МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО "УМНЫЙ ДОМ" ДЛЯ ОТДЕЛЬНОГО ПОМЕЩЕНИЯ
MICROPROCESSOR SMART HOUSE INFORMATION AND CONTROL DEVICE FOR SEPARATE ROOM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам цифровой обработки данных для специальных применений, а именно для применения в системах контроля и управления зданиями и помещениями типа «Умный дом».
Уровень техники
Известна система «Умный дом», содержащая блок управления, состоящий из микропроцессора, первая группа входов- выходов которого является первой группой входов-выходов блока управления и группой входов-выходов системы для подключения к внешнему компьютеру, а вторая группа входов- выходов - второй группой входов-выходов блока управления, а также N групп датчиков и N групп исполнительных устройств, при этом, выходы N групп датчиков и входы N групп исполнительных устройств соединены с первой группой входов-выходов блока управления (Система «Умный дом», сайт http//www.realdom.ru/, 2005).
Признаки известного технического решения, являющиеся общими с заявленным, заключаются в наличии микропроцессора.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что управление всеми датчиками и исполнительными устройствами производится с единого блока управления (централизованная система), что существенно затрудняет быструю замену, развитие, модернизацию и перепрограммирование датчиков и исполнительных устройств, находящихся в отдельных изолированных и/или удаленных помещениях.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является микропроцессорное информационно-управляющее устройство «Умный дом» для отдельного помещения, содержащее микропроцессор, блоки обработки и связи, подключенные к микропроцессору по проводам, а также блок питания, соединенный с входами питания микропроцессора и блоков обработки и связи (Патент RU №53510 U1, МПК H02H7/00, G06F19/00, опубликовано 10.05.2006)
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в недостаточной степени физической интеграции элементов устройства, так как микропроцессор и блоки обработки и связи расположены в разных корпусах, а также в отсутствии видеомониторинга отдельного помещения.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости расширения арсенала децентрализованных систем управления «Умный дом». Дело в том, что практика конструирования и практического использования подобных систем показывает, что при обслуживании относительно больших загородных домов и усадеб более удобным является наличие отдельных информационно-управляющих устройств, размещенных в изолированных и/или удаленных помещениях, которые могут выполнять локальные функции управления соответствующими датчиками и исполнительными устройствами. Это существенно упрощает процесс изменения программ работы этих устройств, процесс их ремонта, замены и модернизации, т.е. повышает ремонтопригодность системы в целом, особенно при ее развитии, а также при ремонте отдельных помещений и дополнительном строительстве отдельных зданий. Кроме того, исключается необходимость соединения физическими линиями управления и связи всех датчиков и исполнительных устройств с информационно-управляющим устройством, так как в этом решении они интегрированы в одно устройство. Более экономичным также является соединение отдельных их подгрупп одной физической линией с информационно-управляющим устройством. Также имеется возможность соединять устройства в сети посредством беспроводной связи WiFi. Это упрощает систему в целом, повышает ее надежность, упрощает процесс управления, а также позволяет использовать более простую конструкцию блока управления информационно-управляющих устройств.
Раскрытие сущности изобретения
Технический результат заключается в реализации указанного назначения (расширение арсенала децентрализованных систем «Умный дом»), а также в упрощении эксплуатации устройства за счет повышения степени физической интеграции элементов устройства в едином корпусе, в расширении функциональных возможностей устройства за счет добавления функции видеомониторинга отдельного помещения, осуществляемого из единого корпуса устройства. Кроме того, расширение системы не требует вторжения в уже смонтированную ее часть, что позволяет избежать прокладки дополнительного кабеля в ранее отремонтированной части квартиры, дома или здания.
Достигается технический результат тем, что микропроцессорное информационно-управляющее устройство «Умный дом» для отдельного помещения содержит микропроцессор, блоки обработки и связи, подключенные к микропроцессору по проводам, блок питания, соединенный с входами питания микропроцессора и блоков обработки и связи, видеокамеру, предназначенную для видеомониторинга отдельного помещения, оптическую линзу, а также единый корпус, включающий плоское основание корпуса, снабженное средствами крепления корпуса на конструктивных элементах отдельного помещения, и механически соединенную с плоским основанием корпуса объемную крышку корпуса, при этом в корпусе установлены видеокамера, оптическая линза, а также упомянутые микропроцессор, блоки обработки и связи и блок питания, при этом в объемной крышке корпуса выполнено отверстие, в котором установлена оптическая линза с возможностью обеспечения обзора видеокамерой отдельного помещения при установке корпуса на конструктивном элементе отдельного помещения.
Достигается технический результат также тем, что объемная крышка корпуса выполнена в виде купола, ось симметрии которого ориентирована перпендикулярно относительно плоского основания корпуса, при этом оптическая ось упомянутой линзы совпадает с осью симметрии купола.
Достигается технический результат также тем, что на плоском основании корпуса с внешней стороны этого основания установлены клеммы для подключения блока питания устройства к электрической сети питания, а также клеммы для подключения соответствующих блоков обработки и связи к тем внешним устройствам, связь с которыми осуществляется по проводам.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что устройство содержит видеокамеру, предназначенную для видеомониторинга отдельного помещения, оптическую линзу, а также единый корпус, включающий плоское основание корпуса, снабженное средствами крепления корпуса на конструктивных элементах отдельного помещения, и механически соединенную с плоским основанием корпуса объемную крышку корпуса, при этом в корпусе установлены видеокамера, оптическая линза, а также упомянутые микропроцессор, блоки обработки и связи и блок питания, при этом в объемной крышке корпуса выполнено отверстие, в котором установлена оптическая линза с возможностью обеспечения обзора видеокамерой отдельного помещения при установке корпуса на конструктивном элементе отдельного помещения.
Новые признаки также заключаются в том, что объемная крышка корпуса выполнена в виде купола, ось симметрии которого ориентирована перпендикулярно относительно плоского основания корпуса, при этом оптическая ось упомянутой линзы совпадает с осью симметрии купола.
Новые признаки также заключаются в том, что на плоском основании корпуса с внешней стороны этого основания установлены клеммы для подключения блока питания устройства к электрической сети питания, а также клеммы для подключения соответствующих блоков обработки и связи к тем внешним устройствам, связь с которыми осуществляется по проводам.
Осуществление изобретения
Микропроцессорное информационно-управляющее устройство «Умный дом» для отдельного помещения содержит единый корпус, включающий плоское основание 1 и разъемно соединенную с ним объемную крышку 2, выполненную (предпочтительно) в виде купола. Плоское основание 1 снабжено средствами 3 крепления корпуса на конструктивных элементах отдельного помещения (преимущественно на потолке), а также клеммами 4 и 5, расположенными с внешней стороны основания 1 и предназначенными для электрического (проводного) соединения блока питания устройства с электрической сетью питания, а также соответствующих блоков обработки и связи с теми внешними устройствами, связь с которыми осуществляется по проводам.
Крышка 2 выполнена (предпочтительно) в виде купола с осью симметрии 6, ориентированной перпендикулярно относительно плоского основания 1. На крышке 2 на ее наружной поверхности установлены светодиоды 7. Внутри крышки 2 на плоском основании 1 установлены платы 8 в виде пакета (штабеля) монтажных плат.На одной из плат 8 установлен микропроцессор (не показан) с операционной системой Linux или Android с интефейсами LAN для Интернета и локальной сети, Wi Fi также для Интернета и локальной сети и Bluetooth для каких-то носимых устройств (телефоны, планшеты браслеты). В качестве микропроцессора может быть использован любойт ARM-процессор. На другой плате 8 установлен блок питания (не показан). На платах 8 также установлены соединенные по проводам с микропроцессором блоки обработки и связи (не показаны), которые могут быть выполнены на основе микропроцессора типа ATMega81. Кроме того, на верхней по рисунку плате установлена видеокамера 9, оптическая ось которой совпадает с осью симметрии 6 крышки 2. При этом в верхней части крышки 2 симметрично относительно оси 6 выполнено отверстие 10, в котором установлена оптическая линза 11. Оптическая ось линзы 11 совпадает с осью симметрии 6 крышки 2, так что обеспечивается возможность обзора видеокамерой 9 отдельного помещения при установке корпуса на конструктивном элементе (преимущественно на потолке) отдельного помещения.
Работа микропроцессорного управляющего устройства в составе локальной системы «Умный дом» заключается в следующем.
Микропроцессорное управляющее устройство устанавливают на потолок отдельного помещения (например, комнаты) оптической линзой 11 вниз и соединяют с сетью питания. К устройству посредством входящих в его состав блоков обработки и связи подключают датчики, фитнес-браслеты для мониторинга артериального давления и сердцебиения человека и другие первичные преобразователи, а также исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, пневмоприводы). При этом видеокамера записывает видеопоток в себя (на флеш) в облачный сервер IoT (интернет вещей) через Интернет; управление шторами осуществляется посредством перекидного трехконтактного реле, которое позволяет переключать состояние штор (открытое, закрытое или стоп); управление освещением осуществляет диммер, который находится внутри корпуса и к которому проводами подключаются лампочки через клеммы; посредством соответствующих светодиодов 7, расположенных на крышке 2, осуществляется инфракрасная подсветка для видеокамеры 9 и ночная подсветка для человека; а посредством Bluetooth передается информация от фитнес-браслетов (устройство в этом случае является хабом для носимых устройств) и осуществляется соединение с телефоном хозяина помещения. Устройство также содержит микрофон для управления голосом и динамик оповещения. Собранные данные передаются на облачный сервер через Wi Fi или LAN.
Все происходящие события заносятся в базу данных облачного сервера IoT (интернет вещей), при этом эти данные можно в любой момент прочитать на экране компьютера, планшета, смартфона. Кроме того, в экстренных (аварийных) ситуациях, система оповестит о событии посредством Интернета на компьютер, планшет, смартфон. Система работает всегда, независимо от того, находится хозяин дома или нет, она только переходит из одного режима в другой. Система, кроме того, обеспечивает сервисные функции, например приветствие самой системы, а также в ваше отсутствие отпугнет случайных воров, воспроизведя лай собаки при нажатии на кнопку входного звонка, сымитирует ваше присутствие, зажигая свет и включая музыку при приближении к вашей квартире кого-либо.
Таким образом, применение в устройстве технологии облачного сервера IoT позволяет удаленно собирать данные, сведения о текущем состоянии, создавать облачную логику, объединять в единые сети любое количество этих устройств независимо от расстояний между ними. Это позволит создавать сети устройств с любым количеством устройств в сети, расположенных на любых расстоянях друг от друга. Кроме того, объединение микропроцессора, видеокамеры, различных датчиков и устройств управления в одном корпусе позволяет сэкономить до 85% стоимости инженерных подсистем здания (на прокладке кабелей, интеграции модулей между собой, времени установки и внедрения).