способ и устройство для автоматического присвоения адресов извещателей в оповестительном аварийном устройстве

Формула изобретения

1. Способ автоматического присвоения адресов извещателей оповестительного аварийного устройства, содержащего центральный пост и, по меньшей мере, одну связанную с ним двухпроводную сигнальную линию, к которой присоединено множество извещателей, причем в каждом извещателе имеется конденсатор для накопления энергии, измерительный резистор, включенный в один провод, приемник импульсов и управляемый ключ между проводами, причем способ предусматривает следующие операции: в первой фазе подают напряжение от центрального поста в двухпроводную сигнальную линию и заряжают конденсаторы, во второй фазе от центрального поста посылают сигнал команды от центрального поста на замыкание ключей всех извещателей, присоединенных к двухпроводной сигнальной линии, в третьей фазе с центрального поста в двухпроводную сигнальную линию посылают заданную последовательность двух стабилизированных токов разного уровня и с помощью приемника импульсов в извещателе преобразуют ее в цифровой сигнал, образующий информационное слово, которое загружают в устройство запоминания адреса, после чего размыкают управляемый ключ и блокируют дальнейшую загрузку адресов в устройство запоминания адреса этого извещателя, 2 повторяют третью фазу с другим информационным словом для каждого извещателя, устройство запоминания адреса которого пусто.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после посылки адреса с центрального поста центральный пост посылает модулированный током логический сигнал, по которому логическая схема в извещателе размыкает управляемый ключ.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при размыкании или после размыкания управляемого ключа один из двух токов продолжает протекать, и центральный пост по скачку напряжения определяет квитирующий сигнал для образования следующего последовательного сигнала, состоящего из стабилизированных токов, для следующего извещателя.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что присвоение адресов центральным постом заканчивают, если скачок напряжения больше не обнаруживается.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что коммутирующий сигнал образуют информационным словом центрального поста, модулированным напряжением.

6. Контур автоматического присвоения адресов извещателей оповестительного аварийного устройства, содержащий центральный пост, связанный с двухпроводной сигнальной линией, к которой присоединены множество извещателей (M1, М2, . . .Мn), и предназначенный для посылки сигнала команды на замыкание управляемых ключей всех извещателей и заданной последовательности двух стабилизационных токов разного уровня на приемники извещателей для преобразования их в информационное слово, как адрес, причем каждый извещатель (M1, М2.... Мn) содержит один конденсатор (С1, С2...Сn), включенный между проводами последовательно с диодом (D1, D2...Dn), управляемый ключ (SK1, SK2...SKn) между проводами, измерительный резистор (Rm1, Rm2... Rmn), включенный в один провод, подключенный к измерительному резистору приемник импульсов, логическую интегральную схему и подключенное к логической схеме устройство запоминания адреса, причем логическая интегральная схема выполнена с возможностью замыкания при получении первой исходящей от приемника импульсов серии импульсов управляемого ключа (SK1, SK2...SKn) и загрузки при получении второй исходящей от приемника импульсов серии импульсов этой серии импульсов в устройство запоминания адреса, если оно еще не загружено адресом.

7. Контур по п.6, отличающийся тем, что в качестве управляемого ключа применен полупроводниковый ключ, предпочтительно полевой транзистор, и отношение сопротивления измерительного резистора (Rm1, Rm2...Rmn) к прямому сопротивлению включенного полупроводникового ключа превышает 10:1.

8. Контур по п.6 или 7, отличающийся тем, что извещатель содержит микропроцессор, и приемник импульсов образован из аналого-цифрового преобразователя и программы микропроцессора.

9. Контур по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что центральный пост снабжен измерителем напряжения, соединенным с проводами.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к способу автоматического присвоения адресов извещателей в оповестительном аварийном устройстве с большим количеством извещателей в соответствии с п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Оповестительные аварийные устройства, например установки пожарной сигнализации, как правило, включают в себя значительное количество аварийных извещателей, подключенных к двухпроводной сигнальной линии. Она может быть спроектирована как тупиковая или же как кольцевая линия, по которой отдельные извещатели соединяются с центральным постом. В каждом извещателе имеется чувствительный элемент или подобное устройство, которое генерирует сигналы определенного уровня в зависимости от параметров окружающей среды. Сигналы по проводам передаются на центральный пост, который обычно осуществляет циклический опрос отдельных извещателей. Чтобы идентифицировать сигналы с отдельными извещателями, необходимо каждому извещателю присвоить обозначение или адрес. Адрес вводится в энергонезависимую память.

Известно, что при вводе в эксплуатацию подобного аварийного оповестительного устройства вначале могут быть присвоены адреса отдельным извещателям. Для этого преимущественно применяется автоматический способ присвоения адресов.

Из уровня техники известен ряд способов адресации (присвоения адресов) и эксплуатации аварийных оповестительных устройств, которые будут вкратце рассмотрены далее.

Из патентного документа DE 2533330 известно, что при опросе извещателей линия может осуществлять выдачу импульса тока, длительность которого пропорциональна значению контролируемого параметра после специфической для каждого извещателя задержки. Длительности задержки измеряются в центральном дешифрующем устройстве и расшифровываются как адреса отдельных извещателей. Из документа DE 2533382 известен способ, при котором извещатели линии в начале каждого цикла опроса электрически отсоединяются от сигнальной линии, а затем поочередно подключаются к ней в заданной последовательности. Каждый извещатель после соответствующей задержки включает следующий извещатель. Дешифрующее устройство на центральном посту определяет соответствующие приращения тока в линии, причем адрес извещателя соответствует числу приращений тока в линии. Так как невозможно или нецелесообразно обрабатывать сигналы различных типов извещателей по одному и тому же способу, из документа DE 2533354 известно также, что можно присоединять к отдельным извещателям таймеры, как это уже имеет место в других известных способах. Таймеры используются для передачи управляющих команд на линии к отдельным извещателям, причем извещатели готовы к приему только во время действия отдельных таймеров. При наличии управляющих устройств, предусмотренных в извещателе, в течение цикла управления на сигнальной линии может включиться только один таймер. При этом моменты запуска отдельных таймеров расшифровываются на центральном посту как адреса.

В этой связи в ЕР 0098552 предложено при циклическом опросе оповестительного аварийного устройства в каждом извещателе подключать к сигнальной линии таймер, время действия которого определяется измеряемым параметром с помощью измерительного преобразователя, и на центральном посту определять адрес извещателя по количеству вызванных этим приращений тока в линии. В каждом извещателе время действия таймера определяется выходным сигналом, генерируемым в преобразователе сигнала и определяемым суммой значения параметра, измеряемого извещателем, и опознавательного сигнала извещателя. На центральном посту по величине соответствующей временной задержки наряду с адресом извещателя определяется как значение параметра, измеряемого извещателем, так и опознавательный сигнал соответствующего извещателя.

Для того чтобы можно было подключить к отдельным сигнальным линиям большее количество пожарных извещателей или пропустить по сигнальной линии больший ток, в документе ЕР 0042501 предложено замкнуть сигнальную линию в кольцо. При отсутствии сигналов в сигнальной линии направление опроса реверсируется. Передача значений измеренных параметров осуществляется либо путем соответствующей выдержки времени до подключения следующего извещателя, либо в форме кодированной последовательности импульсов, которая передается на центральный пост.

В документе ЕР 0212106 было предложено придавать извещателям в цепной линии устройства запоминания адреса, в которые с центрального поста в заданном порядке вводятся адреса. Это происходит таким образом, что переключение на следующий извещатель производится лишь после того, как будет заблокирован адрес в предыдущем извещателе. Для этой цели в каждом извещателе устанавливается ключ, который замыкает накоротко жилу для переключения на следующий извещатель.

В документе DE 3225032 предлагается обеспечить желаемое различение типов извещателей, опознавательных кодов и значений измеряемых параметров с помощью управляющих сигналов, передаваемых извещателям от центрального поста. Эти сигналы целенаправленно воздействуют на переключающие устройства в отдельных извещателях, которые производят переключение с передачи значения величины, измеряемой извещателем, на передачу опознавательного кода извещателя. В цикле опроса соответствующий опознавательный код извещателя передается на центральный пост, где он загружается в память и подвергается дальнейшей обработке. При этом в каждом извещателе предусмотрено устройство, с помощью которого настраивается опознавание извещателя, например вид извещателя или его состояние.

Все описанные извещатели имеют общее свойство, заключающееся в том, что они содержат ключ, включенный последовательно в жилу, который должен быть замкнут, чтобы следующий в линии извещатель мог быть соединен с центральным постом. В то же время известны решения, которые предусматривают другие способы коммутации для цепного подключения отдельных извещателей.

В патентном документе DE 3211550 предусмотрена двухпроводная сигнальная линия, а в каждом извещателе имеются последовательное сопротивление и ключ между обоими проводами линии, который замыкается в случае тревоги. Срабатывание извещателя вызывает изменение результирующего сопротивления сигнальной линии. Измерительно-декодирующее устройство на центральном посту имеет дискриминатор шлейфа, поставленный в соответствие каждому извещателю. Когда извещатель срабатывает, на его характеристическом сопротивлении появляется соответствующее напряжение. При этом настроенный на это напряжение дискриминатор шлейфа включает свой выход на индикатор, соответствующий сработавшему извещателю.

Из DE 4038992 известен способ автоматической адресации извещателей в оповестительной аварийной установке. Согласно этому способу центральный пост связан с двухпроводной сигнальной линией, к которой цепочкой присоединены отдельные извещатели. В каждом извещателе имеется передающее устройство, устройство запоминания измеренных значений, устройство запоминания адреса, измеритель напряжения и ключ. В первой фазе с центрального поста в линию подается напряжение покоя, которое заряжает конденсатор, обеспечивая таким образом извещатели запасом энергии. Во второй фазе в линию подается напряжение короткого замыкания, вследствие чего все извещатели, запоминающие устройства адресов которых пусты, закорачивают линию своими ключами. В третьей фазе в линию подается ток измерения, и измерительное устройство измеряет образующееся при этом падение напряжения на первом извещателе с замкнутым ключом. Значение этого падения напряжения сохраняется в устройстве запоминания измеренных значений. В четвертой фазе в линию подается напряжение опроса, вследствие чего извещатель, устройство запоминания измеренных значений которого заполнено, а устройство запоминания адреса пусто, становится способным к обмену информацией и получает от центрального поста адрес, который загружается в устройство запоминания адреса. Этот процесс центральный пост повторяет до тех пор, пока все извещатели не получат адреса. Окончание процесса центральный пост опознает благодаря тому, что в третьей фазе уже отсутствует ток короткого замыкания.

Последнее описанное известное решение требует, во-первых, немалого количества схемотехнической аппаратуры в извещателях. Во-вторых, оно требует значительного времени для адресации. Описанные выше фазы 2-4 приходится повторять для каждого извещателя линии, что занимает значительное время, особенно при большом количестве извещателей в сети.

Из уровня техники известны и другие способы адресации или опознавания. Один такой способ описан, например, в документе ЕР 0546401. Он состоит в том, что в цоколе каждого извещателя имеется опознавательный модуль, предусматривающий неизменяемый идентификационный номер для каждого отдельного цоколя извещателя, отличающийся от других цоколей извещателей. В детекторе предусмотрены средства опознания идентификационного номера. Установленный в цоколе извещателя опознавательный модуль образован либо комбинацией резисторов, ПЗУ, ППЗУ, СППЗУ, ЭСППЗУ, либо оптическим штрих-кодом. Считывание идентификационного номера осуществляется с помощью контактов или оптического передающего устройства. Локализация цоколя извещателя производится либо путем ввода извещателей в действие, например, с помощью испытательного газа, в заданном порядке при первоначальном вводе установки в эксплуатацию, либо путем присвоения адреса с помощью программатора перед вводом в действие. В документе ЕР 0362985 сделана попытка улучшить вышеописанный проблематичный способ адресации тем, что в цоколе извещателя механическое устройство, настраиваемое вручную на двоичный код, для передачи адреса извещателя нажимает на соответствующие пружинящие элементы вставленной измерительной головки. Хотя этим облегчается замена извещателя в рамках технического обслуживания, однако трудоемкая ручная настройка кодирования адреса цоколя необходима и в этом решении. Кроме того, нестабильные пружинящие элементы и контакты снижают надежность устройства.

Наконец, из ЕР 0485878 известен способ определения конфигурации извещателей оповестительного аварийного устройства, при котором изготовитель закладывает в каждый извещатель заводской номер в двоичном коде. При монтаже требуется выполнить 12 трудоемких и сложных операций для определения имеющегося в установке количества извещателей, их местонахождения или объединения в сеть путем определения их заводских номеров. Чем сложнее сеть тупиковых и кольцевых линий, тем более трудоемок этот известный метод.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа автоматического присвоения адресов извещателей оповестительной аварийной системы, который не требует установки большого количества схемотехнической аппаратуры в отдельных извещателях, осуществим в течение короткого времени и безотказно работает даже при длинных линиях передачи с большим количеством извещателей.

Эта задача решена использованием признаков первого пункта формулы изобретения.

В соответствии со способом по настоящему изобретению в первой фазе, так же как в известных способах, с центрального поста в линию подают напряжение, заряжающее конденсаторы. Этим обеспечивается на короткое время запас энергии для извещателей. Во второй фазе с центрального поста посылают коммутирующий сигнал для замыкания ключей всех извещателей. По одному из вариантов реализации данного способа коммутирующий сигнал образуется информационным словом центрального поста, модулированным напряжением. В третьей фазе непосредственно после замыкания ключей в линию подают изменяющиеся стабилизированные уровни постоянного тока в заданной последовательности. Постоянный ток с изменяющимся уровнем создает на измерительных резисторах всех извещателей, ключи которых разомкнуты, а следовательно, на адресуемом извещателе, изменяющиеся падения напряжения, которые преобразуются находящимся в извещателе приемником импульсов в цифровой сигнал, образующий информационное слово. Этот цифровой сигнал непосредственно загружают как адрес в устройство запоминания адреса, если в этом устройстве уже не находится адрес. По окончании этого процесса логическая интегральная схема размыкает ключ и блокирует загрузку в устройство запоминания адреса другого информационного слова.

Во время вышеописанного процесса адресации на резисторах следующих извещателей не появляются распознаваемые импульсы напряжения, а следовательно, адреса, так как ключ адресуемого извещателя закорачивает линию передачи к следующим извещателям. После того, как адресуемый извещатель сохранит свой адрес, его ключ, как уже сказано, разомкнется.

Центральный пост может снова подать в линию одно из фиксированных значений постоянного тока. Центральный пост обнаруживает размыкание ключа по скачку напряжения на клеммах. Этот скачок напряжения может использоваться в качестве сигнала квитирования, сообщающего о том, что первый извещатель успешно получил свой адрес. Непосредственно вслед за этим центральный пост посылает следующий адрес, который также образуется из двух постоянных токов фиксированной величины в виде запоминаемого последовательного модулируемого током сигнала. Так как ключ первого извещателя разомкнут, то на измерительном резисторе второго извещателя появляются распознаваемые импульсы напряжения. На измерительных резисторах всех остальных извещателей распознаваемые импульсы напряжения отсутствуют. После сохранения адреса второй извещатель размыкает свой контакт. Для каждого следующего извещателя центральный пост повторяет вышеизложенную процедуру, каждый раз с другим информационным словом. Таким образом, путем посылки быстро следующих друг за другом адресов коммуникационные адреса присваиваются всей совокупности извещателей. По окончании присвоения коммуникационных адресов на центральном посту уже не возникнет скачка напряжения. Это может служить для центрального поста сигналом об окончании автоматического процесса, и присвоение адресов центральным постом заканчивают.

Контур для решения задачи, поставленной перед изобретением, предусматривает для каждого извещателя, присоединенного к двухпроводной сигнальной линии, один конденсатор, включенный последовательно с диодом, управляемый ключ между проводами (жилами), измерительный резистор, включенный последовательно в жилу, приемник импульсов, логическую интегральную схему и подключенное к логической схеме устройство запоминания адреса. Как уже сказано, фиксированные постоянные токи создают на измерительном резисторе импульсы напряжения, которые воспринимаются приемником импульсов. Логическая схема осуществляет загрузку адреса в память. В качестве приемника импульсов может быть использован обычный стандартный усилитель с постоянным коэффициентом усиления и транзисторной ступенью на выходе. В одном из аспектов изобретения в качестве альтернативы предусмотрено использование для этой цели микропроцессора, который обычно устанавливается в любом извещателе для выполнения измерений и для связи с центральным постом. Для преобразования импульсов используются АЦП микропроцессора и соответствующая микропроцессорная программа. Это позволяет обойтись без установки в извещателе дополнительных схемотехнических элементов. Использование постоянных токов в сигнальной линии обеспечивает одинаковые падения напряжения на измерительных резисторах всех извещателей и при этом совершенно независимо от количества извещателей, длины линии и других ее параметров.

Если бы в каждом извещателе был установлен ключ с механическими контактами, например, реле, то благодаря почти идеальным значениям контактного сопротивления в этом случае было бы обеспечено однозначное соотношение между падением напряжения на измерительном резисторе адресуемого извещателя и падениями напряжения на измерительных резисторах всех следующих короткозамкнутых извещателей (измерительные резисторы всех извещателей идентичны). Однако по экономическим, но также и по техническим причинам применяются преимущественно полупроводниковые ключи, например, на полевых транзисторах. Их проходное сопротивление в открытом, т.е. проводящем состоянии может составлять до 50 мOм. Вследствие этого между контактами любого электрического ключа возникает соответствующее малое падение напряжения. Это остаточное падение напряжения приложено к измерительному резистору следующего, еще закороченного извещателя. Из-за этого не весь фиксированный ток, генерируемый на центральном посту, протекает через закороченный извещатель. Поэтому в одной из формулировок изобретения предусматривается, что отношение сопротивления измерительного резистора к сопротивлению открытого (проводящего) полупроводникового ключа должно быть не менее 10:1. Это обеспечивает однозначную идентификацию центральным постом адресуемого извещателя. При требуемых длинах линии, сечениях кабеля и, например, 128 извещателях в кольцевой линии автоматическая адресация за короткое время всех извещателей по способу, предложенному в изобретении, возможна при обычных напряжениях питания, например, 24 В.

При обычных условиях монтажа сигнал напряжения, создаваемый фиксированными постоянными токами на измерительном резисторе адресуемого извещателя, во много раз превосходит падение напряжения на следующих извещателях, закороченных полупроводниковым ключом.

В целом можно сделать вывод, что способ, заявленный в изобретении, обеспечивает автоматическое присвоение адресов за короткое время и при небольшом количестве схемотехнических элементов даже в протяженных оповестительных аварийных устройствах. Поскольку процесс адресации каждого извещателя требует мало времени, можно выбрать относительно небольшой конденсатор, что еще больше сокращает расходы.

Далее изобретение разъясняется с помощью представленного на чертежах примера реализации.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 представлен контур для реализации способа согласно изобретению; на фиг. 2 представлен другой вариант контура присвоения адресов извещателей оповестительной аварийной установки по фиг.1.

На фиг.1 изображен центральный пост Z оповестительной аварийной установки, например установки пожарной сигнализации, с которой связана передающая линия с проводами А и В. Передающая линия может быть тупиковой или кольцевой, что само по себе известно. На центральном посту установлен источник напряжения, состоящий из сетевого блока питания NT, микропроцессора C, источника стабилизированного тока К, модулятора М и измерителя VM напряжения. Функции отдельных элементов будут рассмотрены ниже.

К передающей линии подключено множество, например 128 извещателей. На фиг. 1 изображены только два таких извещателя М1 и М2. В каждом из извещателей М1 и М2 имеется резистор Rm1 (Rm2), включенный последовательно в один из проводов, один конденсатор С1 (С2), включенный последовательно с диодом D1 (D2) между проводами, управляемый ключ SK1 (SK2), приемник импульсов РЕ, логическая интегральная схема L и устройство SP запоминания адреса. Каждый извещатель содержит еще ряд других элементов, необходимых для его работы. Однако, поскольку здесь описывается только присвоение адреса каждому извещателю, эти элементы не изображены и не описываются.

Далее на примере, представленном на фиг.1, описывается присвоение адресов отдельным извещателям от М1 до Мn.

В первой фазе от центрального поста Z подают в передающую линию напряжение питания. Через резисторы Rm1, Rm2...Rmn с одинаковым сопротивлением напряжение питания поступает на все извещатели М1, М2...Мn. Их конденсаторы С1, С2. . .Сn заряжаются через диоды D1, D2...Dn. Заряженные конденсаторы питают электроэнергией логические схемы L, устройства SP запоминания адреса и приемники импульсов РЕ во время фазы адресации. Ключи SK1, SK2...SKn разомкнуты, и ток через них не проходит.

Во второй фазе центральный пост Z посредством модулятора М посылает общую команду "Инициализация" всем извещателям М1, М2...Мn в виде модулированного напряжением информационного слова. Требуемая для этого схема известна из уровня техники и далее не описывается. Необходимые для приема демодуляторы в извещателях не имеют отношения к адресации и поэтому на фиг.1 не изображены. После получения этой команды все извещатели М1, М2...Мn включают (замыкают) свои ключи SK1, SK2,...SKn.

В третьей фазе центральный пост с помощью источника стабилизированного тока К и микропроцессора C посылает в передающую линию информационное слово. Информационное слово состоит из заданного чередования двух фиксированных токов Ik0 и lk1. Оба тока вызывают на резисторе Rm1 извещателя М1 импульсы напряжения, которые с помощью приемника РЕ импульсов преобразуются в цифровые сигналы. Логическая схема L передает информационное слово, интерпретируемое как коммутационный адрес, в энергонезависимую память (устройство SP запоминания) адреса. На резисторах Rm2...Rmn извещателя М2 и всех следующих извещателей не возникает регистрируемых импульсов напряжения и, следовательно, не образуется коммуникационный адрес, так как ключ SK1 закорачивает передающую линию к следующим извещателям М2...Мn.

После того как извещатель М1 сохранит свой адрес в устройстве SP запоминания, ключ SK1 размыкается. Это может достигаться, например, тем, что сразу после посылки адреса с центрального поста Z и сохранения его в извещателе М1 центральный пост пошлет модулированный током логический сигнал, по которому логическая схема L в извещателе М1 разомкнет ключ SK1. Вследствие этого на выходе центрального поста Z произойдет скачок напряжения, который будет воспринят как квитирование состоявшегося присвоения адреса извещателю М1. Измерение скачка напряжения производится измерителем VM, связанным с микропроцессором С.

Вслед за этим центральный пост Z посылает следующий адрес, который также представляет собой фиксированный последовательный модулированный током сигнал, образованный стабилизированными токами lk0 и lk1. Так как ключ SK1 разомкнут, то теперь извещатель М2 через свой измерительный резистор Rm2 также получает воспринимаемые импульсы напряжения, которые расшифровываются приемником РЕ импульсов. Логическая схема первого извещателя М1 игнорирует этот сигнал, так как его устройство запоминания адреса уже занято. Процесс адресации 25 продолжается далее так же, как это описано для М1. Центральный пост повторяет эту процедуру для каждого извещателя. Таким способом, путем последовательной непрерывной посылки коммуникационных адресов множество извещателей в течение короткого времени получат адрес. Центральный пост может обнаружить окончание процесса присвоения адресов благодаря тому, что измеритель VM напряжения не зафиксирует скачка напряжения на его зажимах.

На фиг.2 изображена схема адресации извещателей, которая отчасти состоит из тех же элементов, что и извещатели М1 и М2 на фиг.1. Из фиг.2 видно, что здесь, вместо приемника импульсов, изображена логическая схема с встроенным аналого-цифровым преобразователем (АЦП). В данном случае дело идет о "компонентах" обычно встраиваемого в извещатель микропроцессора, АЦП и программа которого сравнивают напряжения, выделяющиеся на измерительном резисторе Rm, с заданными цифровыми значениями. Получающееся при этом информационное слово интерпретируется как адрес и загружается в устройство SP запоминания адреса, если оно пусто. Остальные шаги способа идентичны вышеописанным.