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博物馆安防报警传输系统典型信号接口技术探析
   来源:辽宁省博物馆    点击数:   发布时间:2008年02月22日   

    本文对安防报警传输系统的典型接口硬件电路的功能特点及报警传输信号采集处理的可靠性进行了分析,针对系统工程技术与维护方面需要注意的问题进行了理论推导,结合工作实践,阐述了解决问题的方法。

    安防系统报警信号输入接口是位于系统前端的关键技术环节,可靠的报警信息采集是接口技术所必须的。GB/T16571-1996《文物系统博物馆安全防范工程设计规范》在工程设计原则中强调指出,传输系统一般宜自敷专线传输报警信息,形成以有线传输为主无线传输为辅的报警传输系统。随着技术的不断发展,以阻性为特征的报警传输系统接口技术应用越来越广泛,与此同时,报警类型的种类以及信息分辨能力也面临着新的技术要求。由于可靠的多种类别的报警信息往往都缘于接口电路的信息分辨功能,因此进一步加强报警传输系统接口技术研究,解决好博物馆安防系统设计与维护工作中的实际问题是非常必要的。下面仅就报警传输系统典型信号接口技术问题加以探讨,以期达到抛砖引玉之目的。

    一、典型接口硬件电路的功能及特点

    文物保护单位博物馆安全防范工作中安装使用报警系统年代比较早。经过几十年来技术发展,报警系统采用阻性信号传输技术一直很广泛并沿用至今。随着计算机应用普及,终端显示技术的不断提高,阻性信号传输形成了较为完善的接口技术,一些实用类型的报警信息需求逐渐得以实现,因此被称之为典型报警信号接口技术。

    典型接口电路的基本原理

    接口电路由报警信号电平转换选通电路(见图1)和报警信号处理电路(见图2)两部分组成。如图1b所示,接口电路信号入口的Uin信号电压由R1、Rx分压获得,R1为Uin上拉电阻,Rx为入侵探测器的线尾电阻(也称负载电阻,以下简称为Rx);Z1为线路保护齐纳二极管,C1为抗干扰电容,报警信号传输特性呈阻性。由于系统的报警回路较多,因此每增加一个回路就有相应的电路联接多路转换器(CMOS Multiplexer)的输入端。多路报警信号由CPU控制选通电路,实现8选1或16选1等逻辑选通,将某一回路的Uin信号电压通过多路转换器导通联接输出端口Ucom,送至报警信号处理电路。图1 的三个报警信号电平转换选通电路,图1a属于基本原理电路,图1b、1c在实际应用中比较多见。由于电路类型较多,传输线路保护技术等方面采用的方法不一,在此不一一列举。

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图一:报警信号电平转换选通电路

    接口的信号处理电路一般是由窗口比较器电路组成,如图2a所示,多路转换器电路的Ucom信号进入窗口比较器电路后,通过Ur1和Ur2基准电压判断比较Uin的电压变化情况,即可得到信号线开路、短路报警、探测器报警、探测器正常等状态信息。图2a中A1、A2比较器电路多为OC输出(图2的A3、A4与其类似),这样就很方便与TTL电路接口,将Uin状态信息转换为计算机所识别的数字信息。为了便于分析图2的三种类型报警信号处理电路的功能特点,可以将图2的电路工作参数条件设定为:Vdd>Ur1>Ur2>Ur3>Ur4>0V,以Ucom为变量因子,即可得出表1的信息结果(参数设计组合形式有多种,此数据为了便于说明),这就是通常所说的报警信号采集所获得的状态信息。从电路特性分析便知,此类型电路报警信号传输方式是以导线为信号载体,以阻性负载Rx为主要特征的典型报警信号接口电路。

    下面将图2中三个电路的各自工作状态通过表1进行比较分析。在表1中,第a列的一组对应于图2中a电路的工作逻辑状态;第b列的一组对应于图2中b电路的工作逻辑状态;第c列的一组对应于图2中c电路的工作逻辑状态。其中D1、D2、D3、D4分别对应于电路输入端Ucom与基准分压点Ur1、Ur2、Ur3、Ur4电位的相对变化而引起电路输出端逻辑数字变化表达式的数据位,其逻辑1、逻辑0分别代表输出信号逻辑电平高、低变化的状态。表1的数据是将图2的三个报警信号处理电路分类进行分析比较:a为普通型,b为增强型,c为实用新型。

    普通型接口技术分析

    通过表1的a列可以看出,由于图2a采用的是两位信号鉴别,状态信息比较少,因此这种类型接口只有开路和短路报警信号可用,入侵探测器的报警只能利用其中的开路报警状态(也有采用短路报警状态)数据。较早期的报警控制器及一些系统对这一接口电路应用比较普遍。GB12663-2001《防盗报警控制器通用技术条件》第5.2.3.1 报警输入分类的防拆报警条款规定:防盗报警控制器应有能接受探测器防拆报警信号的接口,防盗报警控制器及其辅助设备应有装在机壳盖里面的防拆探测装置;当打开探测器或防盗报警控制器机盖时或防盗报警控制器被移离安装表面时,应不受防盗报警控制器所处状态和交流断电影响,提供24h防拆报警。在解除警戒状态下,应能给出本地防拆报警指示。经过多年来技术不断进步,两位信号鉴别技术已经难以满足安防科技发展的需求,国家标准GB12663-1990已经被GB12663-2001所取代。

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图2:报警信号处理电路

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表一:图二的三种电路状态信息类别功能分析表

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