CZ2019818A3 - Koncový prvek varování s automatickou regulací akustického výkonu - Google Patents

Abstract

Koncový prvek varování jednotného systémem varování a vyrozumění s automatickou regulací akustického výkonu pro změnu hlasitosti hlášení koncového prvku v závislosti na okolním hluku zahrnuje řídící jednotku (11), napájecí modul (12), přijímač signálu (111), zesilovač (114) a reproduktor (21) a dále zahrnuje k řídící jednotce (11) připojený detektor hluku (113), k němuž je připojeno hlukové čidlo (3). Hlukovým čidlem (3) koncového prvku může být mikrofon umístěný vně koncového prvku nebo eventuálně membrána elektroakustického měniče reproduktoru (21).

Description

Koncový prvek varování s automatickou regulací akustického výkonu

Oblast techniky

Vynález spadá do oblasti elektrické sdělovací techniky, a to konkrétně do technologií pro vysílání informací pro stav nouze nebo naléhavou potřebu.

Dosavadní stav techniky

Varování obyvatelstva před hrozícím nebezpečím je zpravidla realizováno vyhlášením akustického varovného signálu. Varovný signál je odbavován prostřednictvím koncových prvků varování jednotného systémem varování a vyrozumění (JSVV).

Koncovým prvkem varování (KPV) je technické zařízení k zabezpečení varování nebo předávání varovných informací. Může jím být elektrická rotační siréna (RS). Jedná se elektrická zařízení generující varovný signál mechanickým způsobem, zpravidla vytláčením vzduchu rotujícími lopatkami oběžného kola přes štěrbiny v těle akustické hlavice sirény. Dále také elektronický koncový prvky varování (EKPV). Tím je technické zařízení schopná vydávat varovný signál a poskytovat varovné a další informace ve zvukové podobě čistě elektronickou cestou. EKPV může být elektronická siréna (ES). Jedná se o samostatně plně funkční zařízení, které lze použít lokálně i dálkově k varování a informování obyvatelstva, a to včetně živých hlasatelských relací. Nebo místní informační systém (MIS). V tomto případě se jedná o soubor technických zařízení k předávání hlasových a jiných akustických informací na větší ploše. Jedním MIS lze zajistit prostředí celých obcí, měst, průmyslových areálů a obdobných veřejných prostor.

Sirény jsou akusticky velmi výkonné prostředky varování, kterými lze z jednoho místa zajistit varování poměrně rozsáhlého území. MIS jsou z hlediska fyzikálního zdrojem akustického signálu o relativně nízké hladině akustického tlaku, který je ale distribuován na poměrně velkém území.

Z hlediska konstrukčního se elektronické sirény zpravidla skládají ze dvou základních částí, a to skříně s elektronikou a akustické hlavice. Skříň s elektronikou obsahuje vlastní řídící část, nízkofrekvenční koncový zesilovač, zdrojovou část, včetně záložních baterií, tlačítka nebo jiné prvky pro místní ovládání a signalizační a zobrazovací prvky. Mimo to obsahuje celou řadu rozhraní pro připojení externích zařízení a dalších volitelných modulů. Externími zařízeními jsou zpravidla prostředky pro napojení na přenosovou soustavu, rozhlasový přijímač, mikrofon pro přímé hlasatelské vstupy, jiný zdroj audio signálu, vzdálený terminál pro místní obsluhu z jiného místa, čidla a jiné prostředky monitoringu prostředí apod. Součástí řídící části je i příslušná softwarová aplikace, která určuje hlavní užité vlastnosti zařízení a řídí komunikaci s externími zařízeními. Akustická hlavice je tvořena stožárem, na kterém jsou namontovány ozvučnice s elektroakustickými měniči. Zpravidla se jedná o tlakové reproduktory. Ozvučnice jsou vyrobeny z plastu, plechu nebo kovových slitin. Počet ozvučnic na hlavici závisí na výkonu sirény. Zpravidla se jedná o jeden pár reproduktorů najeden nízkofrekvenční koncový zesilovač.

Z hlediska konstrukčního se MIS skládá zpravidla z ovládacího / vysílacího pracoviště, řídící technologie, přenosové soustavy, hlásičů s zobrazovacích zařízení. Řídící technologie, která se skládá z hardwarových prvků a příslušného softwarového řešení. Hardwarová část je tvořena základními elektronickými komponenty a potřebnými subsystémy - napájecí zdroj, záložní zdroj, rozhraní pro připojení přenosových technologií, prostředků pro ovládání MIS, vstupy a rozhraní pro připojení prostředků monitoringu nebezpečných jevů apod. Uvedené HW komponenty a subsystémy MIS jsou umístěny zpravidla v technologické skříni. Místní ovládání MIS je řešeno buď z pultu místního ovládání, nebo z počítače s příslušnou aplikací. Softwarovým vybavením jsou aplikace obsažené v řídící technologii MIS a uživatelské aplikace instalované v ovládacím / vysílacím pracovišti nebo v terminálu místního ovládání. Přenosová soustava MIS může být

-1 CZ 2019 - 818 A3 tvořena klasickými drátovými rozvody, bezdrátovými technologiemi a technologiemi televizních nebo jiných kabelových rozvodů.

V současné době se vývoj v této oblasti orientuje hlavně na bezdrátové systémy, a to jak analogové, tak i digitální. V tomto případě hovoříme o bezdrátovém místním informačním systému (BMIS). Moderní digitální technologie se v porovnání s analogovými systémy vyznačují; kvalitnějším akustickým výstupem z bezdrátových hlásičů, vyšší odolností proti rušení, lepší ochranou před klamnými a nežádoucími vstupy. Na druhou stranu, v místech se slabým rádiovým signálem přenosové soustavy MIS, kvalita reprodukce a spolehlivost činnosti digitálních bezdrátových hlásičů klesá. Kvalita reprodukce je u digitálních systémů silně ovlivňována použitými kodeky, nastavením modulačních úrovní a řešením penetrace zájmové lokality rádiovým signálem přenosové soustavy. Digitální rádiový přenos může být realizován jako simplexní nebo jako duplexní (semiduplexní). Hlásiče jsou skupiny reproduktorů k ozvučení venkovního prostředí nebo domovní přijímače. Těmi mohou být i televizní a rozhlasové přijímače. Pro venkovní hlásiče používají MIS zpravidla tlakové reproduktory s výkonem 15 - 100 W. Jeden hlásič může být tvořeno několika reproduktory. Je tak dosahováno kruhovosti (všesměrového) vyzařování zvukové energie. V oblastech se zvýšenou hladinou hluku (např. podél rušných hlavních komunikací) jsou používány i hlásiče s výkonem 180 - 200 W.

Protože jsou popsané koncové prvky varování prostředky, které zajišťují varování akustickým varovným signálem, je spolehlivé varování podmíněno tím, aby byl varovný signál rozpoznatelný v ostatních zvucích, které se v prostředí běžně vyskytují. Ktomu je potřebné splnit několik základních podmínek:

1. Signál musí být jednoznačně identifikovatelný. To je dosahováno akustickým tvarem varovného signálu, který je určen časovým průběhem zvuků o určitých kmitočtech, které zajišťují jeho nezaměnitelností.

2. Signál musí být slyšitelný. Pro spolehlivou slyšitelnost signálu je definována minimální hodnota akustického tlaku a hodnota, o kterou musí signál převyšovat hodnotu hluku prostředí.

3. Protože sirény jsou zvukově vysoce výkonná zařízení, je při jejich instalaci nutné brát v potaz i úroveň možné expozice lidí, kteří se běžně v jejich okolí mohou pohybovat. Přípustné hodnoty expozice zvukem jsou stanoveny hygienickými normami.

Hluk prostředí není místně ani časově stálý. V závislosti na denní době se jeho intenzita výrazně mění. Stanovení dostatečné a zároveň přijatelné akustické úrovně varovného signálu je velmi náročným krokem přípravy výstavby koncových prvků varování v nových lokalitách. Ovlivnit potřebnou slyšitelnost varovného signálu lze v současné době pouze výběrem koncového prvku varování odpovídající výkonové řady.

Výkon koncového prvku varování lze v současné době snižovat pouze u některých zařízení, a to jedině místně obsluhou, která musí být fyzicky přítomna u konkrétního zařízení. Snížení zesílení je možné pouze pro místně odbavovanou činnost. Dálkovým spuštěním varování prostřednictvím JSVV, což je naprostá většina případů, je akustický výkon koncového prvku varování automaticky nastaven na maximum.

Vstupní údaje o hluku prostředí lze získat buď z hlukové mapy, nebo měřením. Aktuální hlukové mapy jsou k dispozici pouze pro velmi málo lokalit. Ve většině případů je nutné, před realizací zástavby nových varovacích zařízení, provést měření hluku. Získání relevantních údajů tímto způsobem je časově velmi náročnou záležitostí. Spatné stanovení hodnot hluku prostředí, chybné určení potřebného akustického výkonu koncového prvku varování nebo kombinace obou těchto vlivů může mít fatální dopady na spolehlivost a úspěšnost varování.

- 2 CZ 2019 - 818 A3

Podstata vynálezu

Nové provedení koncového prvku varování odstraňuje výše popsané problémy tím, že koncový prvek reguluje svůj akustický výkon podle momentální úrovně hluku v místě instalace. Popsané řešení se týká pouze elektronických koncových prvků varování. Nelze je aplikovat u elektrických rotačních sirén.

Podstatou vynálezu je detekce hluku, která je integrální součástí elektronického koncového prvku varování. Na základě naměřené hodnoty hluku prostředí řídící elektronika koncového prvku varování dle stanoveného algoritmu v ovládacím software řídící jednotky koncového prvku se upraví před aktivací varování výkon nízkofrekvenčních koncových zesilovačů tak, aby bylo dosaženo optimálního akustického výkonu při splnění výše uvedených podmínek pro spolehlivou slyšitelnost varování. V případě, že by akustický výkon koncového prvku varování nebyl pro splnění daného odstupu zvuku varovného signálu od hluku prostředí dostatečný, koncový prvek varování může odbavit varovný signál opakovaně, čímž zvýší pravděpodobnost jeho zaznamenání obyvatelstvem.

Jako hlukové čidlo pro zachycení hluku prostředí lze použit mikrofon jakožto další komponentu, nebo lze k tomuto účelu využít i membránu elektroakustického měniče reproduktoru elektronického koncového prvku varování.

Hluk prostředí je zachycen takovým hlukovým čidlem, které jej přemění z mechanické na elektrickou energii. Výstupní napětí hlukového čidla je k vyhodnocení úrovně hluku odesíláno do detektoru hluku. Na základě nastavených kritérií je potom detektorem hluku předán příkaz řídící jednotce elektroniky koncového prvku varování, která nastaví potřebnou úroveň zesílení nízkofrekvenčního koncového zesilovače.

Výhodně lze výstupní napětí hlukového čidla je vyhodnocovat řídící jednotkou na základě porovnání úroveň detektorem hluku reportované úrovně ambientního hluku z výstupního napětí hlukového čidla v okamžiku, kdy neprobíhá vysílání varování s úrovní výstupního napětí hlukového čidla v době hlášení, čímž řídící získává přesnější referenční údaje o rozdílu v úrovni ambientního hluku oproti akustickému výkonu sirény pro následné nastavení požadované hlasitosti akustického signálu sirény prostřednictvím nízkofrekvenčního koncového zesilovače.

Tímto řešením lze docílit i snížení energetických nároků koncových prvků varování, protože ne ve všech případech jejich použití bude nutné využít maximálního výkonu.

Objasnění výkresů

Na obrázku č. 1 je vyobrazeno blokové schéma elektronické sirény dle příkladu č. 1.

Na obrázku č. 2 je vyobrazeno blokové schéma hlásiče bezdrátového místního systému dle obrázku č. 2.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad č. 1

Příklad popisuje základní sestavu elektronické sirény s komponenty pro automatickou regulaci akustického výkonu. Elektronická siréna sestává ze skříně 1 s elektronikou, akustické hlavice 2 a hlukového čidla 3 v podobě mikrofonu. Skříň 1 s elektronikou obsahuje základní komponenty v podobě řídící jednotky 11 a napájecího modulu 12. K řídící jednotce lije připojen přijímač 111 signálu JSVV, rozhlasový přijímač 112. detektor 113 hluku a koncový zesilovač 114. Akustická

-3CZ 2019 - 818 A3 hlavice 2 s reproduktorem 21 je připojena k nízkofrekvenčnímu koncovému zesilovači 115 skříně 1 s elektronikou. Hlukové čidlo 3 je připojen k detektoru 113 hluku.

Příklad č. 2

Příklad popisuje sestavu základní hlásiče bezdrátového místního systému s komponenty pro automatickou regulaci akustického výkonu. Hlásič digitální MIS sestává z napájecího modulu 12, radiostanice 16. která bezdrátově přijímá signál z řídící stanice MIS, řídící jednotky 11. k níž je připojen zesilovač 114. ke kterému je dále připojen reproduktor 21, který sdružené plní funkci to hlášení a v době, kdy neprobíhá hlášení, je membrána elektroakustického měniče reproduktoru 21 ve funkci hlukového čidla 3 využita k detekci hluku připojením k detektoru hluku 113.

Průmyslová využitelnost

Koncový prvek varování s automatickou regulací akustického výkonu je využitelný v rámci oblastních i celostátních infrastruktur jednotného systémem varování a vyrozumění obyvatel ze strany záchranných složek v případě mimořádných událostí.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Koncový prvek varování s automatickou regulací akustického výkonu zahrnující řídící 5 jednotku (11), napájecí modul (12), přijímač signálu (111), zesilovač (114) a reproduktor (21), vyznačující se tím, že dále zahrnuje k řídící jednotce (11) připojený detektor hluku (113), k němuž je připojeno hlukové čidlo (3).
2. 2. Koncový prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že hlukovým čidlem (3) je mikrofon ίο umístěný vně koncového prvku.
3. 3. Koncový prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že hlukovým čidlem (3) je membrána elektroakustického měniče reproduktoru (21).