ДОМОФОН МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящее 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
Ближайшим аналогом заявляемого домофона является домофон многофункциональный (Патент РФ № 2257682, МПК H04M11/02, опубл. 27.07.2005), содержащий: пульт управления, блок питания, замковые устройства, этажные коммутаторы с блоками абонента или домофонными трубками, соединенными посредством линии, микроконтроллер-коммутатор освещения, модуль управления наружным освещением подъезда, контроллер-коммутатор сетевого питания с функцией регулировки входного напряжения, координатную линию связи. Пульт управления содержит микроконтроллер, ключевое устройство, фотодатчик, датчик положения, клавиатуру, модуль памяти кодов, модуль индикации, модуль управления замковым устройством, модуль звука, модуль управления линией, коммутаторы этажные, часы реального времени, генератор стабильного тока.
Недостатками данного домофона являются ограниченные функциональные возможности, а именно: отсутствие дублирующего или альтернативного канала передачи данных, отсутствие резервного источника электрического питания пульта управления устройства, отсутствие возможности связи с оператором экстренной службы, отсутствие функции одновременного оповещения и информирования всех квартир подъезда, оборудованных системой домофон, отсутствие возможности оповещения и информирования придомовой территории.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение социального и коммерческого эффекта за счет информирования и оповещения населения путем воспроизведения аудиосообщений различного характера, возможности вызова служб экстренного реагирования в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является создание домофона с дополнительными функциями, а именно: возможность информирования населения в мирное время, а также оповещения в случае возникновения чрезвычайной ситуации, возможность вызова служб экстренного реагирования, бесперебойной работы устройства в случае отключения внешнего источника электрического питания, использование альтернативного или дублирующего канала передачи данных.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемый домофон многофункциональный, содержит: пульт управления, включающий в себя микроконтроллер, клавиатуру, ключевое устройство, модуль управления замковым устройством, модуль управления линией, модуль звука, модуль памяти кодов, систему диспетчеризации и диагностики лифтов, фотодатчик, датчик положения (двухпозиционный), модуль индикации, часы реального времени, при этом в пульт управления введен генератор стабильного тока, который обеспечивает фантомное питание (одновременную передачу аналогового сигнала и питание по двум проводникам) модуля звука блока абонента, встроенного в микроконтроллер аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); блок питания; замковое устройство; модуль управления наружным освещением подъезда; первый и второй контроллеры-коммутаторы сетевого питания; этажные блоки абонентов, включающие в себя модуль звука с переключателем, датчик двери и защитный диод и этажные коммутаторы освещения, включающие в себя два регулятора мощности, дополнительно предусмотрены модуль приема-передачи, организованный в виде одного или нескольких устройств приема-передачи, подключенный через канал беспроводной связи к удаленному серверу, одна или несколько антенн беспроводных устройств приема передачи, модуль энергонезависимой памяти, модуль усиления аудиосигнала, энергонезависимые часы реального времени, коммутатор абонентский, позволяющий произвести одновременный посыл вызова на все трубки блоков абонента, при этом в микроконтроллер встроен цифро-аналоговый преобразователь с возможностью голосовой трансляции аудиосообщений через громкоговоритель домофона, а также через блоки (персональные трубки) абонентов. Микроконтроллер установлен с возможностью дистанционного программирования.
Крепят домофон на дверь с помощью задней крышки и болтов специальных.
Кроме основных и дополнительных модулей, а также блоков, организованных в ближайшем аналоге, предлагаемый домофон многофункциональный дополнительно содержит:
GSM модем или иной приемопередатчик для удаленного доступа к устройству и возможностью дистанционного программирования микроконтроллера, а также организации экстренного вызова оперативных служб, аккумуляторную батарею большой емкости для обеспечения резервного питания системы домофон в целом в течение продолжительного времени, модуль усиления аудиосигнала для подключения к домофону громкоговорителя оповещения населения в случае чрезвычайной ситуации или гражданской обороны.
Предлагаемый домофон может также содержать приемопередающее устройство, организованное посредством 3G модема и одной или нескольких SIM карт, имеющих уникальный идентификационный номер присвоенный оператором сотовой сети. При этом прием и передача данных осуществляется по беспроводным каналам сотовой связи мобильного оператора.
Домофон многофункциональный может содержать приемопередающее устройство, организованное в виде 4G модема и одной или нескольких SIM карт, имеющих уникальный идентификационный номер присвоенный оператором сотовой сети. При этом прием и передача данных осуществляется по беспроводным каналам сотовой связи мобильного оператора.
Кроме этого, домофон многофункциональный может содержать WiFi модуль (контроллер), позволяющий в случае установки данного модуля в каждый домофон, создать собственную сеть связи среди домофонов многофункциональных. При организации собственной сети связи между домофонами возможна организация связи «Master-Slave», при которой один из домофонов будет являться приоритетным (Master) по отношению к другим домофонам (Slave). В случае организации данного вида связи, необходимая информация, по выбранному каналу связи загружается на домофон Master, который в свою очередь по организованной сети связи WiFi связывается с Slave устройствами для обмена информацией. К домофону многофункциональному подключается антенна устройства WiFi беспроводной связи.
Дополнительно домофон многофункциональный может содержать ZegBee модуль (контроллер), позволяющий создать собственную сеть связи между домофонами, в случае установки данного модуля в каждый домофон. При организации собственной сети связи между домофонами возможна организация связи «Master-Slave», при которой одно из устройств (домофон) будет являться приоритетным (Master) по отношению к другим домофонам (Slave). В случае организации данного вида связи, необходимая информация, по выбранному каналу связи загружается на домофон Master, который в свою очередь по организованной сети связывается с Slave устройствами (домофонами) для обмена информацией. Прием и передача данных, в том числе и видеоизображения по этому каналу осуществляется по беспроводным сетям. К домофону многофункциональному подключается антенна устройства ZegBee беспроводной связи.
Дополнительно домофон многофункциональный может содержать радио модем. Организация работы приема и передачи информационных данных c использованием радиомодема, осуществляется по беспроводной связи с использованием радиочастотных диапазонов 434/868 МГц. Топология организации сети среди домофонов многофункциональных по средствам 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 P2P-соединения, настроенного координатором. Он просто реагирует на запросы устройства, которое к нему обращается, поэтому принимающий модуль может быть частью многих P2P-соединений.
Дополнительно, для работы в режиме спутниковой связи в домофоне многофункциональном может использоваться спутниковый модем, обмен данными с которым осуществляется по каналам беспроводной спутниковой связи. Спутниковый модем может быть выполнен в виде отдельного модуля, выделенного из пульта управления.
Домофон многофункциональный может содержать приемо-передающее устройство в виде PSTN модема, прием и передача данных при использовании данного модема осуществляется по средствам проводной телефонной линии. PSTN модем может быть выполнен в виде отдельного модуля, выделенного из пульта управления.
Дополнительно домофон многофункциональный, в качестве устройства приема передачи данных может содержать высокоскоростной ADSL модем. Передача данных, в том числе и видеоизображения при организации данного устройства в домофоне многофункциональном осуществляется посредством проводной телефонной линии. ADSL модем может быть выполнен в виде отдельного модуля, выделенного из пульта управления.
Дополнительно в домофоне многофункциональном, в качестве устройства приема передачи данных может быть использован Ethernet контроллер. Обмен данными, а также передача видеоизображения при использовании данного модуля осуществляется по витой паре.
Дополнительно в домофоне многофункциональном возможна установка Глонасс/GPS приемника. Данная функция необходима для точного и быстрого определения координат при вызове экстренной службы с использованием домофона многофункционального. Определение адреса также может происходить из адресной программы, заложенной программно в микроконтроллер домофона многофункционального. Глонасс/GPS приемник может быть выполнен в виде отдельного модуля, выделенного из пульта управления.
Для организации бесперебойной работы домофона многофункционального, как в мирное время, так и в случае чрезвычайной ситуации в случае отключения внешнего источника питания, к домофону многофункциональному подключается аккумуляторная батарея большой емкости, способной обеспечить стабильную работу домофона в течение длительного времени. Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется модулем управления питанием. Аккумуляторная батарея устанавливается в сигнальном щитке первого этажа.
Для возможности вызова экстренной службы 112 домофон многофункциональный может содержать дополнительную кнопку экстренного вызова. Данная функция может быть реализована для вызова экстренной службы с домофона, установленного на подъездной двери дома в котором более 111 квартир.
Для возможности подсоединения к домофону многофункциональному громкоговорителя оповещения, в устройстве реализован модуль усиления аудиосигнала, позволяющий оповестить придомовую территорию в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Такое выполнение домофона многофункционального позволяет решить поставленные задачи полезной модели: функции системы оповещения и информирования населения, возможности организации экстренного вызова оперативных служб для предупреждения, предотвращения различных чрезвычайных ситуаций.
Домофон является базовым элементом, ядром интегрированной многофункциональной системы контроля, связи, управления, оповещения и информирования.
Функциональная схема домофона многофункционального представлена на чертежах:
Фиг.1 - схема подключения домофона многофункционального (далее домофон).
Фиг.2 - схема блока управления домофона.
Домофон многофункциональный, далее домофон содержит пульт 1 управления, блок 2 питания, аккумуляторная батарея 3, замковое устройство 4, коммутатор 5 абонентский, n этажных блоков 6 абонента, модуль 7 управления питанием, координатную линию связи, состоящую из n линий номера этажа и m линий числа квартир на этаже. Пульт 1 управления содержит микроконтроллер 8, программирование которого осуществляется при сборке устройства, также предусмотрен режим внутрисхемного программирования микроконтроллера 8, при изменении конфигурации - расширении функциональных возможностей, предусмотрено дистанционное программирование микроконтроллера 8 как по каналам проводной, так и беспроводной связи.
Также, домофон содержит ключевое устройство 9, клавиатуру 10, модуль 11 индикации, модуль 12 управления замковым устройством, модуль 13 звука, модуль 14 усиления аудиосигнала, энергонезависимые часы 15 реального времени, модуль 16 энергонезависимой памяти, модуль 33 памяти кодов. В качестве энергонезависимых часов реального времени может быть использован встроенный в микроконтроллер 8 таймер с использованием внешнего часового (32768 Гц) кварцевого резонатора.
Для энергонезависимых часов 15 реального времени предусмотрен резервный источник питания, который может быть выполнен в виде гальванического элемента питания (АКБ), а также ионистора-конденсатора с двойным электрическим слоем, основное достоинство которого - большая емкость, обычно 1-10 Ф, и большое количество циклов заряд-разряд.
Клавиатура 10 может быть реализована в виде матрицы, содержащей двенадцать или более клавиш.
Модуль 16 энергонезависимой памяти, представляет собой блок, предназначенный для хранения аудиосообщений и другой информации. Данные, содержащиеся в модуле 16 энергонезависимой памяти, могут оставаться неизменными или изменяться как по месту, так и удаленно, по средствам проводных и беспроводных сетей приема передачи информации с удаленного сервера.
Канал проводной и беспроводной связи с устройством обеспечивает модуль приема-передачи информации, организованный в виде одного или нескольких устройств приема-передачи:
GSM или 3G или 4G модем 17 с SIM картами 18, 19, WiFi контроллер 20, ZegBee контроллер 21, радиомодем 22, спутниковый модем 23, PLC модема 24, PSTN модем 25, ADSL модем 26, Ethernet контроллер 27, а также антенн устройств 28, 29, 30, 31, 32, 35 беспроводной связи.
Для определения точных координат абонента в случае экстренного вызова 112 с пульта управления домофона данное устройство может быть оборудовано Глонасс/GPS приемником 34.
Модуль 7 управления питанием представляет собой блок, предназначенный для переключения с основного блока 2 питания на резервный источник питания в виде аккумуляторной батареи 3 в случае отключения первого, для заряда аккумуляторной батареи 3, а также является стабилизатором напряжения для всех модулей и выносных элементов домофона.
Питание этажных блоков 6 абонента осуществляется по фантомной схеме (по двухпроводной линии, подключенной к блоку абонента, одновременно осуществляется питание переговорного средства абонента и передача информационного сигнала.)
Для передачи видеоизображения возможно дополнительное подключение видеокамеры, которая подключается к пульту управления 1.
Коммутатор абонентский 5 представляет собой набор электронных ключей, которые подсоединяют линии к n этажных блокам 6 абонента.
Коммутатор 5 абонентский предназначен для установления голосового соединения с требуемым абонентом (номером квартиры), управления посредством установленного соединения замковым устройством 4 для открытия двери подъезда. В дежурном режиме коммутатор 5 абонентский используется для сканирования абонентских телефонных трубок блоков 6 абонента, с целью определения активной трубки (телефонная трубка кратковременно снята). Коммутатор 5 абонентский организован таким образом, что при переходе домофона многофункционального в режим информирования и оповещения он способен одновременно или последовательно донести сигнал экстренного характера до каждого блока абонента в рамках одного (каждого) подъезда.
Открывание двери подъезда производится с помощью домофонного ключа. В качестве домофонного ключа могут использоваться полупроводниковые ключи типа DS1990A фирмы Dallas Inc или аналогичные ключи. Регистрация домофонного ключа может производиться пользователем с помощью мастер-ключа или мастер-кода, вводимого с цифровой клавиатуры 10.
Информация о зарегистрированных домофонных ключах хранится в модуле 16 энергонезависимой памяти и может оперативно меняться в случае утери или выхода из строя домофонных ключей.
Блок 2 питания преобразует сетевое напряжение для блока управления 1, замкового устройства 4. Модуль 7 управлением питания, формирует и стабилизирует заданные напряжения питания для всех модулей блока 1 управления, коммутатора 5 абонентского, n-блоков 6 абонентов.
Работа домофона многофункционального
Согласно схеме подключения домофона многофункционального Фиг. 1, устройство работает следующим образом.
Дежурный режим. Режим активизируется при отсутствии вызова со стороны цифровой клавиатуры 10, отсутствия сигнала от ключевого устройства 9 и отсутствия изменений состояния блоков 6 абонентов, которые периодически сканируются микроконтроллером 8 с помощью коммутатора 5 абонентского. В период активации дежурного режима микроконтроллер 8 пульта 1 управления проводит последовательную инициализацию всех возможных модулей приема-передачи данных: GSM, 3G, 4G модема 17, Ethernet контроллера 27, WiFi контроллера 20, ZegBee контроллера 21, PSTN модема 25, ADSL модема 26, PLC модема 24, радиомодема 22, спутникового модема 23.
Для работы в режиме GPRS-связи. Канал беспроводной GPRS, или 3G, или 4G связи обеспечивает GSM, или 3G, или 4G модем 17, в который вставляются SIM карты 18, 19. К GSM, 3G, 4G модему 17 подключается антенна устройства беспроводной связи 28.
Для работы в режиме WiFi-связи используется WiFi контроллер 20. К модулю подключается антенна устройства беспроводной WiFi связи 29.
Для работы c использованием технологии ZegBee-связи используется Zegbee контроллер 21, позволяющий создать собственную сеть среди домофонов. К модулю подключается антенна устройства беспроводной ZegBee связи 30.
Организация работы c использованием Ethernet контроллера 27 осуществляется по витой паре.
Организация работы c использованием PSTN модема 25, осуществляется по средствам проводной телефонной линии.
Организация работы c использованием ADSL модема 26 осуществляется по средством проводной телефонной линии.
Организация работы c использованием PLC модема 24 осуществляется по средствам проводной питающей электрической сети.
Организация работы c использованием радиомодема 22 осуществляется по беспроводной связи с использованием радиочастотных диапазонов 434/868 МГц. К модулю подключается антенна устройства беспроводной связи 31.
Для работы в режиме спутниковой связи используется спутниковый модем 23, обмен данными с которым осуществляется по каналам беспроводной спутниковой связи. К модулю подключается антенна спутниковой связи 32.
При успешной установке соединения с использованием выбранного канала передачи данных с удаленным сервером проводится опрос на требуемую загрузку голосовых сообщений, их количество, либо выгрузку сообщений из модуля 16 энергонезависимой памяти для озвучивания. Модулем 7 управления питания производит диагностику аккумуляторной батареи 3, при необходимости осуществляется ее зарядка.
Определение времени суток микроконтроллером 8 пульта 1 управления определяется с помощью энергонезависимых часов 15 реального времени, либо по информации, полученной от сервера с помощью проводных или беспроводных способах связи.
Режим первый
Гость или жилец при отсутствии ключа набирает требуемый номер квартиры, который проверяется микроконтроллером 8 на его наличие в подъезде, если абонент отключен - выдается тоновый сигнал ошибки или звуковое сообщение, затем домофон переключается в предыдущее состояние циклического опроса клавиатуры 10 и опознавания ключа. При неправильном наборе номера, выходящего из зарегистрированного диапазона на модуле 11 индикации отображается символ ошибки набора квартиры, с одновременным тоновым или иным сигналом через динамик пульта 1 управления. В случае, если абонентская трубка блока абонента активна, микроконтроллер 8, пульта 1 управления получает данную информацию и активирует с помощью коммутатора 5 абонентского по координатной линии связи необходимый блок 6 абонента, начинается процесс считывания из модуля энергонезависимой 16 памяти голосового сообщения, которое с выхода цифро-аналогового преобразователя микроконтроллера 8, через модуль 13 звука поступает на динамик, установленный в пульте 1 управления домофона. Гость слышит голосовое сообщение. При этом запускается внутренний таймер микроконтроллера 8 для отсчета времени. В блоке абонента вызываемой квартиры слышится сигнал. В случае снятия абонентской трубки, мелодичный сигнал прекращается одновременно с прекращением голосового сообщения в пульте 1 управления, устанавливается связь гостя с требуемой квартирой. При идентификации вызываемого гостя, жилец нажатием переключателя SA1 на абонентской трубке блока 6 абонента, посылает команду, которая через коммутатор 5 абонентский поступает на вход микроконтроллера 8 и активирует модуль 12 управления замковым устройством на открытие двери. Определение нажатого переключателя SA1 открывания подъездной двери распознается микроконтроллером 8 пульта 1 управления по изменению сопротивления телефонной линии. Открытие двери происходит кратковременным снятием напряжения с замкового устройства 4. Прерванное голосовое сообщение возобновляет трансляцию до его завершения. Состояние вызова и проигрывания аудиосообщения ограничено по времени и может регулироваться программно. Домофон переходит в дежурный режим.
Режим второй
При открытии подъездной двери полупроводниковым ключом, ключевое устройство 9 производит считывание кода с ключа, сравнивает его с кодом, хранившимся в модуле 33 памяти кодов, при совпадении кода происходит открывание замкового устройства 4. Микроконтроллер 8 пульта 1 управления в период открытия замкового устройства получает информацию о снятии напряжения с замкового устройства 4 и активирует процесс считывания из модуля 16 энергонезависимой памяти голосового сообщения, которое с выхода цифро-аналогового преобразователя микроконтроллера 1 через модуль 13 звука поступает на динамик, установленный в пульте 1 управления. При этом запускается внутренний таймер микроконтроллера пульта 1 управления для отсчета времени проигрывания сообщения. Домофон переходит в дежурный режим.
При выходе человека из подъезда он нажимает переключатель SP2 открывания подъездной двери. Микроконтроллер 8 передает сигнал модулю 12 управления замковым устройством, замковое устройство 4 открывается. Открытие двери происходит кратковременным снятием напряжения с замкового устройства 4. Начинается трансляция голосового сообщения.
Периодически микроконтроллер 8, при успешной установке соединения с удаленным сервером, проводит опрос на требуемую загрузку голосовых сообщений, их количество, последовательность трансляции. При необходимости производится обновление этих сообщений и передача сохраненной информации от домофона к удаленному серверу.
С целью информирования сервисной службы и более качественного сопровождения домофона введена фиксация при помощи энергонезависимых часов 15 реального времени с хранением регистрируемых данных в модуле 16 энергонезависимой памяти информации о сроке службы, наработки на отказ, времени отказа и времени простоя.
Режим третий
Оповещение и информирование с использованием домофона многофункционального.
Посредством модуля приема-передачи информации организованного в виде одного или нескольких устройств приема-передачи:
GSM или 3G или 4G модема 17 с SIM картами 18, 19, Ethernet контроллера 27, WiFi контроллера 20, ZegBee контроллера 21, PSTN модема 25, ADSL модема 26, PLC модема 24, радиомодема 22, спутникового модема 23, с использованием кода активации с удаленного сервера, на модуль универсальный «Stark» посылается команда особого вида. Микроконтроллер пульта управления 1 распознает принятый сигнал, и производит считывание определенного аудио-сообщение из модуля 16 энергонезависимой памяти, активирует работу модуля 13 звука. Аудиосигнал, с выхода модуля 13 звука передается на коммутатор 5 абонентский, который в свою очередь имеет возможность донести сигнал оповещения до всех жителей подъезда. В случае необходимости оповещения придомовой территории в домофоне многофункциональном может быть реализован модуль 14 усиления аудиосигнала, предназначенный для проигрывания аудиосообщения экстренного характера через внешний громкоговоритель.
Режим четвертый
Путем нажатия комбинации клавиш 112В на клавиатуре 10, активируется команда, согласно которой при помощи модуля приема-передачи информации, организованного в виде одного или нескольких устройств приема-передачи:
GSM или 3G или 4G модема 17 с SIM картами 18,19, Ethernet контроллера 27, WiFi контроллера 20, ZegBee контроллера 21, PSTN модема 25, ADSL модема 26, PLC модема 24, радиомодема 22, спутникового модема 23 происходит вызов оператора экстренной службы 112. Одновременно с активацией канала приема передачи информации, происходит определение координат абонента. Определение координат может происходить как при помощи Глонасс/GPS приемника 34, так и по присвоенному идентификационному номеру. Координаты в фоновом режиме передается оператору экстренной службы 112. При наличии видеокамеры возможна передача видеосигнала по средствам предложенных каналов приема-передачи данных.
Для возможности вызова экстренной службы 112 через домофон многофункциональный в доме, где число квартир превышает 111 номеров, в домофоне многофункциональном возможна реализация отдельного переключателя SP3 «Экстренный вызов» или «112». Переключатель SP3 может быть реализован как на пульте управления 1, так и в виде вынесенного элемента.
Завершение сеанса «человек-экстренная служба» достигается в одном из двух случаев, который наступит раньше:
На клавиатуре 10 нажимается клавиша «С», или повторно нажимается клавиша «Экстренный вызов», микроконтроллер 8 обрабатывает данную команду и разрывает связь «человек-экстренная служба», передача видеосигнала при наличии видеокамеры прекращается, видеокамера выключается.
Оператор экстренной службы (службы спасателей) кладет трубку раньше, чем позвонивший нажмет клавишу «С» или «Экстренный вызов», микроконтроллер 8 обрабатывает данную команду и также разрывает связь «экстренная служба-человек», передача видеосигнала при наличии видеокамеры прекращается, видеокамера выключается.
Предлагаемая полезная модель имеет широкие функциональные возможности, обеспечивает удобство, простоту и надежность использования, а также обладает функцией воспроизведения голосовых сообщений различного характера, функцией экстренного вызова 112, одновременного или последовательного оповещения и информирования квартир в рамках одного (каждого) подъезда через блоки и вызывные трубки абонентов. Голосовая трансляция информационных сообщений может производиться как во время ожидания открытия входной двери подъезда дома, так и при непосредственном открытии подъездной двери с помощью ключа, а также активацией домофона на проигрывание аудиосообщений с удаленного сервера в случае возникновения экстренной ситуации.
Предлагаемая полезная модель имеет аппаратно-программную возможность обновления голосовых аудиосообщений, как по месту, так и с использованием проводных и беспроводных технологий передачи данных. Модуль может производить сбор, хранение и передачу данных о суммарном количестве трансляций голосовых и специальных сообщений.
Предлагаемая полезная модель может широко применяться в жилых домах и иных объектах.