Модем для полевых распределительных силовых сетей военного назначения

Авторы патента:

H04B3/54 - системы передачи информации по линиям энергоснабжения (в системах тревожной сигнализации G08B 25/06; дистанционная индикация режимов работы электросетей, дистанционное управление средствами коммутации в сетях распределения электрической энергии H02J 13/00)

Предлагаемая полезная модель относиться к области передачи информации по распределительным силовым сетям военного назначения и может быть использована для повышения живучести полевых распределительных силовых сетей военного назначения при ведении боевых действий и специальных операций.

Целью предлагаемого устройства является обеспечение возможности контроля состояния всей полевой распределительной силовой сети военного назначения.

Устройство содержит передатчик и приемник, устройства сопряжения эхокомпенсатор и блок формирования карты сети. Передатчик состоит из: усилителя мощности, модулятора, перемежителя и кодера. Приемник состоит из: частотного фильтра, усилителя, демодулятора со схемой синхронизации, деперемежителя и декодера. Блок формирования карты сети состоит из: блока обработки, блока синхронизации, блока памяти и блока формирования.

Предлагаемая полезная модель относиться к области передачи информации по распределительным силовым сетям военного назначения и может быть использована для повышения живучести полевых распределительных силовых сетей военного назначения (далее по тексту - РСС) при ведении боевых действий и специальных операций.

Известен способ и устройство для передачи информации по сети энергоснабжения (Пат. 2154343 Российская Федерация, МПК H04B 3/54, G08C 19/12. Способ и устройство для передачи информации по сети энергоснабжения [Текст] / Бернхард ДЕК (DE); заявитель и патентообладатель АББ РИСЕРЧ ЛТД. (СН). - 98107580/09; заявл. 16.04.98; опубл. 10.08.00.)

Однако известное устройство на сегодняшний день не в полной мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам для передачи данных по полевым распределительным силовым сетям военного назначения, ввиду отсутствия возможности контроля состояния распределительной силовой сети.

Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является модем для распределительных силовых сетей с функцией контроля линии (Пат. 105251 Российская Федерация, МПК H04B 3/54, G08C 19/12. Модем для распределительных силовых сетей с функцией контроля линии [Текст] / Исупов А.Б., Елисеев Н.И., Сирченко В.И., Бирюков А.А.; заявитель и патентообладатель государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Краснодарское высшее военное училище (военный институт) имени генерала армии С.М. Штеменко» Министерства обороны Российской Федерации. - 2010112875; заявл. 02.04.2010; опубл. 10.10.2011)

Однако известное устройство на сегодняшний день не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам для передачи данных по полевым распределительным силовым сетям военного назначения, определенным в нормативно-правовых документах Министерства обороны Российской Федерации, ввиду возможности обеспечения контроля целостности распределительной силовой сети военного назначения только между двумя абонентами сети.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве используются блок формирования карты сети (далее по тексту - БФКС), осуществляющий сбор и обработку диагностических данных от всех абонентов сети и формирующий полную карту полевой распределительной силовой сети военного назначения.

В известном техническом решении имеются признаки, сходные с признаками заявляемого устройства. Это наличие передатчика и приемника, блоков сопряжения, модулятора и демодулятора в приемнике и передатчике, перемежителя и кодера в передатчике и деперемежителя и декодера в приемнике, усилителя, частотного фильтра и схемы синхронизации в приемнике, а также эхокомпенсатора.

В отличие от прототипа в заявляемом устройстве присутствует блок формирования карты сети, осуществляющий процесс контроля состояния всей полевой распределительной силовой сети военного назначения, с составлением полной карты сети на основе отраженных зондирующих сигналов эхокомпенсатора.

В связи с этим заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями от известного прототипа. Заявитель не обнаружил аналогичных решений со сходными признаками заявляемого технического решения, в связи с чем заявитель делает вывод, что заявляемое решение обладает существенными отличиями.

В результате проведенного анализа предлагаемое устройство позволяет повысить уровень живучести полевой распределительной силовой сети военного назначения при ведении боевых действий и специальных операций за счет создания системы тотального контроля целостности сети на основе отображаемой в масштабе реального времени карты РСС.

На фиг.1 изображена структурная схема модема для полевых распределительных силовых сетей военного назначения. На ней показаны устройство сопряжения, приемная и передающая части устройства, эхокомпенсатор и блок формирования карты сети.

На фиг.2 изображена структурная схема блока формирования карты сети.

Устройство работает следующим образом: предназначенные для передачи данные внутри передатчика (1) вначале подаются на кодер (6), который преимущественно работает с кодом с упреждающей коррекцией ошибок. Получаемые при кодировании данные переставляются затем в перемежителе (7). Этим добиваются того, что данные, которые до этого были расположены близко друг от друга, теперь друг от друга удалены. Те же функции присущи и деперемежителю (16). Переставленные данные поступают с перемежителя (7) на модулятор (8), где осуществляется процесс модуляции многих несущих (МСМ).

Предназначенные для передачи данные сначала преобразовываются в последовательно-параллельном преобразователе (10) в параллельный поток субсимволов. Субсимвол может содержать при этом один или несколько бит.Эти потоки субсимволов модулируются в МСМ-модуляторе (11) на нескольких каналах и соединяются в сумматоре (12). Модулированный сигнал подается на подключенный усилитель мощности (9) и затем через эхокомпенсатор (19) и устройство сопряжения (2) вместе с зондирующим сигналом эхокомпенсатора (19) поступает в линию (3) сети.

Из линии (3) сети приемный сигнал принимается через устройство сопряжения (4), и попадает в блок формирования карты сети (20).

В блоке формирования карты сети (20) сигнал обрабатывается следующим образом: полученный сигнал сначала попадает в блок обработки (20.1), где ответ на зондирующий сигнал отделяется от информационного сигнала и оценивается по параметрам эхоотражения. Затем из (20.1) результат обработки попадает в блок памяти (20.3) где происходит накопление статистической информации для формирования полной карты сети. Из блока памяти (20.3) статистическая информация передается в блок формирования (20.4) где происходит окончательное формирование полной карты полевой распределительной силовой сети военного назначения, которая затем передается на автоматизированное рабочее место контроля. Взаимодействие блока формирования карты сети (20) и эхокомпенсатора (19) осуществляется за счет синхропосылок, вырабатываемых и принимаемых блоком синхронизации (20.2) блока формирования карты сети (20).

Далее отделенный от зондирующего сигнала информационный сигнал отделяется в частотном фильтре (13) от других мешающих частот и усиливается в усилителе (14) с регулируемым коэффициентом усиления. За усилителем расположен МСМ-демодулятор (15), который демодулирует промодулированный сигнал назад в базисную полосу. Необходимая для демодуляции информация для синхронизации передачи блоков данных между передатчиком и приемником вырабатывается в схеме синхронизации (18). Демодулированный сигнал преобразуется в деперемежителе (16) таким образом, что аннулируется перестановка, осуществленная в перемежителе (7). На конце со стороны выхода приемника (5) предусмотрен декодер (17), который декодирует закодированные данные. После этого декодированные данные поступают на выход данных.

Работа эхокомпенсатора (19) и блока формирования карты сети (20) основывается на применении метода импульсной рефлектометрии.

Метод импульсной рефлектометрии базируется на физическом свойстве бесконечно длинной однородной линии, согласно которому отношение между напряжением и током введенной в линию электромагнитной волны одинаково в любой точке линии. Это соотношение:

W=U/I

имеет размерность сопротивления и называется волновым сопротивлением линии.

При использовании метода импульсной рефлектометрии эхокомпенсатор (19) посылает в линию зондирующий импульс, а блок обработки (20.1) блока формирования карты сети (20) измеряет интервал t_x - время двойного пробега этого импульса до места повреждения (неоднородности волнового сопротивления), а также вычисляет коэффициент отражения К_отр - отношение амплитуды отраженного импульса Uo к амплитуде зондирующего импульса Uз.

На протяжении всего сеанса связи эхокомпенсатор (19) непрерывно посылает зондирующие сигналы в распреедлительную силовую сеть, а блок обработки (20.1) блока формирования карты сети (20) контролирует амплитуду отраженного и зондирующего сигналов, вычисляя К_отр, который и является индикатором состояния линии, а также следит за параметром t_x - при помощи которого определяет расстояние L_x=t_xV/2, до места повреждения (где V - скорость распространения сигнала в линии).

По величине К_отр бок формирования карты сети (20) с вероятностью 95% правильно оценивает состояние линии. Так как отраженный сигнал появляется в тех местах линии, где волновое сопротивление отклоняется от своего среднего значения: у муфт, у мест изменения сечения жилы, у мест сжатия кабеля, у места обрыва, короткого замыкания и т.д, то вычислив К_отр в определенный момент времени и сопоставив ему величину L_x блок обработки (20.1) блока формирования карты сети (20) получает полную картину линии со всеми ее неоднородностями. Но принимая во внимание необходимость формирования полной карты сети данные из блока обработки (20.1) аккумулируются в блоке памяти (20.3) блока формирования карты сети (20), тем самым позволяя оценить не только состояние сети между двумя абонентами РСС, но и состояние всей полевой РСС в целом.

В тот момент времени, когда величина К_отр будет равна 0, блок обработки (20.1) блока формирования карты сети (20) делает вывод, что волновое сопротивление линии на данном участке однородно и неисправность в линии отсутствует, в противном же случае при значении К_отр отличном от 0 блок обработки (20.1) блока формирования карты сети (20) вычисляет величину L_x и сообщает о неисправности линии.

Предложенное устройство позволяет реализовать функцию тотального контроля целостности сети на основе отображаемой в масштабе реального времени карты РСС, что повышает уровень живучести полевой распределительной силовой сети военного назначения при ведении боевых действий и специальных операций.

Модем для полевых распределительных силовых сетей военного назначения, содержащий устройство сопряжения, приемную и передающую части устройства и эхокомпенсатор, отличающийся тем, что в конструкции устройства предложено использовать блок формирования карты сети, состоящий из блока обработки, блока синхронизации, блока памяти и блока формирования, входы которого соединены с устройством сопряжения и эхокомпенсатором, а выходы - с частотным фильтром и АРМ контроля.