система пожарно-охранной сигнализации

Формула изобретения

Система пожарно-охранной сигнализации преимущественно пассажирских железнодорожных вагонов, которая содержит пожарный приемно-контрольный прибор, в состав которого входят блок питания, блок индикации и сигнализации, а также пожарные извещатели, в состав каждого из них входят датчик дыма, тепловой датчик, отличающаяся тем, что в пожарный приемно-контрольный прибор введены первый микропроцессор с согласующими устройствами, выполненный на микроконтроллере типа AT89S8252-12P1, первый, второй транзисторы типа p-n-p, третий, четвертый транзисторы типа n-p-n и первый резистор, первые выходы первого микроконтроллера соединены с блоком индикации и сигнализации, вторые выходы первого микроконтроллера подключены к базам первого - четвертого транзисторов для открывания первого и второго транзисторов и закрывания третьего и четвертого транзисторов приемно-контрольного прибора на время формирования синхроимпульса и на время интервалов опроса датчика дыма и теплового датчика и для закрывания первого и второго транзисторов и открывания третьего и четвертого транзисторов на время после окончания синхроимпульса и на время интервалов опроса охранных датчиков с нормально-разомкнутыми и нормально-замкнутыми контактами в каждом цикле опроса, к эмиттерам первого и второго транзисторов подключено опорное напряжение из блока питания, коллекторы первого и четвертого транзисторов подсоединены к первому проводу двухпроводной линии, а коллекторы второго и третьего транзисторов подсоединены к второму проводу двухпроводной линии, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов подключены к первому резистору и входу первого микроконтроллера для передачи сигнала, соответствующего состояниям датчиков, на его первый выход, пожарные извещатели подключены к двухпроводной линии, в каждый пожарный извещатель введены второй микропроцессор с согласующими устройствами, выполненный на микроконтроллере типа Р1С16С711-041/Р, охранные датчики с нормально-разомкнутыми и нормально-замкнутыми контактами, причем выходы датчика дыма, теплового датчика и охранных датчиков связаны с входами второго микроконтроллера для проверки наличия тревожной информации, выпрямитель, блок стабилизированного напряжения, пятый и шестой транзисторы типа n-p-n, при этом входы выпрямителя подсоединены к двухпроводной линии, выход положительной полярности выпрямителя подключен к блоку стабилизированного напряжения и через светодиод к коллектору шестого транзистора, выход отрицательной полярности выпрямителя подключен к эмиттеру пятого транзистора и к блоку стабилизированного напряжения непосредственно, а к эмиттеру шестого транзистора через второй резистор, база пятого транзистора соединена с первым проводом двухпроводной линии, база шестого транзистора соединена с выходом второго микроконтроллера для открывания этого транзистора в соответствии с состояниями охранных датчиков с нормально-разомкнутыми и нормально-замкнутыми контактами датчика дыма, теплового датчика, стабилизированное напряжение системы через третий резистор подключено к коллектору пятого транзистора и другому входу второго микроконтроллера для подачи на него напряжения, которое характеризует наличие синхроимпульсов, нагрузка, которая состоит из четвертого резистора и диода, подключена к двухпроводной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике пожарно-охранной сигнализации, может быть использовано для организации пожарно-охранной сигнализации, например, пассажирских железнодорожных вагонов и предназначено для: беспрерывного контроля состояния извещателей для своевременного нахождения, локализации и адресного извещения о возникновении признаков пожара или несанкционированного доступа; подачи звуковой и световой сигнализации при возникновении тревожного состояния; автоматической проверки отсутствия неисправности составных частей системы.

Известна система пожарной сигнализации (см.: декларационный патент Украины № 38271, кл. G 08 B 17/10, 2001), которая включает n датчиков дыма, каждый из которых через усилитель, нуль-орган соединен отдельным проводом с исполнительным органом и схемой совпадения, орган самоконтроля, соединенный через управляемый регулятор с входом датчика дыма. Недостатком этой системы являются повышенные массогабаритные и стоимостные характеристики из-за большого количества проводов между датчиками дыма и схемой совпадения и низкие функциональные возможности, так как система реагирует только на наличие дыма.

Известна установка пожарной сигнализации типа BWZ-3 (см: Ю.С.Александров. Пожарная безопасность вагонов, Москва, Транспорт, 1988, стр.34-36), которая состоит из пожарного приемно-контрольного прибора из n раздельных каналов, к каждому присоединены отдельными проводами пожарные извещатели, которые реагируют на появление дыма. Недостатками установки являются повышенные массогабаритные и стоимостные характеристики и низкие функциональные возможности.

Наиболее близкой к изобретению по технической сути есть система пожарной сигнализации "Тесла" (см: Ю.С.Александров. Пожарная безопасность вагонов, Москва, Транспорт, 1988, стр.23-30), которая содержит пожарный приемно-контрольный прибор, в состав которого входят блок питания, блок анализа аналоговых сигналов, к выходам которого подключен блок индикации, сигнализации, контроля и управления, а также пожарные извещатели, в состав которых входят датчики дыма и тепловые датчики, выходы пожарных извещателей отдельными проводами соединены с пожарным приемно-контрольным прибором. Недостатками этой системы является повышенные массогабаритные и стоимостные характеристики из-за большого количества проводов между пожарными извещателями и пожарным приемно-контрольным прибором и суженные функциональные возможности из-за отсутствия охранной сигнализации.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования системы пожарно-охранной сигнализации путем замены многопроводной линии между извещателями и пожарным приемно-контрольным прибором на двухпроводную линию и введение охранной сигнализации, которая обеспечивает уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик и расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в известной системе пожарно-охранной сигнализации, которая содержит пожарный приемно-контрольный прибор, в состав которого входят блок питания, блок индикации, сигнализации, контроля и управления, а также пожарные извещатели, в состав каждого из них входят датчик дыма, тепловой датчик, в соответствии с изобретением в пожарный приемно-контрольный прибор введены первый микропроцессор с согласующими устройствами, блок управления коммутаторами, первый, второй транзисторы типа р-п-р, третий, четвертый транзисторы типа п-р-п и первый резистор, первые выходы первого микропроцессора соединены с блоком индикации, сигнализации, контроля и управления, вторые выходы первого микропроцессора соединены со входами блока управления коммутаторами, четыре выхода которого подключены к базам первого - четвертого транзисторов, к эмиттерам первого и второго транзисторов подключено опорное напряжение из блока питания, коллекторы первого и четвертого транзисторов подсоединены к первому проводу двухпроводной линии, а коллекторы второго и третьего транзисторов подсоединены к второму проводу двухпроводной линии, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов подключены к первому резистору и входу первого микропроцессора, пожарные извещатели подключены к двухпроводной линии, в каждый пожарный извещатель введены второй микропроцессор с согласующими устройствами, охранные датчики с нормально-разомкнутыми и нормально-замкнутыми контактами, выходы датчика дыма, теплового датчика и охранных датчиков связаны с вторым микропроцессором, выпрямитель, блок стабилизированного напряжения, пятый и шестой транзисторы типа п-р-п, входы выпрямителя подсоединены к двухпроводной линии, вход положительной полярности выпрямителя подключен к блоку стабилизированного напряжения и через светодиод к коллектору шестого транзистора, выход отрицательной полярности выпрямителя подключен к эмиттеру пятого транзистора и к блоку стабилизированного напряжения непосредственно, а к эмиттеру шестого транзистора через второй резистор, база пятого транзистора соединена с первым проводом двухпроводной линии, база шестого транзистора соединена с выходом второго микропроцессора, стабилизированное напряжение через третий резистор подключено к коллектору пятого транзистора и отдельного входа второго микропроцессора, нагрузка, которая состоит из четвертого резистора и диода, подсоединена к двухпроводной линии.

Предложенная система обеспечивает связь пожарного приемно-контрольного прибора с всеми пожарными извещателями через двухпроводную линию, при этом по ней осуществляется как питание пожарных извещателей, так и обмен информацией о состоянии всех пожарных и охранных датчиков всех извещателей, что позволяет уменьшить массогабаритные и стоимостные характеристики и расширить функциональные возможности.

Суть предложенного изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема предложенной системы пожарно-охранной сигнализации, на фиг.2 - диаграммы напряжения, объясняющие ее работу.

Предложенная система содержит пожарный приемно-контрольный прибор 1, в состав которого входят блок питания 2, первый микропроцессор с согласующими устройствами 3, к первым выходам которого подключен блок индикации, сигнализации, контроля и управления 4, блок управления коммутаторами 5, входы которого подсоединены к вторым выходам микропроцессора 3, первый, второй транзисторы 6, 7 типа р-п-р, третий, четвертый транзисторы 8, 9 типа п-р-п и первый резистор 10, четыре выхода блока 5 подключены к базам первого-четвертого транзисторов, к эмиттерам первого и второго транзисторов 6, 7 подключено опорное напряжение из блока 2, который также обеспечивает питание стабилизированным напряжением блоков и элементов системы, коллекторы транзисторов 6, 9 подсоединены к первому проводу 11 двухпроводной линии, а коллекторы транзисторов 7, 8 подсоединены к второму проводу 12 двухпроводной линии, эмиттеры транзисторов 8, 9 подключены к первому резистору и входу микропроцессора 3, пожарные извещатели подключены к двухпроводной линии, в каждый пожарный извещатель входят датчик дыма 14, тепловой датчик 15, охранный датчик 16 с нормально-разомкнутыми контактами, охранный датчик 17 с нормально-замкнутыми контактами, выходы датчиков подключены к входам второго микропроцессора с согласующими устройствами 18, выпрямитель 19, блок стабилизированного напряжения 20, пятый и шестой транзисторы 21, 22 типа п-р-п, входы выпрямителя 19 подсоединены к двухпроводной линии, выход положительной полярности выпрямителя 19 подключен к блоку стабилизированного напряжения 20 и через светодиод 23 к коллектору транзистора 22, выход отрицательной полярности выпрямителя 19 подключен к эмиттеру транзистора 21 и блоку 20 непосредственно, а к эмиттеру транзистора 22 через второй резистор 24, база транзистора 22 соединена с выходом микропроцессора 18, стабилизированное напряжение из блока 20 через третий резистор 25 подключено к коллектору транзистора 21 и отдельному входу микропроцессора 18, нагрузка, которая состоит из четвертого резистора 26 и диода 27, подключена к двухпроводной линии.

Система пожарно-охранной сигнализации работает следующим образом.

Блок питания 2, подключенный к источнику постоянного тока, который имеет значительные разбросы напряжения, вырабатывает стабилизированные напряжения для питания соответствующих блоков и элементов системы. Микропроцессор 3 обеспечивает циклический опрос всех извещателей в двух режимах "Работа" и "Самопроверка".

Цикл опроса состоит из периода синхронизации и n периодов опроса n извещателей. Период синхронизации в режимах "Работа" Т_C1 и "Самопроверки" Т_C2 разный, что позволяет автоматически определить, в каком режиме работает система.

Диаграмма напряжения U_u, которое снимается из резистора 10 в режиме "Работа" при отсутствии тревожной информации, изображена на фиг.2а. В начале цикла опроса Т _Ц1 на протяжении времени _С1 формируется синхронизирующий импульс, по которому система приводится в исходное положение. Для формирования синхронизирующего импульса микропроцессор 3 через блок 5 открывает на время _С1 транзисторы 6 и 8 и закрывает транзисторы 7 и 9. При этом за счет опорного напряжения, подаваемого на эмиттер транзистора 6, протекает ток последовательно через транзистор 6, провод 11, извещатели 13 и нагрузку 26, 27, провод 12, транзистор 8 и резистор 10, на минусовый полюс блока 2, из резистора 10 снимается напряжение U_u=U₂ и подается на вход микропроцессора 3. Одновременно с формированием импульсов микропроцессором 3 открывается транзистор 21 и из резистора 25 снимается напряжение, которое подается на вход микропроцессора 18 и характеризует наличие импульса. Таким образом микропроцессор 18 каждого извещателя отслеживает циклограмму работы на протяжении цикла опроса и в момент опроса данного извещателя формирует текущую информацию о его состоянии.

После окончания синхроимпульса микропроцессор 3 через блок 5 закрывает транзисторы 6, 8, открывает транзисторы 7, 9, одновременно закрывается транзистор 21 из-за изменения полярности напряжения на его базе. При этом ток значительно уменьшается, так как он протекает только через извещатель 13, а через нагрузку не протекает, так как положительное напряжение прикладывается к катоду диода 27, при этом напряжение U_u =U₁<U₂, до окончания периода Т _С1. Затем микропроцессор 3 последовательно формирует циклы опроса каждого извещателя. Каждый цикл опроса извещателя состоит из четырех интервалов: интервал длительностью _Д, характеризующий состояние датчика дыма 14, интервал продолжительностью _НР, характеризующий состояние охранного датчика с нормально-разомкнутыми контактами 16, интервал продолжительностью _Т, характеризующий состояние датчика температуры 15, и интервал _НЗ, характеризующий состояние охранного датчика с нормально-замкнутыми контактами 17.

На интервалах _Д и _Т формируются импульсы и при отсутствии тревожной информации с датчиков дыма и температуры схема работает аналогично интервалу формирования синхроимпульса, поэтому U_u=U ₂. На интервале _НР при отсутствии тревожной информации из охранного датчика с нормально-разомкнутыми контактами схема работает аналогично участку T_C1- _C1, поэтому U_u=U₁.

На интервале _НЗ при отсутствии тревожной информации из охранного датчика с нормально-замкнутыми контактами система работает следующим образом. Микропроцессор 3 через блок 5 открывает транзисторы 7, 9 и закрывает транзисторы 6, 8. При этом ток через нагрузку не протекает, так как положительное напряжение на проводе 12 прикладывается к катоду диода 27. На интервале _НЗ микропроцессор 18 открывает транзистор 22, поэтому ток будет протекать последовательно через транзистор 7, провод 12, выпрямитель 19, светодиод 23, который сигнализирует о том, что транзистор 22 открытый, транзистор 22, резистор 24, выпрямитель 19, провод 11, транзистор 9 и резистор 10 на минусовый полюс блока 2. Величина резистора 24 меньше величины резистора 26, поэтому ток на этом интервале будет больше тока синхроимпульса, поэтому из резистора 10 будет сниматься напряжение U_u =U₃>U₂.

Диаграмма напряжения, которое снимается из резистора 10 в режиме "Работа" при наличии тревожной информации из разных датчиков, изображена на фиг.2б. Для примера рассмотрим наличие тревожной информации с датчика дыма 14 и охранного датчика с нормально-замкнутыми контактами 17 первого извещателя и охранного датчика с нормально-разомкнутыми контактами 16 второго извещателя. По информации с датчика дыма 14 при повышенной дозе дыма микропроцессор 18 дополнительно открывает транзистор 22 на интервале _Д и ток протекает через параллельно подключенные резисторы 24 и 26, поэтому напряжение U_u=U₄>U ₃. При размыкании нормально-замкнутых контактов охранного датчика 17 на интервале _НЗ транзистор 22 закрытый, поэтому ток через него не протекает и U_u=U₁. При замыкании нормально-разомкнутых контактов охранного датчика 16 на интервале _НР транзистор 22 открытый. Схема работает аналогично интервалу _нз при отсутствии тревожной информации, поэтому U _u=U₃. По информации из датчика температуры при достижении температуры порогового значения, или при достижении скорости изменения этой температуры установленной нормы микропроцессор 18 открывает транзистор 22 на интервале _Т и аналогично тревожной информации на интервале _Д U_u=U₄.

Диаграмма напряжения U_u в режиме "Самопроверка" при отсутствии неисправных датчиков приведена на фиг.2в. В этом режиме из каждого датчика имитируется тревожная информация, поэтому величина напряжения U_u на интервалах _Д и _Т U_u=U₄, на интервале _НР U_u=U₃, на интервале _НЗ U_u=U₁.

Диаграмма напряжения U_u в режиме "Самопроверка" при наличии неисправных датчиков приведена на фиг.2г. Для примера рассмотрена неисправность датчиков 14 и 17 первого извещателя и датчика 16 второго извещателя. В этом случае величины напряжений U_u на интервалах цикла опроса извещателя такие: на интервале _Д U_u=U₂, на интервале _НР U_u=U₁, на интервале _НЗ U_u=U₃.

Система автоматически контролирует обрыв и короткое замыкание в линии. Если на протяжении всего периода синхронизации U_u=U₁, то микропроцессор 3 выдает в блок 4 сигнал "обрыв". Если напряжение U _u значительно превосходит величину U_н, то микропроцессор выдает в блок 4 сигнал "короткое замыкание". При наличии тревожной информации или неисправности в системе микропроцессор 3 выдает в блок 4 соответствующие сигналы, по которым формируется световая и звуковая тревожная сигнализация аналогично прототипу.

Таким образом, предложенная система расширяет функциональные возможности при одновременном уменьшении массогабаритных и стоимостных характеристик. При этом введенные в пожарный приемно-контрольный прибор микропроцессор 3 может быть выполнен на микроконтроллере типа A089S8252-12PI фирмы ATMEL, блок 5 может быть выполнен на микросхемах серии 1533, транзисторы 6... 9 могут быть типа BD135, BD136, а введенные в извещатель микропроцессор 18 может быть выполнен на микроконтроллере типа PIC16C711-04I/P фирмы Microchip и блок 20 может быть выполнен на микросхеме типа ADM663AAN фирмы Analog Devices. Кроме этого предложенная система за счет перехода на двухпроводную линию связи позволяет резко уменьшить трудоемкость и стоимость монтажных работ.