Материал: Пожарный извещатель системы охранно-пожарной сигнализации с использованием защищённого канала связи

Пожарный извещатель системы охранно-пожарной сигнализации с использованием защищённого канала связи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт компьютерных технологий и информационной безопасности

Кафедра информационной безопасности телекоммуникационных систем

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

на тему:

Пожарный извещатель системы охранно-пожарной сигнализации с использованием защищённого канала связи.

Руководитель дипломного проекта

ассистент Петров Д.А.

Дипломник Громоздин Андрей Николаевич, группа ИРС-31

Таганрог 2014г.

Аннотация

В данном дипломном проекте рассмотрена система охранно-пожарной сигнализации объекта устойчивая к обходу системы злоумышленником разработан пожарный извещатель для данной системы. В ходе работы над дипломным проектом произведен выбор и обоснование структурной и функциональной схемы системы. Определён протокол обмена данными между ПКП ОПС и извещателем, также рассмотрены вопросы защиты информации при осуществлении информационного обмена. Произведена разработка и расчет номинальных значений элементов, входящих в состав структурной и функциональной схем. Проведено моделирование отдельных функциональных узлов извещателя. Разработана конструкция защищённого от попыток обхода пожарного извещателя.

Проведено экономическое обоснование проекта и рассмотрены вопросы экологичности и безопасности жизнедеятельности проекта.

Оглавление

Аннотация

Введение

1. Обзор существующих извещателей ОПС

1.1 Извещатели систем ОПС

2. Анализ технического задания. Требования ТЗ к разрабатываемому извещателю

2.1 Идентификация извещателей

Максимальное число адресуемых извещателей: до 128

Дальность линии связи ПКП-Извещатель 200м., напряжение питания системы: +В

Режим работы извещателя: непрерывный

Извещатель пожарной сигнализации: однопозиционный

3. Разработка структурной схемы

4. Разработка функциональной схемы

4.1 Термометр

4.2 ИК сенсоры освещённости

Оценка величины напряжения на выходе фотодиода

4.3 Преобразование сигналов от ИК-фотодиодов для обработки в вычислительном устройстве

4.4 Вычислитель

4.5 Шина информационного обмена между извещателем и ПКП

4.6 Описание шины 1-wire

4.7 Основные принципы

4.8 Организация ведущих

4.9 Ведомые 1-Wire-компоненты

4.10. Магистраль и топология 1-Wire-сети

4.11 Описание микроконтроллера STM32F100С8

5. Разработка принципиальной схемы

5.1 Описание принципиальной схемы

5.2 Расчёт узлов пожарного извещателя

5.3 Синтез алгоритма обработки данных измерительных сенсоров

Мостовой измеритель температуры

5.4 Синтез алгоритма

Описание алгоритма

6. Моделирование

6.1 Моделирование узлов извещателя пожарной сигнализации в пакете Micro Cap

Моделирование усилителя 1

Моделирование усилителя 2

Моделирование стабилизатора напряжения

7. Разработка конструкции извещателя

8. Безопасность и экологичность проекта

8.1 Системный анализ работоспособности и безопасности системы пожарной сигнализации

8.2 Мероприятия по повышению надежности и работоспособности устройства

8.3 Защита окружающей среды

9. Технико-экономическое обоснование проекта

9.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки

9.2 Технические характеристики разрабатываемого устройства

9.3 Обоснование выбора аналога для сравнения

9.4 Обоснование выбора критериев сравнения разрабатываемого устройства с аналогом

9.5 Стоимостная оценка разработки

9.6 Расчет технико-экономических показателей разработки

9.7 Продвижение разработки

Заключение

Список использованных источников

Введение

В ходе дипломного проектирования необходимо разработать пожарный извещатель системы охранно-пожарной сигнализации, обладающий, адаптацией к изменению внешних условий за счёт использования адаптивных алгоритмов анализа входных данных, для улучшения сервисных характеристик устройства за счёт адаптации без необходимости изменения схемы извещателя. Одним из направлений развития систем пожарной сигнализации могут служить распределённые системы с постоянным накоплением, параллельной обработкой данных, за счёт использования распределённых вычислительных систем. Наличие объективной тенденции к переходу от систем с детерминированной логикой к системам с гибкой программно реализуемой логикой вызванной удешевлением микропроцессорной техники, которые преимущественно реализуются на микропроцессорах, современные микропроцессоры для встраиваемых применений обладают низкой стоимостью и имеют в своём составе широкий спектр периферийных интерфейсов различного назначения позволяющих решать широкий спектр задач. Наличие вычислительного ядра совместно с ядрами сигнальных процессоров в некоторых моделях микроконтроллеров позволяет производить не только первичную обработку данных в извещателях но и решать более сложные задачи.

Простота алгоритмов первичной обработки данных в таких системах не приводит к наличию неэффективно используемых вычислительных ресурсов за счёт наличия развитых режимов энергосбережения, при отсутствии ограничений по уровню потребляемой мощности, вычислительные ресурсы могут быть использованы для проведения параллельной обработки данных в системе ОПС, с последующей их консолидацией на ПКП ОПС.

система извещатель пожарная безопасность

1. Обзор существующих извещателей ОПС

1.1 Извещатели систем ОПС

Технические средства (ТС) охранной и охранно-пожарной сигнализации, предназначенные для получения информации о состоянии контролируемых параметров на охраняемом объекте, приема, преобразования, передачи, хранения, отображения этой информации в виде звуковой и световой сигнализации, в соответствии с ОСТ 25 829 - 78 классифицируются по области применения и функциональному назначению.

По области применения ТС делятся на охранные, пожарные и охранно-пожарные; по функциональному назначению - на технические средства обнаружения (извещатели), предназначенные для получения информации о состоянии контролируемых параметров, и ТС оповещения, предназначенные для приема, преобразования, передачи, хранения, обработки и отображения информации (СПИ, ППК и оповещатели).

Классификация пожарных извещателей

По принципу действия пожарные извещатели делят на извещатели ручного и автоматического действия.

Автоматические пожарные извещатели могут быть тепловыми, реагирующими на повышение температуры; дымовыми, реагирующими на появление дыма; имеются также извещатели пламени, реагирующие на оптическое излучение открытого пламени.

Классификация приемно-контрольных приборов

По информативной емкости (количеству контролируемых шлейфов сигнализации - ШС) ППК подразделяются на приборы малой (до 5 ШС), средней (от 6 до 50 ШС) и большой информационной емкости (свыше 50 ШС).

По информативности ППК могут быть малой (до 2 видов извещений) и средней информативности (от 3 до 5 видов извещений).

Классификация оповещателей

По характеру выдаваемых сигналов оповещатели подразделяются на световые и звуковые, а по исполнению - на оповещатели для использования в помещениях и на открытом воздухе.

Классификация систем передачи извещений

По информационной емкости (количеству охраняемых объектов) СПИ подразделяют на системы с постоянной информационной емкостью и возможностью наращивания информационной емкости.

По информативности СПИ подразделяются на системы малой (до 2 видов извещений), средней (от 3 до 5 видов извещений) и большой информативности (свыше 5 видов извещений).

По типу используемых линий (каналов) связи СПИ подразделяются на системы, использующие линии телефонной сети (в том числе переключаемые), специальные линии связи, радиоканалы, комбинированные линии связи и др.

По количеству направлений передачи информации СПИ подразделяются на системы с одно - и двунаправленной передачей информации (с наличием обратного канала).

Имеются СПИ с постоянным и переменным форматами сообщения.

По алгоритму обслуживания объектов СПИ подразделяются на неавтоматизированные системы с ручным "взятием" объектов под охрану и "снятием" с охраны после ведения телефонных переговоров дежурного пульта управления с хозорганом и автоматизированные с автоматическим "взятием" и "снятием" (без ведения телефонных переговоров).

По способу отображения поступающей на ПЦН информации СПИ подразделяются на системы с индивидуальным или групповым отображением информации в виде световых и звуковых сигналов, с отображением информации на дисплеях с применением устройств обработки и накопления банка данных.

В соответствии с ГОСТ 26342 - 84 охранно-пожарные извещатели классифицируются по следующим параметрам:

­         по назначению - для закрытых помещений, открытых площадок, периметров объектов;

­         по виду зоны, контролируемой извещателем, - точечные, линейные, поверхностные и объемные;

­         по принципу действия охранные извещатели подразделяются на омические, магнитоконтактные, ударно-контактные, пьезоэлектрические, емкостные, ультразвуковые, оптико-электронные, радиоволновые, комбинированные и др.;

­         по количеству зон обнаружения - одно - и многозонные; по дальности действия ультразвуковые, оптико-электронные и радиоволновые охранные извещатели для закрытых помещений подразделяются на извещатели малой (до 12 м), средней (от 12 до 30 м) и большой дальности (свыше 30 м);

­         по дальности действия оптико-электронные и радиоволновые охранные извещатели для открытых площадок и периметров объектов подразделяются на извещатели малой (до 50 м), средней (от 50 до 200 м) и большой дальности (свыше 200 м);

­         по конструктивному исполнению ультразвуковые, оптико-электронные и радиоволновые охранные извещатели подразделяются на однопозиционные, в которых передатчик (излучатель) и приемник совмещены в одном блоке (может быть несколько передатчиков и приемников в одном блоке); двухпозиционные, в которых передатчик (излучатель) и приемник выполнены в виде отдельных блоков; многопозиционные, в которых имеется более двух блоков в любой комбинации;

­         по способу электропитания - токонепотребляющие (используется "сухой" контакт), питающиеся от ШС (шлейфа сигнализации), внутреннего автономного источника питания, внешнего источника постоянного тока напряжением 12.24 В, сети переменного тока напряжением 220 В.

Охранно-пожарные извещатели по принципу действия подразделяются на магнитоконтактные, ультразвуковые и оптико-электронные.

По количеству зон обнаружения, дальности действия и конструктивному исполнению охранно-пожарные извещатели классифицируются аналогично охранным извещателям.

По типу обнаруживаемых тревожных событий извещатели, применяемые в системах охранно-пожарной сигнализации разделяются:

­      появление открытого пламени;

­      появление задымления;

­      повышение температуры;

­      движение злоумышленника (ИК активные и пассивные, радиоволновые линейные и объемные, ультразвуковые);

­      открытие контролируемой зоны (магнитоконтактные);

­      нарушения целостности стекла (акустические, ударно-контактные);

­      изменение ёмкости (емкостные);

­      колебание охраняемой поверхности (вибрационные);

­      преступное нападение (тревожные кнопки и педали, "кукла");

­      любые комбинации из вышеперечисленных.

ПКП по способу обмена данными с извещателями можно разделить на проводные или беспроводные (радиоканальные) В проводных системах используются 2-х проводные (электропитание осуществляется по шлейфу сигнализации, например Фотон-8) или 4-х проводные извещатели (для монтажа извещателя необходимо подвести к месту установки извещателя линию питающего напряжения от блока питания и линию сигнализации, например Фотон-СК), В некоторых извещателях устанавливается "тампер" контакт контроля вскрытия, который сигнализирует о попытке злоумышленника нарушить целостность корпуса извещателя.

Дымовые пожарные извещатели.

Принцип работы большинства дымовых извещателей основан на обнаружении поглощающих твердых частиц, которые образуются в помещениях при неполном сгорании большинства материалов, такие извещатели являются измерителями прозрачности воздуха в контролируемой зоне.

Дымовые пожарные извещатели, исходя из принципа их работы и конструкции, а также конфигурации контролируемой зоны можно разделить на следующие виды:

Точечные дымовые оптические пожарные извещатели.

Рисунок 1.1 - Внешний вид точечных оптических пожарных извещателей.

Извещатели реагируют на возникновение дыма вокруг точки в которой они установлены. Радиус зоны действия зависит от технических характеристик извещателя, высоты их установки, строительных особенностей помещения и регламентируется строительными нормами (СНБ).

Такие извещатели, состоят из закрытой от света но позволяющей свободно проходить воздуху дымовой камеры и электронной схемы <#"863024.files/image004.gif"> 

Рисунок 1.2 - Внешний вид линейных оптических пожарных извещателей.

Линейными извещатели считаются потому, что обнаруживают наличие задымления на протяжении линейной зоны обнаружения. Конфигурация зоны обнаружения определяется техническими характеристиками извещателя и может достигать 100 м. Линейные пожарные извещатели состоят из сонаправленных источника и приемника инфракрасного излучения. Источник и приемник может выполнятся как в виде отдельных модулей, так и в виде одного модуля с применением отражателя (однопозиционные). Наличие возгорания определяется по уровню сигнала на приёмнике оптического излучения, при возникновении задымления в контролируемой зоне, уровень сигнала на приемнике значительно падает.

Рисунок 1.3 - Зона обнаружения линейных оптических пожарных извещателей.

Линейными пожарными извещателями как правило оборудуются протяженные помещения с высоко расположенными перекрытиями (спортзалы, выставочные павильоны, склады.). Одним из условий установки таких извещателей, является отсутствие преград в контролируемой зоне. Линейные пожарные извещатели не как и точечные не пригодны для обнаружения возгорания веществ не выделяющих дыма.