Абонентский модуль управления пультами охранно-пожарных сигнализаций

Авторы патента:

Гребнев Александр Александрович (RU)

Полезная модель относится к устройствам охранно-пожарных сигнализаций, и может быть использовано для построения сетевых распределенных систем безопасности с единым диспетчерским центром мониторинга и управления. Сущность полезной модели: абонентский модуль управления пультами охранно-пожарных сигнализаций содержит микроконтроллер с оперативной памятью, к входам/выходам которого подключены световые индикаторы, энергонезависимая память, кнопка сброса, блок питания с мониторами, модуль интерфейса Ethernet, модуль интерфейса RS-232 и дискретные входы/выходы связи с внешними устройствами, при этом он содержит модуль интерфейса RS-485, модуль интерфейса USB, модуль интерфейса GSM GPRS модема и модуль управления Wiegand, подключенные к входам/выходам микроконтроллера, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью эмулирования импульсов протокола Wiegand и DS 1990 для обеспечения ввода команд управления через блок управления Wiegand. 1 н.п.ф., 5 илл.

Известна интегрированная система безопасности и управления «СОС-95» [Патент РФ 70733 U1, МПК G08B 13/00, 17/00, 25/00, з.16.08.2007 г., опубл. 10.02.2008 г.], содержащая двухпроводную линию, по которой осуществляется обмен информацией и питание подключенных к ней устройств контроля и информационного обмена, соединяющую верхний и нижний уровни контроля и управления, при этом верхний уровень контроля и управления включает компьютер, сообщенный с устройством передачи информации по телефонной линии и блоком контроля датчиков, и блок питания сети, а нижний уровень контроля и управления содержит подсистему охранно-пожарной сигнализации и подключенные к ней блок контроля датчиков, блок питания сети, охранно-пожарные датчики, осуществляющие обнаружение проникновения нарушителя в сплошную объемную зону, образованную излучателями датчика, и регистрирующие относительное направление движения, скорость и размеры нарушителя, концентратор контактных датчиков, осуществляющий интегрирование в общую систему любых других датчиков и присвоение каждому датчику индивидуального адреса в системе, которая позволяет локализовать датчик при его срабатывании, блок информационно-управляющий, осуществляющий контроль за состоянием оборудования и детектирование перекоса фаз питающих напряжений, определяющих давление в трубопроводах, устройство передачи информации по телефонной линии, блоки передачи данных, осуществляющие передачу информации от нижнего уровня контроля и управления в верхний уровень контроля и управления, усилитель сигнала в линии и охранно-пожарный пульт управления, при этом верхний уровень контроля и управления дополнительно содержит сервер и автоматизированные рабочие места, сообщаемые между собой и компьютером связью с интерфейсом Ethernet, контроллер для передачи тревожных сообщений с использованием тональной частотной модуляции в стандарте DTMF, подключенный к компьютеру параллельно с устройством передачи данных по телефону, модем GSM, обеспечивающий передачу информации о состоянии нижнего уровня контроля и управления по радиоканалу с использованием протокола GPRS, а нижний уровень контроля и управления дополнительно включает подсистемы автоматизированного диспетчерского контроля и управления, сигнализации загазованности, голосовой связи, лифтового диспетчерского контроля и связи, контроля и управления доступом, а также подсистему комплексной безопасности взрывозащищенную, при этом в подсистему охранно-пожарной сигнализации дополнительно включены блоки грозозащиты двухпроводной линии, блоки передачи данных для сопряжения двухпроводной линии с интерфейсом СОС-95 с устройствами контроля и информационного обмена с интерфейсами RS-232 и RS-485, источники бесперебойного питания сети, блок считывания кода с электронных ключей, указатели-извещатели ручные, блок управления для визуальной светодиодной индикации состояния извещателей, концентратор температурных датчиков, причем подсистема охранно-пожарной сигнализации выполнена с возможностью ведения двухсторонней цифровой голосовой связи с переговорными устройствами и обмена информацией с сектором верхнего уровня с использованием интерфейсов Ethernet, RS-232, RS-485.

Известная система контроля и управления предназначена для использования на одном сложном объекте, характеристики которого учитываются на стадии проектирования системы. При этом возможность включения в систему приборов и устройств сторонних производителей (с возможностью и контроля, и управления) ограничена, в первую очередь вышеперечисленными интерфейсами.

В качестве прототипа выбрано устройство охранно-пожарной сигнализации [Патент РФ 44194 U1, МПК G08B 25/08, з.12.10.2004 г., опубл. 27.02.2005 г.], включающее микроконтроллер, к входам/выходам которого подключены коммутатор каналов, световые индикаторы, ключи, схема сброса питания шлейфов, энергонезависимая память, кнопка сброса, тампер, мониторы основного и резервного источника питания, преобразователь напряжения для питания шлейфов, шлейфовые модули, реле и блок питания, модули Micro LAN, модуль Ethernet, модуль RS-232, а так же датчик температуры.

Задачей полезной модели являлось создание устройства, позволяющего осуществлять мониторинг, контроль и удаленное управление приборами охранно-пожарных сигнализаций и контроля доступа различных производителей на территориально-распределенных объектах. Решение должно обеспечивать прямое и легальное подключение к аппаратной части систем, минуя программные компоненты.

Указанная задача решается абонентским модулем управления пультами охранно-пожарных сигнализаций, содержащим микроконтроллер с оперативной памятью, к входам/выходам которого подключены световые индикаторы, энергонезависимая память, кнопка сброса, блок питания с мониторами, модуль интерфейса Ethernet, модуль интерфейса RS-232 и дискретные входы/выходы связи с внешними устройствами, при этом он содержит модуль интерфейса RS-485, модуль интерфейса USB, модуль интерфейса GSM GPRS модема и модуль управления Wiegand, подключенные к входам/выходам микроконтроллера, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью эмулирования импульсов протокола Wiegand и DS 1990 для обеспечения ввода команд управления через блок управления Wiegand.

Заявленная полезная модель поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена блок схема устройства, на фиг.2-5 - примеры использования устройства в составе охранно-пожарной сигнализации.

Абонентский модуль управления пультами охранно-пожарных сигнализаций содержит микроконтроллер 1, работающий совместно с оперативной памятью 2 и энергонезависимой флэш-памятью 12. К входам/выходам микроконтроллера подключены:

блок дискретных входов 9, блок дискретных выходов 10, блок управления Wiegand 11, кнопка сброса параметров 14, индикаторы 13, блок питания 3 с мониторами напряжений 5 и 3 В-16 и 15 соответственно. Устройство также содержит модуль 4 интерфейса RS485, модуль 5 интерфейса RS232, модуль 6 интерфейса Ethernet, модуль 7 интерфейса USB, a также модуль 8 интерфейса GSM GPRS модема; подключенные к входам/выходам микроконтроллера 1.

Устройство работает следующим образом: после подачи питания микроконтроллер 1 обращается к флэш-памяти 12 и распаковывает код рабочей микропрограммы в оперативную память 2, после чего передаст управление рабочей микропрограмме. Под управлением рабочей микропрограммы, микроконтроллер 1 выполняет инициализацию периферийный устройств в соответствие с конфигурационными параметрами, хранимыми во флэш-памяти 12. После инициализации устройство готово к приему тревожных событий в том или ином протоколе через модули 5 или 4 интерфейсов RS232 или RS485. Наряду с приемом событий по последовательным каналам устройство осуществляет подключение к серверу системы (не показан) через модуль 6 интерфейса Ethernet или резервный модуль 8 интерфейса GSM GPRS модема (если подключен внешний GPRS-модем). Модуль 7 интерфейса USB используется в случае локального мониторинга и управления.

При получении тревожного события через модули интерфейсов RS485/RS232 устройство проверяет состояние соединения с сервером. Если сервер доступен, то принятое событие передается серверу. Если связь с сервером отсутствует, принятое событие помещается в оперативную память, куда попадают и все последующие событие в отсутствие связи с сервером. При возобновлении подключения - все накопленные события вместе с вновь поступающими передаются серверу.

Состояния готовности к работе, подключения к серверу и приема/передачи данных отображаются на светодиодных индикаторах 13.

При нажатии на кнопку сброса параметров 14, все текущие параметры конфигурации устройства заменяются параметрами конфигурации по умолчанию - устройство сбрасывается.

Помимо принятия событий через модули интерфейсов RS485/RS232 и передачи их в сеть с резервированием, устройство постоянно опрашивает дискретные входы 9 и передает их состояние на сервер по запросу сервера.

Также устройство обрабатывает команды сервера по управлению внешними устройствами, выставляя то или иное состояние на входах блока дискретных выходов 10.

Наряду с командами по управлению внешними устройствами через дискретные выводы сервер может посылать команды управления через блок управления Wiegand. Обрабатывая эти команды устройство эмулирует посредством блока управления Wiegand 11 импульсы протокола Wiegand/DS1990 для ввода воздействий в управляемую систему безопасности.

Источник питания 3 может быть запитан напряжением от 7 до 25 В любой полярности и выдает на выходе:

=725 В,=5 В,=3.3 В,=1.8 В. Мониторы питания 16 и 15 выполнены в виде точечных светодиодных индикаторов на плате устройства и показывают наличие напряжений =5 и 3.3 В соответственно.

Устройство обеспечивает:

Команды управления:

- удаленное включение/выключение внешних исполнительных устройств;

- эмуляцию передачи данных по протоколам Wiegand/DS1990 поднесением Proximity-карты/контактного ключа к считывателям управляемой системы безопасности, код которой передается удаленно с сервера.

События передаваемые серверу:

- все принимаемые и резервируемые события с управляемой системы безопасности;

- события связанные с изменением состояния дискретных входов.

Предлагаемый абонентский модуль представляет собой универсальное устройство. В соответствие с задачами, решаемыми абонентскими модулями, они преимущественно могут быть использованы в четырех различных вариантах включения:

1) Совместный вариант включения (абонентский модуль работает совместно с интегрированной системой безопасности);

2) Автономный вариант включения (контактные и интерфейсные извещатели, а также исполнительные устройства подключаются непосредственно к абонентскому модулю, который в свою очередь напрямую производит опрос и управление подключенными извещателями и исполнительными устройствами);

3) Пультовой вариант включения с модулем интерфейса Ethernet (абонентский модуль выполняет роль шлюза между данными в формате SMS, передаваемыми другими абонентскими модулями с удаленных объектов и локальной сетью, в которой непосредственно расположен сервер, преобразуя SMS посылки в IP-пакеты серверу);

4) Пультовой вариант включения с модулем интерфейса USB (абонентский модуль выполняет роль шлюза между данными в формате SMS, передаваемыми другими абонентскими модулями с удаленных объектов и непосредственно сервером, преобразуя SMS посылки в данные USB).

Первый вариант включения используется, когда требуется обеспечить мониторинг и управление удаленного объекта, оснащенного интегрированной системой безопасности (на примере системы «ОРИОН» производства компании Болид - см. http://www.bolid.ru/production/devices/devices 97.html). с центрального сервера в рамках единой виртуальной частной сети.

Для питания элементов интегрированной системы безопасности на объекте установлен один или несколько источников резервированного электропитания типа РИП 12 исп.05. Централизованное управление приемно-контрольными приборами и приборами управления доступом в рамках объекта осуществляет пульт С2000. К пульту С2000 посредством интерфейса RS485 в топологии «звезда» или «шина» подключены приемно-контрольные охранно-пожарные приборы и приборы управления доступом типа С2000-4 (это могут быть и другие приборы из продуктовой линейки компании Болид: С2000-2, Сигнал-20П и т.п., способные работать под управлением пульта С2000 по интерфейсу RS485). Общее количество приборов, работающих по интерфейсу RS485 одного пульта С2000 - до 127 шт. К приемно-контрольным приборам подключаются шлейфы (ШС1, ШС2 и т.д.) с охранными и пожарными извещателями, тревожными кнопками, ручными пожарными извещателями и т.п.

Любое изменения состояния на контролируемых входах приемно-контрольного прибора приводит к генерации прибором события и дальнейшей передачей этого события по линии интерфейса RS485 пульту С2000. Пульт С2000 принимает события со всех подключенных к нему приборов и накапливает их в своем внутреннем ограниченном буфере.

Если в настройках пульта С2000 выбран режим работы с принтером - события, поступающие с приборов, минуя буфер, направляются в открытом текстовом виде на принтер. В энергонезависимой памяти пульта С2000 содержится список кодов, редактируемый при программировании пульта внутренними средствами или программными средствами компании Болид. Посредством данных кодов может быть осуществлено управление системой «Орион»:

- взятие шлейфа сигнализации в охрану;

- снятие шлейфа сигнализации с охраны;

- получение доступа через ту или иную подконтрольную дверь, турникет и.т.п.;

- включение какого-либо исполнительного устройства (большинство приборов компании Болид позволяет управлять внешними исполнительными устройствами при помощи встроенных в приборы реле).

При программировании каждому коду сопоставляются те или иные полномочия, т.е., к примеру, код 1 может осуществлять взятие в охрану шлейфа сигнализации 1, код 2 может осуществлять взятие в охрану и снятие из охраны шлейфа сигнализации 2, код 3 может включать и выключать реле 1 прибора 2 и т.д.

Коды, по типу ввода в систему «Орион» делятся на две группы - коды вводимые ручным набором с клавиатуры пульта С2000 или прибора С2000-К и коды вводимые в систему посредством интерфейсов DS1990 и Wiegand.

Для введения в систему «Орион» кодов по интерфейсам DS1990 и Wiegand на большинстве приемно-контрольных приборов предусмотрены клеммы DO и D1, на которые подключаются считыватели бесконтактных Proximity-карт. Причем если считыватель использует только линию D0 - работает интерфейс DS1990, если обе линии D0 и D1 - работает интерфейс Wiegand. Работает это следующим образом: пользователь системы подносит к бесконтактному считывателю свою Proximity - карту с уникальным кодом, считыватель получает код поднесенной карты по беспроводному интерфейсу и преобразует его к виду интерфейса DS1990 или Wiegand, по которому принятый код вводится через приемно-контрольный прибор в систему «Орион». Далее пульт С2000 ищет введенный в систему код в своей внутренней энергонезависимой памяти и при обнаружении - выполняет предписанные полномочиями действия.

Для оснащения интегрированной системы безопасности «Орион» функциями удаленного мониторинга и управления, к системе добавляется предлагаемый абонентский модуль (фиг.2).

Питание абонентского модуля осуществляется от тех же источников резервированного электропитания, установленных на объекте для питания элементов системы безопасности.

Для получения событий от пульта С2000 в открытом текстовом виде пульт настраивается в режим работы с принтером, а абонентский модуль подключается соответственно клеммами 232-RXD, 232-DTR и GND к клеммам TXD, DTR, GND пульта С2000, эмулируя тем самым подключенный принтер. После этого, все поступающие на пульт события от приемно-контрольных приборов и внутренние события самого пульта транслируются абонентскому модулю.

Для управления системой «Ориона клеммы абонентского модуля Wiegand+, Wiegand- и GND соответственно подключаются к клеммам любого приемно-контрольного прибора D1, D0, GND, способного работать по интерфейсу Wiegand 26.

Теперь, если на выводах Wiegand+ и Wiegand- модуля управления Wiegand абонентского модуля сгенерировать последовательность импульсов, соответствующую пакету данных протокола Wiegand, система «Орион» отреагирует на это как на поднесение к считывателю бесконтактной карты идентификатора и при совпадении введенного кода с кодом в памяти пульта С2000 выполнит предписанные действия.

Работа абонентского модуля в данной конфигурации сводится к следующему алгоритму:

Сервер периодически опрашивает все подключенные к нему абонентские модули, проверяя тем самым связь с каждым из них.

Абонентские модули отвечают на запросы сервера.

Если соединение с сервером в данный момент активно, абонентский модуль все поступающие с пульта С2000 сообщения передает на сервер, предварительно преобразуя и кодируя их. Если соединения с сервером нет, все приходящие сообщения помещаются во внутренний буфер абонентского модуля и находятся в нем до возобновления соединения с сервером.

В качестве основного блока интерфейса для обмена данными с сервером используется проводной блок интерфейса Ethernet/Internet. Блок интерфейса GSM GPRS модема активируется дополнительно при отсутствие связи с сервером через основной блок интерфейса.

Наряду с опросом и приемом сообщений от абонентского модуля, сервер может посылать команды управления системе «Орион».

По приему команды управления абонентский модуль выделяет из нее код управления и генерирует соответствующую протоколу Wiegand последовательность импульсов на выходах Wiegand+ и Wiegand- модуля управления Wiegand.

Как уже отмечалось, коды управления системой «Орион» содержатся в энергонезависимой памяти пульта С2000. Наряду с кодами управления в конфигурацию пульта входит список приборов, подключенных в настоящий момент к пульту с их типами и адресами, список охранных разделов (групп охранных шлейфов), стратегии управления реле приборов и т.д.

Для задания конфигурации пульта используется утилита конфигурирования «pprog.exe», производства компании Болид. При помощи этой утилиты конфигурация системы «Орион» может быть создана на персональном компьютере и записана в пульт переведенный в режим программирования через интерфейс RS232, к которому подключается и абонентский модуль.

В режим программирования пульт С2000 может быть переведен путем нажатия соответствующей комбинации клавиш на его клавиатуре.

Конфигурация пульта, после ее создания утилитой «pprog.exe» может храниться на диске персонального компьютера в виде обычного текстового файла.

Для работы системы «Орион» совместно с системой охранно-пожарной сигнализации необходимо выполнить следующие действия, затрагивающие программирование пульта С2000:

1) Создать текстовый файл конфигурации системы «Орион» утилитой «pprog.exe» и сохранить его на диске;

2) При помощи ПО системы охранно-пожарной сигнализации создать объект мониторинга и управления;

3) Выбрать действие «Загрузить данные с пульта С2000» на созданном объекте в ПО системы охранно-пожарной сигнализации, указав путь к сохраненному текстовому файлу;

4) В результате ПО системы охранно-пожарной сигнализации «увидит» конфигурацию пульта С2000 со всеми приборами, шлейфами, разделами и т.д. Т.е. в интерфейсе ПО системы охранно-пожарной сигнализации станут доступны все элементы мониторинга и управления системы «Орион». Наряду с этим ПО системы охранно-пожарной сигнализации сгенерирует новый файл конфигурации пульта С2000 дополненный новыми кодами для управления теми или иными элементами системы «Орион».

5) Последнее действие предполагает перевести пульт С2000 в режим программирование и при помощи утилиты «pprog.exe» записать в пульт конфигурационный файл, созданный при помощи ПО системы охранно-пожарной сигнализации.

После проделанных действий структура созданной системы «Орион» полностью отражена в ПО системы охранно-пожарной сигнализации, а коды управления, посылаемые сервером абонентскому модулю, будут узнаваться и отрабатываться пультом С2000.

Для установки в работу нового абонентского модуля системы охранно-пожарной сигнализации, необходимо провести его начальное конфигурирование. Конфигурирование может быть осуществлено при помощи специализированного ПО.

К конфигурационным параметрам абонентского модуля относятся следующие параметры:

- вариант включения абонентского модуля(совместный вариант, автономный вариант, пультовой вариант Eth, пультовой вариант USB);

- использование резервного канала модуля интерфейса GSM GPRS модема (да, нет);

- режим работы модуля интерфейса GSM GPRS модема (SMS, GPRS);

- номер сервисного центра для SMS;

- номера для рассылки SMS (5 номеров);

- MAC адрес абонентского модуля;

- IP адрес абонентского модуля (Ethernet);

- маска подсети (Ethernet);

- IP адрес шлюза (Ethernet);

- IP адрес сервера (Ethernet);

- порт соединения с сервером (Ethernet);

- IP адрес абонентского модуля (GPRS);

- маска подсети (GPRS);

- IP адрес шлюза (GPRS);

- порт соединения со шлюзом (GPRS);

- имя пользователя (GPRS);

- пароль (GPRS);

- скорость работы, модуля интерфейса RS232 (для пульта С2000 - 1200 бит/с);

- скорость работы модуля интерфейса RS485.

В автономном варианте включения (фиг.3) абонентский модуль может самостоятельно (без дополнительных приемно-контрольных приборов) опрашивать подключенные к нему контактные датчики, датчики с модулем интерфейса RS485, а также осуществлять управление внешними исполнительными устройствами через дополнительные промежуточные реле.

Для оснащения объекта контроля и управления системой охранно-пожарной сигнализации в автономном варианте включения, на объекте должен быть установлен абонентский модуль системы с питанием от отдельного резервированного источника питания типа РИП 12 исп.5. К абонентскому модулю подключаются контактные датчики КД1КД6, датчики с модулем интерфейса RS485, дополнительные промежуточные реле РП1РП5 для управления внешними исполнительными устройствами, а также должен быть активизирован модуль интерфейса Ethernet/Internet для обмена с сервером и, при необходимости, подключен внешний модем к модулю интерфейса GSM GPRS модема как резервный канал передачи данных.

Алгоритм работы системы в данном случае следующий:

- Сервер периодически опрашивает все подключенные к нему абонентские модули, проверяя тем самым связь с каждым из них.

- Абонентские модули отвечают на запросы сервера.

- Сервер передает абонентскому модулю команды взятия и снятия контактных

- датчиков в охрану/с охраны.

- При постановке контактного датчика в охрану абонентский модуль начинает реагировать на изменения его состояния и при наличии связи с сервером все изменения состояния поставленного в охрану датчика превращаются в события, отсылаемые серверу.

- Если связь с сервером нарушена, все генерируемые события по контролируемым датчикам помещаются во внутренний буфер модуля, откуда передаются серверу при возобновлении связи с последним.

- Наряду с командами постановки/снятия и приема событий от абонентского модуля, сервер посылает абонентскому модулю команды управления внешними исполнительными устройствами.

- Получая команду управления внешним исполнительным устройством абонентский модулю выделяет из нее номер линии дополнительного промежуточного реле и активирует/деактивирует данную линию.

Для установки в работу нового абонентского модуля системы охранно-пожарной сигнализации, необходимо провести его начальное конфигурирование (см. выше: конфигурационные параметры абонентского модуля).

Для обмена данными сервера системы с абонентскими модулями на стороне сервера может быть установлен дополнительный абонентский модуль, переведенный в режим преобразования данных из GSM в Ethernet (фиг.4) или USB (фиг.5).

Абонентский модуль управления пультами охранно-пожарных сигнализаций, содержащий микроконтроллер с оперативной памятью, к входам/выходам которого подключены световые индикаторы, энергонезависимая память, кнопка сброса, блок питания с мониторами, модуль интерфейса Ethernet, модуль интерфейса RS-232 и дискретные входы/выходы связи с внешними устройствами, отличающийся тем, что он содержит модуль интерфейса RS-485, модуль интерфейса USB, модуль интерфейса GSM-модема и блок управления Wiegand, подключенные к входам/выходам микроконтроллера, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью эмулирования импульсов протокола Wiegand и DS 1990 для обеспечения ввода команд управления через блок управления Wiegand.