero, which will cause current to flow through the VD3 LED. This current consists of two parts. Firstly, through the resistor R10 and the opened diode VD1, the discharge current will flow from the capacitor C1 to the ground. Secondly, through the Zener diode VD2, current will flow from the loop. This will cause a decrease in the voltage in the loop (see Fig. 3d) to a value determined by the voltage drop across the Zener diode VD2 and the LED VD3.
Величина разрядного тока через резистор R10 значительно больше, чем ток заряда от источника тока. Это вызовет быстрый разряд конденсатора С1 и падение напряжения на нем (см. Фиг.3а). По мере разряда конденсатора входные напряжения и токи транзисторов VT2 и VT3 будут уменьшаться до тех пор, пока один из них не начнет закрываться (см. Фиг.3б, момент t2).The value of the discharge current through the resistor R10 is much larger than the charge current from the current source. This will cause a fast discharge of the capacitor C1 and a voltage drop across it (see Fig. 3a). As the capacitor discharges, the input voltages and currents of the transistors VT2 and VT3 will decrease until one of them starts to close (see Fig.3b, moment t 2 ).
Как только это произойдет, начнется лавинообразный процесс закрывания обоих транзисторов под воздействием положительной обратной связи через резистор R5. Что приведет к закрыванию транзистора VT5, диода VD1, стабилитрона VD2 и светодиода VD3.As soon as this happens, an avalanche-like process of closing both transistors under the influence of positive feedback through resistor R5 will begin. Which will lead to the closing of the transistor VT5, diode VD1, Zener diode VD2 and LED VD3.
Далее процесс будет повторяться, только начальные условия последующих циклов отличаются от условий в момент подачи базового напряжения на шлейф, поэтому период установившихся колебаний генератора будет равен промежутку времени с момента t1 до момента t3 на Фиг.3. Длительности контрольных импульсов - первого (с момента t1 до момента t3 см. Фиг.3) и всех последующих (например, с момента t3 до момента t4 см. Фиг.3) будут совпадать.Further, the process will be repeated, only the initial conditions of subsequent cycles differ from the conditions at the time the base voltage was applied to the loop, so the period of steady oscillations of the generator will be equal to the time interval from time t 1 to time t 3 in FIG. 3. The duration of the control pulses - the first (from time t 1 to time t 3 see FIG. 3) and all subsequent ones (for example, from time t 3 to time t 4 see FIG. 3) will coincide.
Как мы видим, через равные промежутки времени оконечное устройство скачкообразно увеличивает проходящий через него ток на время, определяемое длительностью контрольных импульсов, с заданным периодом, формируя, таким образом, сигнал целостности шлейфа - напряжение UИМП, причем длительность этих импульсов тока оказывается значительно меньше периода их следования и сам период задан выбором элементов R2, C1, R3, R4, R5, R8 и R9, и определен, прежде всего, из условия допустимого времени на достоверное определение неисправности шлейфа, а также из условия экономии потребляемой оконечным устройством энергии.As we can see, at regular intervals, the terminal device jumps in stepwise increases the current passing through it by the time determined by the duration of the control pulses with a given period, thus forming the loop integrity signal - voltage U IMP , and the duration of these current pulses is much less than the period of their following and the period itself is determined by the choice of elements R2, C1, R3, R4, R5, R8 and R9, and is determined, first of all, from the condition of admissible time for a reliable determination of the fault of the loop, as well as from the conditions saving energy consumed by the terminal device.
Каждый контрольный импульс сопровождается миганием светодиода VD3, что дает дополнительную возможность визуального контроля целостности шлейфа и работы оконечного устройства.Each control pulse is accompanied by a flashing of the VD3 LED, which gives an additional opportunity to visually control the integrity of the loop and the operation of the terminal device.
Обратимся к рассмотрению формирования информационного сигнала в режиме «Неисправность» шлейфа. В случае обрыва шлейфа и при дежурном состоянии всех пожарных извещателей временная диаграмма представлена на Фиг.4б. Напряжение Let us turn to the consideration of the formation of an information signal in the “Failure” mode of the loop. In the event of a break in the loop and in the standby state of all fire detectors, the timing diagram is presented in Fig.4b. Voltage
UБАЗ на оконечное устройство не поступает, при этом контрольные импульсы оконечное устройство не формирует. Уровень информационного сигнала UИНФ как и в режиме «Норма» выше порога UНОРМ.U BAS is not supplied to the terminal device, while the terminal device does not generate control pulses. The level of the information signal U INF as in the “Normal” mode is higher than the threshold U NORM .
При замыкании проводов в шлейфе напряжение в нем падает до нуля, временная диаграмма в режиме короткого замыкания шлейфа см. Фиг.5 - режим «КЗ». Приемно-контрольный прибор и при обрыве и при коротком замыкании шлейфа показывает режим «Неисправность».When the wires in the loop are shorted, the voltage in it drops to zero, the time diagram in the short circuit mode of the loop, see Figure 5 - mode "short circuit". The control panel, in case of breakage and short circuit of the loop, displays the “Fault” mode.
Далее продолжим рассмотрение процесса формирования информационного сигнала в режиме «ВНИМАНИЕ». При выявлении тревожных пожарных признаков, например повышения температуры или появления задымленности, но при наличии контрольных импульсов, подтверждающих целостность шлейфа, когда только один из пожарных извещателей (3) скачкообразно увеличивает и фиксирует пропускаемый через себя ток, временная диаграмма примет вид, представленный на Фиг.4в). Как видим, уровень информационного сигнала падает (мы наблюдаем процесс формирования многоуровневого информационного сигнала, в данном режиме - уровень информационного сигнала упал на величину, определяемую приростом тока через сработавший пожарный извещатель и сопротивлением балластного резистора), уровень информационного сигнала UИНФ при переходе любого пожарного извещателя в шлейфе в тревожный режим находится между значениями UНОРМ и Next, we continue to consider the process of generating an information signal in the “ATTENTION” mode. If alarming fire signs are detected, for example, an increase in temperature or the appearance of smoke, but in the presence of control pulses confirming the integrity of the loop, when only one of the fire detectors (3) jumpwise increases and fixes the current passed through itself, the time diagram will take the form shown in Fig. 4c). As you can see, the level of the information signal drops (we observe the process of forming a multi-level information signal, in this mode - the level of the information signal drops by an amount determined by the increase in current through the triggered fire detector and the resistance of the ballast resistor), the level of the information signal U INF at the transition of any fire detector in a loop in alarm mode is between the values of U NORM and
UПОЖАР, т.е. стал меньше чем UНОРМ, но все еще больше UПОЖАР.U FIRE , i.e. became less than U NORM , but still more than U FIRE .
Приемно-контрольный прибор переходит в состояние «Внимание» и предпринимает действия, направленные на снижение вероятности выдачи ложного сигнала «Пожар». В зависимости от настроек прибора это может быть один из следующих вариантов:The control panel enters the “Attention” state and takes actions aimed at reducing the probability of issuing a false “Fire” signal. Depending on the settings of the device, this may be one of the following options:
- отключение базового напряжения питания от извещателей на время, достаточное для сброса пожарных извещателей, с последующим восстановлением этого напряжения и ожиданием в течение заданного времени (например, 1 минуты) повторной сработки извещателей в шлейфе - так называемая «разведка» или «переопрос»;- disconnecting the base voltage from the detectors for a time sufficient to reset the fire detectors, with the subsequent restoration of this voltage and waiting for a predetermined time (for example, 1 minute) to re-operate the detectors in the loop - the so-called "reconnaissance" or "interrogation";
- задержка перехода в состояние «Пожар» до сработки второго извещателя (автоматического или ручного, в том же или соседнем шлейфе) с формированием предупреждающей звуковой и световой индикации, но отсутствием сигналов на системы автоматического пожаротушения.- delay in the transition to the “Fire” state until the second detector is triggered (automatic or manual, in the same or adjacent loop) with the formation of warning sound and light indicators, but no signals to the automatic fire extinguishing systems.
Благодаря этим мерам удается с максимальной вероятностью избежать ложных пожарных тревог и ущерба, наносимого системами автоматического пожаротушения людям и имуществу в таком случае.Thanks to these measures, it is possible to avoid false fire alarms and the damage caused by automatic fire extinguishing systems to people and property in this case.
Рассмотрим процесс формирования информационного сигнала в режиме «ПОЖАР», когда сработали (перешли в тревожное состояние) два пожарных извещателя в одном шлейфе, временная диаграмма напряжения представлена на Фиг.4г).Let us consider the process of generating an information signal in the “FIRE” mode, when two fire detectors in the same loop worked (went into an alarm state), the time diagram of the voltage is shown in Fig. 4d).
Как видим, уровень информационного сигнала стал еще меньше, теперь он меньше UПОЖАР и расположен между значениями UПОЖАР и UНЕИСП. Приемно-контрольный прибор переходит в состояние «Пожар» и формирует запускающий сигнал на системы автоматического пожаротушения.As you can see, the level of the information signal has become even lower, now it is less than U FIRE and is located between the values of U FIRE and U NORMAL . The control panel enters the “Fire” state and generates a triggering signal to the automatic fire extinguishing systems.
При трех и более сработавших пожарных извещателях в шлейфе напряжение информационного сигнала UИНФ становится еще меньше, но все равно находится в тех же пределах, что и в рассмотренном ранее случае. Приемно-контрольный прибор различает только переход одного пожарного извещателя в тревожное состояние от двух и более, два и более им воспринимаются одинаково.With three or more triggered fire detectors in the loop, the voltage of the information signal U INF becomes even lower, but it is still within the same limits as in the case considered earlier. The control panel distinguishes only the transition of one fire detector into an alarm state from two or more, two or more are perceived equally to them.
Для наглядности иллюстрации процесса формирования сигналов целостности и состояния шлейфа, считаем целесообразным привести сводную эпюру напряжения в шлейфе при возможных различных режимах, расположенных друг за другом последовательно во времени (см. Фиг.5). Предварительно акцентируем внимание на том факте, что в суммарном напряжении шлейфа всегда присутствует многоуровневый информационный сигнал, который в зависимости от изменения состояния извещателей в шлейфе может меняться от уровня, близкого к UБАЗ, до нуля (при коротком замыкании шлейфа), и (в случае исправности шлейфа) в суммарном напряжении шлейфа одновременно с многоуровневым информационным сигналом присутствует импульсный сигнал целостности шлейфа (контрольные импульсы).For clarity, to illustrate the process of generating integrity signals and the status of the loop, we consider it expedient to give a summary diagram of the voltage in the loop at various possible modes, located one after another sequentially in time (see Figure 5). We first focus on the fact that in the total voltage of the loop there is always a multilevel information signal, which, depending on the change in the state of the detectors in the loop, can change from a level close to U BAZ to zero (with a short circuit of the loop), and (in case loop health) in the total loop voltage simultaneously with a multilevel information signal there is a pulse signal of loop integrity (control pulses).
Предположим, что при подаче базового напряжения на шлейф, шлейф (см. Фиг.1) оказался в обрыве в каком-либо участке, так что UБАЗ до оконечного устройства «не доходит», контрольные импульсы отсутствуют (нет сигнала целостности шлейфа), но все пожарные извещатели, на которые до участка обрыва шлейфа поступило напряжение UБАЗ, находятся в дежурном режиме, уровень информационного сигнала при этом приближен к UБАЗ, что отражено на сводной эпюре в режиме «Обрыв шлейфа» (см. Фиг.5).Suppose that when applying the basic voltage to the loop, the loop (see Figure 1) turned out to be open in some section, so that the U BAZ “does not reach the terminal”, there are no control pulses (there is no signal of loop integrity), but all fire detectors, which received U BAZ voltage to the loop break section, are in standby mode, the information signal level is close to U BAZ , which is reflected in the summary diagram in the "Loop break" mode (see Figure 5).
Далее оператор нашел место обрыва шлейфа и устранил неисправность, заработало оконечное устройство и в суммарном напряжении на шлейфе появились контрольные импульсы. Допустим, что при этом все пожарные извещатели находятся в дежурном режиме, при этом информационный сигнал изменил уровень за счет потребления тока теперь уже всеми пожарными извещателями шлейфа, а не только теми, что располагались до места обрыва шлейфа. Это состояние шлейфа отражено на сводной эпюре в режиме «НОРМА» (см. Фиг.5).Then the operator found the place of the loop breakage and fixed the malfunction, the terminal device started working and control pulses appeared in the total voltage on the loop. Suppose that all fire detectors are in standby mode, while the information signal has changed due to the current consumption of all fire detectors of the loop now, and not just those that were located to the point where the loop breaks. This loop condition is reflected on the summary diagram in the "NORMAL" mode (see Figure 5).
Далее один из пожарных извещателей сработал (перешел в тревожное состояние), шлейф цел - присутствуют контрольные импульсы, уровень информационного сигнала упал, он находится между UНОРМ и UПОЖАР, это состояние шлейфа отражено на сводной эпюре в режиме «ВНИМАНИЕ» (см. фиг.5).Then one of the fire detectors worked (went into an alarm state), the loop is intact - control pulses are present, the information signal level has fallen, it is between U NORMAL and U FIRE , this loop condition is reflected on the summary diagram in the ATTENTION mode (see Fig. .5).
При переходе двух и более пожарных извещателей в тревожный режим уровень информационного сигнала еще падает, теперь он располагается между UПОЖАР и When two or more fire detectors go into alarm mode, the level of the information signal still drops, now it is located between U FIRE and
UНЕИСП; это состояние шлейфа отражено на сводной эпюре в режиме «ПОЖАР» (см. Фиг.5).U NEISP ; this loop condition is reflected on the summary diagram in the “FIRE” mode (see Figure 5).
И, наконец, при короткозамкнутом шлейфе напряжение на нем обращается в ноль, что отражено на сводной эпюре в режиме «КЗ».And finally, with a short-circuited loop, the voltage across it turns to zero, which is reflected in the summary diagram in the "KZ" mode.
Рассмотрев процесс формирования сигнала целостности шлейфа в виде последовательности одиночных импульсов (см. Фиг.3) и информационного, многоуровневого сигнала о состоянии пожарных извещателей в шлейфе (см. Фиг.4), мы можем себе представить, что в шлейфе в случае его исправности всегда присутствуют два сигнала: импульсный сигнал целостности шлейфа и информационный, меняющий свой уровень в зависимости от состояния пожарных извещателей в шлейфе, поэтому мы называем этот сигнал многоуровневым (см. Фиг.4, Фиг.5).Having considered the process of generating a loop integrity signal in the form of a sequence of single pulses (see Figure 3) and an informational, multi-level signal on the status of fire detectors in a loop (see Figure 4), we can imagine that in a loop, if it is in good working order, there are two signals: a pulsed loop integrity signal and an information signal that changes its level depending on the state of fire detectors in the loop, therefore we call this signal multi-level (see Figure 4, Figure 5).
Отметим следующее, информационный сигнал в прототипе (см. патент №2078376, Фиг.2-3) не предназначен для многоразрядного АЦП, т.к. основная информация передается не величиной напряжения (различаются только 2 уровня - «наличие» и «отсутствие» сигнала), а последовательностью импульсов (некий вариант двоичного последовательного кода) и использование многоразрядного АЦП нецелесообразно (не имеет смысла), поскольку не добавит полезной информации о состоянии шлейфа.Note the following, the information signal in the prototype (see patent No. 2078376, Fig.2-3) is not intended for multi-bit ADC, because the basic information is transmitted not by the voltage value (only 2 levels are distinguished - “presence” and “absence” of the signal), but by a pulse train (a variant of a binary serial code) and the use of a multi-bit ADC is impractical (it makes no sense), since it does not add useful status information a loop.
Многоуровневый информационный сигнал, формируемый в заявляемом способе, предназначен для многоразрядного аналого-цифрового преобразования и более того, многоразрядная оцифровка служит инструментом для достижения поставленной цели: обеспечение возможности отличить переход (возможно случайный) в тревожное состояние одного пожарного извещателя от перехода двух и более пожарных извещателей. Имея такую возможность отличить, мы снижаем вероятность ложных срабатываний и несрабатываний приемно-контрольного прибора.The multi-level information signal generated in the claimed method is designed for multi-bit analog-to-digital conversion and, moreover, multi-bit digitization serves as a tool to achieve the goal: providing the ability to distinguish the transition (possibly random) in the alarm state of one fire detector from the transition of two or more fire detectors . Having such an opportunity to distinguish, we reduce the likelihood of false alarms and malfunctions of the control panel.
На наш взгляд, несомненно, одним из достоинств заявляемого способа является, в частности, не то, что в нем применено многоразрядное АЦП (хотя и это тоже отличие от прототипа), а то, что в способе, в отличие от прототипа, сформирован многоуровневый информационный сигнал, благодаря которому стало целесообразным применение в качестве инструмента многоразрядного АЦП, т.к. после многоразрядной оцифровки возможно применение алгоритмов снижения вероятности «Ложных тревог» в приемно-контрольном приборе, что и обеспечивает выигрыш по сравнению с прототипом - повышение достоверности результатов анализа пожарной обстановки на объекте охраны.In our opinion, undoubtedly, one of the advantages of the proposed method is, in particular, not that it uses a multi-bit ADC (although this is also a difference from the prototype), but that in the method, in contrast to the prototype, a multi-level information signal, due to which it became expedient to use a multi-bit ADC as a tool, as after multi-digit digitization, it is possible to use algorithms for reducing the probability of “False alarms” in the control panel, which provides a gain in comparison with the prototype — increasing the reliability of the results of the analysis of the fire situation at the security facility.
Поскольку заявляемый «Способ контроля состояния и целостности шлейфа» включает в себя формирование напряжения в шлейфе, которое, в отличие от прототипа, предназначено для многоразрядного аналого-цифрового преобразования и позволяет применить более сложные алгоритмы для анализа состояния шлейфа, что и обеспечивает повышение достоверности результатов анализа оцифрованного напряжения в шлейфе (отличие сработки одного, от двух и более пожарных извещателей), постольку мы приведем краткое рассмотрение процесса многоразрядного аналого-цифрового преобразования, не претендуя на его оригинальность, а лишь для демонстрации предназначения природы сформированного в шлейфе сложного напряжения, состоящего из многоуровневого информационного сигнала и контрольных импульсов, для этой процедуры.Since the inventive "Method for monitoring the state and integrity of the loop" includes the formation of voltage in the loop, which, unlike the prototype, is designed for multi-bit analog-to-digital conversion and allows you to use more complex algorithms for analyzing the state of the loop, which improves the reliability of the analysis results digitized voltage in the loop (the difference between the operation of one, from two or more fire detectors), so far we will provide a brief discussion of the process of multi-bit analog phase transformation, without claiming to be original, but only to demonstrate the purpose of nature of the complex voltage formed in the loop, consisting of a multi-level information signal and control pulses, for this procedure.
Далее рассмотрим процесс многоразрядного аналого-цифрового преобразования многоуровневого информационного сигнала с помощью встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя.Next, we consider the process of multi-bit analog-to-digital conversion of a multi-level information signal using the analog-to-digital converter built into the microcontroller.
Оба сформированных при подаче постоянного базового напряжения сигнала (один сформирован оконечным устройством, как раскрыто выше, а другой сформирован самими пожарными извещателями в зависимости от их состояния) составляют напряжение шлейфа, и через шлейф поступают на входы 1 и 2 (см. Фиг.1) встроенного в микроконтроллер АЦП, например, PA0(ADC0) (это название входов в технической документации на микроконтроллер Atmega 32(L) (347 pages, revision К, updated 08|07), размещенном на сайте производителя http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2503.pdf).Both generated when applying a constant base voltage of the signal (one is formed by the terminal device, as described above, and the other is formed by the fire detectors themselves, depending on their condition) make up the loop voltage, and through the loop enter the
Для согласования уровня напряжения в шлейфе с входом АЦП может понадобиться применить в приемно-контрольном приборе дополнительный резисторный делитель (9) (см. Фиг.1).To match the voltage level in the loop with the ADC input, it may be necessary to use an additional resistor divider (9) in the control panel (see Figure 1).
АЦП настраивают на работу в необходимых режимах в ходе выполнения основной программы приемно-контрольного прибора.The ADC is configured to work in the necessary modes during the execution of the main program of the control panel.
Периодически в ходе выполнения основной программы на АЦП от микроконтроллера подают команды на проведение измерений напряжения на его входах 1; 2 - PA0(ADC0) (см. фиг.1), по сути дела в шлейфе. После завершения измерений в выходном регистре АЦП, носящем название ADC (ADC - это название выходного регистра в комплекте документов на МК, а также ADC - одноименное обозначение результата измерений) появляется значение ADC, определяемое по формуле, приведенной в упомянутой выше технической документации на микроконтроллер:Periodically during the execution of the main program on the ADC from the microcontroller commands are issued to conduct voltage measurements at its
ADC=(Vin·1024)/Vref,ADC = (V in · 1024) / V ref ,
где 1024=210, где 10 - количество разрядов АЦП,where 1024 = 2 10 , where 10 is the number of bits of the ADC,
Vref - опорное напряжение АЦП (предел измерения),V ref - reference voltage of the ADC (measurement limit),
Vin - реальное напряжение на входе АЦП с учетом делителя:V in - real voltage at the input of the ADC, taking into account the divider:
Vin=UШС·К,V in = U ШС · К,
где UШС - напряжение в шлейфе,where U AL - voltage in the loop,
К - коэффициент передачи согласующего резисторного делителя (9) (см. Фиг.1); если делителя нет, то К=1.K is the transfer coefficient of the matching resistor divider (9) (see Figure 1); if there is no divisor, then K = 1.
Таким образом, результат измерения напряжения на входе АЦП прямо пропорционален напряжению в шлейфеThus, the result of measuring the voltage at the input of the ADC is directly proportional to the voltage in the loop
ADC=(UШС·К·1024)/Vref.ADC = (U GC · K · 1024) / V ref .
Для анализа состояния шлейфа микроконтроллеру достаточно сравнить полученную в результате измерения величину напряжения на входе АЦП со значениями порогов, определенных заранее в процессе проектирования контрольно-приемного прибора (значения К и Vref известны заранее при написании программы микроконтроллера). Сами значения порогов вычисляются по приведенной выше формуле при подстановке соответствующих напряжений (UНОРМ, UПОЖАР и так далее) вместо UШС:To analyze the loop condition, it is enough for the microcontroller to compare the voltage obtained at the ADC input as a result of the measurement with the threshold values determined in advance during the design of the control and reception device (K and V ref values are known in advance when writing the microcontroller program). The threshold values themselves are calculated according to the above formula when substituting the corresponding voltages (U NORM , U FIRE and so on) instead of U AL :
ADCБA3=(UБАЗ·К·1024)/Vref,ADC BA3 = (U BAZ · K · 1024) / V ref ,
ADCНОРМ=(UНОРМ·К·1024)/Vref,ADC NORM = (U NORM · K · 1024) / V ref ,
ADCПОЖАР=(UПОЖАР·К·1024)/Vref,ADC FIRE = (U FIRE · K · 1024) / V ref ,
АDСНЕИСП=(UНЕИСП·К·1024)/Vref,ADC NEISP = (U NEISP · K · 1024) / V ref ,
гдеWhere
UБАЗ - базовое напряжение шлейфа с выхода источника постоянногоU BAZ - the base voltage of the loop from the output of a constant source
напряжения (5), см. Фиг.1,voltage (5), see Figure 1,
UНОРМ - порог напряжения в шлейфе между состояниями «Норма» иU NORM - voltage threshold in the loop between the conditions of the "Norm" and
«Внимание», см. Фиг.4,"Attention", see Figure 4,
UПОЖАР - порог напряжения в шлейфе между состояниями «Внимание» и «Пожар»,U FIRE - voltage threshold in the loop between the states of "Attention" and "Fire",
UНЕИСП - порог напряжения в шлейфе между состояниями «Пожар» иU NEISP - voltage threshold in the loop between the conditions of "Fire" and
«Неисправность (КЗ)»,"Fault (KZ)",
АDСБАЗ - значение ADC на выходе АЦП при измерении напряжения вADC BAZ - ADC value at the ADC output when measuring voltage in
шлейфе, равного UБАЗ,a loop equal to U BAZ ,
АDСНОРМ - значение ADC на выходе АЦП при измерении напряжения вADC NORM - ADC value at the ADC output when measuring voltage in
шлейфе, равного UНОРМ,loop equal to U NORM ,
АDСПОЖАР - значение ADC на выходе АЦП при измерении напряженияADC FIRE - ADC value at the ADC output for voltage measurement
в шлейфе, равного UПОЖАР,in a loop equal to U FIRE ,
АDСНЕИСП - значение ADC на выходе АЦП при измерении напряженияADC NEISP - ADC value at the ADC output for voltage measurement
в шлейфе, равного UНЕИСП.in a loop equal to U NESIS .
На фигуре 4а) приводится форма информационного сигнала в нормальном состоянии шлейфа (все пожарные извещатели находятся в дежурном состоянии и шлейф исправен, то есть он не оборван и не закорочен). В этом режиме ток шлейфа, состоящий из суммы дежурных токов пожарных извещателей и импульсного тока оконечного устройства, создает два значения напряжения в шлейфе: между импульсами, являющееся по сути информационным сигналом UИНФ о состоянии шлейфа, а вернее будет сказать о состоянии пожарных извещателей в нем, и UИМП во время контрольных импульсов, являющихся сигналом целостности шлейфа.Figure 4a) shows the form of the information signal in the normal state of the loop (all fire detectors are in standby state and the loop is operational, that is, it is not cut off and shorted). In this mode, the loop current, consisting of the sum of the standby currents of the fire detectors and the pulse current of the terminal device, creates two voltage values in the loop: between pulses, which is essentially an information signal U INF on the status of the loop, or rather, the state of the fire detectors in it , and U IMP during the control pulses, which are a signal of the integrity of the loop.
Во время формирования оконечным устройством контрольных импульсов напряжение в шлейфе UИМП снижается относительно значения UИНФ на величину, превышающую пороговое значение UПОРОГ, что дает возможность микроконтроллеру выделить по уровню контрольные импульсы из информационного сигнала.During the formation of the control terminal voltage of the pulses in the loop U IMP reduced relative to the value U of IFN by more than the threshold value U THRESHOLD, which enables the microcontroller to identify the level control pulses from the data signal.
Когда все пожарные извещатели в шлейфе находятся в дежурном режиме, напряжение в шлейфе между контрольными импульсами находится в диапазонеWhen all fire detectors in the loop are in standby mode, the voltage in the loop between the control pulses is in the range
UНОРМ<UИНФ≤UБАЗ. NORMAL U <U IFN ≤U bases.
В этом случае после завершения измерений в выходном регистре ADC микроконтроллера будет присутствовать значение, соответствующее следующему условию:In this case, after completing the measurements, the value corresponding to the following condition will be present in the output register of the ADC of the microcontroller:
АDCНОРМ<ADC≤ADСБАЗ,АDC NORM <ADC≤ADС BAZ ,
что и служит признаком нормального состояния пожарных извещателей в шлейфе.which serves as a sign of the normal state of fire detectors in a loop.
Если один из пожарных извещателей в шлейфе перейдет в тревожное состояние и скачкообразно увеличит проходящий через него ток (см. Фиг.4в), то напряжение в шлейфе между контрольными импульсами будет находиться в диапазонеIf one of the fire detectors in the loop goes into an alarm state and abruptly increases the current passing through it (see Fig. 4c), then the voltage in the loop between the control pulses will be in the range
UПОЖАР<UИНФ≤UНОРМ, и тогдаU FIRE <U INF ≤U NORM , and then
АDCПОЖАР<ADC≤ADСНОРМ.ADC FIRE <ADC≤ADC NORM .
Если в шлейфе перейдет в тревожное состояние два или более пожарных извещателей (см. Фиг.4г), то напряжение в шлейфе в паузах между контрольными импульсами будет находиться в диапазонеIf two or more fire detectors go into alarm state in the loop (see Fig. 4d), then the voltage in the loop in the pauses between the control pulses will be in the range
UНЕИСП<UИНФ≤UПОЖАР иU NEISP <U INF ≤U FIRE and
АDCНЕИСП<ADC≤АDСПОЖАР.ADC NORMAL <ADC≤ADC FIRE .
Если же в результате неисправности изоляции, постороннего вмешательства или других причин шлейф окажется короткозамкнутым (закороченным и неработоспособным), напряжение в нем упадет ниже уровня UНЕИСП If, as a result of insulation failure, extraneous interference, or other reasons, the loop turns out to be short-circuited (shorted and inoperative), the voltage in it will drop below the U level
0≤UИНФ≤UНЕИСП и0≤U INF ≤U NISP and
0≤ADC≤ADCНЕИСП.0≤ADC≤ADC NULL
Описанным выше способом приемно-контрольный прибор (микроконтроллер) получает информацию о напряжении и токе в шлейфе. В том случае, если результат измерений на выходе АЦП попадает в один диапазон значений в течение достаточно длительного времени (большего, чем время задержки реакции приемно-контрольного прибора на изменение состояния шлейфа, который определяют при разработке этого прибора), то приемно-контрольный прибор делает вывод об изменении состояния шлейфа и соответственно меняет свое состояние в зависимости от выбранной для этого шлейфа пожарной тактики (реакции прибора на срабатывание одного пожарного извещателя, нескольких пожарных извещателей и так далее). Таким образом, происходит многоразрядное преобразование многоуровневого информационного сигнала в цифровой вид.As described above, the control panel (microcontroller) receives information about the voltage and current in the loop. In the event that the measurement result at the ADC output falls into the same range of values for a sufficiently long time (longer than the delay time of the response of the control panel to a change in the state of the loop, which is determined during the development of this device), the control panel does the conclusion about the change in the status of the loop and accordingly changes its state depending on the fire tactics selected for this loop (the response of the device to the operation of one fire detector, several fire detectors lei and so on). Thus, there is a multi-bit conversion of a multi-level information signal into a digital form.
Для выявления признаков наличия контрольных импульсов в шлейфе микроконтроллер запоминает в своей памяти значение числа, полученное в выходном регистре АЦП в прошлый раз. Если следующее значение будет меньше предыдущего на величинуTo identify signs of the presence of control pulses in the loop, the microcontroller remembers in its memory the value of the number obtained in the output register of the ADC last time. If the next value is less than the previous value by
ΔU>UПОРОГ иΔU> U THRESHOLD and
ΔADC>ADCПОРОГ, гдеΔADC> ADC THRESHOLD , where
ADCПОРОГ=(UПОРОГ·К·1024)/Vref,ADC THRESHOLD = (U THRESHOLD · K · 1024) / V ref ,
то микроконтроллер считает это достаточным признаком контрольного импульса от оконечного устройства. В этом случае производится обнуление соответствующего регистра микроконтроллера, регулярно инкрементируемого в процессе выполнения программы. При отсутствии признаков контрольных импульсов в течение продолжительного времени (Фиг.4б) значение в этом регистре достигнет порогового значения, что даст возможность микроконтроллеру сделать вывод о неисправности шлейфа (или оконечного устройства, что не важно) и воспроизвести на своих органах индикации информацию о неисправности.then the microcontroller considers this a sufficient sign of the control pulse from the terminal device. In this case, the corresponding microcontroller register is zeroed out, regularly incremented during the program execution. If there are no signs of control pulses for a long time (Fig. 4b), the value in this register will reach a threshold value, which will enable the microcontroller to make a conclusion about a fault in the loop (or terminal device, which is not important) and reproduce information on the fault on its display organs.
Заявляемый способ контроля состояния и целостности шлейфа позволяет строить системы для его реализации, в которых формирование сигнала на запуск систем автоматического пожаротушения может происходить после анализа состояния пожарных извещателей в одном шлейфе (см. НПБ 88-2001* - «УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ. НОРМЫ И ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ», п.13.3). По терминологии указанного норматива приемно-контрольный прибор, использующий предлагаемый нами способ контроля состояния и целостности шлейфа, называется двухпороговым в отличие от прототипа, который в нормативе называется однопороговым.The inventive method for monitoring the condition and integrity of the loop allows you to build systems for its implementation, in which the formation of a signal to start automatic fire extinguishing systems can occur after analyzing the status of fire detectors in one loop (see NPB 88-2001 * - "FIRE FIGHTING AND ALARM SYSTEMS. NORMS AND DESIGN RULES ”, clause 13.3). According to the terminology of the specified standard, the control panel using our proposed method for monitoring the status and integrity of the loop is called a two-threshold, in contrast to the prototype, which is called a single-threshold in the standard.
При формировании сигнала на запуск систем автоматического пожаротушения однопороговым приемно-контрольным прибором, работающим с сигналами, формируемыми в способе-прототипе, согласно НПБ 88-2001* необходимо анализировать состояния трех однопороговых пожарных шлейфов, что ограничивает количество направлений пожаротушения, обслуживающихся одним приемно-контрольным прибором, величиной 1/3 количества пожарных шлейфов. В то же время формируемые в нашем способе сигналы позволяют применить вариант построения двухпорогового пожарного шлейфа, который позволяет формировать сигналы на запуск систем автоматического пожаротушения для количества направлений, равного количеству пожарных шлейфов в приборе.When generating a signal for starting automatic fire extinguishing systems with a single-threshold control panel operating with signals generated in the prototype method, according to NPB 88-2001 *, it is necessary to analyze the status of three single-threshold fire loops, which limits the number of fire extinguishing directions served by one control panel , 1/3 of the number of fire loops. At the same time, the signals generated in our method make it possible to use the option of constructing a two-threshold fire loop, which allows generating signals to start automatic fire extinguishing systems for the number of directions equal to the number of fire loops in the device.
При этом появляется возможность увеличить площадь зоны пожаротушения, обслуживаемой двухпороговым приемно-контрольным прибором с определенным количеством шлейфов, по сравнению с однопороговым приемно-контрольным прибором, или же уменьшить площадь территории, соответствующей одному направлению пожаротушения (при этом достигается более высокая точность применения средств пожаротушения и снижается риск нанесения вреда людям и имуществу от запуска систем автоматического пожаротушения на территории, где пожар отсутствует).At the same time, it becomes possible to increase the area of the fire extinguishing zone served by a two-threshold control panel with a certain number of loops, in comparison with a single-threshold control panel, or to reduce the area corresponding to one direction of fire extinguishing (more accurate use of fire extinguishing means and reduced risk of harm to people and property from the launch of automatic fire extinguishing systems in areas where there is no fire).
Кроме того, для обслуживания заданного количества направлений автоматического пожаротушения потребуется приблизительно в 3 раза меньше двухпороговых приемно-контрольных приборов, чем однопороговых, что снизит общие затраты на стоимость создания и обслуживания пожарного комплекса. Надежность работы такой системы (с меньшим количеством элементов) обычно выше, чем у системы с большим количеством элементов (однопороговых приемно-контрольным приборов).In addition, to service a given number of directions of automatic fire extinguishing, approximately 3 times fewer two-threshold control panels will be required than single-threshold ones, which will reduce the total cost of creating and maintaining a fire complex. The reliability of such a system (with fewer elements) is usually higher than that of a system with a large number of elements (single-threshold control panels).
Заявляемый способ может быть реализован в работе нескольких систем сигнализации, например на Фиг.6 представлен второй вариант блок-схемы системы сигнализации, который так же как и первый вариант (Фиг.1) реализует заявляемый способ. Как видим, пожарные извещатели включены в шлейфе последовательно-параллельным методом, то есть пожарные извещатели включены в разрыв цепи шлейфа (входом к выходу предыдущего извещателя или к приемно-контрольному прибору, внутри извещателя вход и выход соединены), а оконечное устройство подключено в конце шлейфа (к выходу последнего извещателя). Это позволяет контролировать не только целостность проводов шлейфа, но и наличие пожарных извещателей (при снятии любого пожарного извещателя цепь шлейфа разрывается, оконечное устройство отключается от приемно-контрольного прибора и перестает выдавать контрольные импульсы в шлейф, что вызывает переход приемно-контрольного прибора в состояние «Неисправность»), а это значительно увеличивает надежность работы пожарного комплекса.The inventive method can be implemented in the operation of several alarm systems, for example, FIG. 6 shows a second variant of a block diagram of an alarm system, which, like the first option (FIG. 1), implements the inventive method. As you can see, fire detectors are connected in a loop in a parallel-parallel manner, that is, fire detectors are included in the loop circuit break (input to the output of the previous detector or to the control panel, the input and output are connected inside the detector), and the terminal device is connected at the end of the loop (to the output of the last detector). This allows you to control not only the integrity of the loop wires, but also the presence of fire detectors (when removing any fire detector, the loop circuit is broken, the terminal device is disconnected from the control panel and ceases to issue control pulses to the cable, which causes the control panel to transition to the " Fault ”), and this significantly increases the reliability of the fire complex.
Поскольку оконечное устройство не является стандартным элементом, рассмотрим подробно его построение. На Фиг.7 представлена схема электрическая принципиальная второго варианта оконечного устройства. Оконечное устройство, выполненное по варианту 2 (см. Фиг.7), состоит из стабилизатора напряжения (12) (см. Фиг.7, элементы C1, DA1 и С2) и генератора (13) (см. Фиг.7, элементы VT1, VT2, VD1). Генератор собран по асимметричной схеме на транзисторах разной проводимости. Транзистор VT1, благодаря отрицательной обратной связи через резисторы R1 и R2, работает в режиме, близком к усилительному режиму «А». Транзистор VT2 работает в усилительно-ключевом режиме. Положительная обратная связь с коллектора транзистора VT2 через конденсатор С3 превращает схему в генератор. К выходу генератора подключен светодиод VD1, визуально индицирующий работу оконечного устройства, как и в варианте 1.Since the terminal device is not a standard element, let us consider in detail its construction. 7 is a schematic electrical diagram of a second embodiment of a terminal device. The terminal device made according to option 2 (see Fig. 7) consists of a voltage stabilizer (12) (see Fig. 7, elements C1, DA1 and C2) and a generator (13) (see Fig. 7, elements VT1 , VT2, VD1). The generator is assembled according to an asymmetric scheme on transistors of different conductivity. The transistor VT1, due to the negative feedback through the resistors R1 and R2, operates in a mode close to the amplifier mode "A". Transistor VT2 works in key-amplification mode. Positive feedback from the collector of transistor VT2 through capacitor C3 turns the circuit into a generator. The VD1 LED is connected to the generator output, visually indicating the operation of the terminal device, as in
Исправный шлейф, построенный по второму варианту (Фиг.6), то есть при целых, не закороченных проводах шлейфа и установленных пожарных извещателях, с электрической точки зрения полностью аналогичен первому варианту шлейфа (Фиг.1), поэтому к нему могут быть применены все рассуждения и диаграммы (Фиг.4, Фиг.5), приведенные выше. Единственным отличием 2-го варианта шлейфа от 1-го является дополнительная возможность контроля наличия всех пожарных извещателей - при снятии любого извещателя в шлейфе присутствует напряжение, характерное для режима «Неисправность(обрыв)» (см. Фиг.4б).A serviceable cable constructed according to the second variant (Fig. 6), that is, with intact, not shorted wires of the cable and installed fire detectors, is completely similar from the electric point of view to the first version of the cable (Figure 1), therefore, all reasoning can be applied to it and diagrams (FIG. 4, FIG. 5) above. The only difference between the 2nd option of the loop from the 1st is the additional ability to control the presence of all fire detectors - when removing any detector in the loop there is a voltage characteristic of the "Fault (open)" mode (see Fig. 4b).
Поскольку второй вариант оконечного устройства (Фиг.7) построен иначе, чем первый (Фиг.2), рассмотрим также подробно процесс формирования контрольных импульсов при работе оконечного устройства по второму варианту построения, представленному на Фиг.7.Since the second variant of the terminal device (Fig. 7) is constructed differently than the first (Fig. 2), we also consider in detail the process of generating control pulses during operation of the terminal device according to the second construction variant presented in Fig. 7.
Перед появлением постоянного базового напряжения в шлейфе, подключаемого через разъем X1, конденсаторы C1, C2 и С3 разряжены, все транзисторы закрыты. При появлении напряжения в шлейфе начинает работать стабилизатор напряжения DA1, заряжая конденсатор C2 до номинального выходного напряжения стабилизатора. При этом стабилизатор пропускает через себя ток со своего входа (из шлейфа) на выход (в конденсатор C2), разность напряжений на входе и на выходе стабилизатора минимальна. Напряжение в шлейфе мало отличается от напряжения конденсатора и растет по мере заряда конденсатора C2 (см. Фиг.8г). В момент времени t1 (Фиг.8) напряжение на выходе стабилизатора DA1 достигнет номинального значения и стабилизатор уменьшит ток со входа на выход. При этом ток на входе оконечного устройства уменьшится, что вызовет увеличение напряжения в шлейфе до значения, определяемого пожарными извещателями.Before the appearance of a constant base voltage in the cable connected via connector X1, the capacitors C1, C2 and C3 are discharged, all transistors are closed. When voltage appears in the loop, the voltage stabilizer DA1 starts working, charging the capacitor C2 to the rated output voltage of the stabilizer. In this case, the stabilizer passes current through itself from its input (from the loop) to the output (to the capacitor C2), the voltage difference at the input and output of the stabilizer is minimal. The voltage in the loop differs little from the voltage of the capacitor and increases with the charge of the capacitor C2 (see Fig.8g). At time t 1 (Fig. 8), the voltage at the output of the stabilizer DA1 reaches the nominal value and the stabilizer reduces the current from input to output. In this case, the current at the input of the terminal device will decrease, which will cause an increase in the voltage in the loop to the value determined by the fire detectors.
Далее стабилизатор DA1 удерживает напряжение на конденсаторе С2 за счет тока, потребляемого из шлейфа. Входной ток оконечного устройства будет равен сумме тока потребления самого стабилизатора DA1 и тока, потребляемого генератором.Further, the stabilizer DA1 holds the voltage across the capacitor C2 due to the current consumed from the loop. The input current of the terminal device will be equal to the sum of the current consumption of the stabilizer DA1 and the current consumed by the generator.
После появления напряжения на конденсаторе С2 появляется ток, заряжающий конденсатор С3 обратной связи генератора (см. Фиг.7) от напряжения питания генератора (на выходе стабилизатора DA1, на конденсаторе С2). Это ток протекает с выхода стабилизатора DA1 через резисторы R3, R4, R2, конденсатор С3 и резистор R5 на общий провод (клемму 2 разъема X1). Этот ток приводит к заряду конденсатора С3 и увеличению напряжения на левой (на Фиг.7) обкладке конденсатора С3 (см. Фиг.8а).After the voltage appears on the capacitor C2, a current appears, charging the generator feedback capacitor C3 (see Fig. 7) from the generator supply voltage (at the output of the stabilizer DA1, on the capacitor C2). This current flows from the output of the stabilizer DA1 through resistors R3, R4, R2, capacitor C3 and resistor R5 to a common wire (
Когда это напряжение достигнет порогового значения UПОР (см. Фиг.8а), при котором ток через резистор R1 в базу транзистора VT1 приведет к его приоткрыванию и протеканию тока в коллекторной цепи (напряжение на коллекторе VT1 см. Фиг.8б), начнет открываться транзистор VT2. При этом напряжение на коллекторе транзистора VT2 и правой вкладке конденсатора С3 начнет увеличиваться, что приведет к увеличению напряжения на левой обкладке конденсатора С3. А это приведет к дальнейшему открыванию транзистора VT1, вызывающему дальнейшее открывание транзистора VT2. Таким образом оба транзистора лавинообразно перейдут в открытое состояние. При этом напряжение на левой обкладке конденсатора С3 скачкообразно увеличится на величину напряжения питания генератора (момент времени t2 на Фиг.8а).When this voltage reaches the threshold value U POR (see Fig.8a), at which the current through the resistor R1 to the base of the transistor VT1 will cause it to open and the current flows in the collector circuit (voltage on the collector VT1 see Fig. 8b), it will open transistor VT2. In this case, the voltage at the collector of transistor VT2 and the right tab of capacitor C3 will begin to increase, which will lead to an increase in voltage on the left side of capacitor C3. And this will lead to further opening of the transistor VT1, causing a further opening of the transistor VT2. Thus, both transistors will cascade into an open state. In this case, the voltage on the left side of the capacitor C3 will jumpwise increase by the value of the generator supply voltage (time t 2 in Fig. 8a).
Открывшийся транзистор VT2 подает напряжение (напряжение на коллекторе VT2 см. Фиг.8в) с выхода стабилизатора DA1 на светодиод VD1 через резистор R6. Протекающий в этой цепи ток заставляет светодиод светиться. При этом конденсатор С2 разряжается, напряжение на нем уменьшается, что вызывает увеличение тока, протекающего со входа стабилизатора DA1 (из шлейфа) к выходу стабилизатора (в конденсатор С2) до тех пор, пока этот ток не компенсирует ток, потребляемый генератором (основная часть этого тока проходит через светодиод VD1). А увеличение входного тока стабилизатора DA1 (из шлейфа) вызовет падение напряжения в шлейфе (см. Фиг.8г). Таким образом формируется начало контрольного импульса.The opened transistor VT2 supplies voltage (voltage to the collector VT2 see Fig. 8c) from the output of the stabilizer DA1 to the LED VD1 through the resistor R6. The current flowing in this circuit causes the LED to glow. In this case, the capacitor C2 is discharged, the voltage on it decreases, which causes an increase in the current flowing from the input of the stabilizer DA1 (from the loop) to the output of the stabilizer (into the capacitor C2) until this current compensates for the current consumed by the generator (the main part of this current passes through LED VD1). And an increase in the input current of the stabilizer DA1 (from the loop) will cause a voltage drop in the loop (see Fig.8g). Thus, the beginning of the control pulse is formed.
Далее происходит перезаряд конденсатора С3 током, протекающим через резисторы R1 и R2 (транзистор VT1 открыт и напряжения на его базе и коллекторе близки к нулю) на землю. По мере перезаряда конденсатора напряжение на левой обкладке конденсатора С3 будет плавно снижаться (см. Фиг.8а), момент t3) до порогового значения UПОР, при котором транзистор VT1 начнет закрываться, что вызовет закрывание транзистора VT2 и уменьшение его коллекторного тока. При этом начнет уменьшаться выходное напряжение генератора (на коллекторе VT2, резисторах R4 и R5, правой обкладке конденсатора С3), что вызовет дальнейшее снижение напряжение на левой обкладке конденсатора С3 (см. Фиг.8а), которое приведет к лавинообразному закрыванию обоих транзисторов и прекращению тока через резисторы R5 и R6, напряжение на коллекторе транзистора VT2 упадет до 0 (см. Фиг.8в), светодиод VD1 погаснет.Next, the capacitor C3 is recharged by the current flowing through the resistors R1 and R2 (the transistor VT1 is open and the voltages at its base and collector are close to zero) to ground. As the capacitor is recharged, the voltage on the left side of the capacitor C3 will gradually decrease (see Fig. 8a), moment t 3 ) to the threshold value U POR , at which the transistor VT1 starts to close, which will cause the transistor VT2 to close and reduce its collector current. In this case, the output voltage of the generator will begin to decrease (on the VT2 collector, resistors R4 and R5, the right side of the capacitor C3), which will cause a further decrease in voltage on the left side of the capacitor C3 (see Fig. 8a), which will lead to an avalanche-like closing of both transistors and termination current through resistors R5 and R6, the voltage at the collector of transistor VT2 drops to 0 (see Fig. 8c), LED VD1 goes out.
Прекращение токов через транзисторы вызовет уменьшение почти до нуля тока, потребляемого генератором. При этом резко уменьшится и ток, потребляемый стабилизатором DA1 из шлейфа, что вызовет увеличение напряжения в шлейфе, таким образом формируется конец контрольного импульса (см. Фиг.8г).The termination of currents through transistors will cause a decrease to almost zero of the current consumed by the generator. In this case, the current consumed by the stabilizer DA1 from the loop will sharply decrease, which will cause an increase in the voltage in the loop, thus forming the end of the control pulse (see Fig. 8g).
Далее процесс повторяется в порядке, описанном выше, за исключением того, что напряжение в точке соединения резисторов R1 и R2 с конденсатором С3 (см. Фиг.8а) окажется не нулевым, а отрицательным. Это вызовет более длительный переходной процесс заряда этого конденсатора до порогового значения открывания транзисторов и изменения состояния генератора (начала формирования контрольного импульса, момент t4 на Фиг.8а), чем в первом цикле, но не повлияет на длительность контрольного импульса (t4-t5 на Фиг.8).Further, the process is repeated in the manner described above, except that the voltage at the junction of the resistors R1 and R2 with the capacitor C3 (see Fig. 8a) is not zero, but negative. This will cause a longer transient charge process of this capacitor to the threshold value for opening the transistors and changing the state of the generator (the beginning of the formation of the control pulse, moment t 4 in Fig. 8a) than in the first cycle, but will not affect the duration of the control pulse (t 4 -t 5 in FIG. 8).
Временные характеристики формируемых сигналов зависят от номиналов элементов схемы. Длительность контрольного импульса прямо пропорциональна емкости конденсатора С3 и итоговому сопротивлению параллельно включенных резисторов R1 и R2. Продолжительность паузы между контрольными импульсами прямо пропорциональна емкости конденсатора С3 и итоговому сопротивлению последовательно включенных резисторов R2, R3, R4 и R5. Выбором номиналов указанных компонентов обеспечивают работу схемы с необходимыми временными параметрами.The temporal characteristics of the generated signals depend on the values of the circuit elements. The duration of the control pulse is directly proportional to the capacitance of the capacitor C3 and the total resistance of the parallel-connected resistors R1 and R2. The duration of the pause between the control pulses is directly proportional to the capacitance of the capacitor C3 and the total resistance of the series-connected resistors R2, R3, R4 and R5. The choice of ratings of these components ensure the operation of the circuit with the necessary time parameters.
Поскольку немалый технический эффект от использования заявляемого способа заключается в снижении энергопотребления процесса контроля целостности шлейфа, обоснуем выбор длительности и периода следования одиночных контрольных импульсов, являющихся сигналом целостности шлейфа.Since a considerable technical effect from the use of the proposed method is to reduce the power consumption of the loop integrity control process, we justify the choice of the duration and period of repetition of single control pulses, which are the signal of the loop integrity.
Учитывая необходимость снижения влияния импульсных помех, следующих во времени случайно и имеющих, как правило, небольшую длительность, на работу приемно-контрольного прибора, в алгоритм функционирования микроконтроллера заведомо, при проектировании системы сигнализации, закладывают временную задержку перехода приемно-контрольного прибора в другое состояние при изменении входной информации микроконтроллера, т.е. либо при поступлении на вход импульсной помехи, либо при изменении напряжения в шлейфа.Given the need to reduce the influence of pulsed noise, random in time and usually having a short duration, on the operation of the control panel, the microcontroller’s algorithm of operation, knowingly, when designing the alarm system, sets the time delay for the control panel to transition to another state when changing the input information of the microcontroller, i.e. either when impulse noise arrives at the input, or when the voltage in the loop changes.
Длительность задержки выбирается достаточной для того, чтобы за это время согласно собранной статистике закончились (по длительности) большинство импульсных помех, при этом переход приемно-контрольного прибора в другое состояние осуществляется только тогда, когда по истечении времени задержки изменение напряжения на его входе, которое дало началу отсчета этого времени, все еще присутствует, таким образом, значительно снижают вероятность ложных срабатываний приемно-контрольного прибора от импульсных помех.The delay time is selected sufficient so that, according to the collected statistics, most impulse noise ends (in duration) during this time, while the control panel switches to another state only when, after the delay time has elapsed, the voltage at its input gives the beginning of the countdown of this time is still present, thus significantly reducing the likelihood of false alarms of the control panel from impulse noise.
В силу особенностей выбранного, реализующего способ варианта построения приемно-контрольного прибора с применением микроконтроллера ATMega32, который имеет несколько входов и только один вычислительный модуль, процесс обработки информации с нескольких входов может выполняться только последовательно во времени (см. описание микроконтроллера ATMega32). Из этого следует, что процесс обработки информации от одного входа (к которому подключен шлейф) будет происходить не постоянно, а периодически.Due to the peculiarities of the option of building a control panel using the ATMega32 microcontroller, which has several inputs and only one computing module, the process of processing information from several inputs can be performed only sequentially in time (see the description of the ATMega32 microcontroller). From this it follows that the process of processing information from one input (to which the loop is connected) will not occur continuously, but periodically.
При описании принципа определения факта изменения состояния шлейфа мы будем использовать понятие «воздействие», означающее изменение напряжения в шлейфе, а следовательно, и выходных значений аналого-цифрового преобразователя, выходящее за пределы значений, характерных для состояния, которое микроконтроллер считает текущим для шлейфа. Например, если микроконтроллер ранее определил, что шлейф находится в состоянии «Внимание», то под воздействием мы будем понимать изменение напряжения в шлейфе за границы, характерные для состояния «Внимание» - то есть UНОРМ и UПОЖАР.When describing the principle of determining the fact of changing the state of the loop, we will use the concept of “impact”, meaning the change in voltage in the loop, and therefore the output values of the analog-to-digital converter, which goes beyond the values characteristic of the state that the microcontroller considers current for the loop. For example, if the microcontroller has previously determined that the loop is in the “Attention” state, then by the influence we will understand the voltage change in the loop outside the boundaries typical for the “Attention” state - that is, U NORM and U FIRE .
Учитывая периодический характер измерения микроконтроллером напряжения в шлейфе, переход приемно-контрольного прибора в новое состояние разрешается только в том случае, если изменившееся напряжение в шлейфе все еще будет присутствовать (попадет в один и тот же диапазон значений) в течение заданного на этапе проектирования прибора числа NИМП периодов измерения ТИЗМ напряжения в шлейфе.Given the periodic nature of the microcontroller measuring the voltage in the loop, the transition of the control panel to a new state is allowed only if the changed voltage in the loop is still present (falls into the same range of values) within the number specified at the design stage of the device N IMP measurement periods T ISM voltage in the loop.
- Для дальнейших пояснений обратимся к Фигуре 9. На ней приведены эпюры напряжения в шлейфе, соответствующие воздействиям различной длительности. Вертикальными линиями под эпюрой напряжения обозначаются моменты измерения аналого-цифровым преобразователем напряжения в шлейфе по команде микроконтроллера.- For further explanation, we turn to Figure 9. It shows the voltage plots in the loop corresponding to the effects of different durations. Vertical lines under the voltage diagram indicate the moments of measurement by an analog-to-digital voltage converter in a loop at the command of the microcontroller.
На Фигуре 9а) приведен пример воздействия на шлейф короткой импульсной помехи, которая выводит напряжение в шлейфе за границу ниже UПОЖАР в момент времени t1. Микроконтроллер получит соответствующую информацию об этом в момент времени t3, когда аналого-цифровой преобразователь выдаст результат измерения напряжения в шлейфе. Начиная с этого момента микроконтроллер начнет отсчет времени задержки. Для подсчета времени воздействия на шлейф используется отдельная ячейка памяти (счетчик периодов). Если при последующих измерениях напряжение в шлейфе также окажется вне границ текущего состояния (см. Фиг.9а), момент t3), то содержимое счетчика периодов увеличивается на 1, пока не достигнет величины NИМП. Если же при следующем измерении (см. Фиг.9а), момент t5) микроконтроллер от аналого-цифрового преобразователя получит информацию, что напряжение в шлейфе вернулось в границы текущего состояния (см. Фиг.9а), момент t4), то содержимое счетчика периодов обнуляется, так и не достигнув величины NИМП. Таким образом мы видим, что короткие импульсные помехи длительностью tВОЗД1 (с момента t1 до момента t6), меньшей чем tПОРОГ1 (с момента t3 до момента t6) не приводят к изменению состояния приемно-контрольного прибора.Figure 9a) shows an example of the effect of a short impulse noise on the loop, which outputs the voltage in the loop below the boundary U FIRE at time t 1 . The microcontroller will receive relevant information about this at time t 3 , when the analog-to-digital converter gives the result of measuring the voltage in the loop. From this moment, the microcontroller will start the delay time. To calculate the time of influence on the loop, a separate memory cell (period counter) is used. If during subsequent measurements the voltage in the loop also turns out to be outside the boundaries of the current state (see Fig. 9a), moment t 3 ), then the contents of the period counter is increased by 1 until it reaches the value of N IMP . If, during the next measurement (see Fig. 9a), moment t 5 ), the microcontroller receives information from the analog-to-digital converter that the voltage in the loop has returned to the current state (see Fig. 9a), time t 4 ), then the contents the period counter is reset to zero without reaching the value of N IMP . Thus, we see that short pulsed interference with a duration of t OCH1 (from time t 1 to time t 6 ) less than t THRESHOLD 1 (from time t 3 to time t 6 ) does not lead to a change in the state of the control panel.
На Фигуре 9б) приведена примерная эпюра воздействия на шлейф активации пожарного извещателя, при которой в момент времени t1 (см. Фиг.9б), напряжение в шлейфе выходит за границу UПОЖАР. Микроконтроллер получит соответствующую информацию от аналого-цифрового преобразователя в момент времени t2 и содержимое счетчика периодов станет равным 1. При каждом последующем измерении напряжения в шлейфе содержимое счетчика периодов будет увеличиваться на 1, пока в момент времени t3 не достигнет величины NИМП. В этом случае микроконтроллер приходит к выводу, что действительно произошло изменение состояния шлейфа (активация второго пожарного извещателя) и переходит в состояние «Пожар». Таким образом мы видим, что воздействие на шлейф длительностью tвозд2 (с момента t1 до момента t3), большей чем tПОРОГ2 (с момента t2 до момента t3), приводят к изменению состояния приемно-контрольного прибора.Figure 9b) shows an exemplary plot of the effect on the activation loop of a fire detector, in which at time t 1 (see Fig. 9b), the voltage in the loop extends beyond the boundary U FIRE . The microcontroller will receive the corresponding information from the analog-to-digital converter at time t 2 and the contents of the period counter will become 1. With each subsequent measurement of the voltage in the loop, the contents of the period counter will increase by 1 until at time t 3 it reaches the value of N IMP . In this case, the microcontroller concludes that the loop state has really changed (activation of the second fire detector) and goes into the “Fire” state. Thus, we see that the impact on the loop of duration t air2 (from time t 1 to time t 3 ), greater than t THRESHOLD 2 (from time t 2 to time t 3 ), leads to a change in the status of the control panel.
Временная задержка также влияет и на поступающие сигналы от извещателей в шлейфе, поэтому время задержки не может быть слишком большим, т.к. это может привести к тому, что приемно-контрольный прибор пропустит реальный тревожный сигнал от извещателей.The time delay also affects the incoming signals from the detectors in the loop, so the delay time cannot be too long, because this can lead to the fact that the control panel will miss a real alarm signal from the detectors.
Длительность задержки между активацией (переходом в тревожное состояние) извещателей в шлейфе и переходом в другое состояние большинства приемно-контрольных приборов, выпускаемых в настоящее время, составляет доли секунды, в частности, для приборов, выпускаемых предприятием Заявителем, характерным является время задержки срабатывания приемно-контрольного прибора от момента изменения напряжения на его входе - порядка 0,25-0,35 секунды, на Фиг.9 это tПОРОГ1; tПОРОГ2.The delay time between the activation (transition to an alarm state) of detectors in a loop and the transition to a different state of most control panels currently manufactured is a fraction of a second, in particular, for devices manufactured by the applicant, a response delay time is typical the control device from the moment the voltage at its input changes - of the order of 0.25-0.35 seconds, in Fig . 9 it is THRESHOLD ; t THRESHOLD 2 .
Для того чтобы контрольный импульс (образующий сигнал целостности, см. Фиг.9в) от оконечного устройства в шлейфе не вызвал ложное срабатывание приемно-контрольного прибора, длительность контрольного импульса должна быть меньше времени описанной выше задержки tПОРОГ1, причем с запасом. Этот запас позволит избежать ложного срабатывания приемно-контрольного прибора в случае, когда вслед за контрольным импульсом на шлейф окажет воздействие импульсная помеха (т.е. контрольный импульс может дать начало отсчета, а импульсная помеха конец отсчета времени задержки).In order for the control pulse (forming the integrity signal, see Fig. 9c) from the terminal device in the loop not to cause a false positive of the control panel, the duration of the control pulse should be less than the delay time described above THRESHOLD1 , and with a margin. This margin will allow to avoid false triggering of the control panel in the case when, after the control pulse, the loop will be affected by a pulse interference (i.e., a control pulse can give a reference, and a pulse interference will end the delay time).
Для того чтобы приемно-контрольный прибор смог определить наличие контрольного импульса в шлейфе, микроконтроллер должен измерить напряжение в шлейфе во время действия этого импульса хотя бы один раз. А для этого длительность контрольного импульса должна быть больше периода измерения напряжения в шлейфе, причем с максимальным запасом, иначе контрольный импульс может быть пропущен микроконтроллером, как это показано на Фиг.9г), где импульс длительностью tВОЗД4 оказывается незамеченным, он проскакивает между моментами измерения.In order for the control panel to determine the presence of a control pulse in the loop, the microcontroller must measure the voltage in the loop during the action of this pulse at least once. And for this, the duration of the control pulse should be longer than the period of measuring the voltage in the loop, and with a maximum margin, otherwise the control pulse can be skipped by the microcontroller, as shown in Fig. 9d), where the pulse of duration t Rev. 4 is unnoticed, it slips between the moments of measurement .
Уменьшать период измерения напряжения в шлейфе - это значит увеличивать количество таких измерений в единицу времени. А это приведет к увеличению объема информации, которую микроконтроллер должен успеть обработать за это время. А это определяет необходимость применения более быстрых и дорогих микроконтроллеров, что в конечном итоге приведет к удорожанию системы безопасности. Причем реальный выигрыш от этого будет заключаться только в приближении момента перехода приемно-контрольного прибора в тревожное состояние к моменту активации пожарных извещателей в шлейфе (чем чаще контролируется напряжение в шлейфе, тем меньше возможная ошибка времени реакции приемно-контрольного прибора, которая равна периоду измерения напряжения в шлейфе ТИЗМ). А поскольку высоких требований, которые были бы установлены ГОСТ или отраслевыми нормативами к близости времени реакции прибора к времени перехода пожарных извещателей в активное состояние в шлейфе нет, то достаточно выбирать период измерения напряжения в шлейфе в несколько (5-10) раз меньше, чем само это время реакции. Обычно в приемно-контрольных приборах, выпускаемых предприятием Заявителем, период измерения напряжения в шлейфе ТИЗМ составляет 20-60 мсек.To reduce the period of measuring the voltage in the loop - this means increasing the number of such measurements per unit time. And this will lead to an increase in the amount of information that the microcontroller must have time to process during this time. And this determines the need for faster and more expensive microcontrollers, which ultimately leads to a rise in the cost of the security system. Moreover, the real gain from this will consist only in approaching the moment when the control panel goes into alarm state by the moment the fire detectors are activated in the loop (the more often the voltage in the loop is monitored, the smaller the possible error in the response time of the control panel, which is equal to the voltage measurement period in loop T ISM ). And since there are no high requirements that would be established by GOST or industry standards for the proximity of the response time of the device to the time that fire detectors go into the active state in the loop, it is enough to choose the period of measuring the voltage in the loop several (5-10) times less than this is the reaction time. Typically, in the control panels manufactured by the enterprise by the Applicant, the voltage measurement period in the T IZ loop is 20-60 ms.
Таким образом, длительность контрольных импульсов, образующих сигнал целостности шлейфа, должна находиться в обоснованных выше пределах, в частности в приборах, выпускаемых компанией-Заявителем, эта длительность находится в диапазоне от 20 до 250 мсек.Thus, the duration of the control pulses forming the loop integrity signal must be within the limits justified above, in particular, in devices manufactured by the applicant company, this duration is in the range from 20 to 250 ms.
Рассмотрим критерии выбора периода контрольных импульсов. Чем чаще следуют контрольные импульсы от оконечного устройства, тем больше расход энергии на контроль целостности шлейфа (при каждом импульсе через оконечное устройство протекает ток, который фактически отбирается у пожарных извещателей), и тем меньше энергии остается для пожарных извещателей. Целью изобретения является снижение энергопотребления процесса контроля целостности шлейфа. С точки зрения снижения энергопотребления на процесс контроля целесообразно увеличивать период контрольных импульсов.Consider the criteria for choosing the period of control pulses. The more often follow-up pulses from the terminal device follow, the greater the energy consumption for monitoring the integrity of the loop (with each pulse, current flows through the terminal device, which is actually taken from the fire detectors), and the less energy is left for fire detectors. The aim of the invention is to reduce the power consumption of the loop integrity control process. From the point of view of reducing energy consumption for the control process, it is advisable to increase the period of control pulses.
С другой стороны, при увеличении периода повторения контрольных импульсов увеличивается и время ожидания приемно-контрольным прибором сигнала целостности шлейфа. Для снижения влияния одиночных помех и обеспечения повышенной надежности определения целостности шлейфа, целесообразно выбирать (см. Фиг.10а) время ожидания приемно-контрольным прибором этих импульсов On the other hand, with an increase in the repetition period of the control pulses, the waiting time of the loop integrity signal by the control panel also increases. To reduce the influence of single interference and ensure increased reliability of determining the integrity of the loop, it is advisable to choose (see Fig. 10a) the waiting time by the control panel of these pulses
tожидан как минимум в 2 раза больше периода повторения контрольных импульсов ТИМП. В этом случае, даже если один контрольный импульс, по какой-либо причине будет потерян (см. Фиг.10б), это не приведет к ложному определению обрыва шлейфа.t expected at least 2 times the repetition period of the control pulses T UTI . In this case, even if one control impulse is lost for any reason (see Fig. 10b), this will not lead to a false detection of a loop break.
Кроме того, желательно оставить запас для компенсации изменения периода контрольных импульсов под влиянием различных факторов, например температуры или отклонения от нормы реальных электрических параметров времязадающих элементов оконечных устройств. Поэтому достаточным можно считать соотношение периода повторения контрольных импульсов к времени ожидания приемно-контрольным прибором этих импульсов порядка 1:(2.5-3).In addition, it is desirable to leave a margin to compensate for changes in the period of control pulses under the influence of various factors, for example, temperature or deviations from the norm of the real electrical parameters of the timing elements of the terminal devices. Therefore, the ratio of the repetition period of control pulses to the waiting time by the control panel of these pulses of the order of 1 can be considered sufficient: (2.5-3).
В современной отечественной нормативной базе, определяющей требования к приемно-контрольным приборам, данные о максимальном допустимом времени определения неисправности пожарного шлейфа с момента ее возникновения отсутствуют. В качестве отправной точки можно взять требования, предъявляемые к приемно-контрольным приборам европейскими нормами EN 54-2:1997, где на стр.15, глава 8, пункт 8.1.3 (см. Приложение) имеется требование ко времени перехода приемно-контрольного прибора в соответствующее состояние в пределах 100 секунд с момента появления неисправности.In the modern domestic regulatory framework that defines the requirements for control panels, there are no data on the maximum permissible time for determining a fire loop malfunction from the moment it occurred. As a starting point, you can take the requirements for control panels by European standards EN 54-2: 1997, where on page 15,
Однако, если принимать во внимание 2-й вариант построения шлейфа системы, реализующей заявляемый способ, где фактически контролируется наличие всех пожарных извещателей в шлейфе, то желательно выдавать на приемно-контрольный прибор сообщение о неисправности в шлейфе в течение более короткого времени. Это может помочь пресечь нежелательные действия злоумышленников, выводящих из строя систему пожарной безопасности, например снимая пожарные датчики.However, if we take into account the 2nd variant of constructing a loop of a system that implements the inventive method, where the presence of all fire detectors in the loop is actually controlled, it is advisable to issue a loop fault message to the control panel for a shorter time. This can help prevent unwanted actions by intruders that disable the fire safety system, for example by removing fire detectors.
Исходя из приведенных выше соображений можно сделать вывод, что допустимым можно считать время определения приемно-контрольным прибором неисправности в пожарном шлейфе (а фактически и время ожидания приемно-контрольным прибором контрольных импульсов от оконечного устройства), имеющее порядок нескольких десятков секунд. А из этого можно сделать вывод, что период повторения контрольных импульсов ТИМП можно выбрать в пределах до десятка секунд.Based on the above considerations, we can conclude that it is acceptable to consider the time that the control panel will determine the malfunction in the fire loop (and, in fact, the time that the control panel will wait for control pulses from the terminal device), which is on the order of several tens of seconds. And from this we can conclude that the repetition period of the control pulses T IMP can be selected within up to a dozen seconds.
В этом случае соотношение периода и длительности контрольных импульсов составит величину порядка сотни, что обеспечит КПД пожарного шлейфа порядка 99%.In this case, the ratio of the period and duration of the control pulses will be of the order of hundreds, which will ensure the efficiency of the fire loop of about 99%.
Так, например, в приведенных выше двух вариантах сигнальных систем период повторения импульсов выбран порядка 5-10 секунд, время ожидания - порядка 12-20 секунд. Длительность импульсов - порядка 0,1-0,2 секунды. Таким образом, при значительно меньшем, чем допустимое европейскими нормами EN54-2, времени ожидания приемно-контрольным прибором контрольных импульсов от оконечного устройства, и в связи с этим высокой скоростью определения приемно-контрольным прибором неисправности в пожарном шлейфе с момента ее возникновения мы можем говорить о достоверном (не вызывающем сомнения в данный момент времени) определении этой неисправности (см. Фиг.10в).So, for example, in the above two variants of signal systems, the pulse repetition period is selected on the order of 5-10 seconds, the waiting time is on the order of 12-20 seconds. The pulse duration is about 0.1-0.2 seconds. Thus, with a significantly shorter waiting time for the control pulses from the terminal device by the control panel and allowed by the European standards EN54-2, and in connection with this, the control panel can detect a malfunction in the fire loop from the moment it occurs about a reliable (no doubt at a given moment in time) determination of this malfunction (see Fig. 10c).
КПД нашего шлейфа составляет величину, приблизительно равную 98%, выигрыш в снижении энергопотребления процесса контроля целостности шлейфа по сравнению с прототипом осуществлен можно сказать в 3 и более раз, что позволяет, как мы и объясняли выше, увеличить число пожарных извещателей в шлейфе в 1,5-2 раза и сделать шлейф системы сигнализации, реализующей способ, более вместительным при одном приемно-контрольном приборе.The efficiency of our loop is approximately 98%, the gain in reducing the power consumption of the loop integrity control process in comparison with the prototype can be achieved by 3 or more times, which allows, as we explained above, to increase the number of fire detectors in the loop by 1, 5-2 times and make the loop of the alarm system that implements the method more capacious with a single control panel.
Заявляемый способ предназначен к использованию в системах сигнализации, разработанных и предназначенных к массовому изготовлению на предприятии Заявителе. В настоящий момент разработка систем находится на стадии производства опытной партии.The inventive method is intended for use in alarm systems developed and intended for mass production at the enterprise of the Applicant. Currently, the development of systems is at the stage of production of an experimental batch.
Источники информацииInformation sources
1. Книга автора Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации. М.: Стройиздат, 1985, Глава IV. Приемно-контрольные пульты и системы централизованной пожарной сигнализации (с.205-222) (аналог).1. Book of the author F. Sharovar Devices and fire alarm systems. M .: Stroyizdat, 1985, Chapter IV. Control panels and centralized fire alarm systems (p.205-222) (analogue).
2. Заявка на изобретение «Способ защиты шлейфа с оконечным резистором контрольной панели охранной сигнализации от несанкционированного вмешательства», RU, №2003133434, G08B 1/00 (аналог).2. Application for the invention “Method of protecting a loop with a terminal resistor of a security alarm control panel against unauthorized interference”, RU, No. 2003133434,
3. Заявка Японии на изобретение «Устройство для пожарной сигнализации» №3563254 B2 (11175859 A), G08B 17/00 от 11.12.1997 г. (работа устройства - аналог).3. Japan's application for the invention of “Device for fire alarms” No. 3563254 B2 (11175859 A), G08B 17/00 from 12/11/1997 (device operation - analogue).
4. Патент РФ на изобретение «Способ сигнализации» №2078376 от 15.07.1991 г. (прототип).4. RF patent for the invention "Signaling method" No. 2078376 from 07.15.1991, (prototype).
5. Европейские нормы EN54-2 (исходный - основополагающий документ для определения периода следования контрольных импульсов).5. European standards EN54-2 (the source is the fundamental document for determining the period of repetition of control pulses).
Изобретение «Способ контроля состояния и целостности шлейфа»The invention of "A method for monitoring the status and integrity of the loop"
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008101236/09A RU2368015C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008101236/09A RU2368015C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2368015C1 true RU2368015C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41168084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008101236/09A RU2368015C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2368015C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447512C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный университет | Device for simulation protection of group of controlled objects |
RU2510911C2 (en) * | 2012-02-09 | 2014-04-10 | Олег Петрович Ильин | Fire alarm signalling device |
RU2575415C2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-02-20 | Сименс Швайц АГ, СН | Tire excitation circuit for fire alarm system and fire alarm system |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008101236/09A patent/RU2368015C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447512C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный университет | Device for simulation protection of group of controlled objects |
RU2510911C2 (en) * | 2012-02-09 | 2014-04-10 | Олег Петрович Ильин | Fire alarm signalling device |
RU2575415C2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-02-20 | Сименс Швайц АГ, СН | Tire excitation circuit for fire alarm system and fire alarm system |
RU2791598C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-03-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" | Method for controlling unauthorized access to object using infrared sensor in energy-efficient wireless networks |
RU2818537C1 (en) * | 2023-06-22 | 2024-05-03 | Сергей Васильевич Петрушков | Method of preventing false actuation of a security detector and an alarm system |
RU2825412C1 (en) * | 2023-10-24 | 2024-08-26 | Сергей Васильевич Петрушков | Method of preventing false triggering of alarm signal in system of several security detectors and alarm system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR900007549B1 (en) | Security monitor system | |
US11805591B2 (en) | Emergency lighting system with integrated testing and reporting functionality | |
US5977762A (en) | Lightning detection apparatus and methodology | |
JPH0518159B2 (en) | ||
RU2368015C1 (en) | Method for monitoring of condition and integrity of loop circuit | |
EP3418994B1 (en) | System and method for preventing false alarms during alarm sensitivity threshold changes in fire alarm systems | |
CN109376880A (en) | Failure feedback method, device and access control equipment | |
US4468664A (en) | Non-home run zoning system | |
CN116707144A (en) | Low-voltage distribution box fault early warning method | |
US6195003B1 (en) | Fire alarming system | |
KR102296561B1 (en) | Integrated Management And Control System for Swithchboard based on Artificial Intelligence using Zigbee | |
US6960995B2 (en) | Integrated lightning detector | |
US9024616B2 (en) | Signaling circuit and method to detect zone status | |
US4785285A (en) | Parallel bus alarm system | |
KR100775018B1 (en) | An apparatus for monitoring a fire state in a local area power distributor and method thereof | |
US20170061747A1 (en) | Doorbell Transmitter | |
CN110488206B (en) | Fault monitoring system | |
KR100933239B1 (en) | Wire sensor type fence intrusion detection security system | |
US5517175A (en) | Potential adjusting sensor supervision circuit | |
EP0965964B1 (en) | Fire alarm system | |
KR102497155B1 (en) | Apparatus for detecting forced looping for detection loop in security system and method therefor | |
CN113538869A (en) | Multi-stage pushing method and system for fault alarm of culture area | |
US10121363B2 (en) | Alarm triggering method for sensor and electronic device using the same | |
CA2301432C (en) | Improved taut wire security system | |
CN107925236B (en) | Intelligent over voltage protects circuit and its method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110110 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120120 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160110 |