Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Варианты использования радиоканала в системах безопасности зданий и сооружений

Варианты использования радиоканала в системах безопасности зданий и сооружений

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Варианты использования радиоканала
в системах безопасности зданий и сооружений

Радиоканал как линия связи в системах безопасности – явление уже состоявшееся. Чаще возникают вопросы, на каком уровне системы имеет смысл использовать радиоканальную связь и каким требованиям должен соответствовать радиоканал как линия связи
С.Н. Терехин
Начальник кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, к.т.н., доцент, подполковник внутренней службы
А.Г. Филиппов
Старший преподаватель кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, старший лейтенант внутренней службы

На некоторых объектах нужно передать информацию от отдельного устройства на пульт. Кому-то требуется удлинить проводную линию связи. Кому-то – связать несколько самостоятельных подсистем в общую сеть. То есть в зависимости от решаемых задач требования к радиоканальной линии связи соответственно будут разными. Давайте рассмотрим целесообразность и особенности применения радиоканала в различных случаях.

Уровни принятия решения

По принципу построения системы безопасности можно разделить на одноуровневые (рис. 1а), двухуровневые (рис. 1б) и многоуровневые (рис. 1в). Под уровнем в данном случае подразумевается узел принятия решений.


В одноуровневых системах присутствует один прибор приемно-контрольный (ППК), который управляет работой системы:

  • принимает и обрабатывает сигналы с дочерних устройств (например, извещателей);
  • отображает состояние системы;
  • управляет исполнительными устройствами.

В двухуровневых системах существуют два уровня принятия решений. Несколько приемно-контрольных устройств (ПКУ) работают в единой системе. ПКУ является составной частью ПКП и выполняет отдельные его функции. Одно из ПКУ является основным, контролирует все остальные устройства в системе и управляет их работой. При этом каждое из ПКУ первого уровня имеет локальную логику работы.


В многоуровневых системах имеется несколько уровней принятия решений. Данный тип структуры позволяет объединить функционально и территориально распределенные системы в общую сеть с единым пультом контроля и управления.

Одноуровневые системы

В одноуровневых радиоканальных системах (рис. 2) приемно-контрольным прибором является радиоприемное устройство (РПУ), дочерними устройствами – радиопередающие устройства (РПД). Одноуровневые системы, как правило, используются в двух случаях.

1.  Носимые средства тревожной сигнализации
Основной задачей в первом случае является обеспечение надежной связи на всей территории охраняемого объекта (например, торгового центра, завода или коттеджного поселка).

Здесь необходимо использовать алгоритмы повышения надежности доставки сигнала:

  • многократная передача сигнала;
  • квитирование (подтверждение) доставки сигнала;
  • передача на нескольких частотных каналах.

Среди алгоритмов повышения надежности доставки сигнала наиболее простым является многократная передача сигнала, но при этом получаем большую загрузку эфира (как следствие, уменьшается информационная емкость системы) и повышенное токопотребление радиоканальных устройств (быстрый разряд батареи).

Следующий алгоритм – квитирование доставки сигнала – возможно организовать только при использовании двухстороннего радиоканала. Зато взамен получаем экономию трафика и емкости батарей, а главное – будут реализованы дополнительные алгоритмы повышения надежности сигнала:

  • регулировка      мощности      передающих устройств;
  • регулировка периодичности выхода в эфир;
  • автосмена частотных каналов.

Именно такой набор функций и делает радиоканал надежной средой передачи информации (линией связи).

2. Радиоканальные системы ОПС для небольших объектов
Структурная схема здесь такая же, как в первом случае (рис. 2). Задачи, которые решаются при использовании радиоканальной системы:

  • сохранение   интерьера   помещений   (нет необходимости прокладывать кабели);
  • подключение в единую систему нескольких отдельно стоящих строений (например, коттеджей);
  • дистанционное управление системой.

В отличие от первого случая такие системы имеют большую информативность, радиоприемное устройство является и приемно-контрольным прибором. Для такой структуры характерны небольшая дальность передачи сигнала (до нескольких сотен метров: при ограниченной мощности передающих устройств чувствительность приемников, дальность связи и скорость обмена данными взаимосвязаны) и информационная емкость в несколько десятков адресов.

Надежность работы системы определяется алгоритмами, которые описаны выше: двухсторонний канал с квитированием сигналов и режимом автосмены частот. Кроме того, в системе с двухсторонним радиоканалом можно реализовать управление и дистанционный запуск беспроводных исполнительных устройств.

Сегодня на рынке представлено большое количество разных по функциональности и надежности систем беспроводной охранно-пожарной сигнализации на небольших объектах.

Двухуровневые системы

В системах емкостью несколько сотен извещателей, как правило, используется и несколько приемно-контрольных устройств, которые объединяются в единую структуру. В этом случае целесообразно использование логической структуры с двумя уровнями принятия решений (рис. 1б). Помимо команд управления с центрального пульта, каждое приемно-контрольное устройство системы должно иметь локальную логику работы. Это очень важно, например, при потере связи с центральным пультом управления системой, что не исключается в чрезвычайных или нештатных ситуациях.

Задачи, которые могут решаться в двухуровневых системах:

  • объединение систем, находящихся в разных зданиях;
  • обеспечение быстрого монтажа системы без вывода объекта из эксплуатации;
  • обеспечение удобства наращивания и изменения конфигурации системы.

Варианты использования двухуровневых систем рассмотрим на трех типичных примерах.

1.  В первом примере (рис. 3) представлено объединение в единую систему приборов, установленных в разных зданиях. Двухсторонний радиоканал в данном случае используется как удлинитель проводного интерфейса. Получаем решение вопроса стыковки нескольких подсистем.


Радиоканал должен обеспечивать высокую скорость передачи данных (не ниже скорости передачи в проводной линии), поэтому на нелицензируемых частотах (433, 868 и 2400 МГц) возможно обеспечить только ограниченную дальность (несколько десятков метров) передачи сигнала.

2.  Следующий пример системы большой емкости с использованием радиоканала показан на рис. 4. Несколько радиоприемных устройств подключены на единую проводную сигнальную линию и передают данные на общий приемно-контрольный прибор. Такую схему можно очень эффективно использовать, например, при ограниченных сроках монтажа.


Основной минус такой структуры: один путь доставки сигналов от РПУ к пульту – по сигнальной линии. Если при этом на радиоприемных устройствах нет возможности локальной работы, то при обрыве линии связи система не сможет обеспечить выполнение своих функций. Это очень серьезный недостаток.

3. Рассмотрим двухуровневую структуру системы, которая позволяет решить сразу несколько задач. Здесь приемно-передающие устройства объединены в многосвязную радиоканальную сеть с двухсторонним протоколом обмена (рис. 5).

Каждое из таких устройств является приемно-контрольным устройством для своих извещателей и ретранслятором сигналов для других приемопередающих устройств. Основные преимущества данного варианта:

  • гарантированная доставка сигнала (несколько путей доставки сигнала, автоматический выбор маршрута);
  • высокая скорость монтажа без вывода объекта из эксплуатации;
  • простота наращивания и изменения конфигурации системы.

Основная задача проектировщика в этом случае – правильно определить количество приемопередающих  устройств,  чтобы  обеспечить необходимый уровень запаса радиосигнала на приемных  устройствах  и  резервные  пути доставки извещений.

Многоуровневые системы

Многоуровневые системы целесообразно использовать на больших, сложных объектах или комплексах объектов с централизованным управлением. При этом на каждом уровне должна быть предусмотрена возможность автономной работы и управления подсистемой. На рис. 6 представлен один из вариантов построения многоуровневой системы большой емкости.


На рис. 7 показан пример логической структуры многоуровневой системы.


Зачастую для таких систем нужно обеспечить работу в единой связке различных по функционалу устройств систем пожарной и охранной сигнализации, пожарной автоматики, управления и контроля доступа, видеонаблюдения, инженерных систем и т.д.

Объединить все это в единую сеть проще, используя скоростной проводной интерфейс. Во-первых, соотношение длины линии к скорости передачи сигнала для провода выше, чем для радиоканала разрешенной мощности. Во-вторых, существуют стандартные протоколы (LON, Ethernet, ВАCnet и т.д.), доступные для любого производителя оборудования, что значительно облегчает решение задач.

При этом беспроводная связь также играет важную роль в построении системы. Радиоканал можно использовать как на нижних уровнях (для обеспечения высокой надежности и живучести, а также гибкости построения подсистемы), так и на верхнем уровне (например, для централизованного управления системой с удаленного пульта).

Целесообразность использования радиоканала

1. Применение радиоканала абсолютно оправдано для различных типов объектов:

  • на нижних уровнях – для проведения монтажа системы без вывода объекта из эксплуатации и сокращения сроков самих работ по установке оборудования, а также для обеспечения гибкости настроек системы;
  • на уровне взаимосвязи отдельных приемно-контрольных устройств – для исключения необходимости прокладки проводных линий связи вне помещений;
  • на верхнем уровне – для передачи сигналов и централизованного управления системой с удаленного пульта дежурного персонала.

2. Высокая надежность и живучесть радиоканала как линии связи в системах безопасности на любом уровне обеспечивается только в случае использования двухсторонней связи и возможности его адаптации к внешним помехам и изменениям условий передачи сигнала:

  • многосвязность и автовыбор маршрута;
  • автоматическая регулировка мощности и периода выхода в эфир;
  • автоматическая смена частотных каналов.

3.  В многоуровневых системах должна быть предусмотрена возможность выбора проводного или радиоканального варианта доставки информации на каждом ее участке в зависимости от конкретных условий эксплуатации и решаемых задач

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2011
Посещений: 9300


  Автор
 

Терехин С. Н.

Начальник кафедры автоматики и сетевых технологий СПб университета ГПС МЧС России, к.т.н., доцент

Всего статей:  3


  Автор
Филиппов А. Г.

Филиппов А. Г.

Старший преподаватель кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, старший лейтенант внутренней службы

Всего статей:  9

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций