Система мониторинга состояния территориально-распределенных объектов контроля

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к системе мониторинга состояния территориально распределенных объектов контроля, оснащенных контактными датчиками, каждый из которых содержит адресный преобразователь контакта, например, АПК-2, имеющий уникальный локальный адрес. Техническим результатом является повышение быстродействия системы мониторинга чрезвычайных ситуаций путем реализации процедур автоматической идентификации состояния объектов контроля в момент поступления данных о контролируемых параметрах. Технический результат достигается тем, что система содержит модуль формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, счетчик, модуль коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, модуль идентификации циклов опроса объектов мониторинга, модуль селекции временных интервалов мониторинга, модуль селекции параметров объектов мониторинга, модуль селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, два регистра, модуль приема данных объектов мониторинга и модуль идентификации данных объектов мониторинга. 10 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к системе мониторинга состояния территориально распределенных объектов контроля, оснащенных контактными датчиками, каждый из которых содержит адресный преобразователь контакта, например, АПК-2, имеющий уникальный локальный адрес.

Современная ситуация, связанная с увеличением опасностей техногенного характера, а также террористических проявлений, выдвигает дополнительные требования по обеспечению безопасности эксплуатации объектов повышенной опасности для окружающей среды.

Ключевым моментом в обеспечении безопасности объектов повышенной безопасности являются информационные системы мониторинга контролируемых объектов. Перспективным направлением решения подобных задач является внедрение подсистем контроля в данные системы, что позволит принимать оперативные решения при угрозе, а также накапливать и использовать информацию о лицах, представляющих угрозу, в центральных хранилищах территориальных информационных систем.

Известны системы, которые могли бы быть использованы для решения поставленной задачи (1, 2).

Первая из известных систем содержит блоки приема и хранения данных, соединенные с блоками управления и обработки данных, блоки поиска и селекции, подключенные к блокам хранения данных и отображения, синхронизирующие входы которых соединены с выходами блока управления (1).

Существенный недостаток данной системы состоит в невозможности решения задачи обновления данных контроля состояния объектов, хранимых в базе данных сервера, одновременно с решением задачи выдачи результатов мониторинга в реальном масштабе времени.

Известна и другая система, содержащая модули сбора и обработки данных, информационные входы которых соединены с блоками приема данных и управления, а выходы подключены к первой группе модулей памяти, центральный процессор, входы которого соединены с выходами модулей памяти первой группы и модулей обработки данных, а выходы соединены с входами модулей памяти второй группы и модулей отображения данных (2).

Последнее из перечисленных выше технических решений наиболее близко к описываемому.

Его недостаток заключается в невысоком быстродействии системы мониторинга, обусловленной тем, что выполнение процедуры контроля состояния объектов повышенной опасности осуществляется только после записи параметров состояния контролируемых объектов в базу данных сервера и последующей обработкой полученных данных.

Цель изобретения - повышение быстродействия системы мониторинга чрезвычайных ситуаций путем реализации процедур автоматической идентификации состояния объектов контроля в момент поступления данных о контролируемых параметрах.

Поставленная цель достигается тем, что в известную систему, содержащую модуль формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, первый тактирующий вход которого является тактирующим входом системы, а первый выход соединен со входом счетчика, модуль коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, информационный вход которого подключен к выходу счетчика, а выходы являются выходами сигналов опроса состояния параметров объектов системы, первый регистр, информационный выход которого является первым адресным выходом системы, второй регистр, информационный выход которого является вторым адресным выходом системы, и модуль приема данных объектов мониторинга, информационный и синхронизирующий входы которого являются информационным и синхронизирующим входами системы, а выход является информационным выходом системы, ввнедены модуль идентификации циклов опроса объектов мониторинга, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, синхронизирующий вход подключен к первому выходу модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, один выход соединен с синхронизирующим входом модуля коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, а другой подключен к установочным входам счетчика и модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, модуль селекции временных интервалов мониторинга, один вход которого соединен с другим выходом модуля идентификации циклов опроса объектов мониторинга, другой вход подключен ко второму выходу модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, а выход соединен со вторым тактирующим входом модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, модуль селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам первого и второго регистров соответственно, синхронизирующие

входы которых соединены с синхронизирующим выходом модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, модуль селекции параметров объектов мониторинга, входы которого соединены с соответствующими выходами модуля коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, один информационный выход соединен с информационным входом модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, а синхронизирующий выход подключен к синхронизирующему входу модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, и модуль идентификации данных объектов мониторинга, один информационный вход которого подключен к другому информационному выходу модуля селекции параметров объектов мониторинга, другой информационный вход подключен к выходу модуля приема данных объектов мониторинга, а синхронизирующий вход соединен с синхронизирующим входом системы, при этом первый выход модуля идентификации данных объектов мониторинга является первым синхронизирующим выходом системы, второй выход является вторым синхронизирующим выходом системы, а третий выход подключен к установочным входам первого и второго регистров.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема системы, на фиг.2 - структурная схема модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, на фиг.3 - структурная схема модуля коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, на фиг.4 - структурная схема модуля идентификации циклов опроса объектов мониторинга, на фиг.5 - структурная схема модуля селекции временных интервалов мониторинга, на фиг.6 - структурная схема модуля селекции параметров объектов мониторинга, на фиг.7 - структурная схема модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, на фиг.8 - структурная схема модуля идентификации данных объектов мониторинга, на фиг.9 -

показан пример функциональной схемы сбора данных с извещателей, а на фиг.10 показаны примеры формата данных.

Система (фиг.1) содержит модуль 1 формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, счетчик 2, модуль 3 коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, модуль 4 идентификации циклов опроса объектов мониторинга, модуль 5 селекции временных интервалов мониторинга, модуль 6 селекции параметров объектов мониторинга, модуль 7 селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, первый 8 и второй 9 регистры, модуль 10 приема данных объектов мониторинга и модуль 11 идентификации данных объектов мониторинга.

На фиг.1 также показаны информационный 21 вход системы, синхронизирующий 22 вход системы и тактирующий 23 вход системы, а также выходы 24-26 сигналов опроса объектов мониторинга, первый 27 и второй 28 адресные выходы системы, информационный 29 выход системы, первый 30 и второй 31 синхронизирующие выходы системы.

Модуль 1 (фиг.2) формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля содержит генератор импульсов 35, триггер 36, элемент 37 И, элемент 38 ИЛИ. На чертеже показаны синхронизирующие 22, 39 и установочный 40 входы, а также первый 41 и второй 42 выходы.

Модуль 3 (фиг.3) коммутации каналов опроса состояния объектов контроля содержит дешифратор 45, элементы 46-48 И. На чертеже показаны информационный 49 и синхронизирующий 50 входы, а также выходы сигналов опроса состояния объектов мониторинга.

Модуль 4 (фиг.4) идентификации циклов опроса объектов мониторинга содержит регистр 55, компаратор 56 и элемент 57 задержки. На чертеже показаны информационный и синхронизирующий входы модуля, а также первый 60 и второй 61 выходы.

Модуль 5 (фиг.5) селекции временных интервалов мониторинга содержит счетчик 65, регистр 66, компаратор 67, триггер 68, элемент 69 И,

элемент 70 задержки. На чертеже показаны первый 71 и второй 72 входы и выход 73 модуля.

Модуль 6 (фиг.6) селекции параметров объектов мониторинга содержит модуль 75 памяти, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства, регистр 76, элемент 77 ИЛИ, элемент 78 задержки. На чертеже показаны синхронизирующие 79-81 входы, а также информационные 82, 83 и синхронизирующий 84 выходы.

Модуль 7 (фиг.7) селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера содержит блок 85 памяти, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства, дешифратор 86, элементы 87-89 И, элементы 90, 91 задержки. На чертеже показаны информационный 92 и синхронизирующий 93 входы, а также информационные 94, 95 и синхронизирующий 96 выходы.

Модуль 10 (фиг.1) приема данных объектов мониторинга выполнен в виде регистра, имеющего информационный 21 и синхронизирующий 23 входы, а также выход 28.

Модуль 11 (фиг.8) идентификации данных объектов мониторинга содержит компаратор 105, элемент 106 ИЛИ, элементы 107, 108 задержки. На чертеже показаны первый 109, второй 110 информационные и синхронизирующий 111 входы, а также выходы 30, 31 и 114.

Функциональная схема сбора данных с извещателей (фиг.9) содержит адресные преобразователи контакта (АПК-2), предназначенные для передачи данных от охранного извещателя в адресную линию, адресные преобразователи контакта и ретрансляторы (АПКР-1), предназначенные для сбора информации с охранных, не адресных извещателей, и концентратор охранный сетевой (КОС-2-8.4), предназначенный для выполнения опроса состояния своей группы до 15 АПК-2, на расстоянии до 5 км (витая пара диаметром не менее 0.5 мм), и сбор информации с АПКР-01 о состоянии АПК-2, подключенных к ним.

Каждый АПК-2 имеет свой уникальный локальный адрес (от 0 (0(Н)) до 15 (F(H))) задаваемый переключателями. Адресный преобразователь контакта и ретранслятор (АПКР-1) является «мастером» на линии связи для своей группы АПК-2, и выполняет опрос их состояния, обеспечивая опрос до 15 АПК-02, на расстоянии до 5 км (витая пара диаметром не менее 0.5 мм). Каждый АПКР-01 имеет свой уникальный старший адрес (от 0 (0(Н)) до 15 (F(Н))).

Все концентраторы выполнены на AVR микроконтроллерах. Шлейф охранной сигнализации поступает на вход АЦП микроконтроллера и при выходе сопротивления шлейфа за заданные пределы передается сообщение о тревоге. Для приема и передачи данных используется универсальный асинхронный приемопередатчик (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter - UART), позволяющий после 8 бит данных передавать один служебный бит, который, используется, как признак передачи адреса Признаком опроса конкретного концентратора служит его уникальный адрес. Пример формата данных на линии связи представлен на фиг.10.

Все узлы и элементы системы выполнены на стандартных потенциально-импульсных элементах. Для упрощения чертежа цепи первоначальной установки модулей в исходное состояние на чертеже не показаны.

Система работает следующим образом.

Для запуска работы системы на вход 23 модуля 1 поступает тактирующий сигнал «Пуск», который проходит элемент 38 ИЛИ и поступает на прямой вход триггера 38, устанавливая его в единичное состояние. Как следствие этого, на единичном выходе триггера 38 появляется высокий потенциал, который открывает элемент 37 И по одному входу, на другой вход которого постоянно подаются импульсы с заданным периодом повторения от генератора импульсов 35.

В итоге на выход 41 модуля 1 выдаются импульсы прямо от генератора 35 импульсов, а на выход 42 выдаются импульсы генератора 35, прошедшие на выход элемента 37 И.

С выхода 42 последовательность импульсов с заданным периодом повторения поступает как на счетный вход счетчика 2, так и на синхронизирующий вход блока 4. Счетчик 2 подсчитывает число поступающих импульсов на его вход и код числа поступивших импульсов выдает как на вход 49 модуля 3, так и на вход 58 модуля 4.

Код числа импульсов после каждого поступившего импульса с входа 49 модуля 3 поступает на вход дешифратора 45, который расшифровывает поступивший код и последовательно открывает элементы 46-48 И после поступления очередного импульса в счетчик 2. На входы же элементов 46-48 И с входа 50 модуля 3 поступают тактирующие импульсы.

В результате этого на выходах 51-53 модуля 3 и соответственно на выходах 24-26 последовательно появляются импульсы опроса состояния соответствующих объектов контроля, которые поступают на опрос датчиков состояния контролируемых объектов с указанных выходов (на чертеже не показано).

Параллельно с этим процессом код числа импульсов счетчика 2 через вход 58 поступает на один информационный вход компаратора 56 блока 4, на другой информационный вход которого код числа объектов контроля, который постоянно занесен в регистр 55. Каждый поступающий на счетный вход счетчика 2 импульс с выхода 42 модуля 1 поступает также на вход 59 модуля 4, где задерживается элементом 57 на время срабатывания счетчика 2 и затем поступает на синхронизирующий вход компаратора 56.

По синхронизирующему сигналу с входа 59 компаратор 56 сравнивает входные коды и, если число импульсов в счетчике 2 меньше числа объектов в регистре 55, то на выходе 60 формируется тактирующий импульс опроса, поступающий на вход 50 модуля 3.

Процесс опроса состояния объектов контроля продолжается до тех пор, пока компаратор 56 на зафиксирует равенство кодов счетчика 2 и регистра 55 выдачей сигнала на выход 61 модуля 4, откуда указанный сигнал поступает на установочный вход 40 модуля 1 и сбрасывает триггер 36 в исходное состояние, блокируя, тем самым, прохождение импульсов генератора 35 через элемент 37 И.

Кроме того, этот же импульс поступает на вход 72 модуля 5, где проходит на прямой вход триггера 68 и устанавливает его в единичное состояние, при котором открывается элемент 69 И, подключающий генератора 35 модуля 1 через выход 41 и вход 71 модуля 5 ко входу счетчика 65, подсчитывающего число тактовых импульсов.

Зафиксированное счетчиком 65 число тактовых импульсов компаратором 67 сравнивается с длительностью периода паузы между опросами состояния объектов контроля, которое постоянно занесено в регистр 66. Сравнение осуществляется по каждому тактовому импульсу, который после задержки элементом 70 на время срабатывания счетчика 65, поступает на синхронизирующий вход компаратора 67. Как только компаратор 67 зафиксирует равенство входных кодов, на его выходе 73 формируется тактирующий импульс запуска режима опроса состояния объектов контроля, который, во-первых, поступает на установочный вход триггера 68 и сбрасывает его в исходное состояние, блокируя, тем самым, поступление импульсов с входа 71 на вход счетчика 75. Во-вторых, он поступает на установочный вход счетчика 65 и сбрасывает его в исходное состояние.

И, наконец, в третьих, он поступает на тактирующий вход 39 модуля 1 и вновь запускает описанный выше процесс формирования импульсов опроса состояния объектов контроля.

В процессе опроса состояния объектов контроля каждый из импульсов опроса с выходов 51-53 блока 3 также поступает на соответствующие входы 79-81 модуля 6, где, во-первых, поступает на вход считывания соответствующей фиксированной ячейки памяти ПЗУ 75, где хранится идентификатор соответствующего объекта контроля в базе данных сервера системы и значения эталонных параметров контролируемого объекта.

Структура данных файла записи фиксированной ячейки ПЗУ имеет следующий вид:

С выхода ПЗУ 75 файл записи фиксированной ячейки поступает на информационный вход регистра 76.

Во-вторых, каждый из импульсов опроса с входов 79-81 модуля 6 через элемент 77 ИЛИ задерживается элементом 78 на время считывания фиксированной ячейки памяти ПЗУ 75 и поступает на синхронизирующий вход регистра 76, занося в него считанную информацию.

Кроме того, тот же импульс с выхода элемента 78 задержки через выход 84 модуля 6 поступает на вход 97 модуля 7.

С выхода 82 блока 6 код идентификатора объекта контроля через вход 92 модуля 7 поступает на вход дешифратора 86, который расшифровывает код идентификатора и открывает соответствующий ему один из элементов 87-89 И.

Параллельно с этим процессом, синхронизирующий импульс с входа 93 задерживается элементом 90 на время занесения кода в регистр 76 и срабатывания дешифратора 86 и поступает на одни входы элементов 87-89 И.

Учитывая то обстоятельство, что открытым по одному входу будет только один из элементов 87-89 И, то пройдя соответствующий элемент И, синхроимпульс поступает на вход считывания фиксированной ячейки памяти постоянного запоминающего устройства 85, где хранится код координат расположения указанного объекта мониторинга на местности и код адреса записи контролируемых параметров объекта мониторинга в базе данных сервера системы.

Структура данных, хранимых в фиксированной ячейке памяти ПЗУ 85, имеет следующий вид:

Код координат расположения объекта мониторинга на местности считывается из модуля памяти 85 на выход 94 и далее поступает на информационный вход регистра 8, а код адреса записи контролируемых параметров объекта мониторинга считывается на выход 95 и далее поступает на информационный вход регистра 9.

Параллельно с описанным процессом, тот же импульс считывания задерживается элементом задержки 91 на время считывания содержимого фиксированной ячейки ПЗУ 85 и затем с выхода 96 модуля 7 поступает на синхронизирующие входы регистров 8 и 9, фиксируя в них соответствующие считанные коды.

Код координат расположения объекта мониторинга на местности с выхода регистра 8 выдается на адресный выход 27 системы, а код адреса записи контролируемых параметров объекта мониторинга с выхода регистра 9 выдается на выход 28 системы.

После опроса состояния объекта мониторинга числовые значения контролируемых параметров объекта поступают на вход 21 системы и далее поступают на вход модуля 10, куда и заносятся синхронизирующим импульсом приема данных, поступающим на вход 22.

С выхода модуля 10 измеренные числовые значения параметров состояния объекта мониторинга поступают на вход 110 модуля 11, на другой вход 109 которого с выхода 83 модуля 6 поступают эталонные значения этих же параметров. Кроме того, синхронизирующий импульс с входа 22 системы поступает на вход 111 блока 11, где задерживается элементом 107 на время занесения данных в модуль 11, и далее выдается на синхронизирующий вход компаратора 105.

По синхронизирующему сигналу компаратор 105 сравнивает входные коды и, если они не имеют отличий, то на его выходе 112 формируется сигнал, который, во-первых, выдается на выход 30 системы и далее поступает на вход первого канала прерывания сервера базы данных.

По этому сигналу сервер переходит на подпрограмму записи содержимого блока 11 с выхода 29 системы по указанному на выходе 28 адресу.

Во-вторых, сигнал с выхода 112 компаратора 105 через элемент 106 ИЛИ задерживается элементом 108 на время записи принятых значений параметров объекта мониторинга в базу данных сервера и с выхода 114 модуля 11 поступает на установочные входы регистров 8, 9, сбрасывая их в исходное состояние.

Если же компаратор 105 зафиксирует отклонение числовых показателей контролируемых параметров объекта мониторинга от нормативных, сигнал формируется на его выходе 113. Этот сигнал, во-первых, сразу же выдается как сигнал тревоги на автоматизированное рабочее место дежурного по чрезвычайным ситуациям, во-вторых, он поступает на вход второго канала прерывания базы данных сервера.

По этому же сигналу сервер переходит на подпрограмму считывания показаний регистров 8 и 9 и отображения координат расположения объекта мониторинга, числовые значения показателей которого не соответствуют эталонным, на электронной картографической карте местности.

По окончании выдачи сигнала тревоги и отображения данного объекта мониторинга импульс с выхода 113, прошедший элемент 106 ИЛИ и задержанный элементом 108 на время выдачи сигнала тревоги и отображения данного объекта мониторинга, с выхода 114 поступает на установочные входы регистров 8 и 9.

Таким образом, введение новых узлов и блоков позволило существенно повысить быстродействие системы мониторинга чрезвычайных ситуаций путем реализации процедур автоматической идентификации состояния объектов контроля в момент поступления данных о контролируемых параметрах.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:

1. Патент США №5136708 М. кл. G06F 15/16, 1992

2. Патент США №5129083 М. кл. G06F 12/00, 15/40, 1992 (прототип).

Система мониторинга состояния территориально-распределенных объектов контроля, содержащая модуль формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, первый тактирующий вход которого является тактирующим входом системы, а первый выход соединен со входом счетчика, модуль коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, информационный вход которого подключен к выходу счетчика, а выходы являются выходами сигналов опроса состояния параметров объектов системы, первый регистр, информационный выход которого является первым адресным выходом системы, второй регистр, информационный выход которого является вторым адресным выходом системы, и модуль приема данных объектов мониторинга, информационный и синхронизирующий входы которого являются информационным и синхронизирующим входами системы, а выход является информационным выходом системы, отличающаяся тем, что система содержит модуль идентификации циклов опроса объектов мониторинга, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, синхронизирующий вход подключен к первому выходу модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, один выход соединен с синхронизирующим входом модуля коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, а другой подключен к установочным входам счетчика и модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, модуль селекции временных интервалов мониторинга, один вход которого соединен с другим выходом модуля идентификации циклов опроса объектов мониторинга, другой вход подключен ко второму выходу модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, а выход соединен со вторым тактирующим входом модуля формирования временных интервалов мониторинга объектов контроля, модуль селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам первого и второго регистров соответственно, синхронизирующие входы которых соединены с синхронизирующим выходом модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, модуль селекции параметров объектов мониторинга, входы которого соединены с соответствующими выходами модуля коммутации каналов опроса состояния объектов контроля, один информационный выход соединен с информационным входом модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, а синхронизирующий выход подключен к синхронизирующему входу модуля селекции опорного адреса объектов мониторинга в базе данных сервера, и модуль идентификации данных объектов мониторинга, один информационный вход которого подключен к другому информационному выходу модуля селекции параметров объектов мониторинга, другой информационный вход подключен к выходу модуля приема данных объектов мониторинга, а синхронизирующий вход соединен с синхронизирующим входом системы, при этом первый выход модуля идентификации данных объектов мониторинга является первым синхронизирующим выходом системы, второй выход является вторым синхронизирующим выходом системы, а третий выход подключен к установочным входам первого и второго регистров.