УСТРОЙСТВО, УПРАВЛЯЮЩЕЕ РАБОТОЙ И ОТСЛЕЖИВАЮЩЕЕ РАБОТУ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗВЛЕЧЕНИЙ
DEVICE FOR CONTROLLING AND MONITORING OPERATION OF HOUSEHOLD APPLIANCES AND ENTERTAINMENT EQUIPMENT

Наиболее серьезными угрозами безопасности дома являются протечки воды и пожары, защита от которых традиционно обеспечивается автоматическими и охранными системами, а также различными защитными устройствами. Автоматические системы подразумевают использование датчиков огня, дыма и протечек для мониторинга контролируемого объекта и, если необходимо, в случае аварии подача электроэнергии или воды на объект прекращается и включается сигнализация. Некоторые бытовые электрические приборы также содержат отдельные устройства, предназначенные для уменьшения угроз безопасности. Такими устройствами являются, например, устройства безопасности, подключенные к кухонной плите, которые прекращают подачу тока в случае, если плита включена на максимум слишком долго или слишком нагрелась, либо если подключенный к ней датчик движения не регистрирует никакой активности пользователя в заданный период времени. Для защиты электрического оборудования также используются различные таймеры, активируемые автоматически или вручную. Наиболее общим устройством пожарной безопасности является стационарный датчик дыма, и в настоящее время несколько таких датчиков можно найти почти в каждом доме. Пожарные сигнализации также содержат устройства передачи данных, использующие аудио и радио частоты или существующие линии связи.
Решения для конкретных приборов также применимы для предотвращения ущерба от воды. Предохранение стиральных машин осуществляется посредством использования электрически управляемого запорного клапана, который устанавливается в водопровод и управляется либо стиральной машиной, либо отдельным центральным процессором, который следует за проводным датчиком протечки, расположенным под стиральной машиной. Некоторые производители стиральных машин и холодильников также поставляют устройства, основанные на протоколе IP (Интернет-протокол), которые способны обнаруживать некоторые ненормальные условия по отношению к внутреннему функционированию таких приборов.
Наиболее сложной проблемой для распространения автоматических систем водной и пожарной безопасности является высокая цена покупки, а также конфигурация, установка которой для обслуживания требует, чтобы решения предусматривались на стадии проектирования здания либо, чтобы в существующие установки вносились значительные изменения. Системы, доступные в настоящее время, также требуют существенного объема подготовительного планирования, стоимость которого может составлять заметную часть всего проекта. Например, подключение датчиков протечки воды и электромагнитного клапана к источнику водоснабжения существующего здания требует жизнеспособного плана, который основан на предварительном изучении ранее установленных решений, специфических для конкретного здания, и, без исключений, на необходимости серьезных усилий по реконструкции и монтажу. Коммерчески доступным решениям необходим значительный объем работ по монтажу, что может отменить весь проект. Например, монтаж электромагнитного клапана с подключением к источнику водоснабжения квартиры может быть практически невыполнимой задачей, если он не будет предусмотрен на стадии строительства. Соответственно, коммерчески доступные решения в сфере безопасности плохо совместимы с существующими конструкциями.
Другой серьезной проблемой отдельных и независимых устройств безопасности является их неэффективная работа, а также отсутствие интерфейсов для связи с другим оборудованием. По существу, устройства безопасности предоставляют только данные типа "включено-выключено" о превышении определенного лимита, но при этом не предоставляется аналоговая информация, которая позволит отслеживать состояния и объем потребления для прибора. Контроль за потреблением и работой традиционно требуют отдельных устройств, даже если часть необходимой информации может быть получена датчиками совместного пользования. Если целью является защита стиральной машины по отношению к возможным повреждениям от пожара или воды, а также контроль за ее работой, а равно и за энергопотреблением, то в настоящее время необходимо использовать множество отдельных агрегатов, а это обычно все еще требует отдельных рабочих устройств и устройств управления.
Контроль за состоянием и работой электрических бытовых приборов может значительно уменьшить угрозы безопасности, хотя в настоящее время нет доступных выгодных решений, так же как у независимых устройств безопасности нет возможности сообщать о повреждениях от неправильной эксплуатации или неисправности бытового прибора. Повреждения от неправильной эксплуатации также составляют значительную опасность в отношении инцидентов как с огнем, так и с водой. Типичными проблемами являются включение неверной конфорки на электрической плите или неумышленное оставление ее включенной, что зачастую происходит из-за неудачного интерфейса электрической плиты. Оставление дверцы холодильника неумышленно открытой также может привести к ущербу от воды, а не отвечающие требованиям уборка или разморозка могут вызвать перегрев и даже пожар. Пожары от электричества в общем случае характеризуются обильным выделением дыма, отчего датчик дыма и отключение электропитания будут эффективными средствами предотвращения пожара. Существенной предосторожностью также будет наблюдение за присутствием или физическим состоянием пользователей. Например, инциденты как с водой, так и с огнем можно предотвратить, отслеживая факт того, что пользователь покидает наблюдаемое пространство или засыпает, а затем выключая приборы при условии, что это будет иметь приемлемую цену.
Общая проблема с решениями безопасности интеллектуальных домов заключается в том, что такие решения не слишком пригодны, за исключением новых зданий, в которых соответствующие требования были приняты во внимание на стадии проектирования. Конфигурация систем интеллектуальных домов также такова, что датчики и их приводы на нижнем уровне системы являются просто техническими участками и адресами, которые должны быть определены с точки зрения того, чем они являются, к чему относятся и для чего используются, поэтому, собственно, конфигурирование всей системы требует отдельного процесса разработки и программирования. Зачастую интеллект и управление, как и измерения системы, также крайне централизованы, и прямое управление приборами и их контроль требуют отдельной кабельной системы. То же относится и к новым бытовым приборам, основанным на IP, для функционирования которых необходима инфраструктура локальной сети. С точки зрения идентификации состояния и отслеживания работы отдельных бытовых приборов нет практически ничего доступного, поскольку решения в нынешних системах не поддерживают такие устройства. Основанные на IP бытовые приборы не распознают изменения, такие как протечки воды, происходящие в рабочей среде, и эти приборы ограничены в отношении аспектов безопасности, а также и очень дороги по отношению к обеспечиваемым услугам. Проблема с оборудованием для передачи данных, внедренным в системы оповещения о дыме или протечке воды, или подключенным к ним, состоит в стоимости и несовместимости, а также отсутствии интерфейса управления бытовыми приборами.
Описываемое ниже изобретение преодолевает вышеописанные проблемы так, что существующие бытовые приборы могут быть защищены в отношении инцидентов как с водой, так и с пожаром, а также от повреждений и дефектов от неправильной эксплуатации посредством простого устройства, устанавливаемого на линии подачи питания и воды. Устройство идентифицирует состояние подключенного к ним прибора, и его окружающую среду на основе стандартной звуковой сигнализации или другой известной связи, обеспечиваемой его собственными датчиками, а также отдельными устройствами сигнализации о дыме, газе, угарном газе, перегревании и утечке воды. Устройство также следит за состоянием пользователя путем отслеживания оперативных данных, полученных другим внешним оборудованием. С помощью фиксированных и беспроводных датчиков устройство следит за энергопотреблением и потреблением воды, а также за обстановкой вокруг подключенного к ним прибора и использует полученную информацию для независимого управления подключениями к воде и электропитанию. Преимуществом настоящего изобретения является то, что внешние системы сигнализации могут содержать существующие в настоящее время или экономные стандартные решения без необходимости в отдельной кабельной системе. Благодаря целенаправленной интеллектуальности устройства нет необходимости в отдельном центральном процессоре, пульте управления или процессе планирования. Устройство может быть установлено за несколько минут и способно обнаруживать ненормальные условия без расширенной системы автоматизации или безопасности, а также может управлять и следить за работой подключенного к нему прибора.
Устройство также способно изучать потребление тока и (или) воды, а также активные циклы подключенного к нему прибора и начинать контролировать их. При обнаружении существенного отклонения оно выдает местный или удаленный сигнал тревоги путем использования известных решений по передаче данных. Используя передачу данных, устройство способно к интерактивному диалогу и, при необходимости, к взаимодействию с системой автоматизации и безопасности дома, но действует независимо для управления инцидентами, требующими немедленной реакции. Таким образом, например, присутствие пользователя может передаваться переключателем "дома/не дома", помещенным у входной двери, состояние сна - датчиком на кровати, либо и то и другое посредством носимого интеллектуального браслета, способного идентифицировать присутствие или сон и осуществлять связь в беспроводном режиме. Данные о состоянии передаются в несрочном порядке с помощью известной передачи данных, а действительно высокоскоростное управление может осуществляться сразу на месте. Активное присутствие пользователя также может проверяться путем контроля за использованием электрического оборудования и воды, а также путем передачи информации на другие внешние устройства посредством интерактивного взаимодействия с ними.
Изобретение обеспечивает также меры предосторожности путем обновления и упрощения пользовательского интерфейса бытовых приборов. Например, кухонная плита может быть защищена от неправильной эксплуатации детьми или душевнобольными так, что активное состояние лампы вытяжки или вытяжка используется для управления плитой. Таким образом, плита просто подключена к источнику электропитания, когда включена вытяжка плиты. В то же время световой и звуковые сигналы показывают, что плита находится в рабочем состоянии и не может быть оставлена без наблюдения в активном состоянии, и пользователь может быть уверен, что плита неактивна, когда бы он ни выключил вытяжку плиты. Когда человек уходит из квартиры или ложится спать, устройства согласно изобретению могут напоминать об их активном состоянии до автоматического отключения от источника электропитания. Также возможно с помощью изобретения автоматическое напоминание о загрязнении испарителя холодильника или морозильной камеры, о чрезмерно наросшем льде или о дверце, оставленной приоткрытой, тем самым уменьшая риск пожара и сберегая электроэнергию, а также избегая быстрого износа оборудования. Жилец может не беспокоиться о вентиле посудомоечной или стиральной машины, когда он автоматически включается и выключается с помощью изобретения. В отношении оборудования для развлечений изобретение может быть использовано для выяснения, когда жилец смотрит телевизор или фильм на DVD, и для автоматического управления освещением.
В техническом смысле новым в изобретении является то, что часть логики управления работой, обычно помещаемой в отдельный центральной процессор, и часть, разрешающая независимую интеллектуальную активность, передается устройству, которое может быть быстро подключено к рабочей среде прибора, подлежащего управлению. Следовательно, доступна вся информация о работе и рабочей среде управляемого прибора, что дает возможность отслеживать и управлять специфической для прибора независимой активностью, а также интеллектуально подключать его в более широкую конфигурацию. Более широкая конфигурация, содержащая несколько устройств, может функционировать как независимая миниатюрная сеть и (или) как сегмент системы интеллектуального дома. Миниатюрная сеть является объектом, который позволяет обеспечивать прямую интерактивную связь между интеллектуальными устройствами и использует интерактивно обработанную функциональную информацию без дополнительной централизованной логики. Устройства, предназначенные для разных домашних приборов, заранее программируются на желательные функции и способны идентифицировать другое внешнее оборудование, а также адаптировать себя к ним, тем самым отпадает необходимость в предварительном планировании, функциональном программировании или конфигурировании системы. Устройство адаптирует себя к звуковым сигналам тревоги существующих систем безопасности, которые, таким образом, могут быть использованы в системе. Требуемая работа по монтажу также минимальна, без необходимости внедряться в существующие стационарные установки или прокладывать дополнительную кабельную систему. По своей технической структуре изобретение также позволяет использовать устройства во всех бытовых приборах независимо от того используют ли они воду, ток или газ. Даже в случае с использованием для конкретного прибора отдельное устройство согласно изобретению обеспечивает более всеобъемлющие решения по безопасности, а также и новые услуги, которые не могли быть достигнуты традиционными системами автоматизации и безопасности с их многочисленными датчиками и процессорами. Новое техническое решение также делает возможным постройку интеллектуального дома, основанного на существующей установленной аппаратуре от прибора к прибору, начиная с отдельных устройств и продвигаясь, по мере необходимости так, что информация о поломках, потреблении и тревоге от бытовых приборов в конечном счете связана с более широкой системой автоматизации или безопасности. Данные о работе бытовых приборов или бытовой электроники также могут быть использованы для проверки присутствия и активного состояния пользователя, независимо от того требуется ли управлять, например, наблюдением за ворами, или автоматическим освещением, или контролировать состояние активности человека автоматическими сигналами тревоги в отношении здоровья или пассивности.
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
на фиг.1 показано устройство согласно изобретению в виде структурной блок-схемы;
на фиг.2 показан принцип действия устройства согласно изобретению при подключении к стиральной машине; и
на фиг.3 показан принцип действия устройства согласно изобретению при подключении к кухонной плите и вытяжке плиты.
На фиг.1 показана блок-схема для устройства 1 согласно изобретению, причем внутренние блоки устройства 1 показаны внутри пунктирной линии, а вне ее находятся блоки, предназначенные для управления подачей воды или газа, а также для измерения скорости их подачи. В устройстве находится процессор или логическая схема 15 управления, получающая электропитание от источника 4 питания посредством источника 2 напряжения. Процессор 15 следит за внешними сигналами тревоги посредством акустического датчика 9 и схемы 8 обнаружения звука, или подключенного к нему блока 3 связи, а также за состоянием управляемого устройства посредством датчика 7 измерения потребной для него электроэнергии 14. При активации устройства процессор 15 адаптируется к окружающим стандартным звуковым сигналом устройств сигнализации о протечке, пожаре и перегреве, при этом последние не требуют дополнительного кодирующего оборудования или оборудования связи. Процессор 15 также следит за скоростью 11 подачи воды или газа посредством датчика 12 скорости потока. Измерение как скорости 12 потока воды или газа, так и потребной для устройства электроэнергии выполняется с использованием температурных датчиков, показанных на чертеже в виде датчика 10, который измеряет температуру вне устройства. Скорость 11 потока воды или газа воздействует на охлаждение датчика до опорной температуры датчика 10, когда есть поток, а электроэнергия, потребная для устройства, выполняет нагревание датчика 7 по отношению к опорной температуре датчика 10. Измерение электроэнергии, потребной для устройства, может выполняться другим ранее известным способом измерения. Скорость потока воды или газа, а также электроэнергия отражаются величиной изменения температуры. Процессор 15 изучает нормальные активные циклы и электроэнергию, а также потребление воды устройства, подключенного к нему, и продолжает отслеживать работу устройства на основе этой информации или данных, полученных иным способом. При обнаружении ненормальной работы устройства, подключенного к нему, или при идентификации сигнала тревоги от внешнего датчика тревоги, он приводит устройство в состояние, соответствующее конкретному условию. В дополнение к показанным управляющим выводам (13, 6) устройство также может иметь другие управляющие сигнальные устройства, или оно может осуществлять управление посредством блока 3 связи. Одновременное отслеживание нескольких разных переменных окружающей среды и их взаимная корреляция позволяют обнаруживать исключительные условия значительно эффективнее, чем то, которое достигается традиционными способами, основанными на пороговых значениях отдельных сигналов. Управление источником питания для управляемого прибора может выполняться путем использования реле 6 или электронного переключателя, такого как полевой транзистор или двунаправленный триодный тиристор. Управление водой или газом для управляемого прибора осуществляется посредством использования клапана с электроприводом или электромагнитного клапана 13. В простейшем виде местный пользовательский интерфейс может представлять собой контрольную лампу или громкоговоритель или сирену 5, посредством которых может выдаваться сигнал тревоги или информация о состоянии, и другое подходящее устройство, которым является ЖК дисплей с кнопкой управления. Для целей дистанционной связи устройство снабжено блоком 3 связи, основанным на ранее известных решениях по передаче данных, которые могут использовать, например, электрическую сеть, радиочастоты или локальную сеть. Удаленная рабочая панель может использоваться для программирования устройства, а параметры его активности могут передаваться от других внешних устройств, либо это выполняется посредством системы автоматизации или безопасности. Данные о состоянии, повреждении и потреблении в отношении управляемого устройства могут быть переданы посредством передачи данных.
На фиг.2 показано устройство согласно изобретению, работающее в соединении со стиральной машиной. Устройство 1 подключено к источнику 4 питания и источнику 11 водоснабжения стиральной машины 16. Стиральная машина имеет рабочую среду, также снабженную независимыми датчиками 17 и 18 дыма и протечки, соответственно. Источник водоснабжения стиральной машины снабжен клапаном 13 с электроприводом и датчиком 12 скорости потока, что позволяет отслеживать потребление воды и управлять ее подачей. На основе электроэнергии, потребной для стиральной машины, устройство 1 фиксирует, когда стиральная машина работает, и открывает клапан 13 с электроприводом, присутствующий в источнике воды, и удерживает его открытым в течение всего цикла стирки. Когда цикл стирки завершен, оно закрывает клапан с небольшой задержкой после остановки стиральной машины. Во время этой задержки устройство использует датчик 12 скорости потока воды, чтобы проверить стиральную машину на протечку, которую не зафиксировал датчик протечки, расположенный под стиральной машиной. Датчик протечки служит для того, чтобы указать на протечку воды вне стиральной машины, а устройство определяет его звуковой сигнал тревоги и прерывает подачу воды и электроэнергии. То же самое происходит, когда сигнал тревоги выдает датчик 17 дыма. Устройство 1 изучает нормальные активные периоды, а также потребление воды и электроэнергии стиральной машины и следит за работой устройства на основе этой информации или поступивших к нему данных. При обнаружении ненормальной работы устройства или при идентификации сигнала тревоги от внешнего датчика тревоги оно приводит устройство в состояние, соответствующее конкретному источнику электроэнергии и источнику водоснабжения, и вырабатывает либо местный, либо удаленный сигнал тревоги посредством линий связи для передачи данных. Такие условия включают в себя, например, частичное загрязнение сливного фильтра или прогиб шланга, соответственно либо машина не выполняет должный слив воды, либо сигнал тревоги вырабатывается собственной диагностикой неполадок стиральной машины. Также могут обнаруживаться неполадки в механизме таймера и термостата и выдаваться сигнал тревоги. В простейшем виде устройство сообщает о циклах стирки стиральной машины на удаленную рабочую панель или интеллектуальный браслет, передавая пользователю, что стирка завершена, и чтобы не оставлять постиранное белье мяться в корзине.
На фиг.3 показано устройство согласно изобретению, работающее при соединении с электрической или газовой плитой и вытяжкой плиты. Плита 19 и вытяжка 20 плиты снабжены отдельными устройствами 1, связанными друг с другом посредством магистрального модема 24. Устройство 1 в плите распознает, когда плита работает, и модем 24 передает информацию на устройство 1 в вытяжке плиты, которое включает вытяжку 21 и лампу 22 и выключает их, когда выключается плита. Таким образом, видя свет и слыша звук, пользователь понимает, что плита включена и, следовательно, с меньшей вероятностью оставит ее включенной. Автоматическое управление вытяжкой плиты также улучшает качество воздуха на кухне, поскольку она всегда включается автоматически. Дом, в котором стоит плита, также снабжен датчиком 17 дыма, и устройство 1 в плите идентифицирует звуковой сигнал тревоги и отключает рабочую электроэнергию плиты, когда срабатывает датчик дыма, тем самым дымящаяся пища, забытая на конфорке, не получит времени, чтобы загореться. Датчик 23 температуры, внешний для устройства в вытяжке плиты, совместно с устройством 1 в плите управляет электроэнергией, потребной для плиты, в отношении температуры 23 излучения, и когда она значительно отклоняется от нормальной, устройство в плите выключает рабочую электроэнергию плиты. Таким образом, одна конфорка при максимальном нагреве, на которой варится пища, не выключается в течение очень долгого периода, в противоположность тому, что происходит при традиционных устройствах безопасности плиты. А если конфорка плиты пуста, то подача электроэнергии будет отключена значительно быстрее, чем при традиционных решениях. Датчик 22 температуры, внешний для устройства в вытяжке плиты, и рабочая электроэнергия, измеряемая устройством 1 в плите, также используются для управления скоростью вентилятора вытяжки, увеличиваясь, когда температура или электроэнергия 19, поданная на плиту, повышается, причем необходимость в вентиляции адаптируется автоматически в соответствии с рабочими условиями. Если необходимо, устройство 1 также автоматически выключает плиту посредством линии передачи данных на основе информации о присутствии пользователя или состояния сна, обеспеченной переключателем "дома/не дома", датчиком на кровати или интеллектуальным браслетом. Когда пользователь выходит из квартиры или ложится спать, устройство в плите может обеспечивать напоминание о своем активном состоянии на удаленную рабочую панель или интеллектуальный браслет, который может выдать его в виде голосового или текстового сообщения до того, как плита будет автоматически выключена. Данные о работе плиты также могут быть использованы для отслеживания активности жильцов и особенно при анализе независимого поведения душевнобольных.