13.01.2017

Технология Умный Геркон! Опять колодцы... или До чего техника дошла!

Тема контроля колодцев давным-давно всем набила оскомину: и связистам, и разработчикам средств охраны объектов связи. Однако жизненный опыт показывает, что если проблема не нашла однозначного и устраивающего всех решения, то она вернётся вновь. Так и произошло с проблемой охраны колодцев.

А какое решение всегда интуитивно напрашивалось любому человеку, который начинал думать об охране колодцев? Это иметь одну пару проводов и параллельно подключать к ней любое необходимое количество датчиков. Скажете фантастика? Сейчас уже нет! Предлагаем Вашему вниманию новую технологию, которую мы назвали “Умный геркон” или ИГД – Интеллектуальный герконовый датчик.

Наше новое решение – результат мирового технологического прогресса. Ещё совсем недавно было просто невозможно сделать что-либо похожее на интеллектуальный герконовый датчик (ИГД): не существовало микроконтроллеров с нужным набором характеристик. Связисты выбирали для себя решение из так называемых «линейно-разматываемых систем» - это или технология контроля колодцев на базе УСИ96К; или матричный/матрично-резистивный методы контроля колодцев, которые разработаны и запатентованы нашим предприятием в 2007-08 годах.

Системы построены на разных принципах, но имеют одно сходство – их тяжело монтировать на трассах с разветвлённой топологией (см. рис. 1).

А ведь именно такое построение трасс с кабельными колодцами – самый частый для связистов случай.

Рис. 1. Трасса с разветвлённой топологией (взято из жизни)

Разветвлённая трасса и УСИ96К (производства ООО «Технотроникс»).

Исторически первый предложенный способ контроля колодцев – на базе УСИ96К - основан на применении в колодцах активной электроники – устройств Д1К, датчиков адресного распознавания, определяющих, какой колодец вскрыт. Некоторые наши заказчики не понаслышке знают, что из-за агрессивной среды эксплуатации они требуют частой замены и усиленной герметизации, проводимой прямо в колодце. Помимо проблем с монтажом датчиков, у системы есть и другие проблемы: на одной паре проводов (а входов для таких пар на одном устройстве - шесть) могут находиться только 16 колодцев, поэтому дополнительные провода приходится прокладывать не только когда трасса имеет разветвлённую топологию, но и когда колодцев на одной трассе больше 16, а в большинстве случаев это именно так.

Это наглядно видно на представленном рисунке, изображающем реальную трассу одного из Заказчиков (см. рис. 2). Трасса разветвлённая, и на некоторых её отрезках расположено более 16 колодцев. В итоге для организации контроля 17-го колодца, 18-го и т.д. приходится прокладывать дополнительную пару ПРППМ и занимать дополнительный вход устройства УСИ96К. На рисунке видно, как через одни и те же колодцы проходит вторая пара проводов.

Кроме этого, такая трасса вынуждает УСИ96К неполностью использовать ёмкость своих 6-ти входов. Вот например, на первом ответвлении 19 колодцев. Первые 16 колодцев на нём подключены на один вход УСИ и на один провод. Потом через все первые 16-ть дополнительно прокладывается провод для подключения оставшихся трёх колодцев, для этого задействуется второй вход УСИ. А поскольку больше колодцев на отрезке нет и тянуть провод обратно не имеет смысла, то на втором входе остаются подключёнными только 3 колодца вместо 16. То же самое, как мы видим, происходит и на других отрезках.

Рис. 2. Схема контроля предложенной трассы с помощью УСИ96К

Разветвлённая трасса и матричный/матрично-резистивный способы контроля.

Матричный и матрично-резистивный способы не требуют установки активной электроники в колодцы и поэтому являются максимально надёжными – там просто нечему ломаться. Эти системы из разряда «поставил и забыл». В качестве линии связи используется кабель ТПП (либо другой), который присоединяет датчик вскрытия колодца к контроллеру МАКС ЛКС, находящемуся на АТС.

Каждому датчику соответствуют 2 провода, взятых из кабеля ТПП и подключённых к датчику. Таким образом, например, с помощью пятипарного кабеля можно адресно контролировать 25 колодцев, ведь «пятёрка» - это 10 проводов, которые дают 5 х 5 = 25 неповторяющихся комбинаций. Это и есть матричный способ (см. рис. 3).

Одной «пятёркой» можно контролировать и большее количество колодцев, но уже с помощью матрично-резистивного метода (см. рис. 4). Он отличается от матричного тем, что в диагональ матрицы можно посадить не один, а целых три датчика вскрытия, отличающихся друг от друга номиналом резистора. Благодаря разности номиналов система их не перепутает, а количество контролируемых колодцев с помощью «пятерки» увеличится до 75 (25х3).

Получается, что в матричном/матрично-резистивном методах адресным опознавателем вскрытого колодца служит не активная электроника, а определённая пара проводов (при матричном) и номинал резистора датчика вскрытия.

Однако при сложной топологии трассы эти методы, как «линейно-разматываемые системы», тоже неудобны в монтаже. Кроме этого, так же, как и в случае УСИ96К, главным затратным элементом системы является кабель или провод.

Итак!!! «Умный геркон» или Третьим будешь?

Компания «Технотроникс» разработала систему контроля колодцев, основная техническая суть которой – это иметь одну пару проводов и параллельно подключать к ней любое необходимое количество датчиков.

Понятно, что решение, основанное на таких принципах, подходит для трасс с любой топологией и любым количеством колодцев. При этом для трасс с разветвлённой топологией более понятного и лёгкого в монтаже решения просто не существует!

Каким образом нам удалось добиться таких результатов?

Система основана на «умных герконах» или интеллектуальных герконовых датчиках (далее по тексту – ИГД), имеющих уникальный номер, питающихся по двухпроводной линии и способных по этой же линии передавать информацию на объектовое устройство. Причем, чем больше датчиков можно подключить на одну пару, тем лучше (см. рис. 5).

На стороне АТС для подключения ИГД используются втычные платы, устанавливаемые в универсальную платформу модульного набора, известную под названием МАКС ЛКС. Таким образом, Заказчики, уже установившие у себя МАКС ЛКС, смогут путём небольшой доустановки протестировать эту систему в действии.

Рис. 5. Схема контроля предложенной трассы с помощью ИГД или Умных Герконов

Алгоритм работы.

Общий алгоритм работы ИГД таков. Каждый ИГД содержит микроконтроллер с запрограммированным уникальным серийным номером, что позволяет точно идентифицировать каждый колодец в случае вскрытия. Кроме этого, микроконтроллер каждого ИГД непрерывно отслеживает состояние «родного» герконового датчика (это т.н. механизм прерывания). При обнаружении изменения состояния датчика, т.е. при вскрытии колодца, ИГД мгновенно передаёт на МАКС ЛКС (см. фото 1,2) пакет данных, содержащих номер датчика и бит состояния, в котором датчик находится в настоящий момент.

Оперативность и гарантированность передачи данных.

Одна из важнейших решённых задач в ИГД – задача максимально быстрой и гарантированной передачи информации о вскрытии.

Скорость фиксации и запоминания факта вскрытия датчиком ИГД – менее 0,1 доли секунды! Это особенно важно для случаев, когда на проникновение покушается «продвинутый» в техническом смысле злоумышленник: например, конкурент-оператор, желающий бесплатно проложить свою кабельную сеть внутри колодцев оператора-собственника. Известны случаи, когда злоумышленники, используя кусок магнита, искусственно замыкали открытый датчик до того момента, как охранная система обнаруживала изменение его состояния (речь идет о любой охранной системе). В нашемслучае, такой саботаж просто невозможен: факт вскрытия обнаруживается и запоминается ИГД в течение 0,1 секунды.

А последующая передача данных от ИГД на МАКС ЛКС занимает не более 1 секунды. При этом бронированный кабель и металлическое исполнение ИГД защищают его от разрушения злоумышленником, то есть аварийное сообщение успеет дойти до МАКСа ЛКС, даже если преступник за секунду после начала вскрытия колодца (размыкания датчика), попытается этот датчик сорвать или разрушить.

Таким образом, гарантированность и оперативность доставки аварийного сообщения – одно из главных преимуществ ИГД.

Конструктив.

Конструктивно ИГД выполнен на базе пары «геркон – магнит» типа ИО102-20, в одну часть которой встроена плата с микроконтроллером и другой электронной «начинкой» устройства. То есть, по виду (см. фото 3) – это обыкновенный датчик типа «геркон-магнит» с выходящим из него шлейфом, однако благодаря разработке «Технотроникс» внутри него заложен более сложный механизм: он не только различает 2 собственных состояния (замкнут/разомкнут), но и знает свой индивидуальный адрес, и при аварийной ситуации срочно отправляет сообщение на МАКС ЛКС.

Фото 3. Внешний вид Интеллектуального герконого датчика (ИГД) или Умного Геркона

Удобство монтажа.

Герметизация всей электроники внутри датчика выполняется в заводских условиях, что гарантирует её надёжное функционирование в столь сложных условиях эксплуатации. Никаких дополнительных средств для герметизации электроники на месте (муфт, герметизирующих комплектов и т.д.) не требуется.

Это обеспечивает простоту и удобство монтажа в колодце: всё, что нужно стыковать и герметизировать там – это выходящие из датчика провода с проложенным через контролируемые колодцы единственным шлейфом. Все работы по герметизации и монтажу, связанные с установкой в колодцах данной системы, нисколько не отличаются от стандартных работ и операций, проводимых персоналом предприятий связи при прокладке в колодцах кабелей связи.

Грозозащита.

Очень важный факт, что схема ИГД серьёзно проработана в части обеспечения устойчивости к импульсным наводкам и грозовым разрядам. Ведь устройства вместе с колодцами находятся в «земле» и постоянно рискуют получить наводки и блуждающие токи от стоящего вблизи оборудования, трамвайных линий и просто грозы.

Удобство замены.

Удобство замены – немаловажный и необходимый фактор при выборе системы контроля колодцев, ведь агрессивная среда колодца достаточно жёстко относится к любой электронике. Поэтому нами особое внимание уделялось этому моменту.

Как уже указывалось в пункте «Удобство монтажа», вся герметизация электронных компонентов ИГД производится в заводских условиях, не требуя дополнительной герметизации платы в колодце с помощью муфт. В итоге, ИГД поставляется Заказчику в виде законченного изделия – датчика с выходящим из него шлейфом. Таким образом, в случае выхода из строя ИГД, процесс восстановления системы сводится к простой замене самого датчика, то есть, значительно менее трудоёмок по сравнению с альтернативными вариантами.

Шлейф.

Система основана на принципе «датчики с уникальными адресами на шлейфе». Для организации системы необходима прокладка одного-единственного двухпроводного шлейфа через все подключённые колодцы. При этом шлейф может иметь параллельно подключённые ответвления, следуя за имеющейся трассой. Общее число ИГД (и, соответственно, колодцев) на одном шлейфе может составлять не менее 40. При этом все ИГД питаются по этой двухпроводной линии и по этой же линии передают информацию на объектовое устройство МАКС ЛКС.

Шлейф может представлять собой двухпроводный провод любого типа (ТПП, ПРППМ и т.д.), в том числе и провод из проложенного в колодцах стандартного кабеля связи. И конечно, возможность использования одной пары проводов для контроля 40 колодцев (а при желании и большего числа) весьма положительно отражается на стоимости системы: ведь наибольшая часть затрат при организации системы ложится на закупку кабеля и проводов.

Применение «умных герконов».

«Умные герконы» способны работать при питании линии как от напряжения минус 60 Вольт, так и от плюс 12 Вольт. А значит, их можно использовать не только для контроля вскрытия колодцев, но и везде, где применим принцип «датчики с уникальными адресами на шлейфе». Здесь нашим любознательным коллегам, как говорится, и карты в руки.

Защита интеллектуальной собственности.

Уникальность применённых при построении ИГД решений, технологий, а также наши права на изделие, подтверждены Патентом РФ.

Испытания проходят успешно!

В настоящий момент мы завершаем испытания ИГД со следующими техническими характеристиками:

• Общее количество датчиков, подключаемых на одну пару проводов – не менее 40;
• Время фиксации сработавшего геркона – не более 0,1 секунды;
• В качестве линии связи может использоваться любой провод или пара в кабеле;
• Диапазон напряжения питания линии связи, при котором сохраняется работоспособность системы – от 7 до 66 Вольт;
• Ток, потребляемый одним датчиком от линии связи в дежурном режиме – не более 30мкА.

Примечание. Именно столь малое потребление тока одним датчиком даёт возможность подключать практически неограниченное количество ИГД на одну пару проводов.

ИТОГО!

1) Для подключения трассы любой топологии с любым реальным количеством объектов (колодцев) требуется только одна пара проводов.

2) Система некритична к типу проводов, образующих трассу.

3) Время фиксации сработавшего геркона составляет менее 0,1 секунды, а передачи от него информации в центр на МАКС ЛКС – менее 1 секунды, что полностью исключает возможность саботажа и гарантирует передачу информации, даже если в дальнейшем датчик выведен из строя.

4) ИГД – законченное изделие, герметизация которого производится не Заказчиком на месте монтажа, а производителем на этапе изготовления.

Что выбрать для контроля колодцев?

Мы можем гарантировать, что в системе «Контроль колодцев на базе ИГД» мы предприняли все возможные меры для того, чтобы максимально продлить жизнь в колодце «умного геркона»: и в части герметизации электроники, и в части её устойчивости к помехам, а также в части максимально простой и быстрой замены блоков при их выходе из строя. Таким образом, проблема ускоренного старения электронных компонентов в агрессивной среде колодцев для данной системы остро стоять не может.

Мы предлагаем нашим заказчикам достойный выбор: либо максимальная долговечность – то есть, матричный или матрично-резистивный способ; либо минимум затрат на приобретение «трассообразующего материала» и на монтаж системы – то есть, система контроля колодцев на базе ИГД. Выбор за Вами!