專利名稱:遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于由中央站按順序詢問(wèn)分站的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
，國(guó)際分類號(hào)為G08B26/00(IPC第四版)。
該系統(tǒng)由一臺(tái)中央站主控計(jì)算機(jī)、多路現(xiàn)場(chǎng)站群及信號(hào)傳輸設(shè)備組成。其中現(xiàn)場(chǎng)站可以是一座倉(cāng)庫(kù)，如軍用庫(kù)、金庫(kù)等，也可以是一座建筑物如博物館、銀行等。中央站控制器是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部份。它可以采集各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站的各類開(kāi)關(guān)量、模擬量傳感器的輸出信號(hào)，也可以命令各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站中各種執(zhí)行裝置，如攝象機(jī)，溫濕度調(diào)節(jié)器、電子密碼鎖、電動(dòng)門、防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，按規(guī)定的程序動(dòng)作，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)一群現(xiàn)場(chǎng)站的監(jiān)測(cè)和控制的目的。
和本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)有自動(dòng)控制器、監(jiān)控裝置、報(bào)警裝置。國(guó)際分類號(hào)分別是G05B11、G08C25、G08B(IPC第四版)。在中國(guó)專利局文獻(xiàn)館檢索到和本發(fā)明相近的技術(shù)是U.S Pat 4361832，1982年11月30日批準(zhǔn)，其專利名稱為“自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)”，國(guó)際專利分類號(hào)為G08B29/00，H04M11/04(第三版)。
現(xiàn)有技術(shù)(包括U.S Pat 4361832號(hào)專利)的各種監(jiān)控系統(tǒng)存在以下明顯的不足1.系統(tǒng)的每一路信號(hào)線只能容納1個(gè)或幾個(gè)，至多也是15個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。為了擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)控容量必然要增加監(jiān)控路數(shù)，即要增加信號(hào)線。對(duì)于遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，增加路數(shù)，會(huì)使信號(hào)線成本提高很多，有時(shí)甚至是不可接受的。另外系統(tǒng)可增加的路數(shù)也是有一定限制的，故在監(jiān)控容量大的場(chǎng)合下，這些系統(tǒng)顯得無(wú)能為力。
2.一般地來(lái)說(shuō)，每一現(xiàn)場(chǎng)站要求探測(cè)的信息很多，但這些系統(tǒng)的每一現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)輸入信號(hào)通道少，為了完成信息探測(cè)任務(wù)，必須安排多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。
3.中央站控制器分布于各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站的每一個(gè)傳感器采用巡回檢測(cè)的工作方式。在傳感器數(shù)量較多時(shí)，系統(tǒng)的巡回檢測(cè)周期長(zhǎng)，從而降低了系統(tǒng)對(duì)異常事件的反應(yīng)速度。比如、傳感器數(shù)量為1萬(wàn)個(gè)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站異常事件的反應(yīng)時(shí)間為5分鐘，若10萬(wàn)個(gè)傳感器則反應(yīng)時(shí)間為50分鐘。顯然這是不能令人接受的。這里現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的每一個(gè)輸入通道僅被一個(gè)探測(cè)器所占用。
4.現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)大多都是為某一目的專門設(shè)計(jì)的，因而系統(tǒng)的通用性不強(qiáng)。
5.現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有配備有效的實(shí)時(shí)作用的執(zhí)行裝置的控制電路，因而抗破壞性能差。
本發(fā)明的目的是利用一種新的設(shè)計(jì)思想，使監(jiān)控系統(tǒng)以一種全新的方式工作。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比該系統(tǒng)成本低，監(jiān)控容量大，對(duì)異常事件反應(yīng)速度快，系統(tǒng)的通用性強(qiáng)，系統(tǒng)還配備有效的實(shí)時(shí)作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的防衛(wèi)能力。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的第一.中央站控制器是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，中央站計(jì)算機(jī)通過(guò)多路總線分別對(duì)掛接在總線上的一群現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行多功能監(jiān)控。系統(tǒng)通訊采用的是總線式通訊結(jié)構(gòu)及計(jì)數(shù)分頻式通訊規(guī)則。因此從中央站引出的每一路總線上可以掛接一大群現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)(可以超過(guò)256個(gè))并可縮短系統(tǒng)通訊聯(lián)系時(shí)間，提高系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站事件的反應(yīng)速度，降低系統(tǒng)成本。
第二.每一現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)具有多達(dá)幾百個(gè)信號(hào)輸入通道。這樣不僅可以探測(cè)更多的信息，而且可以采用幾個(gè)廉價(jià)且具有不同工作原理的傳感器探測(cè)同一信息的互補(bǔ)式探測(cè)方式，大大地降低了系統(tǒng)的誤報(bào)率和漏報(bào)率。
第三.同一現(xiàn)場(chǎng)站的各個(gè)傳感器發(fā)出的信息，首先經(jīng)本地或門表決電路形成現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，中央站巡回檢測(cè)并存貯所有現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)信號(hào)，然后對(duì)這些主狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，則根據(jù)這些現(xiàn)場(chǎng)站服務(wù)級(jí)別高低，依次進(jìn)行服務(wù)以確定異常事件的性質(zhì)。當(dāng)全部服務(wù)完畢后，再進(jìn)行下一輪巡檢周期?，F(xiàn)場(chǎng)站的服務(wù)級(jí)別由微型計(jì)算機(jī)的軟件定義的。
第四.各現(xiàn)場(chǎng)站探測(cè)器狀態(tài)的解釋是由微型計(jì)算機(jī)的軟件定義的，這就允許在系統(tǒng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站使用各種可能的探測(cè)器，即系統(tǒng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站性質(zhì)是任意的，可以是武器庫(kù)、金庫(kù)、木材場(chǎng)、博物館、賓館等。
第五.系統(tǒng)各現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)設(shè)置有防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，可以實(shí)時(shí)有效地控制防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)受現(xiàn)場(chǎng)站主傳感器與主控計(jì)算機(jī)的雙重控制。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)站輔助傳感器探測(cè)到異常事件(偷盜、破壞)即將發(fā)生時(shí)，主控計(jì)算機(jī)立即解除對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三道保險(xiǎn)(斷路、短路、電源開(kāi)路)，使防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)入待命狀態(tài)。此時(shí)，一旦主傳感器探測(cè)到異常事件時(shí)，防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)立即作用，有效地起到了防衛(wèi)作用。
由于系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)站可以裝備防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了安全起見(jiàn)，把系統(tǒng)劃成如下四個(gè)工作狀態(tài)。
1.安全狀態(tài)處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站只起監(jiān)控作用。一般當(dāng)合法人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)站時(shí)，該現(xiàn)場(chǎng)站應(yīng)處于安全狀態(tài)。此時(shí)，該現(xiàn)場(chǎng)站的防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于安全狀態(tài)，絕對(duì)不會(huì)作用。
2.一級(jí)警戒狀態(tài)處于一級(jí)警戒狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)站，僅具有報(bào)警功能，沒(méi)有防衛(wèi)功能。
3.二級(jí)警戒狀態(tài)本技術(shù)方案五所述的就是現(xiàn)場(chǎng)站處于二級(jí)警戒狀態(tài)的情形。這是一個(gè)基本的工作狀態(tài)，其它各工作狀態(tài)都是由此狀態(tài)派生出來(lái)的。
4.三級(jí)警戒狀態(tài)非常重要的現(xiàn)場(chǎng)站，應(yīng)該處于三級(jí)警戒狀態(tài)。其特點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)室外信號(hào)線被破壞后，其防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍和未破壞前一樣，具有防衛(wèi)功能。各現(xiàn)場(chǎng)站究競(jìng)處于什么狀態(tài)，可由軟件來(lái)定義。
第六.監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)是通過(guò)中央站計(jì)算機(jī)尋址該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)時(shí)，由該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的地址形成的。
第七.計(jì)算機(jī)發(fā)出的尋址指令不僅可以尋址，而且可以監(jiān)視通訊線路是否暢通。如果線路某處發(fā)生故障或被剪斷，中央站可立即指示問(wèn)題所在處。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下顯著優(yōu)點(diǎn)第一.在現(xiàn)場(chǎng)站數(shù)量大，距離遠(yuǎn)，探測(cè)器數(shù)量多，類型復(fù)雜的情況下系成本提高幅度不大。
第二.系統(tǒng)的反應(yīng)速度快。系統(tǒng)可以容納上千臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)，每臺(tái)分機(jī)可容納上百個(gè)傳感器，且在2秒鐘對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站異常事件作出反應(yīng)。
第三.系統(tǒng)通用性強(qiáng)。因?yàn)橹醒胝撅@示臺(tái)信號(hào)指示燈的意義可以隨意更改，系統(tǒng)軟件也很容易更改，因而可適用于各種不同的場(chǎng)合。
第四.系統(tǒng)具有很強(qiáng)的防衛(wèi)功能，且自身具有一定抗破壞能力。
第五.現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)、各傳感器狀態(tài)的解釋、各現(xiàn)場(chǎng)站的工作狀態(tài)、服務(wù)級(jí)別、服務(wù)類型，均由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)定義。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)如下圖一是系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)采用一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)1作為中央站控制器，中央站通過(guò)接口電路2引出四路通訊總線3、4、5、6，每一路總線由一對(duì)雙絞線或一對(duì)光纜組成;每一路總線上可以掛接333個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)具有100個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道、10個(gè)模擬量信號(hào)輸入通道，幾十個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出通道。
圖二是現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11的框圖。它由信號(hào)驅(qū)動(dòng)/接收器12、尋址器13、巡回檢測(cè)器14、現(xiàn)場(chǎng)傳感器15、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器16、執(zhí)行機(jī)構(gòu)17等組成。
系統(tǒng)開(kāi)始巡檢開(kāi)始時(shí)，首先計(jì)算機(jī)1通過(guò)接口電路2、信號(hào)驅(qū)動(dòng)/接收器7、8、9、10向四路總線上的所有現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11發(fā)送清零同步信號(hào)。然后，計(jì)算機(jī)通過(guò)四路總線向所有的現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)尋址器13發(fā)送第一個(gè)尋址脈沖。此時(shí)，只有被預(yù)先通過(guò)硬件約定的四路總線上各自的第一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)被同時(shí)選中。然后，同時(shí)從這四路總線上讀取并存貯這四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)，巡回檢測(cè)器14，主狀態(tài)信號(hào)，接著發(fā)送第二個(gè)尋址脈沖，此時(shí)，讀取的四個(gè)主狀態(tài)信號(hào)是來(lái)自四路總線上各自的第二個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。接著再發(fā)送第三個(gè)、第四個(gè)尋址脈沖……，直到把所有現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)選通并讀取存貯完它們的主狀態(tài)信號(hào)為止。然后對(duì)這些主狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，判明是否有異常事件發(fā)生，若沒(méi)有，則進(jìn)入下一輪巡檢周期，否則，對(duì)有異常事件的現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行服務(wù)，服務(wù)次序是按照預(yù)先由軟件定義的服務(wù)級(jí)別的高低進(jìn)行的。
圖三是現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)尋址器13的原理框圖，由復(fù)位電路20、計(jì)數(shù)/分頻器19、譯碼/鎖存器18等組成。其功能是對(duì)來(lái)自中央站的地址進(jìn)行譯碼，若為該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的地址碼，則命令該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)與通信總線間的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，切斷其它 現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)與總線之間的聯(lián)系。尋址控制器以計(jì)數(shù)分頻器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即可有選通輸出信號(hào)，而在其它值的情況下都沒(méi)有選通信號(hào)輸出，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于減少系統(tǒng)應(yīng)答時(shí)間，不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，而且也降低了系統(tǒng)成本。
圖四是現(xiàn)場(chǎng)站巡回檢測(cè)器14原理框圖。當(dāng)中央站計(jì)算機(jī)的選通脈沖處于低電平時(shí)，清零電路輸出端R為高電平通過(guò)10個(gè)2輸入或門和10個(gè)2輸入或非門使巡回檢測(cè)器形成或門表決狀態(tài)，此表決狀態(tài)就是該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的主狀態(tài)。在系統(tǒng)處于或門表決狀態(tài)時(shí)，若信號(hào)輸出端沒(méi)有信號(hào)，則說(shuō)明100個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道K0-K99中沒(méi)有一個(gè)通道有信號(hào)輸入。否則，至少有一個(gè)輸入通道有信號(hào)輸入。為了判明是那些通道有信號(hào)輸入，微型計(jì)算機(jī)必須向該檢測(cè)器發(fā)送一個(gè)規(guī)定的選通脈沖，使清零電路輸出端R為低電平，允許計(jì)數(shù)分頻器計(jì)數(shù)，然后依次發(fā)送選通脈沖。每選通一個(gè)輸入通道就讀取并存貯一次信號(hào)輸出端的信號(hào)，所讀取的信號(hào)就是該輸入通道的信號(hào)。最后對(duì)所有的輸出信號(hào)進(jìn)行判別，即可知道那一個(gè)通道有信號(hào)輸入。
圖五是自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)17的作用原理框圖。自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指現(xiàn)場(chǎng)站發(fā)生不正?，F(xiàn)象時(shí)，用來(lái)消除不正?，F(xiàn)象或阻滯不正?，F(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生的裝置。本發(fā)明所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用特點(diǎn)是實(shí)時(shí)、安全、可靠。只有這樣，才能有效地防止異?，F(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展。我們知道，一般執(zhí)行裝置的作用過(guò)程是計(jì)算機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)站采集信號(hào)后，進(jìn)行分析處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令，啟動(dòng)執(zhí)行裝置。這一過(guò)程少說(shuō)也需要幾秒鐘到幾十秒鐘。對(duì)于溫度調(diào)節(jié)器、電子鎖等裝置，這一延時(shí)無(wú)關(guān)緊要，但對(duì)于那些防止火災(zāi)或偷盜的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，顯然是不可接受的。為了克服這一缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法。如圖五所示，為了平時(shí)安全不誤動(dòng)作、計(jì)算機(jī)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器16給執(zhí)行機(jī)構(gòu)17設(shè)立了開(kāi)路，短路、電源斷路三道保險(xiǎn)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。中央站計(jì)算機(jī)1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)站傳感器15中的輔助傳感器送來(lái)的信息來(lái)決定是否解除保險(xiǎn)，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)解除保險(xiǎn)后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)只受現(xiàn)場(chǎng)站傳感器15的主傳感器的控制，處于待命狀態(tài)，一旦主傳感器動(dòng)作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)17立即有效地作用。
本發(fā)明具有以下功能1.對(duì)要害區(qū)域闖入、潛入、偷盜、人為破壞、火災(zāi)、有害氣體等異常事件以及對(duì)系統(tǒng)自身故障、線路斷線故障等情況進(jìn)行報(bào)警，任何報(bào)警信號(hào)都能正確地指示出報(bào)警源的具體位置、類型、報(bào)警級(jí)別和時(shí)間等，打印機(jī)可即時(shí)地打印以上全部信息作為客觀記錄。
2.該系統(tǒng)可以靈活地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)站各類執(zhí)行裝置，如電子隨機(jī)密碼鎖、火災(zāi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防衛(wèi)攻擊系統(tǒng)、案犯特征記錄以及通訊設(shè)備、勤務(wù)設(shè)備等，也可以根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)其它輔助裝置。
3.溫濕度及其它模擬量參數(shù)的自動(dòng)巡檢及顯示記錄。
4.自動(dòng)防衛(wèi)功能為了防止事故的發(fā)生或延續(xù)，本發(fā)明不僅配備了起驅(qū)散作用的現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警裝置，而且也裝備了起阻滯作用的自動(dòng)防衛(wèi)系統(tǒng)。
5.若在監(jiān)控范圍內(nèi)有兩處或兩處以上區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)事故，則系統(tǒng)首先處理警戒級(jí)別高的區(qū)域，然后依級(jí)別的高低，依次處理其他事故區(qū)，優(yōu)先權(quán)的順序可以靈活地通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)由中央站主控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通訊線路等組成，本發(fā)明的特征在于系統(tǒng)通訊采用總線式通訊結(jié)構(gòu)及計(jì)數(shù)分頻式通訊規(guī)則，從中央站引出的每一路總線上可以掛接一群現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于同一現(xiàn)場(chǎng)站的各個(gè)傳感器發(fā)出的信息首先經(jīng)本地或門表決電路形成現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，中央站巡回讀取并存貯所有現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)信號(hào)，然后對(duì)這些主狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，則根據(jù)這些現(xiàn)場(chǎng)站的服務(wù)級(jí)別高低依次服務(wù)，服務(wù)完畢后，再進(jìn)行下一輪巡檢周期?，F(xiàn)場(chǎng)站的服務(wù)級(jí)別由計(jì)算機(jī)的軟件定義的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于現(xiàn)場(chǎng)站執(zhí)行機(jī)構(gòu)由斷路、短路、電源開(kāi)路三道保險(xiǎn)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。解除保險(xiǎn)與否由中央站計(jì)算機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)站輔助傳感器送來(lái)的信息來(lái)決定。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)解除保險(xiǎn)后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)只受現(xiàn)場(chǎng)站主傳感器的控制，處于待命狀態(tài)，一旦主傳感器動(dòng)作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)立即有效地作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)是通過(guò)中央站計(jì)算機(jī)尋址該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)時(shí)，由該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的地址形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于計(jì)算機(jī)發(fā)出的尋址指令不僅可以尋址，而且可以監(jiān)視通訊線路是否暢通，如果線路某處發(fā)生故障或被剪斷，中央站可立即指示出問(wèn)題所在處。
專利摘要
遠(yuǎn)距離自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)屬于監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域(G08B)。該發(fā)明采用微機(jī)通過(guò)多路總線分別對(duì)掛接在總線上的一大群現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行多功能監(jiān)測(cè)和控制。本系統(tǒng)由微機(jī)、通訊線路、現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)站傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。中央站計(jì)算機(jī)既可采集一定距離外各現(xiàn)場(chǎng)站如軍用庫(kù)、銀行等各類傳感器的輸出信號(hào)，也可命令各執(zhí)行機(jī)構(gòu)如攝象機(jī)、電子鎖等按規(guī)定程序動(dòng)作。本系統(tǒng)具有反應(yīng)速度快，警戒面積大，傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高、成本低、誤報(bào)率、漏報(bào)率低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)為G08B26/00(IPC第四版)。
該系統(tǒng)由一臺(tái)中央站主控計(jì)算機(jī)、多路現(xiàn)場(chǎng)站群及信號(hào)傳輸設(shè)備組成。其中現(xiàn)場(chǎng)站可以是一座倉(cāng)庫(kù)，如軍用庫(kù)、金庫(kù)等，也可以是一座建筑物如博物館、銀行等。中央站控制器是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部份。它可以采集各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站的各類開(kāi)關(guān)量、模擬量傳感器的輸出信號(hào)，也可以命令各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站中各種執(zhí)行裝置，如攝象機(jī)，溫濕度調(diào)節(jié)器、電子密碼鎖、電動(dòng)門、防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，按規(guī)定的程序動(dòng)作，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)一群現(xiàn)場(chǎng)站的監(jiān)測(cè)和控制的目的。
和本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)有自動(dòng)控制器、監(jiān)控裝置、報(bào)警裝置。國(guó)際分類號(hào)分別是G05B11、G08C25、G08B(IPC第四版)。在中國(guó)專利局文獻(xiàn)館檢索到和本發(fā)明相近的技術(shù)是U.S Pat 4361832，1982年11月30日批準(zhǔn)，其專利名稱為“自動(dòng)集中監(jiān)控系統(tǒng)”，國(guó)際專利分類號(hào)為G08B29/00，H04M11/04(第三版)。
現(xiàn)有技術(shù)(包括U.S Pat 4361832號(hào)專利)的各種監(jiān)控系統(tǒng)存在以下明顯的不足1.系統(tǒng)的每一路信號(hào)線只能容納1個(gè)或幾個(gè)，至多也是15個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。為了擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)控容量必然要增加監(jiān)控路數(shù)，即要增加信號(hào)線。對(duì)于遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，增加路數(shù)，會(huì)使信號(hào)線成本提高很多，有時(shí)甚至是不可接受的。另外系統(tǒng)可增加的路數(shù)也是有一定限制的，故在監(jiān)控容量大的場(chǎng)合下，這些系統(tǒng)顯得無(wú)能為力。
2.一般地來(lái)說(shuō)，每一現(xiàn)場(chǎng)站要求探測(cè)的信息很多，但這些系統(tǒng)的每一現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)輸入信號(hào)通道少，為了完成信息探測(cè)任務(wù)，必須安排多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。
3.中央站控制器分布于各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站的每一個(gè)傳感器采用巡回檢測(cè)的工作方式。在傳感器數(shù)量較多時(shí)，系統(tǒng)的巡回檢測(cè)周期長(zhǎng)，從而降低了系統(tǒng)對(duì)異常事件的反應(yīng)速度。比如、傳感器數(shù)量為1萬(wàn)個(gè)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站異常事件的反應(yīng)時(shí)間為5分鐘，若10萬(wàn)個(gè)傳感器則反應(yīng)時(shí)間為50分鐘。顯然這是不能令人接受的。這里現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的每一個(gè)輸入通道僅被一個(gè)探測(cè)器所占用。
4.現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)大多都是為某一目的專門設(shè)計(jì)的，因而系統(tǒng)的通用性不強(qiáng)。
5.現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有配備有效的實(shí)時(shí)作用的執(zhí)行裝置的控制電路，因而抗破壞性能差。
本發(fā)明的目的是利用一種新的設(shè)計(jì)思想，使監(jiān)控系統(tǒng)以一種全新的方式工作。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比該系統(tǒng)成本低，監(jiān)控容量大，對(duì)異常事件反應(yīng)速度快，系統(tǒng)的通用性強(qiáng)，系統(tǒng)還配備有效的實(shí)時(shí)作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的防衛(wèi)能力。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的第一.中央站控制器是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，中央站計(jì)算機(jī)通過(guò)多路總線分別對(duì)掛接在總線上的一群現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行多功能監(jiān)控。系統(tǒng)通訊采用的是總線式通訊結(jié)構(gòu)及計(jì)數(shù)分頻式通訊規(guī)則。因此從中央站引出的每一路總線上可以掛接一大群現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)(可以超過(guò)256個(gè))并可縮短系統(tǒng)通訊聯(lián)系時(shí)間，提高系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站事件的反應(yīng)速度，降低系統(tǒng)成本。
第二.每一現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)具有多達(dá)幾百個(gè)信號(hào)輸入通道。這樣不僅可以探測(cè)更多的信息，而且可以采用幾個(gè)廉價(jià)且具有不同工作原理的傳感器探測(cè)同一信息的互補(bǔ)式探測(cè)方式，大大地降低了系統(tǒng)的誤報(bào)率和漏報(bào)率。
第三.同一現(xiàn)場(chǎng)站的各個(gè)傳感器發(fā)出的信息，首先經(jīng)本地或門表決電路形成現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，中央站巡回檢測(cè)并存貯所有現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)信號(hào)，然后對(duì)這些主狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，則根據(jù)這些現(xiàn)場(chǎng)站服務(wù)級(jí)別高低，依次進(jìn)行服務(wù)以確定異常事件的性質(zhì)。當(dāng)全部服務(wù)完畢后，再進(jìn)行下一輪巡檢周期?，F(xiàn)場(chǎng)站的服務(wù)級(jí)別由微型計(jì)算機(jī)的軟件定義的。
第四.各現(xiàn)場(chǎng)站探測(cè)器狀態(tài)的解釋是由微型計(jì)算機(jī)的軟件定義的，這就允許在系統(tǒng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站使用各種可能的探測(cè)器，即系統(tǒng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站性質(zhì)是任意的，可以是武器庫(kù)、金庫(kù)、木材場(chǎng)、博物館、賓館等。
第五.系統(tǒng)各現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)設(shè)置有防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，可以實(shí)時(shí)有效地控制防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)受現(xiàn)場(chǎng)站主傳感器與主控計(jì)算機(jī)的雙重控制。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)站輔助傳感器探測(cè)到異常事件(偷盜、破壞)即將發(fā)生時(shí)，主控計(jì)算機(jī)立即解除對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三道保險(xiǎn)(斷路、短路、電源開(kāi)路)，使防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)入待命狀態(tài)。此時(shí)，一旦主傳感器探測(cè)到異常事件時(shí)，防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)立即作用，有效地起到了防衛(wèi)作用。
由于系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)站可以裝備防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了安全起見(jiàn)，把系統(tǒng)劃成如下四個(gè)工作狀態(tài)。
1.安全狀態(tài)處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站只起監(jiān)控作用。一般當(dāng)合法人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)站時(shí)，該現(xiàn)場(chǎng)站應(yīng)處于安全狀態(tài)。此時(shí)，該現(xiàn)場(chǎng)站的防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于安全狀態(tài)，絕對(duì)不會(huì)作用。
2.一級(jí)警戒狀態(tài)處于一級(jí)警戒狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)站，僅具有報(bào)警功能，沒(méi)有防衛(wèi)功能。
3.二級(jí)警戒狀態(tài)本技術(shù)方案五所述的就是現(xiàn)場(chǎng)站處于二級(jí)警戒狀態(tài)的情形。這是一個(gè)基本的工作狀態(tài)，其它各工作狀態(tài)都是由此狀態(tài)派生出來(lái)的。
4.三級(jí)警戒狀態(tài)非常重要的現(xiàn)場(chǎng)站，應(yīng)該處于三級(jí)警戒狀態(tài)。其特點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)室外信號(hào)線被破壞后，其防衛(wèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍和未破壞前一樣，具有防衛(wèi)功能。各現(xiàn)場(chǎng)站究競(jìng)處于什么狀態(tài)，可由軟件來(lái)定義。
第六.監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)是通過(guò)中央站計(jì)算機(jī)尋址該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)時(shí)，由該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的地址形成的。
第七.計(jì)算機(jī)發(fā)出的尋址指令不僅可以尋址，而且可以監(jiān)視通訊線路是否暢通。如果線路某處發(fā)生故障或被剪斷，中央站可立即指示問(wèn)題所在處。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下顯著優(yōu)點(diǎn)第一.在現(xiàn)場(chǎng)站數(shù)量大，距離遠(yuǎn)，探測(cè)器數(shù)量多，類型復(fù)雜的情況下系成本提高幅度不大。
第二.系統(tǒng)的反應(yīng)速度快。系統(tǒng)可以容納上千臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)，每臺(tái)分機(jī)可容納上百個(gè)傳感器，且在2秒鐘對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站異常事件作出反應(yīng)。
第三.系統(tǒng)通用性強(qiáng)。因?yàn)橹醒胝撅@示臺(tái)信號(hào)指示燈的意義可以隨意更改，系統(tǒng)軟件也很容易更改，因而可適用于各種不同的場(chǎng)合。
第四.系統(tǒng)具有很強(qiáng)的防衛(wèi)功能，且自身具有一定抗破壞能力。
第五.現(xiàn)場(chǎng)站主狀態(tài)、各傳感器狀態(tài)的解釋、各現(xiàn)場(chǎng)站的工作狀態(tài)、服務(wù)級(jí)別、服務(wù)類型，均由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)定義。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)如下圖一是系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)采用一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)1作為中央站控制器，中央站通過(guò)接口電路2引出四路通訊總線3、4、5、6，每一路總線由一對(duì)雙絞線或一對(duì)光纜組成;每一路總線上可以掛接333個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)具有100個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道、10個(gè)模擬量信號(hào)輸入通道，幾十個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出通道。
圖二是現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11的框圖。它由信號(hào)驅(qū)動(dòng)/接收器12、尋址器13、巡回檢測(cè)器14、現(xiàn)場(chǎng)傳感器15、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器16、執(zhí)行機(jī)構(gòu)17等組成。
系統(tǒng)開(kāi)始巡檢開(kāi)始時(shí)，首先計(jì)算機(jī)1通過(guò)接口電路2、信號(hào)驅(qū)動(dòng)/接收器7、8、9、10向四路總線上的所有現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)11發(fā)送清零同步信號(hào)。然后，計(jì)算機(jī)通過(guò)四路總線向所有的現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)尋址器13發(fā)送第一個(gè)尋址脈沖。此時(shí)，只有被預(yù)先通過(guò)硬件約定的四路總線上各自的第一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)被同時(shí)選中。然后，同時(shí)從這四路總線上讀取并存貯這四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)，巡回檢測(cè)器14，主狀態(tài)信號(hào)，接著發(fā)送第二個(gè)尋址脈沖，此時(shí)，讀取的四個(gè)主狀態(tài)信號(hào)是來(lái)自四路總線上各自的第二個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)。接著再發(fā)送第三個(gè)、第四個(gè)尋址脈沖……，直到把所有現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)選通并讀取存貯完它們的主狀態(tài)信號(hào)為止。然后對(duì)這些主狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，判明是否有異常事件發(fā)生，若沒(méi)有，則進(jìn)入下一輪巡檢周期，否則，對(duì)有異常事件的現(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行服務(wù)，服務(wù)次序是按照預(yù)先由軟件定義的服務(wù)級(jí)別的高低進(jìn)行的。
圖三是現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)尋址器13的原理框圖，由復(fù)位電路20、計(jì)數(shù)/分頻器19、譯碼/鎖存器18等組成。其功能是對(duì)來(lái)自中央站的地址進(jìn)行譯碼，若為該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的地址碼，則命令該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)與通信總線間的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，切斷其它 現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)與總線之間的聯(lián)系。尋址控制器以計(jì)數(shù)分頻器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即可有選通輸出信號(hào)，而在其它值的情況下都沒(méi)有選通信號(hào)輸出，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于減少系統(tǒng)應(yīng)答時(shí)間，不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，而且也降低了系統(tǒng)成本。
圖四是現(xiàn)場(chǎng)站巡回檢測(cè)器14原理框圖。當(dāng)中央站計(jì)算機(jī)的選通脈沖處于低電平時(shí)，清零電路輸出端R為高電平通過(guò)10個(gè)2輸入或門和10個(gè)2輸入或非門使巡回檢測(cè)器形成或門表決狀態(tài)，此表決狀態(tài)就是該現(xiàn)場(chǎng)站分機(jī)的主狀態(tài)。在系統(tǒng)處于或門表決狀態(tài)時(shí)，若信號(hào)輸出端沒(méi)有信號(hào)，則說(shuō)明100個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道K0-K99中沒(méi)有一個(gè)通道有信號(hào)輸入。否則，至少有一個(gè)輸入通道有信號(hào)輸入。為了判明是那些通道有信號(hào)輸入，微型計(jì)算機(jī)必須向該檢測(cè)器發(fā)送一個(gè)規(guī)定的選通脈沖，使清零電路輸出端R為低電平，允許計(jì)數(shù)分頻器計(jì)數(shù)，然后依次發(fā)送選通脈沖。每選通一個(gè)輸入通道就讀取并存貯一次信號(hào)輸出端的信號(hào)，所讀取的信號(hào)就是該輸入通道的信號(hào)。最后對(duì)所有的輸出信號(hào)進(jìn)行判別，即可知道那一個(gè)通道有信號(hào)輸入。
圖五是自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)17的作用原理框圖。自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指現(xiàn)場(chǎng)站發(fā)生不正常現(xiàn)象時(shí)，用來(lái)消除不正常現(xiàn)象或阻滯不正?，F(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生的裝置。本發(fā)明所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用特點(diǎn)是實(shí)時(shí)、安全、可靠。只有這樣，才能有效地防止異?，F(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展。我們知道，一般執(zhí)行裝置的作用過(guò)程是計(jì)算機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)站采集信號(hào)后，進(jìn)行分析處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令，啟動(dòng)執(zhí)行裝置。這一過(guò)程少說(shuō)也需要幾秒鐘到幾十秒鐘。對(duì)于溫度調(diào)節(jié)器、電子鎖等裝置，這一延時(shí)無(wú)關(guān)緊要，但對(duì)于那些防止火災(zāi)或偷盜的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，顯然是不可接受的。為了克服這一缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法。如圖五所示，為了平時(shí)安全不誤動(dòng)作、計(jì)算機(jī)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器16給執(zhí)行機(jī)構(gòu)17設(shè)立了開(kāi)路，短路、電源斷路三道保險(xiǎn)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。中央站計(jì)算機(jī)1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)站傳感器15中的輔助傳感器送來(lái)的信息來(lái)決定是否解除保險(xiǎn)，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)解除保險(xiǎn)后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)只受現(xiàn)場(chǎng)站傳感器15的主傳感器的控制，處于待命狀態(tài)，一旦主傳感器動(dòng)作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)17立即有效地作用。
本發(fā)明具有以下功能1.對(duì)要害區(qū)域闖入、潛入、偷盜、人為破壞、火災(zāi)、有害氣體等異常事件以及對(duì)系統(tǒng)自身故障、線路斷線故障等情況進(jìn)行報(bào)警，任何報(bào)警信號(hào)都能正確地指示出報(bào)警源的具體位置、類型、報(bào)警級(jí)別和時(shí)間等，打印機(jī)可即時(shí)地打印以上全部信息作為客觀記錄。
2.該系統(tǒng)可以靈活地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)站各類執(zhí)行裝置，如電子隨機(jī)密碼鎖、火災(zāi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防衛(wèi)攻擊系統(tǒng)、案犯特征記錄以及通訊設(shè)備、勤務(wù)設(shè)備等，也可以根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)其它輔助裝置。
3.溫濕度及其它模擬量參數(shù)的自動(dòng)巡檢及顯示記錄。
4.自動(dòng)防衛(wèi)功能為了防止事故的發(fā)生或延續(xù)，本發(fā)明不僅配備了起驅(qū)散作用的現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警裝置，而且也裝備了起阻滯作用的自動(dòng)防衛(wèi)系統(tǒng)。
5.若在監(jiān)控范圍內(nèi)有兩處或兩處以上區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)事故，則系統(tǒng)首先處理警戒級(jí)別高的區(qū)域，然后依級(jí)別的高低，依次處理其他事故區(qū)，優(yōu)先權(quán)的順序可以靈活地通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。GK87100353SQ87100353
公開(kāi)日1988年9月28日 申請(qǐng)日期1987年1月23日
發(fā)明者賈云得, 馬寶華, 李科杰 申請(qǐng)人:北京工業(yè)學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan