专利名称:远距离自动集中监控系统的制作方法
本发明属于由中央站按顺序询问分站的监控系统技术领域：
，国际分类号为G08B26/00(IPC第四版)。
该系统由一台中央站主控计算机、多路现场站群及信号传输设备组成。其中现场站可以是一座仓库，如军用库、金库等，也可以是一座建筑物如博物馆、银行等。中央站控制器是一台微型计算机，它是整个系统的核心部份。它可以采集各个现场站的各类开关量、模拟量传感器的输出信号，也可以命令各个现场站中各种执行装置，如摄象机，温湿度调节器、电子密码锁、电动门、防卫执行机构等，按规定的程序动作，由此实现对一群现场站的监测和控制的目的。
和本发明相关的技术有自动控制器、监控装置、报警装置。国际分类号分别是G05B11、G08C25、G08B(IPC第四版)。在中国专利局文献馆检索到和本发明相近的技术是U.S Pat 4361832，1982年11月30日批准，其专利名称为“自动集中监控系统”，国际专利分类号为G08B29/00，H04M11/04(第三版)。
现有技术(包括U.S Pat 4361832号专利)的各种监控系统存在以下明显的不足1.系统的每一路信号线只能容纳1个或几个，至多也是15个现场站分机。为了扩大系统的监控容量必然要增加监控路数，即要增加信号线。对于远距离监控系统来说，增加路数，会使信号线成本提高很多，有时甚至是不可接受的。另外系统可增加的路数也是有一定限制的，故在监控容量大的场合下，这些系统显得无能为力。
2.一般地来说，每一现场站要求探测的信息很多，但这些系统的每一现场站分机输入信号通道少，为了完成信息探测任务，必须安排多个现场站分机。
3.中央站控制器分布于各个现场站的每一个传感器采用巡回检测的工作方式。在传感器数量较多时，系统的巡回检测周期长，从而降低了系统对异常事件的反应速度。比如、传感器数量为1万个时，系统对现场站异常事件的反应时间为5分钟，若10万个传感器则反应时间为50分钟。显然这是不能令人接受的。这里现场站分机的每一个输入通道仅被一个探测器所占用。
4.现有的监控系统大多都是为某一目的专门设计的，因而系统的通用性不强。
5.现有的监控系统没有配备有效的实时作用的执行装置的控制电路，因而抗破坏性能差。
本发明的目的是利用一种新的设计思想，使监控系统以一种全新的方式工作。与现有系统相比该系统成本低，监控容量大，对异常事件反应速度快，系统的通用性强，系统还配备有效的实时作用的执行机构，提高了系统的防卫能力。
本发明采用以下技术方案来实现其发明目的第一.中央站控制器是一台微型计算机，中央站计算机通过多路总线分别对挂接在总线上的一群现场站进行多功能监控。系统通讯采用的是总线式通讯结构及计数分频式通讯规则。因此从中央站引出的每一路总线上可以挂接一大群现场站分机(可以超过256个)并可缩短系统通讯联系时间，提高系统对现场站事件的反应速度，降低系统成本。
第二.每一现场站分机具有多达几百个信号输入通道。这样不仅可以探测更多的信息，而且可以采用几个廉价且具有不同工作原理的传感器探测同一信息的互补式探测方式，大大地降低了系统的误报率和漏报率。
第三.同一现场站的各个传感器发出的信息，首先经本地或门表决电路形成现场站主状态。监控系统工作时，中央站巡回检测并存贮所有现场站主状态信号，然后对这些主状态信号进行分析，当发现某些现场站主状态发生异常时，则根据这些现场站服务级别高低，依次进行服务以确定异常事件的性质。当全部服务完毕后，再进行下一轮巡检周期。现场站的服务级别由微型计算机的软件定义的。
第四.各现场站探测器状态的解释是由微型计算机的软件定义的，这就允许在系统的各个现场站使用各种可能的探测器，即系统的各个现场站性质是任意的，可以是武器库、金库、木材场、博物馆、宾馆等。
第五.系统各现场站分机设置有防卫执行机构控制器，可以实时有效地控制防卫执行机构。该机构受现场站主传感器与主控计算机的双重控制。当现场站辅助传感器探测到异常事件(偷盗、破坏)即将发生时，主控计算机立即解除对执行机构的三道保险(断路、短路、电源开路)，使防卫执行机构进入待命状态。此时，一旦主传感器探测到异常事件时，防卫执行机构立即作用，有效地起到了防卫作用。
由于系统现场站可以装备防卫执行机构，为了安全起见，把系统划成如下四个工作状态。
1.安全状态处于安全状态的系统，对现场站只起监控作用。一般当合法人员进入现场站时，该现场站应处于安全状态。此时，该现场站的防卫执行机构处于安全状态，绝对不会作用。
2.一级警戒状态处于一级警戒状态的现场站，仅具有报警功能，没有防卫功能。
3.二级警戒状态本技术方案五所述的就是现场站处于二级警戒状态的情形。这是一个基本的工作状态，其它各工作状态都是由此状态派生出来的。
4.三级警戒状态非常重要的现场站，应该处于三级警戒状态。其特点是当系统室外信号线被破坏后，其防卫执行机构仍和未破坏前一样，具有防卫功能。各现场站究竞处于什么状态，可由软件来定义。
第六.监控系统现场站主状态是通过中央站计算机寻址该现场站分机时，由该现场站分机的地址形成的。
第七.计算机发出的寻址指令不仅可以寻址，而且可以监视通讯线路是否畅通。如果线路某处发生故障或被剪断，中央站可立即指示问题所在处。
本发明和现有技术相比有以下显著优点第一.在现场站数量大，距离远，探测器数量多，类型复杂的情况下系成本提高幅度不大。
第二.系统的反应速度快。系统可以容纳上千台现场站分机，每台分机可容纳上百个传感器，且在2秒钟对现场站异常事件作出反应。
第三.系统通用性强。因为中央站显示台信号指示灯的意义可以随意更改，系统软件也很容易更改，因而可适用于各种不同的场合。
第四.系统具有很强的防卫功能，且自身具有一定抗破坏能力。
第五.现场站主状态、各传感器状态的解释、各现场站的工作状态、服务级别、服务类型，均由计算机软件来定义。
本发明实施例通过如下图一是系统框图。系统采用一台微型计算机1作为中央站控制器，中央站通过接口电路2引出四路通讯总线3、4、5、6，每一路总线由一对双绞线或一对光缆组成;每一路总线上可以挂接333个现场站分机11，每一个现场站分机具有100个开关量信号输入通道、10个模拟量信号输入通道，几十个开关量信号输出通道。
图二是现场站分机11的框图。它由信号驱动/接收器12、寻址器13、巡回检测器14、现场传感器15、执行机构控制器16、执行机构17等组成。
系统开始巡检开始时，首先计算机1通过接口电路2、信号驱动/接收器7、8、9、10向四路总线上的所有现场站分机11发送清零同步信号。然后，计算机通过四路总线向所有的现场站分机寻址器13发送第一个寻址脉冲。此时，只有被预先通过硬件约定的四路总线上各自的第一个现场站分机被同时选中。然后，同时从这四路总线上读取并存贮这四个现场站分机，巡回检测器14，主状态信号，接着发送第二个寻址脉冲，此时，读取的四个主状态信号是来自四路总线上各自的第二个现场站分机。接着再发送第三个、第四个寻址脉冲……，直到把所有现场站分机选通并读取存贮完它们的主状态信号为止。然后对这些主状态信号进行分析，判明是否有异常事件发生，若没有，则进入下一轮巡检周期，否则，对有异常事件的现场站进行服务，服务次序是按照预先由软件定义的服务级别的高低进行的。
图三是现场站分机寻址器13的原理框图，由复位电路20、计数/分频器19、译码/锁存器18等组成。其功能是对来自中央站的地址进行译码，若为该现场站分机的地址码，则命令该现场站分机与通信总线间的电子开关打开，切断其它 现场站分机与总线之间的联系。寻址控制器以计数分频器为基础设计的，当脉冲计数达到预定值时，即可有选通输出信号，而在其它值的情况下都没有选通信号输出，这样设计的优点在于减少系统应答时间，不仅提高了系统运行时间，而且也降低了系统成本。
图四是现场站巡回检测器14原理框图。当中央站计算机的选通脉冲处于低电平时，清零电路输出端R为高电平通过10个2输入或门和10个2输入或非门使巡回检测器形成或门表决状态，此表决状态就是该现场站分机的主状态。在系统处于或门表决状态时，若信号输出端没有信号，则说明100个开关量信号输入通道K0-K99中没有一个通道有信号输入。否则，至少有一个输入通道有信号输入。为了判明是那些通道有信号输入，微型计算机必须向该检测器发送一个规定的选通脉冲，使清零电路输出端R为低电平，允许计数分频器计数，然后依次发送选通脉冲。每选通一个输入通道就读取并存贮一次信号输出端的信号，所读取的信号就是该输入通道的信号。最后对所有的输出信号进行判别，即可知道那一个通道有信号输入。
图五是自动执行机构17的作用原理框图。自动执行机构是指现场站发生不正常现象时，用来消除不正常现象或阻滞不正常现象继续发生的装置。本发明所述的执行机构，其作用特点是实时、安全、可靠。只有这样，才能有效地防止异常现象的发生和发展。我们知道，一般执行装置的作用过程是计算机从现场站采集信号后，进行分析处理，当发现有异常现象发生时，计算机发出控制指令，启动执行装置。这一过程少说也需要几秒钟到几十秒钟。对于温度调节器、电子锁等装置，这一延时无关紧要，但对于那些防止火灾或偷盗的执行机构来说，显然是不可接受的。为了克服这一缺点，本发明采用了独特的设计方法。如图五所示，为了平时安全不误动作、计算机通过执行机构控制器16给执行机构17设立了开路，短路、电源断路三道保险来保证系统的安全性和可靠性。中央站计算机1根据现场站传感器15中的辅助传感器送来的信息来决定是否解除保险，当执行机构的保险机构解除保险后，执行机构只受现场站传感器15的主传感器的控制，处于待命状态，一旦主传感器动作，执行机构17立即有效地作用。
本发明具有以下功能1.对要害区域闯入、潜入、偷盗、人为破坏、火灾、有害气体等异常事件以及对系统自身故障、线路断线故障等情况进行报警，任何报警信号都能正确地指示出报警源的具体位置、类型、报警级别和时间等，打印机可即时地打印以上全部信息作为客观记录。
2.该系统可以灵活地实现自动或手动控制现场站各类执行装置，如电子随机密码锁、火灾自动灭火系统、防卫攻击系统、案犯特征记录以及通讯设备、勤务设备等，也可以根据实际情况增设其它辅助装置。
3.温湿度及其它模拟量参数的自动巡检及显示记录。
4.自动防卫功能为了防止事故的发生或延续，本发明不仅配备了起驱散作用的现场声光报警装置，而且也装备了起阻滞作用的自动防卫系统。
5.若在监控范围内有两处或两处以上区域同时出现事故，则系统首先处理警戒级别高的区域，然后依级别的高低，依次处理其他事故区，优先权的顺序可以灵活地通过软件实现。
权利要求
1.远距离自动集中监控系统由中央站主控计算机、现场站分机、现场传感器与执行机构、通讯线路等组成，本发明的特征在于系统通讯采用总线式通讯结构及计数分频式通讯规则，从中央站引出的每一路总线上可以挂接一群现场站分机。
2.根据权利要求
1所述的远距离自动集中监控系统，其特征在于同一现场站的各个传感器发出的信息首先经本地或门表决电路形成现场站主状态，监控系统工作时，中央站巡回读取并存贮所有现场站主状态信号，然后对这些主状态信号进行分析，当发现某些现场站主状态发生异常时，则根据这些现场站的服务级别高低依次服务，服务完毕后，再进行下一轮巡检周期。现场站的服务级别由计算机的软件定义的。
3.根据权利要求
1所述的远距离自动集中监控系统，其特征在于现场站执行机构由断路、短路、电源开路三道保险来保证系统的安全性和可靠性。解除保险与否由中央站计算机根据现场站辅助传感器送来的信息来决定。当执行机构的保险机构解除保险后，执行机构只受现场站主传感器的控制，处于待命状态，一旦主传感器动作，执行机构立即有效地作用。
4.根据权利要求
1、2所述的远距离自动集中监控系统，其特征在于现场站主状态是通过中央站计算机寻址该现场站分机时，由该现场站分机的地址形成的。
5.根据权利要求
1所述的远距离自动集中监控系统，其特征在于计算机发出的寻址指令不仅可以寻址，而且可以监视通讯线路是否畅通，如果线路某处发生故障或被剪断，中央站可立即指示出问题所在处。
专利摘要
远距离自动集中监控系统属于监控系统领域(G08B)。该发明采用微机通过多路总线分别对挂接在总线上的一大群现场站进行多功能监测和控制。本系统由微机、通讯线路、现场站分机、现场站传感器与执行机构等组成。中央站计算机既可采集一定距离外各现场站如军用库、银行等各类传感器的输出信号，也可命令各执行机构如摄象机、电子锁等按规定程序动作。本系统具有反应速度快，警戒面积大，传输距离远，可靠性高、成本低、误报率、漏报率低等优点。
文档编号为G08B26/00(IPC第四版)。
该系统由一台中央站主控计算机、多路现场站群及信号传输设备组成。其中现场站可以是一座仓库，如军用库、金库等，也可以是一座建筑物如博物馆、银行等。中央站控制器是一台微型计算机，它是整个系统的核心部份。它可以采集各个现场站的各类开关量、模拟量传感器的输出信号，也可以命令各个现场站中各种执行装置，如摄象机，温湿度调节器、电子密码锁、电动门、防卫执行机构等，按规定的程序动作，由此实现对一群现场站的监测和控制的目的。
和本发明相关的技术有自动控制器、监控装置、报警装置。国际分类号分别是G05B11、G08C25、G08B(IPC第四版)。在中国专利局文献馆检索到和本发明相近的技术是U.S Pat 4361832，1982年11月30日批准，其专利名称为“自动集中监控系统”，国际专利分类号为G08B29/00，H04M11/04(第三版)。
现有技术(包括U.S Pat 4361832号专利)的各种监控系统存在以下明显的不足1.系统的每一路信号线只能容纳1个或几个，至多也是15个现场站分机。为了扩大系统的监控容量必然要增加监控路数，即要增加信号线。对于远距离监控系统来说，增加路数，会使信号线成本提高很多，有时甚至是不可接受的。另外系统可增加的路数也是有一定限制的，故在监控容量大的场合下，这些系统显得无能为力。
2.一般地来说，每一现场站要求探测的信息很多，但这些系统的每一现场站分机输入信号通道少，为了完成信息探测任务，必须安排多个现场站分机。
3.中央站控制器分布于各个现场站的每一个传感器采用巡回检测的工作方式。在传感器数量较多时，系统的巡回检测周期长，从而降低了系统对异常事件的反应速度。比如、传感器数量为1万个时，系统对现场站异常事件的反应时间为5分钟，若10万个传感器则反应时间为50分钟。显然这是不能令人接受的。这里现场站分机的每一个输入通道仅被一个探测器所占用。
4.现有的监控系统大多都是为某一目的专门设计的，因而系统的通用性不强。
5.现有的监控系统没有配备有效的实时作用的执行装置的控制电路，因而抗破坏性能差。
本发明的目的是利用一种新的设计思想，使监控系统以一种全新的方式工作。与现有系统相比该系统成本低，监控容量大，对异常事件反应速度快，系统的通用性强，系统还配备有效的实时作用的执行机构，提高了系统的防卫能力。
本发明采用以下技术方案来实现其发明目的第一.中央站控制器是一台微型计算机，中央站计算机通过多路总线分别对挂接在总线上的一群现场站进行多功能监控。系统通讯采用的是总线式通讯结构及计数分频式通讯规则。因此从中央站引出的每一路总线上可以挂接一大群现场站分机(可以超过256个)并可缩短系统通讯联系时间，提高系统对现场站事件的反应速度，降低系统成本。
第二.每一现场站分机具有多达几百个信号输入通道。这样不仅可以探测更多的信息，而且可以采用几个廉价且具有不同工作原理的传感器探测同一信息的互补式探测方式，大大地降低了系统的误报率和漏报率。
第三.同一现场站的各个传感器发出的信息，首先经本地或门表决电路形成现场站主状态。监控系统工作时，中央站巡回检测并存贮所有现场站主状态信号，然后对这些主状态信号进行分析，当发现某些现场站主状态发生异常时，则根据这些现场站服务级别高低，依次进行服务以确定异常事件的性质。当全部服务完毕后，再进行下一轮巡检周期。现场站的服务级别由微型计算机的软件定义的。
第四.各现场站探测器状态的解释是由微型计算机的软件定义的，这就允许在系统的各个现场站使用各种可能的探测器，即系统的各个现场站性质是任意的，可以是武器库、金库、木材场、博物馆、宾馆等。
第五.系统各现场站分机设置有防卫执行机构控制器，可以实时有效地控制防卫执行机构。该机构受现场站主传感器与主控计算机的双重控制。当现场站辅助传感器探测到异常事件(偷盗、破坏)即将发生时，主控计算机立即解除对执行机构的三道保险(断路、短路、电源开路)，使防卫执行机构进入待命状态。此时，一旦主传感器探测到异常事件时，防卫执行机构立即作用，有效地起到了防卫作用。
由于系统现场站可以装备防卫执行机构，为了安全起见，把系统划成如下四个工作状态。
1.安全状态处于安全状态的系统，对现场站只起监控作用。一般当合法人员进入现场站时，该现场站应处于安全状态。此时，该现场站的防卫执行机构处于安全状态，绝对不会作用。
2.一级警戒状态处于一级警戒状态的现场站，仅具有报警功能，没有防卫功能。
3.二级警戒状态本技术方案五所述的就是现场站处于二级警戒状态的情形。这是一个基本的工作状态，其它各工作状态都是由此状态派生出来的。
4.三级警戒状态非常重要的现场站，应该处于三级警戒状态。其特点是当系统室外信号线被破坏后，其防卫执行机构仍和未破坏前一样，具有防卫功能。各现场站究竞处于什么状态，可由软件来定义。
第六.监控系统现场站主状态是通过中央站计算机寻址该现场站分机时，由该现场站分机的地址形成的。
第七.计算机发出的寻址指令不仅可以寻址，而且可以监视通讯线路是否畅通。如果线路某处发生故障或被剪断，中央站可立即指示问题所在处。
本发明和现有技术相比有以下显著优点第一.在现场站数量大，距离远，探测器数量多，类型复杂的情况下系成本提高幅度不大。
第二.系统的反应速度快。系统可以容纳上千台现场站分机，每台分机可容纳上百个传感器，且在2秒钟对现场站异常事件作出反应。
第三.系统通用性强。因为中央站显示台信号指示灯的意义可以随意更改，系统软件也很容易更改，因而可适用于各种不同的场合。
第四.系统具有很强的防卫功能，且自身具有一定抗破坏能力。
第五.现场站主状态、各传感器状态的解释、各现场站的工作状态、服务级别、服务类型，均由计算机软件来定义。
本发明实施例通过如下图一是系统框图。系统采用一台微型计算机1作为中央站控制器，中央站通过接口电路2引出四路通讯总线3、4、5、6，每一路总线由一对双绞线或一对光缆组成;每一路总线上可以挂接333个现场站分机11，每一个现场站分机具有100个开关量信号输入通道、10个模拟量信号输入通道，几十个开关量信号输出通道。
图二是现场站分机11的框图。它由信号驱动/接收器12、寻址器13、巡回检测器14、现场传感器15、执行机构控制器16、执行机构17等组成。
系统开始巡检开始时，首先计算机1通过接口电路2、信号驱动/接收器7、8、9、10向四路总线上的所有现场站分机11发送清零同步信号。然后，计算机通过四路总线向所有的现场站分机寻址器13发送第一个寻址脉冲。此时，只有被预先通过硬件约定的四路总线上各自的第一个现场站分机被同时选中。然后，同时从这四路总线上读取并存贮这四个现场站分机，巡回检测器14，主状态信号，接着发送第二个寻址脉冲，此时，读取的四个主状态信号是来自四路总线上各自的第二个现场站分机。接着再发送第三个、第四个寻址脉冲……，直到把所有现场站分机选通并读取存贮完它们的主状态信号为止。然后对这些主状态信号进行分析，判明是否有异常事件发生，若没有，则进入下一轮巡检周期，否则，对有异常事件的现场站进行服务，服务次序是按照预先由软件定义的服务级别的高低进行的。
图三是现场站分机寻址器13的原理框图，由复位电路20、计数/分频器19、译码/锁存器18等组成。其功能是对来自中央站的地址进行译码，若为该现场站分机的地址码，则命令该现场站分机与通信总线间的电子开关打开，切断其它 现场站分机与总线之间的联系。寻址控制器以计数分频器为基础设计的，当脉冲计数达到预定值时，即可有选通输出信号，而在其它值的情况下都没有选通信号输出，这样设计的优点在于减少系统应答时间，不仅提高了系统运行时间，而且也降低了系统成本。
图四是现场站巡回检测器14原理框图。当中央站计算机的选通脉冲处于低电平时，清零电路输出端R为高电平通过10个2输入或门和10个2输入或非门使巡回检测器形成或门表决状态，此表决状态就是该现场站分机的主状态。在系统处于或门表决状态时，若信号输出端没有信号，则说明100个开关量信号输入通道K0-K99中没有一个通道有信号输入。否则，至少有一个输入通道有信号输入。为了判明是那些通道有信号输入，微型计算机必须向该检测器发送一个规定的选通脉冲，使清零电路输出端R为低电平，允许计数分频器计数，然后依次发送选通脉冲。每选通一个输入通道就读取并存贮一次信号输出端的信号，所读取的信号就是该输入通道的信号。最后对所有的输出信号进行判别，即可知道那一个通道有信号输入。
图五是自动执行机构17的作用原理框图。自动执行机构是指现场站发生不正常现象时，用来消除不正常现象或阻滞不正常现象继续发生的装置。本发明所述的执行机构，其作用特点是实时、安全、可靠。只有这样，才能有效地防止异常现象的发生和发展。我们知道，一般执行装置的作用过程是计算机从现场站采集信号后，进行分析处理，当发现有异常现象发生时，计算机发出控制指令，启动执行装置。这一过程少说也需要几秒钟到几十秒钟。对于温度调节器、电子锁等装置，这一延时无关紧要，但对于那些防止火灾或偷盗的执行机构来说，显然是不可接受的。为了克服这一缺点，本发明采用了独特的设计方法。如图五所示，为了平时安全不误动作、计算机通过执行机构控制器16给执行机构17设立了开路，短路、电源断路三道保险来保证系统的安全性和可靠性。中央站计算机1根据现场站传感器15中的辅助传感器送来的信息来决定是否解除保险，当执行机构的保险机构解除保险后，执行机构只受现场站传感器15的主传感器的控制，处于待命状态，一旦主传感器动作，执行机构17立即有效地作用。
本发明具有以下功能1.对要害区域闯入、潜入、偷盗、人为破坏、火灾、有害气体等异常事件以及对系统自身故障、线路断线故障等情况进行报警，任何报警信号都能正确地指示出报警源的具体位置、类型、报警级别和时间等，打印机可即时地打印以上全部信息作为客观记录。
2.该系统可以灵活地实现自动或手动控制现场站各类执行装置，如电子随机密码锁、火灾自动灭火系统、防卫攻击系统、案犯特征记录以及通讯设备、勤务设备等，也可以根据实际情况增设其它辅助装置。
3.温湿度及其它模拟量参数的自动巡检及显示记录。
4.自动防卫功能为了防止事故的发生或延续，本发明不仅配备了起驱散作用的现场声光报警装置，而且也装备了起阻滞作用的自动防卫系统。
5.若在监控范围内有两处或两处以上区域同时出现事故，则系统首先处理警戒级别高的区域，然后依级别的高低，依次处理其他事故区，优先权的顺序可以灵活地通过软件实现。GK87100353SQ87100353
公开日1988年9月28日 申请日期1987年1月23日
发明者贾云得, 马宝华, 李科杰 申请人:北京工业学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan