Устройство для контроля кабельных колодцев связи

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ подключены к сигнальному шлейфу последовательно-параллельно через изолятор короткого замыкания с возможностью отключения поврежденного участка сигнального шлейфа без потери работоспособности устройства. Датчики содержат чувствительные элементы, выполненные в виде цифрового оптического датчика с интерфейсом управления/передачи,или трехосевого акселерометра с интерфейсом управления/передачи,или включающие задающий магнит и встроенный геркон. Чувствительные элементы выполнены с возможностью формирования сигналов на основе измерения с высокой точностью уровня освещенности, угла наклона крышки или сдвига крышки в момент вскрытия ККС. Сигнальный шлейф выполнен двухпроводным с возможностью организации кольцевой конфигурации, и его протяженность достигает 20 км. В вариантах реализации системы сигнальный шлейф может включать дополнительные участки разветвленной конфигурации. Усовершенствованное устройство может быть использовано для контроля ККС в количестве до 60 штук на одном шлейфе, сохраняет работоспособность при возникновении короткого замыкания или обрыва на шлейфе сигнализации, и обеспечивает повышение достоверности данных о состоянии ККС независимо от условий эксплуатации.(72) Мошечкин Александр АркадьевичКилякова Мария НиколаевнаБондаренко Александр Сергеевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАБЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ СВЯЗИ(57) Устройство для контроля кабельных смотровых колодцев (ККС) относится к охранным устройствам и предназначено для организации контроля вскрытия ККС. Устройство включает сервер диспетчерского центра и объектовое устройство, связанное сигнальным шлейфом с датчиками, имеющими герметичную защиту от воздействия внешней среды на основе плотно посаженной термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем. Датчики выполнены в виде микроконтроллерных адресных устройств с возможностью автоматического программирования адреса датчика на сигнальном шлейфе и Область техники Заявляемая полезная модель относится к охранным устройствам и предназначена для организации контроля вскрытия и охраны кабельных колодцев смотровых (ККС). Уровень техники Известно устройство для контроля объектов,предназначенное, в частности, для контроля ККС,включающее сервер диспетчерского центра,объектовое устройство, сигнальный шлейф с датчиками, содержащими чувствительные элементы типа сухой контакт, микропроцессор и блоки опознавания сигналов от датчиков, соединенные последовательно (Патент 2337318, публ. от 27.10.2008). Для формирования сигнала о вскрытии ККС в известном устройстве применяются чувствительные элементы в виде пары магнитгеркон. Согласно этому техническому решению на крышке колодца закрепляют магнит, а приемник магнитного поля геркон - на люке колодца. Объектовое устройство имеет шесть двухпроводных шлейфов, на каждом из которых может устанавливаться до 16 датчиков. Недостатками известного устройства являются сложность монтажных работ, обусловленная точной установкой магнитных элементов, а также необходимость привлечения дополнительных средств на приобретение и прокладку кабеля сигнализации с учетом ограниченного количества датчиков на одном шлейфе. Наиболее близким к заявляемому техническим решением является система контроля кабельных смотровых колодцев по патенту 130435, публ. от 20.07.2013, содержащая сервер диспетчерского центра, объектовое устройство, связанные с герметично защищенными датчиками,выполненными в виде интеллектуальных адресных устройств, и содержащими чувствительный элемент в виде фотоэлемента на основе полупроводникового фоторезистора и микроконтроллер, выполненный с возможностью фиксации момента изменения освещенности ККС по сигналу чувствительного элемента. В известном устройстве датчики подключены параллельно к сигнальному шлейфу, а герметичная защита датчиков обеспечивается прозрачным полиуретановым корпусом. Известное устройство не позволяет контролировать объекты, находящиеся в отдалении от диспетчерского центра более чем на 10 км, и обладает рядом других недостатков. Работоспособность известной системы ограничена возможностью аварийных ситуаций на шлейфе,возникающих во время ремонтных работ, прокладки кабеля, раскопок, а также затопления ККС или заливания участков шлейфа. В результате аварийных ситуаций возможны короткие замыкания или обрывы на шлейфе сигнализации, что приводит к потере контроля части или всех параллельно подключенных к шлейфу датчиков и к выходу из строя системы контроля в целом. Распознавание датчиков в известной системе производится по коду, что требует изменения настроек в программном обеспечении при замене датчиков 2 обнаружение в известной системе места повреждения датчика и участка на шлейфе требует больших временных затрат. Другим существенным недостатком известной системы является большой разброс и низкая достоверность данных от чувствительных элементов датчиков, в качестве которых используются фоторезисторы. Это обусловлено особенностями полупроводниковых фоторезисторов, а именно,существенным разбросом их номиналов в одной партии, изменением характеристик в течение первых 50 часов эксплуатации, значительной зависимостью от температуры окружающей среды. С учетом того, что момент вскрытия ККС определяется при уровне освещенности порядка 0,01 лк, достаточно сложно учесть алгоритмом обработки аналогового сигнала все дестабилизирующие факторы, а принятое решение может привести к ложным срабатываниям или к пропуску контролируемых событий о вскрытии. Кроме того, применение в известной системе только датчиков освещенности не позволяет контролировать колодцы с дефектами в виде сколов и технологических отверстий,имеющих повышенный уровень освещенности в закрытом состоянии. Заявляемая полезная модель направлена на устранение указанных недостатков. В отличие от известных устройств для контроля ККС заявляемое устройство характеризуется стабильностью характеристик и надежностью функционирования в различных условиях эксплуатации, в том числе в случае обрыва или короткого замыкания на шлейфе,и позволяет контролировать ККС, удаленные от диспетчерского центра на расстояние до 20 км. Раскрытие полезной модели Заявляемый результат достигается благодаря тому, что в устройстве контроля кабельных смотровых колодцев (ККС), включающей сервер диспетчерского центра и объектовое устройство,связанное сигнальным шлейфом с датчиками,имеющими герметичную защиту от воздействия внешней среды,выполненными в виде микроконтроллерных адресных устройств,обеспечивающими передачу сигнала о вскрытии ККС на сервер диспетчерского центра,содержащими микроконтроллер и чувствительный элемент, согласно заявляемому техническому решению каждый датчик содержит индикатор передачи данных, встроенный изолятор короткого замыкания, который соединен с сигнальным шлейфом и подключен к входящему/исходящему выводам датчика с возможностью отключения поврежденного участка сигнального шлейфа без потери работоспособности устройства,чувствительный элемент выполнен с возможностью фиксации заданного порога параметра вскрытия ККС и выдачи прерывания на микроконтроллер в момент превышения названного заданного порога,микроконтроллер выполнен с возможностью автоматического программирования адреса датчика на сигнальном шлейфе, а герметичная защита датчиков от воздействия внешней среды выполнена на основе плотно посаженной термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем. В соответствии с заявляемой полезной моделью сигнальный шлейф выполнен с возможностью организации кольцевой конфигурации и включения участков разветвленной конфигурации,а протяженность сигнального шлейфа достигает 20 км. В варианте реализации заявляемой полезной модели чувствительный элемент содержит задающий магнит и встроенный геркон,расположенные на заданном расстоянии, а параметром вскрытия ККС является величина сдвига крышки ККС. В варианте реализации заявляемой полезной модели микроконтроллер выполнен с возможностью записи заданного порога параметра вскрытия ККС,чувствительный элемент представляет собой цифровой трехосевой акселерометр с интерфейсом управления/передачи и выполнен с возможностью автоматического сравнения параметра вскрытия ККС с названным заданным порогом, а параметром вскрытия ККС является угол наклона по осям , , крышки ККС. В варианте реализации заявляемой полезной модели микроконтроллер выполнен с возможностью записи заданного порога параметра вскрытия ККС,чувствительный элемент представляет собой цифровой оптический датчик с интерфейсом управления/передачи и выполнен с возможностью автоматического сравнения параметра вскрытия ККС с названным заданным порогом, параметром вскрытия ККС является уровень освещенности, а герметичная защита датчиков от воздействия внешней среды выполнена прозрачной. Благодаря фиксации заданного порога параметра вскрытия ККС в заявляемом устройстве обеспечивается стабильность функционирования и повышение достоверности данных о состоянии объектов контроля. Благодаря последовательно-параллельному подключению к сигнальному шлейфу датчика через встроенный изолятор короткого замыкания обеспечивается возможность оперативного отключения повреждения на сигнальном шлейфе без потери работоспособности всего устройства контроля вскрытия ККС при возникновении обрыва или коротких замыканий на шлейфе сигнализации. Преимуществами устройства также являются возможность организации контроля неограниченного количества контролируемых объектов и увеличения количества объектовых устройств и связанных с ними шлейфов сигнализации,каждый из которых имеет протяженность до 20 км. Использование герметичной термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем минимизирует габариты датчика, облегчая монтажно-наладочные работы. Краткое описание чертежей Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируют следующие чертежи. Фиг.1 - общая схема устройства контроля ККС с произвольной топологией сигнального шлейфа. Фиг.2 - схема датчика в составе устройства контроля ККС, выполненного в виде в виде микроконтроллерного адресного устройства. Фиг.3(а) - схема выполнения чувствительного элемента, включающего задающий магнит и встроенный геркон. На Фиг.3(б) - схема выполнения чувствительного элемента на трехосевом акселерометре с интерфейсом управления/передачи. На Фиг.3(в) схема выполнения чувствительного элемента на цифровом оптическом датчике с интерфейсом управления/передачи. Осуществление полезной модели Как показано на Фиг.1 и Фиг.2 и Фиг.3 заявляемое устройство для контроля ККС включает сервер диспетчерского центра 1, объектовое устройство 2, сигнальные шлейфы 3, датчики 4 (41 4-), выполненные в виде микроконтроллерных адресных устройств (МАУ). Датчики содержат микроконтроллер 5, изолятор короткого замыкания 6, индикатор передачи данных 7 и чувствительные элементы 8 (Фиг.3 а, б, в). Двухпроводной сигнальный шлейф 3, как показано на Фиг.1,является основой,объединяющей части заявляемого устройства, имеет произвольную конфигурацию и может быть выполнен в кольцевой и/или разветвленной конфигурации типа звезда, дерево и т.п. Датчики 4 подключены к сигнальному шлейфу через встроенный изолятор короткого замыкания 6 последовательно-параллельно,что позволяет отключать поврежденные участки шлейфа без потери работоспособности устройства. Изолятор короткого замыкания 6 выполнен в виде коммутатора входящего и исходящего шлейфов, при этом входящие и исходящие выводы сигнального шлейфа являются взаимозаменяемыми,что позволяет организовать шлейф по типу кольцо. Индикатор передачи данных 7 выведен в торец термоусаживаемой трубки и выполнен в виде встроенного светодиода,визуализирующего передачу пакетов данных МАУ. Устройство согласно заявляемой полезной модели включает в различных сочетаниях датчики с чувствительными элементами 8 разного типа (Фиг.3 а, б, в) в зависимости от технического состояния контролируемого объекта. Датчик 4 с чувствительным элементом 8-(1) предназначен для контроля вскрытия ККС по величине сдвига крышки и включает встроенный геркон и задающий магнит 9, установленные на заданном расстоянии (Фиг.3. Контроль вскрытия ККС по изменению угла наклона крышки в заявляемой системе обеспечивается датчиком 4 с чувствительным элементом 8-(2) в виде цифрового трехосевого акселерометра с интерфейсом управления/передачи,показанного на Фиг.3(б). Чувствительный элемент 8-(2) выполнен с возможностью установления заданного порога изменения наклона по осям , автоматического сравнения с заданным порогом угла наклона по осям , ,крышки ККС и выдачи 3 прерывания на микроконтроллер датчика при переходе заданного порога. Контроль вскрытия ККС по освещенности осуществляется посредством датчика 4 с чувствительным элементом 8-(3) в виде цифрового оптического датчика с интерфейсом управления/передачи (Фиг.3(в), выполненного с возможностью записи заданного порога освещенности с точностью до 0,001 лк,автоматического сравнения уровня освещенности ККС с заданным порогом и выдачи прерывания на микроконтроллер датчика при переходе заданного порога. Датчик, содержащий чувствительный элемент 8(1), закрепляют на горловине люка на расстоянии не более 10 мм от магнита, закрепленного на крышке кабельного смотрового колодца. Датчик с чувствительным элементом 8-(2) устанавливают на внутренней поверхности крышки ККС, а датчик с чувствительным элементом 8-(3) - в любом удобном месте на стенке ККС. Микроконтроллер 5 выполнен с возможностью автоматической записи адреса датчика 4 на шлейфе сигнализации,фиксации прерывания от чувствительного элемента 8 и дальнейшей передачи данных по шлейфу сигнализации на сервер диспетчерского центра. Электронные компоненты 5, 6, 7 и 8 датчика 4(Фиг.2) расположены на электронной печатной плате, где также размещены вспомогательные узлы,обеспечивающие функционирование датчика - узел стабилизации напряжения,узел управления/передачи данных по шлейфу сигнализации, узел защиты от грозовых разрядов(не показаны). Печатная плата с электронными компонентами датчиков 4 МАУ защищена от воздействия внешней среды посредством герметичной оболочки на основе термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем. Плотно посаженная герметичная оболочка одновременно позволяет сохранить минимально возможные габариты датчика. Оболочка выполняется прозрачной в случае контроля освещенности с использованием чувствительного элемента по варианту, показанному на Фиг.3(в). Заявляемое устройство работает следующим образом. При первоначальном подключении к шлейфу сигнализации 3 микроконтроллер 5 производит обмен пакетами данных с объектовым устройством 2, при котором объектовое устройство назначает адрес МАУ, являющийся первым свободным по порядку адресом на шлейфе сигнализации, а микроконтроллер 5 записывает этот адрес в энергонезависимую память и программирует по интерфейсу управления/передачи порог срабатывания чувствительного элемента 8. Чувствительные элементы 8-(2) или 8-(3) при вскрытии ККС автоматически сравнивают с заданным порогом (порог срабатывания) параметры вскрытия - угол наклона крышки или уровень освещенности,соответственно,фиксируют превышение контролируемым параметром 4 заданного порога и выставляют прерывание на микроконтроллер. При вскрытии ККС с датчиком, включающим чувствительный элемент 8-(1), увеличивается заданное расстояние, на котором установлены геркон и задающий магнит, и геркон размыкает контакт,что является прерыванием для микроконтроллера. Микроконтроллер при получении прерывания от чувствительных элементов 8 передает пакет информации, содержащий адрес датчика вскрытия и состояние контролируемого объекта по шлейфу 3 через объектовое устройство на диспетчерский сервер. Передачу микроконтроллером пакета информации визуализирует индикатор передачи данных, что облегчает процесс подключения датчиков к шлейфу сигнализации при монтаже устройства. Изоляторы короткого замыкания 6, встроенные в датчики 4, позволяют отключать поврежденные участки шлейфа без потери работоспособности устройства. При возникновении неисправности шлейфа сигнализации в виде короткого замыкания или значительной утечки изолятор короткого замыкания отключает поврежденный участок шлейфа, при этом датчик 4 остается подключенным к сигнальному шлейфу через диод, шунтирующий выключатель изолятора короткого замыкания. После устранения неисправности шлейфа изолятор короткого замыкания автоматически восстанавливает соединение. Заявляемое устройство контроля ККС способно сохранять работоспособность при возникновении обрывов или короткого замыкания на шлейфе, и надежно функционирует в любых климатических условиях, включая условия влажности до 100 и перепадов температур от -45 С до 60 С. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Устройство для контроля кабельных смотровых колодцев (ККС), включающее сервер диспетчерского центра и объектовое устройство,связанное сигнальным шлейфом с датчиками,имеющими герметичную защиту от воздействия внешней среды,выполненными в виде микроконтроллерных адресных устройств,содержащих микроконтроллер и чувствительный элемент и обеспечивающих передачу сигнала о вскрытии ККС на сервер диспетчерского центра,отличающееся тем, что каждый датчик содержит индикатор передачи данных и содержит встроенный изолятор короткого замыкания, соединенный с сигнальным шлейфом и подключенный к входящему/исходящему выводам датчика с возможностью отключения поврежденного участка сигнального шлейфа без потери работоспособности устройства, чувствительный элемент выполнен с возможностью фиксации заданного порога параметра вскрытия ККС и выдачи прерывания на микроконтроллер в момент превышения названного заданного порога, микроконтроллер выполнен с возможностью автоматического программирования адреса датчика на сигнальном шлейфе, а герметичная защита датчиков от воздействия внешней среды выполнена на основе плотно посаженной термоусаживаемой трубки с клеевым подслоем. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сигнальный шлейф выполнен с возможностью организации кольцевой конфигурации и включения участков разветвленной конфигурации,а протяженность сигнального шлейфа достигает 20 км. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем,что чувствительный элемент содержит задающий магнит и встроенный геркон, расположенные на заданном расстоянии, а параметром вскрытия ККС является величина сдвига крышки ККС. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем,что микроконтроллер выполнен с возможностьюзаписи заданного порога параметра вскрытия ККС,чувствительный элемент представляет собой цифровой трехосевой акселерометр с интерфейсом управления/передачи и выполнен с возможностью автоматического сравнения параметра вскрытия ККС с названным заданным порогом, а параметром вскрытия ККС является угол наклона по осям , , крышки ККС. 5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем,что микроконтроллер выполнен с возможностью записи заданного порога параметра вскрытия ККС,чувствительный элемент представляет собой цифровой оптический датчик с интерфейсом управления/передачи и выполнен с возможностью автоматическою сравнения параметра вскрытия ККС с названным заданным порогом, параметром вскрытия ККС является уровень освещенности, а герметичная защита датчиков от воздействия внешней среды выполнена прозрачной.