ДОМОФОННЫЙ КОММУТАТОР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к оборудованию коммунальной техники жилых многоквартирных домов производственных и иных помещений, а именно к системам электрической связи и коммутации в жилых домах, производственных и иных помещениях, в частности к домофонным системам аудиодомофонам.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом предлагаемого домофонного коммутатора является коммутатор абонентский, реализованный в домофоне многофункциональном, раскрытом в патенте РФ на полезную модель №103264, МПК H04M 11/02, опубликованном 27.03.2011, содержащий корпус, набор электронных ключей для соединения модуля сопряжения с телефонной линией, и микроконтроллера с абонентскими телефонными4- трубками, и предназначенный для установления голосового соединения с требуемым абонентом и сканирования абонентских телефонных трубок для определения активной трубки через модуль сопряжения с телефонной линией.
Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, а именно: возможность соединение только с требуемым абонентом (абонентским блоком или абонентскими телефонными трубками) одной квартиры, так как назначение коммутатора в домофонной системе заключается в организации связи и ведения диалога «Гостя» только с одной квартирой «Жителя»; отсутствие возможности трансляции голосовых сообщений через телефонные трубки абонентов при отсутствии вызова с вызывной панели домофона, когда трубка абонента находится в состоянии «положена»; отсутствие возможности снятия показаний с индивидуальных приборов учета; отсутствие индивидуального и резервного источника питания; отсутствие альтернативного канала приема и передачи данных.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности за счет обеспечения сбора данных с электрических приборов учета в жилых многоквартирных домах и производственных помещений с использованием существующих домофонных систем, повышение надежности и безопасности при эксплуатации.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение надежности за счет аккумуляторной батареи, взаимодействующей с импульсным блоком питания и обеспечивающей бесперебойную работу домофонного коммутатора в случае отключения импульсного блока питания.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый домофонный коммутатор содержит корпус, включающий в себя плату-носитель с размещенными на ней микроконтроллером, модуль приема-передачи, соединенный с микроконтроллером и обеспечивающий связь с удаленным сервером, узел коммутации, предназначенный для вызова и голосового соединения «Гостя» с требуемым абонентским блоком, и, в случае возникновения чрезвычайной ситуации, обеспечения одновременного соединения всех абонентских блоков с модулем усиления звука, модуль для снятия показаний с общедомовых и квартирных электрических приборов учета и передачи этих показаний по беспроводным или проводным линиям передачи данных на модуль хранения показаний упомянутых электрических приборов учета, независимый внешний источник электроэнергии, представляющий собой импульсный блок питания, и аккумуляторную батарею, взаимодействующую с импульсным блоком питания и обеспечивающую бесперебойную работу домофонного коммутатора в случае отключения импульсного блока питания.
Кроме того, микроконтроллер домофонного коммутатора может производить сбор, хранение и передачу данных о суммарном количестве трансляций сообщений, часов наработки, количестве циклов заряд-разряд аккумуляторной батареи, переход с основного источника питания на резервный, индикацию значений температуры окружающей среды, индикацию вскрытия корпуса устройства, с передачей всех необходимых данных и параметров на устройство управления домофонным коммутатором посредством приемопередатчиков.
Определение времени суток микроконтроллером выполняется с помощью часов микроконтроллера или приемо-передатчика, время периодически синхронизируется с устройством управления
домофонным коммутатором с помощью проводных или беспроводных способов приема передачи данных.
Карта памяти представляет собой запоминающее устройство использующее специальный механизм разрешений на чтение/запись и удаление информации, содержащей неизменяемую область идентификационных данных.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать модуль приема-передачи, организованный в виде GSM модема работающего с двумя модулями (SIM) идентификации абонента в виде карт вставляемых в слот, или SIM чипов запаиваемых в печатную плату-носитель, имеющих уникальный идентификационный номер присвоенный оператором сотовой сети. Прием и передача данных с использованием GSM модема осуществляется по беспроводным каналам выбранного сотового оператора. В случае, если в один модуль (SIM) идентификации абонента одного сотового оператора, по каким-либо причинам находится вне зоны действия сети, автоматически осуществляется переход к работе со вторым модулем (SIM) идентификации абонента.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать модуль приема-передачи, организованный в виде 3G модема работающего с двумя модулями (SIM) идентификации абонента в виде карт вставляемых в слот, или SIM чипов запаиваемых в печатную плату-носитель, имеющих уникальный идентификационный номер присвоенный оператором сотовой сети. Прием и передача данных с использованием 3G модема осуществляется по беспроводным каналам выбранного сотового оператора. В случае, если в один модуль (SIM) идентификации абонента одного сотового оператора, по каким-либо причинам находится вне зоны действия сети, автоматически осуществляется переход к работе со вторым модулем (SIM) идентификации абонента.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать модуль приема-передачи, организованный в виде 4G модема работающего с двумя модулями (SIM) идентификации абонента в виде карт вставляемых в слот, или SIM чипов запаиваемых в печатную плату-носитель, имеющих уникальный идентификационный номер присвоенный оператором сотовой сети. Прием и передача данных с использованием 3G модема осуществляется по беспроводным каналам выбранного сотового оператора. В случае, если в один модуль (SIM) идентификации абонента одного сотового оператора по каким-либо причинам находится вне зоны действия сети, автоматически осуществляется переход к работе со вторым модулем (SIM) идентификации абонента.
Модуль (SIM) идентификации абонента в виде карт, вставляемых в слот, или SIM чипов запаиваемые в плату-носитель представляют собой устройство с уникальным идентификационным номером присваиваемый оператором сотовой сети.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать модуль приема-передачи, организованный в виде WiFi модуля, позволяющий создать собственную сеть связи среди домофонных коммутаторов, в случае установки данного модуля в каждый домофонный коммутатор. При организации собственной сети связи между коммутаторами возможна организация связи «Master-Slave», при которой один из коммутаторов будет являться приоритетным (Master) по отношению к другим модулям (Slave). В случае организации данного вида связи, необходимая информация, по выбранному каналу связи загружается на домофонный коммутатор Master, который в свою очередь по организованной сети связи WiFi связывается с Slave устройствами для обмена информацией. К домофонному коммутатору подключается антенна устройства WiFi беспроводной связи. Прием и передача данных, в том числе и видео изображения по этому каналу осуществляется по беспроводным сетям стандарта IEEE 802.11.
Предлагаемый домофонный коммутатор универсальный может так же содержать ZegBee мезонин модуль (контроллер), позволяющий создать собственную сеть связи между домофонными коммутаторами в случае установки данного модуля в каждый домофонный коммутатор. При организации собственной сети связи между домофонными коммутаторами возможна организация связи «Master-Slave», при которой выбранный домофонный коммутатор будет являться приоритетным (Master) по отношению к другим (Slave). В случае организации данного вида связи, необходимая информация, по выбранному каналу связи загружается на домофонный коммутатор Master, который в свою очередь по организованной сети связывается с Slave устройствами для обмена информацией. Прием и передача данных, в том числе и видео изображения по этому каналу осуществляется по беспроводным сетям IEEE 802.15.4 стандарта. К домофонному коммутатору многофункциональному подключается антенна устройства беспроводной связи.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать радио модем в виде мезонин модуля. Организация работы приема и передачи информационных данных с использованием радиомодема, осуществляется по беспроводной связи с использованием радиочастотных диапазонов 434/8 68 МГц. Топология · организации сети среди домофонных коммутаторов посредством радио модема может быть реализована двумя способами: звезда - имеется один координатор (мастер) сети, который задает адрес и любые другие параметры сети для каждого вновь добавленного узла. При организации одноранговой или пиринговой (peer-to-peer) сети координатор назначает всем устройствам сети равные права. При этом каждый элемент сети является как клиентом, так и сервером. Поэтому оконечные устройства могут общаться непосредственно друг с другом, даже если координатор удален из сети. Принимающему элементу не требуется знать, что он является частью Р2Р-соединения, настроенного координатором. Он просто реагирует на запросы устройства, которое к нему обращается, поэтому принимающий модуль может быть частью многих Р2Р-соединений.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать спутниковый модем, обмен данными с которым осуществляется по каналам беспроводной спутниковой связи. Спутниковый модем может быть выполнен как в виде встроенного модуля, так и в виде отдельного модуля, выделенного из корпуса.
Предлагаемый домофонный коммутатор может так же содержать приемо-передающее устройство в виде PSTN модема, прием и передача данных при использовании данного модема осуществляется посредством проводной телефонной линии. PSTN модем может быть выполнен как в виде встроенного модуля, так и в виде отдельного модуля, выделенного из корпуса.
Предлагаемый домофонный коммутатор в качестве устройства приема-передачи данных может так же содержать высокоскоростной ADSL модем. Передача данных, в том числе и видео изображения при организации в домофонном коммутаторе данного модема осуществляется посредством проводной телефонной линии. ADSL модем может быть выполнен как в виде встроенного модуля, так и в виде выделенного из корпуса элемента.
Предлагаемый домофонный коммутатор в качестве устройства приема-передачи данных может так же содержать модуль Ethernet контроллера. Обмен данными, а так же передача видео изображения при использовании данного модуля осуществляется по витой паре. Ethernet контроллер может быть выполнен как в виде встроенного модуля, так и в виде отдельного модуля, выделенного из корпуса.
Предлагаемый домофонный коммутатор в качестве устройства приема передачи данных может так же содержать модуль PLC модема, передача данных с использованием которого осуществляется посредством проводной питающей электрической сети.
Дополнительно в домофонном коммутаторе возможна установка Глонасс/GPS приемника. Данная функция позволяет присвоить географические координаты каждому адресу, по которому установлен домофонный коммутатор. Определение адреса так же может происходить из адресной программы заложенной программно в микроконтроллер домофона многофункционального. Глонасс/GPS приемник может быть выполнен в виде отдельного модуля, либо выделенного из корпуса элемента.
Два набора аналогово цифровых ключей содержащихся в домофонном коммутаторе могут быть выполнены в виде блока реле или двух или более наборов микросхем, первый набор ключей отвечает за коммутацию значений десятков квартир, второй набор ключей отвечает за коммутацию значений единиц.
Модуль снятия показаний с электрических приборов учета представляет собой Zegbee контроллер или Mash (радио модем) используемые в случае снятия показаний с приборов учета, работающих по данным технологиям передачи данных, либо последовательный интерфейс RS-485, CAN, подсоединяемый к приборам учета работающих с RS-485, CAN интерфейсом. Модуль снятия показаний с электрических приборов учета может быть как внутрисхемным, так и вынесенным элементом, установленным внутри блока абонента или абонентской трубки жильца.
Модуль хранения показаний электрических приборов учета представляет собой флешь накопитель в виде микросхемы памяти позволяющей хранить суточную или иную статистику по снятым показаниям с приборов учета, а так же выгружать ее по команде или систематически.
Модуль фантомного тока представляет собой устройство, обеспечивающее одновременную передачу аналогового и цифрового сигнала, а так же обеспечение напряжением питания абонентских блоков или трубок абонента по координатной линии связи, которая соединяет абонентские телефонные трубки или блоки абонентов с узлом коммутации.
Индикатор работы устройства представляет собой светодиод или лампу накаливания подтверждающий работу домофонного коммутатора, что существенно облегчает подключение и отладку устройства. Работа индикатора устройства может быть реализована в нескольких режимах (частота морганий индикатора соответствует определенному режиму работы устройства.)
Кнопка вскрытия устройства представляет собой контактное устройство, вмонтированное в корпус или расположенное на печатной плате-носителе домофонного коммутатора, предназначенное для своевременного обнаружения несанкционированного вскрытия корпуса.
Аккумуляторная батарея представляет собой элемент резервного питания домофонного коммутатора и системы домофон в целом, и предназначена для гарантированной работы устройства в случае отключения внешнего источника питания. Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется модулем зарядки автоматически в случае падения напряжения ниже заданного параметра. В случае эксплуатации домофонного коммутатора в условиях пониженной температуры для резервного источника питания предусмотрена линия обогрева аккумуляторной батареи. Включение линии обогрева аккумулятора происходит автоматически. Определение температуры окружающей среды осуществляется термопарой.
Модуль усиления звука представляет собой усилитель звуковой частоты, обеспечивающий доведение сигнала оповещения или информирования заданного уровня громкости до жителей квартир с использованием абонентских блоков или трубок абонента. Уровень громкости аудио сигнала регулируется микроконтроллером автоматически, с помощью электронного потенциометра в зависимости от сопротивления координатной линии.
Устройство управления домофонным коммутатором представляет собой персональный компьютер или сервер, расположенный удаленно, хранящий в себе адресную программу территориально расположенных домофонных коммутаторов, и позволяет в нужный момент времени с использованием специальной команды провести активацию выбранного устройства на трансляцию сообщения о чрезвычайной ситуации, загрузку, выгрузку необходимой информации. Организация соединения между устройством управления вещанием при ЧС и домофонным коммутатором может осуществляться по выбранному каналу приема-передачи данных.
Краткое описание чертежей
Фиг 1 является функциональной схемой домофонного коммутатора.
Осуществление полезной модели
Домофонный коммутатор универсальный содержит: корпус 1, печатную плату-носитель 2, с размещенными на ней микроконтроллером 3, картой памяти 4, модулем приема-передачи, организованным посредством проводных и беспроводных технологий передачи данных: GSM модема 5, или 3G модема 8, или 4G модема 9, с двумя слотами модулей идентификации абонента 6, 7 (SIM) разных операторов сотовой сети, WiFi модуль 10, ZegBee модуль 11, PSTN модем 12, ADSL модем 13, Ethernet контроллер 14, PLS модем 15, спутниковый модем 18, а также антенн 5.1, 5.2, 10.1, 11.1, 18.1, 35.1 устройств беспроводной связи.
Также в домофонном коммутаторе содержится устройство определения географических координат в виде Глонасс/GPS модуля 16 и антенны 16.1, узла коммутации в виде двух наборов 31 аналогово-цифровых ключей, координатной линии 30, соединителей 33 координатной линии, модуля 19 снятия показаний с электрических приборов учета, модуля 20 хранения показаний электрических приборов учета, модуля 21 фантомного тока, индикатора 22 работы устройства, кнопки 23 вскрытия устройства, импульсного блока 24 питания, резервного источника питания в виде аккумуляторной батареи 25, при этом в блок питания встроен модуль 27 зарядки аккумуляторной батареи. Для обеспечения надежной работы аккумуляторной батареи в условиях пониженной температуры в блоке питания реализована линия 28 обогрева аккумуляторной батареи. Обогрев аккумуляторной батареи включается автоматически при падении температуры окружающей среды ниже запрограммированного заранее значения. Определение температуры окружающей среды осуществляется термопарой 34, которая может быть организована как в виде встроенного элемента в плату, так и в виде вынесенного из корпуса элемента; модуль 26 усиления звука, уровень громкости аудио сигнала регулируется микроконтроллером 3 автоматически, с помощью электронного потенциометра 29 в зависимости от сопротивления координатной линии 30. Модуль приема передачи данных организован в виде модулей, а печатная плата-носитель устройства может иметь несколько слотов для их размещения, что допускает гибкую функциональную конфигурацию применения приемо-передающих устройств.
Работа домофонного коммутатора универсального
Согласно схеме подключения домофонного коммутатора универсального, показанной на Фиг.1, устройство работает следующим образом.
В дежурном режиме микроконтроллер 3 проводит последовательную инициализацию всех возможных устройств модуля приема передачи:
GSM модема 5, или 3G модема 8, или 4G модема 9, WiFi модуля 10, ZegBee модуль 11, PSTN модем 12, ADSL модем 13, Ethernet контроллер 14, PLS модем 15, спутниковый модем 18.
В режиме GPRS - связи канал беспроводной GPRS, или 3G, или 4G связи обеспечивает GSM модем 5, или 3G модем 8, или 4G модем 9, с двумя слотами модулей идентификации абонента 6, 7 (SIM) разных операторов сотовой сети. Микроконтроллер 3 снимает показания уровня мощности сигнала от базовой станции одного и другого операторов сотовой сети, и производит переключение на модуль идентификации абонента 6 или 7, чей уровень сигнала является выше по отношению к другому. К GSM модему 5, или 3G модему 8, или 4G модему 9 подключается антенна 5.1 устройства беспроводной связи.
В режиме WiFi - связи используется WiFi модуль 20. К модулю подключается антенна 10.1 устройства беспроводной WiFi связи.
Для работы с использованием технологии ZegBee - связи используется Zegbee модуль 11, позволяющий создать собственную сеть среди домофонных коммутаторов, при наличии данного модуля в каждом установленном домофонном коммутаторе. К модулю подключается антенна 11.1 устройства беспроводной связи.
Организация работы с использованием PSTN модема 12, осуществляется посредством проводной телефонной линии.
Организация работы с использованием ADSL модема 13 осуществляется посредством проводной телефонной линии.
Организация работы с использованием Ethernet контроллера 14 осуществляется по витой паре.
Организация работы с использованием PLC модема 15 осуществляется посредством проводной питающей электрической сети.
В режиме спутниковой связи используется спутниковый модем 18, обмен данными с которым осуществляется по каналам беспроводной спутниковой связи. К модулю подключается антенна 18.1 спутниковой связи.
Организация работы с использованием радиомодема 35 осуществляется по беспроводной связи с использованием радиочастотных диапазонов 434/868 МГц. К модулю подключается антенна устройства 35.1 беспроводной связи.
Во время инициализации микроконтроллер синхронизирует время с устройством управления домофонного коммутатора.
В дежурном режиме домофонный коммутатор используется для сканирования абонентских трубок или блоков абонента с целью определения активной трубки (телефонная трубка кратковременно снята), а так же установления голосового соединения «Гостя» с требуемым абонентским блоком или трубкой абонента (номером квартиры), управления замковым устройством подъездной двери используемым в домофонных системах, снятия показаний с электрических приборов учета посредством проводных RS 485 модулей 17 и беспроводных Zegbee модулей 11, радиомодема 35 и модуля 19 снятия показаний с электрических приборов учета, а так же хранении данных показаний с помощью модуля 20 хранения показаний электрических приборов учета или передачи посредством выбранного канала передачи данных.
Режим оповещения и информирования
Посредством модуля приема-передачи информации организованного в виде одного или нескольких устройств приема-передачи:
GSM модема 5, или 3G модема 8, или 4G модема 9, и модулей идентификации абонента 6, 7, WiFi модуля 10, ZegBee модуля 11, PSTN модема 12, ADSL модема 13, Ethernet контроллер 14, PLS модема 15, спутникового модема 18 с использованием кода активации с устройства управления домофонного коммутатора, на домофонный коммутатор посылается команда или короткое сообщение SMS особого вида. Микроконтроллер 3 распознает принятую команду или короткое сообщение SMS, производит считывание определенного аудио-сообщение с карты памяти 4, активирует работу электронного потенциометра 29, который измеряет сопротивление координатной линии 30 и передает его микроконтроллеру 3, который в свою очередь анализирует его и производит настройку мощности модуля 2 6 усиления звука. Усиленный аудио сигнал, с выхода модуля усиления звука 13 передается на выбранные или все блоки абонента, абонентские телефонные трубки, независимо от положения «снята» она или «положена», и или на динамик вызывной панели домофона, предупреждая жителя каждой квартиры и прилегающей к дому территории о чрезвычайной ситуации. Сообщения особого вида содержатся в карте 4 памяти и могут изменяться как удаленно, с использованием проводных и безпроводных средств связи, так и по месту, с использованием персонального компьютера.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает широкие функциональные возможности, удобство, простоту, надежность использования, а благодаря своей универсальности не требует существенной замены установленного парка домофонного оборудования и является существенным дополнением, к существующим системам информирования и оповещения направленным на дополнительные меры по предупреждению последствий, снижения потерь и ущерба при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Кроме того, повышение социального эффекта при использовании предлагаемого домофонного коммутатора достигается за счет автоматического снятия показаний с приборов учета, установленных в многоквартирных домах.