способ охранно-пожарной защиты объектов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ охранно-пожарной защиты объектов, заключающийся в том, что на защищаемом объекте устанавливают извещатели, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, а также устройство управления на базе контроллера, причем извещатели и датчики контроля исполнительных устройств при их активации изменяют импеданс не менее чем на порядок, при этом устройство управления соединяют с извещателями, датчиками контроля исполнительных устройств и исполнительными устройствами токовыми линиями связи, к которым подключают параллельно датчики контроля исполнительных устройств и извещатели, ток в линиях связи измеряют, ограничивают и по одним токовым линиям связи формируют величину тока, пропорциональную количеству датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей при их активации, а по другим токовым линиям связи устанавливают ток для включения исполнительных устройств, отличающийся тем, что токовые линии связи периодически коммутируют для образования токовых петель, в каждой из которых находится только один извещатель, или датчик контроля исполнительного устройства, или входная цепь исполнительного устройства, а коммутацию производят на время измерения тока в токовых петлях датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей и на время включения в токовых петлях исполнительных устройств, при этом коммутацию производят устройством управления, кодируя в унитарном коде соответствие номера конфигурации токовых линий связи адресу и величине тока датчика контроля исполнительного устройства, извещателя или исполнительного устройства при их активации в токовых линиях связи, предназначенных для подсоединения датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей, ограничение тока нормируют, при этом каждому извещателю или датчику контроля исполнительного устройства соответствует единственное значение тока в каждой токовой линии связи, в токовых линиях связи для включения исполнительных устройств устройством управления формируют нормированный токовый сигнал, величина которого соответствует включенному состоянию единственного исполнительного устройства данной токовой линии связи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении токовых линий связи двухпроводными ограничение тока производят путем включения источника тока последовательно с каждым извещателем или датчиком контроля исполнительного устройства, при этом его величину для каждого датчика контроля исполнительного устройства или извещателя при их активации устанавливают различной, суммарный ток датчиков контроля исполнительных устройств или извещателей измеряют и по его величине определяют адреса датчиков контроля исполнительных устройств или извещателей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении токовых линий связи многопроводными их прокладывают в виде сетки и соединяют между собой диодами в прямоугольную матрицу вида



где x_i, y_i - текущее значение номера соответствующей токовой линии связи; i - индекс; n - общее количество токовых линий связи по координате X; m - общее количество токовых линий связи по координате Y, последовательно с диодами подключают датчики контроля исполнительных устройств или извещатели и ограничители тока, при этом при контроле по току в токовых линиях связи режима датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей, а также для включения исполнительных устройств отключают все токовые линии связи за исключением токовой петли с адресом x_i, y_i, соответствующей заданному датчику контроля исполнительных устройств, извещателю или исполнительному устройству.

4. Устройство для охранно-пожарной защиты объекта, содержащее устройство управления, выполненное на базе контроллера и включающее в себя источник питания, извещатели, изменяющие не менее чем на порядок свой импеданс, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, токовые ограничители, преобразователи ток-напряжение, токовые линии связи, при этом источник питания через нормирующие токовые ограничители и преобразователи ток-напряжение последовательно подсоединен к токовым линиям связи, к которым подключены извещатели, датчики контроля исполнительных устройств, исполнительные устройства, а преобразователи ток-напряжение соединены цепью измерения тока с контроллером устройства управления, отличающееся тем, что токовые линии связи расположены в виде сетки и соединены в прямоугольную матрицу XY



где x_i, y_i - текущее значение номера соответствующей токовой линии связи; i - индекс; n - общее количество токовых линий связи по координате X; m - общее количество токовых линий связи по координате Y,

причем токовые линии связи соединены в прямоугольную матрицу XY посредством диодов, последовательно с которыми подключены токовые ограничители, извещатели и датчики контроля исполнительных устройств соответственно, а для подключения к линиям связи исполнительных устройств функцию диодов в матрице выполняют оптопары, входная цепь которых диодная, а выходная служит входной цепью исполнительных устройств с не менее чем на порядок изменяющимся импедансом, введен управляемый коммутатор, при этом матрица соединена с источником питания через него, и к его входам подключены нормирующие токовые ограничители последовательно с преобразователями ток-напряжение, управляющий вход коммутатора подсоединен к выходу контроллера управления коммутатором.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что при двухпроводном исполнении одни токовые линии связи задействованы для контроля исполнительных устройств, при этом извещатели и выходные цепи датчиков контроля исполнительных устройств подключены к токовой линии связи через нормирующие токовые ограничители, а сами двухпроводные токовые линии связи подключены к источнику питания последовательно с нормирующими токовыми ограничителями и преобразователями ток-напряжение, соединенными с входом контроллера, а другие двухпроводные токовые линии связи соединены с контроллером через преобразователи ток-напряжение и к ним подключены исполнительные устройства, которые выполнены из ступенчато- регулируемых двухпороговых элементов и силовых элементов, последовательно соединенных, выходы силовых элементов исполнительных устройств соответственно подсоединены к входам датчиков контроля исполнительных устройств.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что ступенчато- регулирумый двухпороговый элемент выполнен в виде двухпорогового компаратора, к входу которого подсоединен ступенчато-регулируемый источник опорного напряжения, выполненный из последовательно соединенных источника опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя, многопозиционного переключателя и цифроаналогового преобразователя напряжения.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что токовый ограничитель, подсоединенный последовательно к извещателю, выполнен в виде ступенчато-регулируемого источника тока и подсоединенного к его входу последовательно соединенных источника опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя, кодирующего переключателя и цифроаналогового преобразователя тока.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что датчик контроля исполнительных устройств выполнен в виде оптопары, входная цепь которой подключена через токовый ограничитель, преимущественно резистор, параллельно силовому ключу, предназначенному для коммутации исполнительного устройства, выходная цепь оптопары выбрана с диапазоном изменения импеданса не менее чем на порядок, а импеданс входной цепи оптопары выбран превышающим импеданс исполнительного устройства.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, в частности к охранно-пожарной защите объектов, включающей сбор информации от извещателей, расположенных на территории охраняемого объекта, анализа этой информации, включения электрооборудования для тушения пожара, а также непрерывного контроля работоспособности и состояния всего комплекса технических средств защиты.

Предшествующий уровень техники

В Российской Федерации существующий уровень техники определяется нормативным документом (Нормы и правила пожарной безопасности НПБ 88-2001. [НПБ 57-99(1), НПБ 58-97]).

В нем изложены требования к сигнализации, токовым линиям связи, извещателям и исполнительному оборудованию охранно-пожарной защиты.

Охранно-пожарное оборудование выпускается многими фирмами (например, ЗАО <Юнитест> e-mail: info@unitest.ru), где питание адресных и адресно-аналоговых извещателей осуществляется от источника напряжения. При этом за счет падения напряжения в линии возможно включение не более трех активированных извещателей, при длине линии не более 150 метров (журнал <Алгоритм безопасности> 5/2007, стр.50,51. e-mail: sales@dean.ru). Остальные извещатели в этом случае становятся бесполезными.

Использование для питания извещателей общего провода для нескольких линий резко снижает надежность всего устройства. Для защиты высотных зданий количество электрооборудования неоправданно возрастает, а общая надежность катастрофически снижается (журнал <Пожарная автоматика 2008> стр.84 86. е-mail: red@securpress.ru).

Использование для адресации извещателей двухпроводной цифровой линии связи еще больше усугубляет положение, так как ее замыкание приводит к полному отказу работоспособности электрооборудования (журнал <Алгоритм безопасности> 4/2006, стр.20,21. e-mail: sales@dean.ru). Очевидно, что это тупиковое направление. Не лучше обстоит дело с включением исполнительных устройств и контролем их состояния, где преобладает в основном релейная техника с большим количеством проводов (журнал <Алгоритм безопасности> 4/2006, стр.58, 59. e-mail: sales@dean.ru) и погрешностью контроля состояния электрооборудования в десятки процентов (Журнал <Алгоритм безопасности> 5/2006, стр.28, 29. e-mail: sales@dean.ru).

Серьезные трудности возникают при контроле уровня засвета дымовых извещателей, что порождает усложнение аппаратной части и программного обеспечения (Пожарные извещатели <Аврора> e-mail: mail@argus-spectr.ru). При передаче информации от датчиков и извещателей используют двухпроводную цифровую линию, которая имеет самую низкую надежность, или многопроводную токовую, где число проводов в 2 раза превышает число датчиков и извещателей. Даже при числе этих элементов в десятки единиц такое решение ни технически, ни экономически не целесообразно.

Оптимальным с точки зрения надежности следует считать наименьше возможное число проводов, по которым передается информация, соответствующая категории защищаемого объекта.

В качестве ближайшего аналога выбран патент РФ № 2232425.

Из этого патента известен способ охранно-пожарной защиты объектов, заключающийся в том, что на защищаемом объекте устанавливают извещатели, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, а также устройство управления на базе контроллера, причем извещатели и датчики контроля исполнительных устройств при их активации, изменяют импеданс, не менее чем на порядок, при этом устройство управления соединяют с извещателями, датчиками контроля исполнительных устройств и исполнительными устройствами токовыми линиями связи, образующими двухпроводные линии, к которым подключают параллельно датчики и извещатели, ток в линиях связи измеряют, ограничивают и по одним токовым линиям связи формируют величину тока, пропорциональную количеству датчиков и извещателей при их активации, а по другим токовым линиям связи устанавливают ток для включения исполнительных устройств.

Ограничением способа является недостаточная надежность защиты, большое время контроля за состоянием используемого оборудования. Отсутствует адресный контроль состояния активированных извещателей при количестве более трех и исполнительных устройств, подключенных к одной токовой линии, а также адресного включения этих устройств.

Известно устройство для охранно-пожарной защиты объекта, содержащее устройство управления, выполненное на базе контроллера и включающее в себя источник питания, извещатели, изменяющие не менее чем на порядок свой импеданс, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, токовые ограничители, преобразователи ток-напряжение, токовые линии связи, при этом источник питания через токовые ограничители, подсоединенные к одному из его выводов, и преобразователи ток-напряжение, подсоединенные к другому из его выводов, подсоединен к токовым линиям связи, к которым подключены извещатели, датчики контроля исполнительных устройств, исполнительные устройства, а преобразователи ток-напряжение соединены с контроллером устройства управления цепью измерения тока.

Ограничением известного устройства является низкая надежность защиты и контроля, очень большое количество проводов для соединения аппаратуры.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа охранно-пожарной защиты объектов, который обеспечивает повышение надежность защиты, снижает время контроля за состоянием используемого оборудования, а также создания устройства, которое повышает надежность защиты и контроля и уменьшает общее число токовых линий связи, и таким образом, улучшаются технико-эксплутационные характеристики.

Для решения поставленной задачи в известном способе охранно-пожарной защиты объектов, заключающемся в том, что на защищаемом объекте устанавливают извещатели, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, а также устройство управления на базе контроллера, причем извещатели и датчики контроля исполнительных устройств при их активации изменяют импеданс не менее чем на порядок, при этом устройство управления соединяют с извещателями, датчиками контроля исполнительных устройств и исполнительными устройствами токовыми линиями связи, к которым подключают параллельно датчики контроля исполнительных устройств и извещатели, ток в линиях связи измеряют, ограничивают и по одним токовым линиям связи формируют величину тока, пропорциональную количеству датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей при их активации, а по другим токовым линиям связи устанавливают ток для включения исполнительных устройств, согласно заявленному изобретению токовые линии связи периодически коммутируют для образования токовых петель, в каждой из которых находится только один извещатель, датчик контроля исполнительного устройства или входная цепь исполнительного устройства, а коммутацию производят на время измерения тока в токовых петлях датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей и на время включения в токовых петлях исполнительных устройств, при этом коммутацию производят устройством управления, кодируя в унитарном коде соответствие номера конфигурации токовых линий связи адресу и величине тока датчика контроля исполнительного устройства, извещателя, или исполнительного устройства при их активации, в токовых линиях связи, предназначенных для подсоединения датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей, ограничение тока нормируют, при этом каждому извещателю или датчику контроля исполнительного устройства соответствует единственное значение тока в каждой токовой линии связи, в токовых линиях связи для включения исполнительных устройств устройством управления формируют нормированный токовый сигнал, величина которого соответствует включенному состоянию единственного исполнительного устройства данной токовой линии связи.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно:

- при выполнении токовых линии связи двухпроводными ограничение тока производить путем включения последовательно с каждым извещателем или датчиком контроля исполнительных устройств, при этом его величину для каждого датчика контроля исполнительных устройств или извещателя устанавливать различной при их активации, суммарный ток датчиков контроля исполнительных устройств или извещателей измеряют и по его величине определяют адреса датчиков контроля исполнительных устройств или извещателей;

- токовые линии связи выполнять многопроводными, прокладывать в виде сетки и соединять между собой диодами в прямоугольную матрицу вида

где x_i, y_i - текущее значение номера соответствующей токовой линии связи, i - индекс, n - общее количество токовых линий связи по координате X, m - общее количество токовых линий связи по координате Y, последовательно с диодами подключают датчики контроля исполнительных устройств или извещатели и ограничители тока, при этом при контроле по току в токовых линиях связи режима датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей, а также для включения исполнительных устройств отключать все токовые линии связи за исключением токовой петли с адресом x_i, y_i соответствующей заданному датчику контроля исполнительных устройств, извещателю или исполнительному устройству.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для охранно-пожарной защиты объекта, содержащем устройство управления, выполненное на базе контроллера и включающее в себя источник питания, извещатели, изменяющие не менее чем на порядок свой импеданс, исполнительные устройства, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики контроля исполнительных устройств, токовые ограничители, преобразователи ток-напряжение, токовые линии связи, при этом источник питания через нормирующие токовые ограничители, подсоединенные к одному из его выводов, и преобразователи ток-напряжение, подсоединенные к другому из его выводов, подсоединен к токовым линиям связи, к которым подключены извещатели, датчики контроля исполнительных устройств, исполнительные устройства, а преобразователи ток-напряжение соединены с контроллером устройства управления цепью измерения тока, согласно изобретению оно выполнено двухпроводным и многопроводным, в котором токовые линии связи расположены в виде сетки и соединены в прямоугольную матрицу XY

где x_i, y_i - текущее значение номера соответствующей токовой линии связи, i - индекс, n - общее количество токовых линий связи по координате X, m - общее количество токовых линий связи по координате Y,

токовые линии связи соединены в прямоугольную матрицу XY посредством диодов, последовательно с которыми подключены токовые ограничители, извещатели и датчики контроля исполнительных устройств, соответственно, а для подключения к линиям связи исполнительных устройств функцию диодов в матрице выполняют оптопары, входная цепь которых диодная, а выходная служит входной цепью исполнительных устройств с не менее чем на порядок изменяющимся импедансом, введен управляемый коммутатор, при этом матрица соединена с источником питания через него, и к его входам подключены нормирующие токовые ограничители, преобразователи ток-напряжение, управляющий вход коммутатора подсоединен к выходу контроллера управления коммутатором,

при двухпроводном исполнении одни токовые линии связи задействованы для контроля исполнительных устройств, при этом извещатели и выходные цепи датчиков контроля исполнительных устройств подключены к токовой линии связи через нормирующие токовые ограничители, а сами двухпроводные токовые линии связи подключены к источнику питания последовательно с нормирующими токовыми ограничителями и преобразователями ток-напряжение, соединенными с входом контроллера, а другие двухпроводные токовые линии связи соединены с контроллером через преобразователи ток-напряжение, и к ним подключены исполнительные устройства, которые выполнены из ступенчато-регулирумых двухпороговых элементов и силовых элементов, последовательно соединенных, выходы силовых элементов исполнительных устройств соответственно подсоединены к входам датчиков контроля исполнительных устройств.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно:

- ступенчато-регулирумый двухпороговый элемент выполнять в виде двухпорогового компаратора, к входу которого подсоединен ступенчато-регулируемый источник опорного напряжения, выполненный из последовательно соединенных источника опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя, многопозиционного переключателя и цифроаналогового преобразователя напряжения;

- извещатель выполнять в виде ступенчато-регулируемого источника тока и подсоединенных к его входу последовательно соединенных источника опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя, кодирующего переключателя и цифро-аналогового преобразователя тока;

- датчик контроля исполнительных устройств выполнять в виде оптопары, входная цепь которой подключена через токовый ограничитель, преимущественно, резистор параллельно силовому ключу, предназначенному для коммутации исполнительного устройства, выходная цепь оптопары выбрана с диапазоном изменения импеданса не менее чем на порядок, а импеданс входной цепи оптопары выбран превышающим импеданс исполнительного устройства.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются оптимальными вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.

Краткий перечень чертежей

Фиг.1 изображает структурную схему устройства, реализующего заявленный способ;

фиг.2 - функциональную схему, подробно раскрывающую схему на фиг.1;

фиг.3 - схема ступенчато-регулирумого двухпорогового элемента на фиг.2;

фиг.4 - вариант схемы извещателя на фиг.2;

фиг.5 - схему резервирования извещателей в двухпроводной линии;

фиг.6 - схему датчика контроля исполнительного устройства на фиг 2;

фиг.7 - схема контроля режима датчика контроля исполнительного устройства, предназначенного для оповещения.

Лучший вариант осуществления изобретения

Поскольку заявленный способ осуществляется при работе заявленного устройства, то он подробно раскрывается в разделе описания его работы.

Заявленное устройство (фиг.1) содержит устройство 1 управления, выполненное на базе входящего в его состав контроллера 2. Устройство 1 управления многопроводной линией связи 3 подсоединено к линиям связи, расположенным в виде сетки и соединенным в прямоугольную матрицу 4, которая содержит комплект 5 извещателей, датчиков контроля исполнительных устройств и исполнительных устройств. Кроме того, устройство 1 двухпроводной линией 6 связи подсоединено к комплекту 7 датчиков контроля исполнительных устройств и извещателей. Устройство 1 управления также подсоединено двухпроводной линией 8 связи к комплекту 9 исполнительных устройств через преобразователи 10 ток-напряжение для управления ими.

В качестве датчиков контроля исполнительных устройств могут быть, например, использованы контактные датчики положения дымовых заслонок, контактных манометров, измеряющих давление воды в системе, нормированные датчики напряжения или тока и т.п.

В качестве извещателей могут быть использованы дымовые, например, ИП212-60А или тепловые ИП101-24А-A1R устройства.

В качестве исполнительных устройств могут быть использованы, например, электромагнитные контакторы, включающие насосы, электромагнитные задвижки и соленоиды, пиропатроны с электромагнитным приводом, модули газового оборудования МПХ 65-100-38 с электромагнитным приводом.

На фигуре 2 изображена функциональная схема устройства, реализующего заявленный способ, которая содержит устройство 1 управления, выполненное на базе контроллера 2 и включающее в себя источник 11 питания, извещатели 12, исполнительные устройства 13, датчики 14 контроля исполнительных устройств, нормирующие токовые ограничители 15, преобразователи 10 ток-напряжение. Источник 11 питания через нормирующие токовые ограничители 15, которые подсоединены к одному из его выводов, например «+», и преобразователи 10 ток-напряжение, которые подсоединены к другому из его выводов, например «-», подсоединен к токовым линиям 3 связи, к которым подключены извещатели 12, датчики 14 контроля исполнительных устройств, исполнительные устройства 13. Преобразователи 10 ток-напряжение соединены с контроллером 2 устройства 1 управления цепью 16 измерения тока.

Устройство (фиг.1, 2) выполнено двухпроводным и многопроводным, в котором токовые линии 3 связи расположены в виде сетки и соединены в прямоугольную матрицу XY

где x_i, y_i - текущее значение номера соответствующей токовой линии 3 связи, i - индекс, n - общее количество токовых линий 3 связи по координате X, m - общее количество токовых линий 3 связи по координате Y.

Токовые линии 3 (фиг.2) соединены в прямоугольную матрицу XY посредством диодов 17, последовательно с которыми подключены токовые ограничители 18, например резисторы, извещатели 12 или датчики 14 контроля исполнительных устройств, соответственно. Для подключения к линиям 3 связи исполнительных устройств 13 функцию диодов 17 в матрице выполняют оптопары 19. Входная цепь оптопар19 диодная, а выходная служит входной цепью силовых элементов исполнительных устройств 13 с не менее чем на порядок изменяющимся импедансом. Матрица соединена с источником 11 питания через управляемый коммутатор 20 и подключенным к его входам нормирующим токовым ограничителем 15 или преобразователям 10 ток-напряжение, например, выполненными из резисторов. Управляющий вход коммутатора 20 подсоединен к выходу контроллера 2 управления коммутатором 20. К двухпроводным токовым линиям 6 связи подсоединены датчики 14 контроля исполнительных устройств и извещатели 12, и они подсоединены к цепи 16 измерения тока и к другому из выводов, например «-», источника 11 питания через преобразователь 10 ток-напряжение и нормирующий токовый ограничитель 15, соответственно. Входы исполнительных устройств 13 подсоединены к выходу контроллера 2 двухпроводной линией 8 подключения исполнительных устройств 13 через преобразователь 10 ток-напряжение, подсоединенный к выходу контроллера 2 и к цепи 16 измерения тока. Исполнительные устройства 13 выполнены из ступенчато-регулирумых двухпороговых элементов 21 и силовых элементов 22, последовательно соединенных. Выходы силовых элементов 22 исполнительных устройств 13 соответственно подсоединены к входам оптопар датчиков 14 контроля исполнительных устройств матрицы или к входам оптопар датчиков 14 контроля исполнительных устройств двухпроводной линии 6, а выходные цепи оптопар 19 матрицы подсоедины к входам силовых элементов 22 исполнительных устройств.

Ступенчато-регулирумый двухпороговый элемент 21 (фиг.3), например, может быть выполнен в виде двухпорогового компаратора 23, к входу которого подсоединен ступенчато-регулируемый источник 24 опорного напряжения, выполненный из последовательно соединенных источника 25 опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя 26, многопозиционного переключателя 27 и цифроаналогового преобразователя напряжения 28.

Извещатель 12 (фиг.4) может быть выполнен нормированным в виде элемента 29, изменяющего свой импеданс более чем на порядок при активации, и подсоединенного к его входу ступенчато-регулируемого источника тока из последовательно соединенных источника 30 опорного напряжения, аналогово-цифрового преобразователя 31, кодирующего переключателя 32 и цифро-аналогового преобразователя тока 33.

Датчик 14 контроля исполнительного устройства (фиг.6) может быть выполнен в виде оптопары 19, входная цепь которой подключена через токовый ограничитель 18, преимущественно резистор параллельно силовому ключу 34, предназначенному для коммутации исполнительного устройства 13, выходная цепь оптопары 19 выбрана с диапазоном изменения импеданса не менее чем на порядок, а импеданс входной цепи оптопары 19 выбран превышающим импеданс исполнительного устройства 13.

Устройство работает следующим образом.

В штатном режиме от источника питания 11 ток, ограниченный нормирующими токовыми ограничителями 15, через управляемый коммутатор 20 подается на многопроводную схему матрицы XY. Ключи управляемого коммутатора 20, обеспечивающие питание датчиков 14 контроля исполнительных устройств и извещателей 12, замкнуты. Токи в этих цепях контролируются первичными измерительными преобразователями 10 ток-напряжение. В цепях извещателей 12 и датчиков 14 контроля исполнительных устройств измеряется суммарная величина тока. При активации извещателей 12 и датчиков 14 контроля исполнительных устройств суммарный ток увеличивается в соответствии с токовыми ограничителями 18. Для определения активированных датчиков 14 контроля исполнительных устройств и извещателей 12 при их активации на время измерения оставляют включенными только цепи, содержащие один датчик 14 контроля исполнительных устройств или извещатель 12.

Ток нормирующих токовых ограничителей 15 устанавливают с превышением суммарного максимального тока в соответствующих линиях, что обеспечивает защиту источника питания 11 от перегрузок и короткого замыкания в линиях. В двухпроводных линиях 6 установлена подобная защита, где к линии параллельно подключены датчики 14 контроля исполнительных устройств и извещатели 12 совместно с нормирующими ограничителями тока 15, при этом величину тока каждого этого нормирующего элемента 15 устанавливают различной с градацией, превышающей погрешность измерения и влияние дестабилизирующих факторов. Адрес и состояние извещателей 12 и датчиков 14 контроля исполнительных устройств оценивают с помощью первичного измерительного пробразователя 10 ток-напряжение, сравнивая показания измерений с таблицей присвоения датчикам 14 контроля исполнительных устройств и извещателям 12 адресов и активированных величин токов.

На конце двухпроводных линий 8, предназначенных для включения исполнительных устройств 13, установлены преобразователи 10 ток-напряжение, формирующие сигналы напряжения, пропорциональные токам в линиях. Это позволяет передавать аналоговый сигнал в токовой петле на значительные расстояния, определяемые лишь импедансом линии, без потерь. Устройство 1 управления формирует по двухпроводным линиям 8 ступенчатые токовые сигналы, каждая ступень которого соответствует только одному исполнительному устройству 13 данной линии. При этом каждое исполнительное устройство 13 дополнительно снабжено ступенчато-регулирумым двухпороговым элементом 21, имеющим двухпороговый входной элемент, например компаратор с окном. Если входной сигнал находится в пределах окна, то включается соответствующее исполнительное устройство 13.

На фиг.3 показана схема ступенчато-регулирумых двухпороговых элементов 21 для электрически управляемого исполнительного устройства 13, состоящая из входного двухпорогового элемента 21 и соединенного с ним силового элемента 22. Двухпороговый входной элемент 21 состоит из двухпорогового компаратора 23 с регулируемым входным окном. Подставка окна устанавливается для каждого исполнительного устройства 13 с помощью многопозиционного переключателя 27, и для данной линии все коды должны быть различны, а высота окна U устанавливается в зависимости от количества подключенных исполнительных устройств 13 с градацией, превышающей установки уровней компараторов 23 и влияние дестабилизирующих факторов.

На фиг.4 изображена структурная схема нормированного извещателя 12. Здесь величина тока извещателя 12 при активации устанавливается ступенчато с помощью кодирующего переключателя 31, например в двоичном коде. Таким образом, с помощью кодирующего переключателя 31, например четырехразрядного, может быть установлено 16 ступеней нормирующего тока. При необходимости установки большего количества извещателей 12 в двухпроводной линии следует включать их по схеме ИЛИ фиг.5, формируя группы извещателей 12 с одним адресом.

На фиг.6 изображена схема датчика для контроля электрически управляемых исполнительных устройств 13. Датчик 14 контроля исполнительного устройства состоит из оптопары 19, входная цепь которой подключена вместе с токовым ограничителем 18, например резистором, параллельно силовым выводам ключа 34, коммутирующего силовую цепь исполнительного устройства 13. При выключенном ключе 34 ток проходит по первичной обмотке оптопары 19 и обмотке силового элемента 22 исполнительного устройства 13. Учитывая, что импеданс входной цепи оптопары 19 значительно превышает импеданс силовой цепи исполнительного устройства 13, большая часть напряжения упадет на элементе 18. При этом входная цепь оптопары 19, работающая в режиме ключа, перейдет в низкоимпедансный режим и включит на линию соответствующий нормирующий ограничитель тока 15 (источник тока). Таким образом, силовая цепь исполнительного устройства 13 непрерывно находится под контролем устройства 1 управления. Чтобы согласовать активированные извещатели 13 и датчики 14 контроля исполнительных устройств в одной линии, следует на выходе оптопары 19 поставить инвертор.

На фиг.7 представлена схема контроля режима датчика исполнительного устройства 13 оповещения. Устройство состоит из датчика 35, принимающего нормированный сигнал от генератора низкой частоты 36 в полосе пропускания низкочастотного тракта 37, состоящего из усилителя низкой частоты 38 и динамических излучателей 39, соединенных низкочастотными линиями связи 40. Микрофон 41, установленный в каждом корпусе динамического излучателя 39, принимает поступающий сигнал, который затем усиливается усилителем 42 и нормируется нормализатором 43, обеспечивающим выходной сигнал в заданном диапазоне и с заданной линейностью. Компаратор 44 сравнивает поступающий сигнал с опорным и при превышении входного сигнала над опорным изменяет свой импеданс более чем на порядок. Нормированный ограничитель тока 10 позволяет включить датчик 35 в двухпроводную токовую линию 6. Для включения датчика в матричную линию 3 в качестве ограничителя тока достаточно включить резистор. Генератор 36 управляется контроллером 2 устройства управления 1, которое периодически контролирует все датчики 14 контроля исполнительных устройств, извещатели 12 и исполнительные устройства 9.

Таким образом, из описания работы устройства следует, что оно реализует следующий способ охранно-пожарной защиты объектов (фиг.1, 2):

- на защищаемом объекте устанавливают извещатели 12, исполнительные устройства 13, предназначенные для сигнализации, оповещения и пожаротушения, датчики 14 контроля исполнительных устройств, а также устройство 1 управления на базе контроллера 2, причем извещатели 12 и датчики 14 контроля исполнительных устройств при их активации изменяют импеданс не менее чем на порядок;

- устройство 1 управления соединяют с извещателями 12, датчиками 14 и исполнительными устройствами 13 токовыми линиями связи, образующими двухпроводные линии, к которым подключают параллельно датчики 14 и извещатели 12;

- ток в линиях связи измеряют, ограничивают и по одним токовым линиям связи формируют величину тока, пропорциональную количеству датчиков 14 и извещателей 12 при их активации, а по другим токовым линиям связи устанавливают ток для включения исполнительных устройств 13;

- токовые линии связи периодически коммутируют для образования токовых петель, в каждой из которых находится только один извещатель 12, датчик 14 контроля исполнительных устройств или входная цепь исполнительного устройства 13;

- коммутацию производят на время измерения тока в токовых петлях датчиков 14 контроля исполнительных устройств и извещателей 12 и на время включения исполнительных устройств 13 в токовых петлях исполнительных устройств 13;

- коммутацию производят устройством 1 управления, кодируя в унитарном коде соответствие номера конфигурации токовых линий связи адресу и величине тока датчика 14 контроля исполнительных устройств, извещателя 12, или исполнительного устройства 13 при активации;

- в двухпроводных токовых линиях связи, предназначенных для подсоединения датчиков 14 контроля исполнительных устройств и извещателей 12, ограничение тока нормируют, при этом каждому извещателю 12 или датчику 14 контроля исполнительных устройств соответствует единственное значение тока в каждой двухпроводной линии;

- в двухпроводных линиях для включения исполнительных устройств 13 устройством 1 управления формируют нормированный токовый сигнал, величина которого соответствует включенному состоянию единственного исполнительного устройства данной линии 13.

Дополнительно:

- при выполнении токовых линии связи двухпроводными ограничение тока производят путем включения последовательно с каждым извещателем 12 или датчиком 14 контроля исполнительных устройств источника тока, при этом его величину для каждого датчика 14 контроля исполнительных устройств или извещателя 12 при их активации устанавливают различной, суммарный ток датчиков 14 контроля исполнительных устройств или извещателей 12 при их активации измеряют и по его величине определяют адреса датчиков 14 или извещателей 12;

- токовые линии связи выполняют многопроводными, прокладывают в виде сетки и соединяют между собой диодами 17 в прямоугольную матрицу XY, последовательно с диодами 17 подключают датчики 14 контроля исполнительных устройств или извещатели 12 и ограничители тока 18, при этом при контроле по току в токовых линиях связи режима датчиков 14 контроля исполнительных устройств и извещателей 13, а также для включения исполнительных устройств 13 отключают все токовые линии связи за исключением токовой петли с адресом, соответствующей заданному датчику 14 контроля исполнительных устройств, извещателю 12 или исполнительному устройству 13;

- при контроле режима датчика 14 исполнительного устройства 13, предназначенного для оповещения и выполненного из последовательно соединенных низкочастотной линией усилителя 40 и динамика 41, дополнительно в корпусе динамика 41 устанавливают микрофон 42, передают по низкочастотной линии нормированный сигнал в полосе пропускания, а выходной сигнал микрофона 42 усиливают, нормируют, сравнивают с опорным сигналом, и сигнал, превышающий опорный, преобразуют в низкоимпедансный, с изменяющимся импедансом не менее чем на порядок.

Заявленное техническое решение может быть реализовано на современной базе микросхемотехники. Учитывая, что временные процессы, связанные с охранно-пожарной защитой объектов, лежат в области инфранизких частот, требования к классу контроллеров 2 минимальны. Здесь успешно могут быть использованы низкочастотные контроллеры 2, например PIC 18, обладающий большим количеством выводов. Однако и микроконтроллеры с малым числом выводов могут быть использованы совместно с расширителями типа МСР 23017. Для включения десятков извещателей 12 необходимо снизить их токи в дежурном и активированном режимах. Такие извещатели 12 известны, например, с дежурным током 2 мкА и напряжением питания 3 В. При таких режимах можно на порядок снизить потребляемую мощность устройств защиты, увеличив количество извещателей, несущих информацию.

Охранно-пожарный нормированный извещатель фиг.4 может быть построен из стандартных элементов: источника опорного напряжения TL 431, 8-разрядного аналого-цифрового преобразователя MC68HC908QYx/QTx, микропереключателя NHDS-xx, цифроаналогового преобразователя тока К1118ПА3. Однако при разработке отдельной микросхемы, включающей перечисленные элементы, общая стоимость будет значительно снижена. Для реализации ступенчато-регулируемого двухпорогового элемента фиг.3 достаточно нагрузить преобразователь фиг.4 на цепь из последовательно соединенных резистора и, например, диода. Для формирования аналогового интерфейса в токовой петле с успехом может быть применена микросхема специализированного шестнадцатиразрядного цифроаналогового преобразователя МАХ5661. В качестве ключей могут быть использованы микросхемы UDN2580 и ULN2803. Оптроны могут быть выбраны любые, например, 4N35, TLP 521-4.

Промышленная применимость

Наиболее успешно заявленные способ охранно-пожарной защиты объектов и устройство для его осуществления промышленно применимы для защиты объектов жилой застройки и административных зданий. Для защиты периметра объекта и протяженных коридоров эффективнее использовать двухпроводные линии, а для защиты площадей эффективнее матричная структура токовых линий связи. Дополнительный эффект от использования матричной структуры линий позволяет дифференциально контролиривать ток засвета дымовых извещателей, принимать аналоговые информационные сигналы и цифровые сигналы от многопороговых извещателей. При этом не требуется дополнительно дорогостоящих цифровых линий связи.