АВТОНОМНЫЙ РАДИОКАНАЛЬНЫЙ GSM-СИГНАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к автономным, портативным GSM системам охранной сигнализации и мониторинга, служит для дистанционного контроля состояния стационарных и мобильных объектов, находящихся в зоне действия беспроводной связи, и предназначена для обнаружения проникновения в охраняемую зону и информирования пользователя дозвоном и/или отправкой SMS на телефон стандарта GSM.
Известна автономная мобильная сигнализация (“Stand-alone mobile alarm system”) по патенту WO/2009/103827 (G08B 13/00; приоритет от 18.02.08 г. по патенту Испании ES 2326017). Указанная автономная мобильная система сигнализации содержит мобильный терминал пользователя и устройство обнаружения и связи. Устройство обнаружения и связи включает в себя набор встроенных датчиков, которые обнаруживают события, а также контрольную панель и мобильный терминал мониторинга, который принимает сигналы, указывающие на события, от контрольной панели и посылает информацию об этих событиях на мобильный терминал пользователя. Мобильный терминал мониторинга содержит цифровую видео (или фото) камеру, аккумулятор, питающий массив датчиков, и связан с контрольной панелью.
Основным недостатком устройства обнаружения и связи в указанной автономной мобильной системе сигнализации является его исполнение (в корпусе сотового телефона), в котором обеспечивающий обнаружение присутствия встроенный датчик движения имеет узкий сектор обзора. Это ограничивает функциональные возможности системы. Кроме того аккумулятор, определяющий автономность системы, питает и массив датчиков и контрольную панель. Поэтому время автономной работы (без вмешательства пользователей) системы сигнализации не велико. (http://worldwide.espacenet.com/searchResults?compact=false&ST=sinqleline&query=ES+2326017&locale=en_EP&DB=worldwide.espacenet.com - на 01.06.14)
Известна также «Автономная GSM-сигнализация TAVR», являющаяся прототипом и содержащая контрольную панель и GSM-модуль. Связь между ними осуществляется по радиоканалу. Контрольная панель имеет контроллер, связанные с контроллером приемопередатчик внутреннего радиоканала, встроенный беспроводной ИК-детектор движения, считыватель ключей Touch Memory, индикатор звуковых сигналов и световой индикатор состояния устройства. GSM-модуль имеет блок оповещения, встроенный микрофон, и выполнен с GSM-антенной, предназначенной для передачи и приема сообщений по стандартной сети связи и для передачи данных. Система работает автономно от сменных батарей. Если датчик движения, расположенный на контрольной панели, срабатывает, то на GSM-модуль поступает тревожный сигнал. Радиосигнал передается скрыто. С SIM-карты, установленной в GSM-модуль, начинается отправка тревожных сигналов на телефонные номера. (http://altonika-sb.ru/index.php/fields/safety/969-avtonomnava-gsm-siqnalizatsiya-tavr - на 01.07.2014) Основным недостатком указанной автономной системы GSM-сигнализации является то, что система не портативна, т.к. имеет в своем составе два основных блока, размещаемые в охраняемой зоне: контрольную панель и GSM-блок.
Задачей настоящей полезной модели является создание полностью автономного дистанционно управляемого портативного радиоканального устройства для систем охранной радиосигнализации с сотовой GSM-связью, - простого в настройках и управлении, устанавливаемого без специальных монтажных работ.
Технический результат заключается:
- в расширении функциональных возможностей за счет объединения беспроводной охранной панели, датчика движения и GSM модуля, а также дистанционного управления процессом работы и/или настроек GSM-сигнализатора;
- в обеспечении эффективного отслеживания тревожных событий путем индивидуального оповещения абонента о взломе и/или проникновении с помощью дозвона и SMS сообщений;
- в обеспечении диалогового программного кодирования радиоканала для защиты от подмены кода и имитации устройств системы;
- в снижении стоимости системы охранной сигнализации без понижения качества;
- в увеличении времени автономной работы системы охранной сигнализации из-за экономичного режима работы (низкого потребления энергии) устройством.
Технический результат достигается тем, что предложенный «Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор» (далее - GSM-сигнализатор) содержит размещенные в одном корпусе микроконтроллер, объемный инфракрасный датчик движения (ИК-сенсор), GSM-модуль, радиоканальный модуль с антенной, держатель SIM карты, держатель батареи автономного питания, светодиод. При этом GSM-сигнализатор выполнен в корпусе инфракрасного объемного извещателя движения, в котором все электронные компоненты размещены на одной плате, и дополнительно содержит встроенный звуковой извещатель, издающий звуковые сигналы, как в случае появления тревожных событий, так и при изменении состояния устройства; светодиод является индикатором GSM-сети, а встроенный GSM-модуль представляет собой GSM-коммуникатор, совмещенный с инфракрасным объемным извещателем.
Суть предлагаемого технического решения поясняется следующими прилагаемыми чертежами.
На Фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, где:
- микроконтроллер;
- встроенный ИК-детектор движения (ИК-сенсор);
- GSM-модуль;
- SIM карта;
- источник питания (аккумулятор, батарея);
- радио-модуль;
- звуковой извещатель;
- индикатор сети GSM;
- GSM-антенна (внешняя)
- антенна внутреннего радиоканала.
На Фиг. 2 представлено схематическое изображение варианта
осуществления ПМ.
На Фиг. 3 показаны виды SMS, отсылаемые устройством абонентам,
В Приложении 1 представлен вариант исполнения ПМ (из каталога продукции ООО НПО «Сибирский Арсенал»).
Конструкция сигнализатора предусматривает его использование в настенном положении. Корпус сигнализатора состоит из задней и передней крышек, скрепляемых винтом (см. Фиг. 2). Печатная плата крепится к задней крышке с помощью защелок.
На плате сигнализатора установлены инфракрасный датчик движения (ИК-сенсор), GSM модуль, радиоканальный модуль с антенной, держатель SIM карты, держатель батареи, светодиод «GSM» и встроенный звуковой извещатель.
Сигнализатор выполняет следующие основные функции:
- определение движения в зоне охраны до 10 метров;
- дозвон и/или отправка SMS при тревоге по списку номеров телефонов, записанному на SIM карту сигнализатора;
- отправка SMS сообщения при постановке на охрану, снятии с охраны;
- отправка тестовых SMS сообщений с указанием баланса;
- запрос баланса SIM карты сигнализатора и отправка SMS на телефон;
- автовозврат в режим охраны;
- автоматическое определение номера запроса баланса (для операторов сотовой связи МТС, Мегафон, Билайн и Теле2);
- снятие с охраны звонком с телефона после тревоги;
- контроль уровня заряда батареи сигнализатора и отправка SMS при разряде - с припиской в конце SMS сообщения: «Замените батарею CR123A» или «zamenite bat. CR123A»;
- определение уровня сигнала сети GSM.
При помощи радиобрелока можно поставить GSM-сигнализатор на охрану или снять с охраны, а также запросить текущий баланс
В сигнализаторе предусмотрена световая и звуковая индикация. На светодиодном индикаторе «GSM» на плате сигнализатора индицируется состояние сети GSM. На светодиоде GSM сигнализатора брелока индицируется постановка на охрану, снятие с охраны, ожидание ответа от сигнализатора, запрос баланса.
Осуществление полезной модели.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления полезной модели, «Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор» (Фиг. 1, Фиг. 2) содержит: микроконтроллер 1 и связанные с ним встроенный объемный инфракрасный датчик движения (ИК-сенсор) 2, GSM-модуль 3 с антенной 9, светодиод 8, держатель SIM карты 4, держатель батареи автономного питания 5, звуковой извещатель 7 и радиоканальный модуль 6, антенна 10 которого выполнена с возможностью обмена сообщениями по внутреннему радиоканалу.
В отличие от прототипа GSM-сигнализатор выполнен в корпусе инфракрасного объемного извещателя движения, в котором все электронные компоненты устройства размещены на одной плате (Фиг. 2), при этом встроенный GSM-модуль 3 представляет собой GSM-коммуникатор, совмещенный с инфракрасным объемным извещателем 2. Кроме того GSM-сигнализатор дополнительно содержит встроенный звуковой извещатель 7, издающий звуковые сигналы, как в случае появления тревожных событий, так и при изменении состояния устройства; а светодиод 8 является индикатором GSM-сети.
GSM-сигнализатор - комбинированное устройство, и внешне выглядит как автономный инфракрасный датчик движения.
GSM-сигнализатор предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство закрытого помещения, оповещения дозвоном и/или отправкой SMS на телефон стандарта GSM, оснащен автономным источником питания, имеет режим экономии батареи. Корпус устройства - небольшой, компактный, имеется несколько вариантов его установки в охраняемой зоне.
Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор может быть использован следующим образом. GSM-сигнализатор устанавливают скрытно в месте, где он будет защищен от воздействия атмосферных осадков, механических повреждений и доступа посторонних лиц, внутри охраняемого объекта (например, в стационарных объектах: в жилых или офисных помещениях, в гаражах; или мобильных объектах: автомобиль, яхта). При установке на высоту 2 м дальность обнаружения будет около 10 м, угол обзора 87 градусов. GSM-сигнализатор должен быть установлен таким образом, чтобы вероятные пути проникновения нарушителя пересекали центральную ось зоны обнаружения, а встроенный ИК-сенсор 2 имел бы обзор всего охраняемого помещения. (http://www.express-qsm.ru/gsm_signalizacija/express_qsm/ - на 01.06.2014).
Пользователь системы имеет телефон стандарта GSM, номер которого рассматривается в системе как “первый” (основной) телефонный номер, активируемый в сети GSM, чем устанавливает непрерывную связь, например, между GSM-оператором связи и охраняемым объектом. В качестве абонента воспринимается вышеупомянутый GSM-сигнализатор, оснащенный SIM-картой (или SIM-чипом), и имеет номер телефона, зарегистрированный оператором связи.
Пользователь «прописывает» у оператора один или несколько номеров телефонов, которые числятся за GSM-сигнализатором, по отсутствию в сети которых на номер его мобильного телефона будут приходить SMS-сообщения.
Для звукового и светового оповещения совместно с GSM-сигнализатором используют автономный беспроводной оповещатель (светозвуковую радиосирену, например, «Призма-С»), который издает звуковые сигналы в случае появления тревожных событий и при постановке/снятии с охраны. Размещение (или крепление) радиосирены 4 производят в любом удобном месте на жесткой опоре, например, на книжной полке или стене.
Совместно с GSM-сигнализатором могут использоваться автономные беспроводные извещатели, которые размещают в различных местах помещения, в зависимости от их функционального назначения. Так, если в качестве автономного беспроводного извещателя используют магнито-контактный радиодатчик, то он может быть установлен на входной и/или на межкомнатных дверях, на окнах и в других аналогичных местах. Если в качестве автономного беспроводного извещателя используют извещатель пожарный дымовой, то его устанавливают на потолке. Охранные извещатели контролируют периметр и внутреннее пространство помещений, обнаруживая проникновения через окна и двери, перемещение людей, задымление, и так далее.
Использование нескольких GSM-сигнализаторов в охраняемой зоне при построении автономной портативной радиоканальной системы охранной сигнализации приводит к сокращению числа ложных тревог.
При срабатывании датчика движения 2 GSM-сигнализатора «запускается» GSM-модуль 3 (параллельно происходит подготовка SMS к отправке абоненту). Запрограммированная временная 20-40 секундная задержка дает возможность абоненту удалить тревогу (снять с охраны), в случае, если «нарушителем» является сам абонент или кто-либо из пользователей, имеющих санкционированный доступ («свой»).
Если своевременного снятия с охраны не происходит, далее включается радиосирена и начинается оповещение владельца посредством тревожного SMS-сообщения (Фиг. 3) и звонка на номер мобильного телефона, запрограммированный в памяти устройства.
Если установлена задержка оповещения, то GSM-сигнализатор будет ожидать заданное время, и только потом начнет оповещение.
GSM-сигнализатор отправляет на номер «1sms», записанный в память SIM карты, SMS сообщения о постановке на охрану, снятии с охраны, и на номера «1sms»…«6sms» сообщения о тревоге. На номер «1sms» кроме этих сообщений, приходят тестовые сообщения и сообщения с настройками (см. Фиг. 3). Тестовые SMS сообщения отправляются с установленным интервалом. Точкой отсчета является SMS сообщение с настройками. Тестовое сообщение содержит баланс. Если сигнализатор определит разряд батареи, то в тестовое сообщение будет добавлен текст «замените батарею CR123A».
Как правило, в круг уведомляемых входят собственники помещения, но если есть возможность задать больше контактных номеров телефонов (например, добавить рабочий телефон), надежность будет выше.
При формировании сигнала тревоги, GSM-сигнализатор (в зависимости от заданного параметра оповещения) отправляет SMS сообщение и/или звонит на первый (основной) номер оповещения.
GSM-сигнализатор 2 прекратит дозвон и перейдет к следующему номеру в случаях:
- когда абонент находится в сети, но не отвечает,- через 30 сек.;
- когда абонент находится в сети, но линия занята, - через 5 сек.;
- когда абонент не в сети, - через 10 сек.
Дозвон будет прекращен после «снятия трубки» одним из вызываемых абонентов. Затем GSM-сигнализатор 2 разошлет SMS с текстом «Тревога» на номера «2sms»…«6sms».
Одновременно с отправкой SMS сообщений о тревоге и дозвоном прописанная радиосирена в течение 1 минуты будет издавать световые и звуковые сигналы. Если после автовозврата в режим охраны тревога повторяется, то сирена снова переходит в режим оповещения.
После того как сигнализатор завершил оповещение, он в течение 30 секунд ожидает входящие вызовы с номеров «1sms»…«6sms» для снятия с охраны. При входящем вызове, сигнализатор сбросит вызов и на основной номер оповещения отправит SMS с текстом «Снят с охраны вызовом +XXXXXXXXXXX» и перейдет в режим «Снят с охраны».
Снять с охраны при тревоге можно и с помощью брелока (пульта дистанционного управления) - GSM-сигнализатор отправит SMS: «Снят с охраны брелоком N» (Фиг. 3). После оповещения о тревоге GSM-сигнализатор выдерживает паузу 30…250 секунд и автоматически возвращается в режим охраны (послав на радиосирену команду «постановка на охрану»).
Таким образом, управление автономным портативным радиоканальным GSM-сигнализатором возможно при помощи сотового телефона и/или пульта дистанционного управления (радиобрелока).
Настройки GSM-сигнализатора пользователь может изменить при помощи online-сервиса http://service.arsenalnpo.ru/ (на 01.06.2014) или при помощи конфигуратора «Express GSM» для операционной системы Android, который можно скачать на play.google.com (сделав запрос «express gsm» для поиска) разработки заявителя настоящей полезной модели. Существует также возможность изменения параметров GSM-сигнализатора с помощью SMS сообщений или непосредственно с помощью телефона GSM.
Предлагаемый «Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор» позволяет обнаружить вторжение и оповещает абонента, являясь при этом портативным и недорогим устройством, (http://www.express-gsm.ru - на 01.07.2014)
Особенности GSM-сигнализатора:
- возможность длительной работы при отсутствии внешнего источника электропитания в любом помещении (наличие режима экономии батареи);
- постановка на охрану и снятие с охраны при помощи радиобрелока;
- снятие с охраны при помощи радиобрелока или звонком с GSM-телефона;
- работа с несколькими радиобрелоками и по нескольким телефонным номерам (до 6 шт.);
- изменение настроек при помощи GSM-телефона, online-сервиса или Android приложения «Конфигуратор Express-GSM»;
автоматическое определение номера для запроса баланса (для 4-х основных операторов); запрос баланса в любое время при помощи радиобрелока; наличие встроенного звукового извещателя с возможностью его отключения; совместимость с радиоканальными (беспроводными) извещателями, включая комбинированные оповещатели - радиосирены.
Дополнительными преимуществами заявляемого автономного радиоканального GSM-сигнализатора являются:
а) двусторонний протокол обмена (обратную связь) и защиту радиоканала с помощью диалогового кода (верификация системы);
б) “пассивная постановка на охрану / автовозврат на охрану” - перевод сигнализации в режим охраны спустя короткое время после оповещения о тревоге;
в) “бесшумная охрана” - функция актуальна, когда нежелательно включение звуковой тревоги GSM-сигнализатора. Тревожный сигнал передается на номер абонента.
Охранные сигнализации с обратной или двусторонней связью оповещают владельца обо всех незапланированных происшествиях. На номер абонента передаются данные о воздействии, при этом не всегда при воздействии будет срабатывать звуковой сигнал. Существует 2 алгоритма двусторонней связи: диалоговое кодирование и алгоритм передачи сигнала посредством GSM-модуля.
Именно от двустороннего алгоритма кодировки при передаче сигналов (верификации) зависят противовзломные характеристики охранной сигнализации. Обратная связь осуществляется при помощи радиопередатчиков (в т.ч. брелока).
Благодаря встроенному GSM-модулю устройства владелец, в любой момент и находясь в любом месте, имеет возможность следить за объектом охраны, «общаясь с ним» посредством сети мобильной связи.
При этом устройство основное время находится в ждущем режиме («спит») и может не мгновенно реагировать на нажатие кнопок радиобрелока, пока не проверит канал связи (войдет в рабочий режим). Проверка связи не зависит от диалога. «События» - сигналы в системе, - обрабатываются в режиме реального времени.
Для реализации заявляемой полезной модели «Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор» использованы стандартные электронные компоненты, серийно выпускаемые предприятиями радиоэлектронной промышленности и доступные на коммерческом рынке, например:
- микроконтроллер ATmega 328Р (http://www.atmel.com/ или http://www.chipdip.ru/ - все на 13.06.2014);
- встраиваемая патч-антенна Tri-4 GSM планарная Mobinus (http://www.euromobile.ru/proizvoditeli/mobinus/ - на 01.07.2014);
- встроенный ИК-детектор движения на базе пироэлемента типа PYD1388 (http://www.setron.ru/pricelist/Page-504.html - на 13.06.2014);
- трансивер (приемопередатчик) внутренних радиоканалов на базе микросхемы MRF49 (http://www.ret.ru/warehouse/406/80013249.html - на 13.06.2014).
Как источник питания могут использоваться батареи питания АА CR123A Lithium 3V. (http://www.istochnik.ru/catalog.php - на 01.06.2014)
В качестве GSM-модуля может быть использован двухдиапазонный GSM/GPRS модуль Sim 900, входящий в семейство модулей для поверхностного монтажа (SMT - Surface Mount Technology) (http://www.macroqroup.ru/manafactura/product/157/3848 - на 13.06.2014).
Для реализации внутреннего радиоканала для обмена данными используют разрешенную фиксированную частоту 434 МГц/
В качестве пульта дистанционного управления может быть применен радиобрелок БН-3С, который осуществляет двустороннюю радиосвязь с GSM-сигнализатором и служит для постановки на охрану и снятия с охраны и программирования установок системы, (http://arsenal-sib.ru/products/dopolnitelnoeoborvdovanie.php - на 01.06.2014)
Таким образом, возможность практической реализации рассматриваемой полезной модели не вызывает сомнений (см., например, Приложение 1).
Как следует из вышеприведенного описания, в результате реализации настоящей полезной модели создан полностью автономный радиоканальный GSM-сигнализатор для систем охранной сигнализации, который
- обеспечивает дистанционное управление процессом работы и прямую связь с пользователем через мобильное приложение устройства;
- имеет защиту радиоканала от подмены кода и имитации устройств системы путем диалогового программного кодирования радиоканала;
- характеризуется компактностью, автономной работой и низким потреблением энергии;
- является недорогим для приобретения изделием, простым в эксплуатации и установке.
Один из вариантов осуществления полезной модели - автономный радиоканальный GSM-сигнализатор «Express-GSM» получил диплом международной выставки «SFITEX. Охрана и Безопасность» (г. Санкт-Петербург).
Совокупность признаков заявленного устройства решает поставленную техническую задачу и способствует достижению указанного выше технического результата.
Описанные и изображенные на графических материалах конструкция и работа заявляемой ПМ «Автономный радиоканальный GSM-сигнализатор» не исключают других вариантов изготовления полезной модели, содержащих совокупность признаков, включенных в формулу изобретения.