PL200187B1 - Sposób transmisji w adresowalnych systemach wczesnego wykrywania pożaru, zabezpieczenia mienia i układ elektryczny urządzenia do realizacji tego sposobu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób transmisji w zasilanych prądem stałym liniach dwuprzewodowych oraz układ elektryczny urządzenia do realizacji tego sposobu transmisji stosowane w adresowalnych systemach wczesnego wykrywania pożaru i zabezpieczenia mienia. Sposób transmisji charakteryzuje się tym, że z liniowych urządzeń (UL) w transmisyjną linię (LT) wysyła się impulsy prądowe, które wcześniej kształtuje się w kształtująco-komutującym układzie (UKK) następnie w nadrzędnym urządzeniu (UN) w detekcyjnym układzie (UD) wykrywa się te impulsy prądowe, a w sterującej jednostce (JS) bada się ich prawidłowość. Następnie włącza się klucz (K1) na określony czas i generuje się impuls napięciowy w transmisyjnej linii (LT) widziany przez inne liniowe urządzenia. Po wyłączeniu klucza na określony czas obejmujący narastanie zbocza impulsu napięciowego prądowy ogranicznik (OP) ustawia się na wyższy poziom wartości prądu ograniczania. Sposób transmisji odróżnia się także tym, że poszczególnym liniowym urządzeniom (UL) nadaje się priorytety, a także liniowe urządzenie posiada niepowtarzalny numer seryjny. W przedstawionym sposobie urządzenie nadrzędne (UN) odbiera prawidłowo ramkę od tego liniowego urządzenia (UL), które wygrało arbitraż spośród wszystkich liniowych urządzeń, wysyłających ramki. Układ elektryczny urządzenia do realizacji sposobu zbudowany z co najmniej jednego nadrzędnego urządzenia i z co najmniej jednego liniowego urządzenia, charakteryzuje się tym, że nadrzędne urządzenie (UN) zbudowane jest ze źródła napięcia (ZN), którego wyjście poprzez prądowy ogranicznik (OP)..

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób transmisji w zasilanych prądem stałym liniach dwuprzewodowych oraz układ elektryczny urządzenia do realizacji tego sposobu transmisji stosowane w adresowalnych systemach wczesnego wykrywania pożaru i zabezpieczenia mienia.

Znane są sposoby transmisji w zasilanych prądem stałym liniach dwuprzewodowych, w których każde urządzenie ma możliwość śledzenia stanu linii transmisyjnej, opisane jest niepowtarzalnym numerem seryjnym oraz realizowana jest funkcja sumy bądź iloczynu logicznego w linii transmisyjnej, która wykorzystywana jest przy konfiguracji urządzeń podłączonych do tej linii. Rozwiązanie takie zastosowano w wyrobach z magistralą 1-Wire firmy Dallas. W literaturze znane są podobne rozwiązania takie jak np. Magistrala USB. Wadą takich rozwiązań jest brak fizycznego odwzorowania topologii linii transmisyjnej.

Znane są systemy transmisji, w których konfiguracja urządzeń podłączonych do linii odbywa się tylko na podstawie fizycznego położenia w linii transmisyjnej na przykład CZ-10 firmy Cerberus. Wadą takiego rozwiązania jest konieczność wyłącznie szeregowego łączenia urządzeń w linii.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 172117 pt. „Urządzenie do sygnalizacji pożaru” układ elektryczny obejmujący schemat centralki sterującej urządzeniem zawierający sygnalizatory alarmowe oraz schemat gniazd adresowalnych zawierających klucze pozwala na pracę urządzenia w systemie na przemian analogowo i cyfrowo. Wadą takiego układu jest zawodność stosowania w skomplikowanych instalacjach o dużej ilości podłączonych elementów.

Sposób transmisji wg wynalazku charakteryzuje się tym, że z liniowych urządzeń w transmisyjną linię wysyła się impulsy prądowe, które wcześniej kształtuje się w kształtująco-komutującym układzie, następnie w nadrzędnym urządzeniu w detekcyjnym układzie wykrywa się te impulsy prądowe, a w sterującej jednostce bada się ich prawidłowość. Następnie włącza się klucz na określony czas i generuje się impuls napięciowy w transmisyjnej linii widziany przez inne liniowe urządzenia. Po wyłączeniu klucza na określony czas obejmujący narastanie zbocza impulsu napięciowego prądowy ogranicznik ustawia się na wyższy poziom wartości prądu ograniczania.

Sposób transmisji charakteryzuje się również tym, że przesyłane impulsy napięciowe i prądowe moduluje się fazowo, a impulsy napięciowe i prądowe przesyła się w ramkach zawierających przynajmniej jeden znak identyfikujący ramkę. Przesyłana ramka zawiera sumę kontrolną. Sposób transmisji wg wynalazku odróżnia się także tym, że poszczególnym liniowym urządzeniom nadaje się priorytety, a każde liniowe urządzenie posiada niepowtarzalny numer seryjny. Sposób transmisji obejmujący wszystkie powyższe warianty cechuje to, że nadrzędne urządzenie, odbiera prawidłowo ramkę od tego liniowego urządzenia, które wygrało arbitraż spośród wszystkich liniowych urządzeń, wysyłających ramki. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość śledzenia transmisji przez wszystkie urządzenia podłączone do linii transmisyjnej o bardzo dużej długości. Opisany sposób transmisji zapewnia wysoką niezawodność przepływu informacji

Układ elektryczny urządzenia do realizacji sposobu zbudowany z co najmniej jednego nadrzędnego urządzenia i z co najmniej jednego liniowego urządzenia, charakteryzuje się tym, że nadrzędne urządzenie zbudowane jest ze źródła napięcia, którego wyjście poprzez prądowy ogranicznik połączone jest z wejściem transmisyjnej linii, przy czym wejście transmisyjnej linii jest również połączone z wejściem detekcyjnego układu, którego wyjście połączone jest z wejściem sterującej jednostki, której wyjście sterujące jest połączone odpowiednio ze sterującym wejściem przełączalnego, prądowego ogranicznika. Wyjście sterującej jednostki poprzez klucz jest również połączone z wejściem transmisyjnej linii, a liniowe urządzenie zbudowane jest z centralnej jednostki, której jedno sterujące wejście połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu, drugie bezpośrednio z wyjściem sprzęgająco-komutującego układu włączonym bezpośrednio w transmisyjną linię, a trzecie wejście centralnej jednostki poprzez zasilającą przetwornicę i układ zarządzania energią, przy czym jedno wyjście sterujące centralnej jednostki połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu, drugie wyjście centralnej jednostki ze sprzęgająco-komutującym układem bezpośrednio, zaś trzecie wyjście centralnej jednostki poprzez kształtująco-komutujący układ, przy czym sprzęgająco-komutujący układ włączony jest równolegle do transmisyjnej linii. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość śledzenia transmisji przez wszystkie urządzenia podłączone do linii transmisyjnej o bardzo dużej długości.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia układ elektryczny urządzenia realizującego sposób transmisji dla adresowalnych systemów wczesnego wykrywania pożaru i zabezpieczenia mienia, Fig. 2 - arbitraż urządzeń w transmisyjnej linii, zaś Fig. 3 - czasy priorytetów przesyłanych ramek.

PL 200 187 B1

Sposób transmisji dla adresowalnych systemów wczesnego wykrywania pożaru i zabezpieczenia mienia, w którym śledzi się stan transmisyjnej linii LT w każdym liniowym urządzeniu UL oraz w którym wszystkie urządzenia podłączone do transmisyjnej linii LT komunikują się poprzez realizację w tej linii funkcji iloczynu logicznego w sposób pośredni tzn. urządzenia wysyłają impulsy prądowe z ograniczeniem spadku napięcia, a właściwa decyzja o wykonaniu iloczynu realizowana jest przez nadrzędne urządzenie zasilające. Z liniowych urządzeń UL w transmisyjną linię LT wysyła się impulsy prądowe, które wcześniej kształtuje się w kształtująco-komutującym układzie UKK, następnie w detekcyjnym układzie UD nadrzędnego urządzenia UN wykrywa się te impulsy prądowe, a w sterującej jednostce JS bada się ich prawidłowość. Kolejno włącza się klucz K1 na określony czas i generuje się impuls napięciowy w transmisyjnej linii LT widziany przez inne liniowe urządzenia UL. Sposób charakteryzuje się również tym, że po wyłączeniu klucza K1 na określony czas obejmujący narastanie zbocza impulsu napięciowego prądowy ogranicznik OP ustawia się na wyższy poziom wartości prądu ograniczania, a przesyłane impulsy napięciowe i prądowe moduluje się fazowo, przy czym impulsy napięciowe i prądowe przesyła się w ramkach zawierających przynajmniej jeden znak identyfikujący ramkę i sumę kontrolną. Liniowe urządzenie UL posiada niepowtarzalny numer seryjny, a poszczególnym liniowym urządzeniom UL nadaje się priorytety. Nadrzędne urządzenie UN, odbiera prawidłowo ramkę od tego liniowego urządzenia UL, które wygrało arbitraż spośród wszystkich liniowych urządzeń UL, wysyłających ramki.

Układ elektryczny urządzenia do realizacji sposobu zbudowany jest z co najmniej jednego nadrzędnego urządzenia UN i z co najmniej jednego liniowego urządzenia UL. Nadrzędne urządzenie UN zbudowane jest ze źródła napięcia ZN, którego wyjście poprzez prądowy ogranicznik OP połączone jest z wejściem transmisyjnej linii LT. Wejście transmisyjnej linii LT jest również połączone z wejściem detekcyjnego układu UD, którego wyjście połączone jest z wejściem sterującej jednostki JS, której wyjście sterujące jest połączone odpowiednio ze sterującym wejściem przełączalnego prądowego ogranicznika OP, zaś wyjście sterującej jednostki JS poprzez klucz K1 jest również połączone z wejściem transmisyjnej linii LT. Liniowe urządzenie UL zbudowane jest z centralnej jednostki JC, której jedno sterujące wejście połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu UPW, drugie bezpośrednio z wyjściem sprzęgająco-komutującego układu USK włączonym bezpośrednio w transmisyjną linię LT, a trzecie wejście centralnej jednostki JC poprzez zasilającą przetwornicę PZ i układ zarządzania energią UZE. Jedno wyjście sterujące centralnej jednostki JC połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu UPW, drugie wyjście centralnej jednostki JC ze sprzęgająco-komutującym układem USK bezpośrednio, zaś trzecie wyjście centralnej jednostki JC poprzez kształtująco-komutujący układ UKK. Sprzęgająco-komutujący układ USK włączony jest równolegle do transmisyjnej linii LT. Informacje transmitowane są w ramkach ograniczonych charakterystycznymi znakami i zabezpieczone sumą kontrolną. Po błędnie odebranej ramce przez urządzenie, wysyła ono bezzwłocznie informację o błędzie. Ten sposób transmisji zapewnia wysoką niezawodność przepływu informacji.

Układ elektryczny nadrzędnego urządzenia UN, funkcjonującego wg opisanego sposobu transmisji zawiera źródło napięcia zasilania ZN, które poprzez ogranicznik prądowy OP, włączane sterującą jednostką JS, zasila transmisyjną linię LT, sterująca jednostka JS odbiera sygnały z transmisyjnej linii LT poprzez detekcyjny układ UD, a wysyła w transmisyjną linię LT sygnały poprzez klucz K1.

Układ elektryczny liniowego urządzenia UL, funkcjonującego wg opisanego sposobu transmisji zawiera jednostkę centralną JC, sterującą sprzęgająco-komutującym układem USK włączonym szeregowo w transmisyjną linię LT, centralna jednostka JC odbiera sygnały z transmisyjnej linii LT poprzez sprzęgająco-komutujący układ USK, a wysyła w linię transmisyjną LT sygnały poprzez układ kluczująco-kształtujący UKK, urządzenie liniowe UL zasilane jest z linii transmisyjnej LT, poprzez układ sprzęgająco-komutującego USK i przetwornicę zasilającą PZ, która monitorowana jest przez jednostkę centralną JC przy pomocy układu zarządzania energią UZE, dodatkowo centralna jednostka JC dokonuje pomiarów i steruje urządzeniami wykonawczymi przy pomocy układu pomiarowo-wykonawczego UPW.

Transmisja pomiędzy liniowym urządzeniem UL, a nadrzędnym urządzeniem UN odbywa się asynchronicznie. Nadrzędne urządzenie UN wspomaga napięciowo odpowiedź liniowego urządzenia UL tak, że pozostałe liniowe urządzenia UL mogą śledzić przesyłane w transmisyjnej linii LT informacje.

Do przesyłania informacji wykorzystano modulację fazową położenia impulsów. Liniowe urządzenia UL odpowiadają impulsami prądowymi, a czas pomiędzy tymi impulsami odpowiada dyskretnym wartościom liczbowym. Synchronizacja urządzeń w transmisyjnej linii LT następuje po każdym opadającym zboczu impulsu napięciowego. Urządzenia odbiorcze sprawdzają czas trwania tego impulsu i w przypadku prawidłowej szerokości, odmierzają czas do następnego prawidłowego impulsu. Początek ramki wykrywany jest po znaku start. Znak startu są to dwa impulsy napięciowe odległe o określony

PL 200 187 B1 czas. Koniec ramki wykrywany jest po znaku stop. Znak stopu są to dwa impulsy napięciowe odległe o inny określony czas. Wymiana informacji odbywa się ramkami. Wszystkie urządzenia odbiorcze analizują format i sumę kontrolną odebranej ramki. Do wykrywania błędów ramki, wykorzystywane są następujące mechanizmy: suma kontrolna, kontrola formatu i długości ramki oraz kontrola odległości impulsów. W przypadku wykrycia błędu następuje wystawienie impulsu negatywnego potwierdzenia. W celu zwiększenia szybkości komunikacji i uzyskania niezwłocznej informacji o specjalnych zdarzeniach (alarmowanie), a także odpytywania grupy urządzeń, wprowadzono arbitraż. Zastosowana metoda, pozwala na bezbłędne przesłanie ramki, podczas której odbywał się arbitraż. Programowo zmieniany odstęp czasowy pomiędzy ramkami, umożliwia przyspieszenie zgłaszania charakterystycznych zdarzeń i unikanie kolizji ramek. O wygranej arbitrażu decyduje priorytet i adres urządzenia. Priorytet urządzenia określony jest przez czas pomiędzy ostatnim impulsem ramki nadrzędnego urządzenia UN, a pierwszym impulsem znaku startu liniowego urządzenia UL. Identyfikatorem liniowego urządzenia UL jest adres elementu lub niepowtarzalny numer seryjny. Czasy priorytetu przyjmują co najmniej trzy wartości:

- Tp_r__al_arm - czas priorytetu alarmowania

- Tp_r_norm - czas normalnego priorytetu

- Tp_r_niski - czas niskiego priorytetu

Po dowolnej ramce z urządzenia nadrzędnego UN, liniowe urządzenie UL może wysłać ramkę z priorytetem alarmowania, które w arbitrażu wygra z pozostałymi urządzeniami o innych priorytetach. Dokładnie obrazuje to Fig. 3 załączonego rysunku.

Opracowano protokół transmisji celem właściwego komunikowania się centrali wczesnego wykrywania pożaru z liniowymi urządzeniami UL umieszczonymi w adresowalnej transmisyjnej linii LT, który kompleksowo zabezpiecza właściwą pracę systemu zbudowanego według sposobu opisanego powyżej.

Charakterystyczna budowa urządzeń podłączonych do transmisyjnej linii LT, w których występuje klucz komutujący transmisyjną linię LT oraz niepowtarzalny numer seryjny urządzeń w tej linii, umożliwiają konfigurację transmisyjnej linii LT oraz rozpoznanie topologii tej linii. Urządzenia podłączone do transmisyjnej linii LT, posiadają przetwornicę napięcia ze stałym podziałem prądu oraz system nadzoru energii. Takie rozwiązanie zasilania umożliwia ograniczenie poboru prądu przez urządzenia podłączone do transmisyjnej linii LT i realizację bardzo długich linii transmisyjnych. Zastosowanie modulacji fazowej umożliwia bardzo oszczędne wykorzystanie energii tj. mała część energii tracona jest przy transmisji, a pozostała część może być wykorzystana do zasilania urządzeń. Średni pobór prądu jest stały

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób transmisjj dla adresowalnych systemów wczesneeo wykrywania pożaru i zabezpieczenia mienia, w którym wszystkie urządzenia podłączone do transmisyjnej linii komunikują się poprzez realizację funkcji iloczynu logicznego w tej linii oraz w którym śledzi się stan transmisyjnej linii w każdym liniowym urządzeniu, znamienny tym, że z liniowych urządzeń (UL) w transmisyjną linię (LT) wysyła się impulsy prądowe, które wcześniej kształtuje się w kształtująco-komutującym układzie (UKK), następnie w nadrzędnym urządzeniu (UN) w detekcyjnym układzie (UD) wykrywa się te impulsy prądowe, zaś w sterującej jednostce (JS) bada się ich prawidłowość, po czym włącza się klucz (K1) na określony czas i generuje się impuls napięciowy w transmisyjnej linii (LT) widziany przez inne urządzenia liniowe.
2. 2. Sposób według z£^^tr^^. 1, zi^^r^i^r^r^yy tym, ze po wyłączeniu klucza (K1, na określony czas obejmujący narastanie zbocza impulsu napięciowego prądowy ogranicznik (OP) ustawia się na wyższy poziom wartości prądu ograniczania.
3. 3. Sposóbwedług zas^z. 2, znamiennntym, że pczesyłane i mpulsy napięciowe i ppądowe moduluje się fazowo.
4. 4. Sposób według zas^z. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że impuksy napięcćowe i prądowe przesyła się w ramkach zawierających przynajmniej jeden znak identyfikujący ramkę.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przesyłana ramka zawiera sumę kontrolną.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, ze poszczególnym Ilniowym urządzenńom (UL) nadaje się priorytety.
7. 7. Sposóbwedług zastrz. Ί, znamienny t)yn, że i οον/ειι^όζεηίε (ULL posiada niepowtarzalny numer seryjny.

   PL 200 187 B1
8. 8. Sposóbwedługzastrz. 5 albo 6, albo 7, znamiennytym, że nadrzędne urządzenie (UN), odbiera prawidłowo ramkę od tego liniowego urządzenia (UL), które wygrało arbitraż spośród wszystkich liniowych urządzeń(UL), wysyłających ramki.
9. 9. Układ elektryczny urządzenia do realizacj sposobu zbudowany z co najmniej jednego nadrzędnego urządzenia i z co najmniej jednego liniowego urządzenia, znamienny tym, że nadrzędne urządzenie (UN) zbudowane jest ze źródła napięcia (ZN), którego wyjście poprzez prądowy ogranicznik (OP) połączone jest z wejściem transmisyjnej linii (LT), przy czym wejście transmisyjnej linii (LT) jest również połączone z wejściem detekcyjnego układu (UD), którego wyjście połączone jest z wejściem sterującej jednostki (JS), której wyjście sterujące jest połączone odpowiednio ze sterującym wejściem przełączalnego, prądowego ogranicznika (OP), zaś wyjście sterującej jednostki (JS) poprzez klucz (K1) jest również połączone z wejściem transmisyjnej linii (LT), a liniowe urządzenie (UL) zbudowane jest z centralnej jednostki (JC), której jedno sterujące wejście połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu (UPW), drugie bezpośrednio z wyjściem sprzęgająco-komutującego układu (USK) włączonym bezpośrednio w transmisyjną linię (LT), a trzecie wejście centralnej jednostki (JC) poprzez zasilającą przetwornicę (PZ) i układ zarządzania energią (UZE), przy czym jedno wyjście sterujące centralnej jednostki (JC) połączone jest z wejściem pomiarowo-wykonawczego układu (UPW), drugie wyjście centralnej jednostki (JC) ze sprzęgająco-komutującym układem (USK) bezpośrednio, zaś trzecie wyjście centralnej jednostki (JC) poprzez kształtująco-komutujący układ (UKK), przy czym sprzęgająco-komutujący układ (USK) włączony jest równolegle do transmisyjnej linii (LT).