СИСТЕМА ДОМАШНЕЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
HOME ALARM SYSTEM

Область техники
Изобретение относится к системам охранной сигнализации, обеспечивающим получение, обработку, передачу и представление информации пользователю о проникновении или физическом воздействии на охраняемый объект недвижимости.
Уровень техники
На сегодняшний день известны различные системы охранной сигнализации.
Так, известна система индивидуальной охраны недвижимого имущества по патентному документу RU 2303289 C1, опубл. 20.07.2007. Известная система для индивидуальной охраны недвижимого имущества содержит прибор приемно-контрольный, подключенный к шлейфам охранной сигнализации с возможностью подачи на извещатели электропитания и команд и приема от них извещений о проникновении, попытке проникновения на охраняемый объект недвижимости и неисправностях, а также голосовой, звуковые и световые оповещатели, входы которых подключены к соответствующим выходам прибора приемно-контрольного, модуль беспроводной передачи данных и программируемый модуль для обмена данными по сотовой сети связи. При этом в систему дополнительно введены программируемый процессорный блок, модуль прослушивания, видеопроцессор, выполненный с возможностью приема видеоинформации по кабелям и/или по радиоэфиру с помощью модуля беспроводной передачи данных и связанный с видеопамятью, а также модуль дистанционного контроля и управления, выполненный с возможностью обмена данными с имеющимися на охраняемом объекте электронными приборами бытового и коммунального назначения, при этом программируемый процессорный блок связан с прибором приемно-контрольным, программируемым модулем для обмена данными по сотовой сети связи, модулем прослушивания, видеопроцессором, видеопамятью, модулем дистанционного контроля и управления и сетью Интернет.
Недостатком известной системы является сложность ее монтажа за счет наличия большого количества элементов. Также за счет использования большого количества беспроводных датчиков велика вероятность преднамеренного внешнего воздействия на систему через ее беспроводной интерфейс, что снижает ее надежность.
Наиболее близким аналогом заявленной системы является микропроцессорная информационно-управляющая система «Умный дом», раскрытая в патенте RU 53510 U1, опубл. 10.05.2006. Известная система содержит N групп датчиков, N групп исполнительных устройств и блок управления, состоящий из микропроцессора, имеющего первую группу входов-выходов, которая является первой группой входов-выходов блока управления и группой входов-выходов системы для подключения к внешнему компьютеру, а также вторую группу входов-выходов. Также в нее дополнительно введены N блоков обработки и связи и блок питания, включенный в состав блока управления и выход которого является выходом питания блока управления и соединен с входами питания N блоков обработки и связи, при этом группа выходов каждого из N блоков обработки и связи соединена с группой входов соответствующих групп исполнительных устройств, группа входов соединена с группой входов соответствующих групп датчиков, а группа входов-выходов соединена со второй группой входов-выходов блока управления.
Недостатком прототипа является сложность его монтажа за счет наличия большого количества внешних элементов и постоянная необходимость контроля состояния аккумуляторов и батарей питания в многочисленных датчиках. Также за счет использования большого количества беспроводных датчиков велика вероятность преднамеренного внешнего воздействия на систему через ее беспроводной интерфейс, что снижает ее надежность.
Задача и технический результат
Задача и технический результат предлагаемого изобретения состоит в разработке и практической реализации моноблочной охранной системы с максимальным упрощением монтажа системы при сохранении большинства ее параметров. При этом увеличивается помехозащищенность системы и снижается возможность преднамеренного внешнего воздействия на систему через беспроводной интерфейс. Это также обеспечивает увеличение надежности системы в целом. Кроме этого отсутствие многочисленных датчиков упростило построение системы электропитания заявленного устройства охраны и сигнализации за счет исключения необходимости постоянного контроля за состоянием элементов питания (аккумуляторов, батареек и пр.) в многочисленных датчиках.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что микропроцессорная система домашней сигнализации содержит микропроцессорный блок управления, видеокамеру, датчики параметров среды, исполнительные устройства, радиочастотный трансивер и беспроводной модуль WiFi, при этом датчики параметров среды, видеокамера, исполнительные устройства, радиочастотный трансивер и беспроводной модуль WiFi интегрированы в едином корпусе и подключены напрямую к микропроцессорному блоку управления без использования беспроводного интерфейса, а для обнаружения внешних воздействий на указанный корпус в него встроен трехосевой акселерометр.
Кроме этого микропроцессорная система дополнительно содержит встроенный в корпус источник питания и микрофон.
При этом в качестве датчиков параметров среды используют датчик температуры помещения, датчик влажности воздуха в помещении, датчик интенсивности окружающего света, пассивный инфракрасный датчик перемещения.
Также микропроцессорная система содержит систему инфракрасной подсветки для поддержания работоспособности видеокамеры в темное время суток.
При этом в качестве исполнительных устройств используют громкоговоритель, сирену.
Кроме этого к системе могут быть подключены внешние датчики и исполнительные устройства, осуществляющие связь с системой через беспроводной радиочастотный интерфейс.
Настоящее изобретение поясняется приведенной на фиг. 1 блок-схемой.
Как показано на фиг. 1, типовые датчики и исполнительные устройства размещены внутри единого корпуса. Так, согласно представленному варианту выполнения заявленная система содержит видеокамеру высокого разрешения 2, систему инфракрасной подсветки 1, предназначенной для поддержания работоспособности видеокамеры 2 в темное время суток, пассивный инфракрасный датчик перемещения 3 с радиусом действия до 10 метров, предназначенный для регистрации движущихся объектов. Также система содержит датчик температуры помещения 4, датчик влажности воздуха в помещении 5, датчик интенсивности окружающего света 6, микрофон 7 для акустического контроля помещения и обеспечения двусторонней голосовой связи. Кроме этого система содержит встроенный динамик 9 (громкоговоритель) для передачи голосовых сообщений или двусторонней свиязи и встроенную сирену 10 с акустическим уровнем громкости не менее 105 дБ. Помимо указанных исполнительных устройств и датчиков, заявленная система охраны, смонтированная в малогабаритном корпусе, содержит отсек для источника питания 13, трехосевой акселерометр 8, предназначенный для обнаружения внешних механических воздействий или перемещений самого устройства. Также в корпусе устройства системы домашней сигнализации расположен беспроводной модуль WiFi 12, предназначенный для связи устройства с локальной и глобальной компьютерными сетями и двусторонней передачи данных и команд в ходе работы устройства. Кроме этого в корпусе расположен радиочастотный трансивер 11, обеспечивающий связь устройства с внешними дополнительными и исполнительными устройствами, установленными в случае необходимости. При этом радиочастотный трансивер 11 обеспечивает двунаправленный радиоинтерфейс между устройствами, т.е. необходимую для их работы передачу данных и команд.
Как видно на фиг. 1, основным элементом заявленной системы домашней сигнализации является микропроцессорный блок управления 14, который осуществляет управление всеми составными частями заявленного устройства домашней сигнализации, обеспечивает работу беспроводного WiFi модуля 12 и радиочастотного трансивера 11, передачу данных со встроенных датчиков в локальную или глобальную компьютерную сеть, передачу команд управления на встроенные исполнительные устройства, формирование и хранение необходимых команд управления и алгоритмов работы датчиков и исполнительных устройств, обеспечение автономной работы системы при отсутствии связи с внешней компьютерной сетью. Также микропроцессорный блок 14 обеспечивает автономную работу системы в течение определенного промежутка времени в случае отключения внешнего электропитания, буферизацию и временное хранение данных, аудио- и видеоматериалов, необходимых для работы устройства в случае отключения внешнего электропитания и/или отсутствия связи с внешней компьютерной сетью.
Согласно фиг. 1 все блоки, входящие в состав устройства, подключены к микропроцессорному блоку управления. Микропроцессорный блок периодически опрашивает состояние всех внутренних датчиков (2, 3, 4, 5, 6, 7), обрабатывает полученные с них данные в соответствии с загруженным в него алгоритмом работы и в случае необходимости выводит голосовое сообщение через блок 9 или управляет включением/выключением встроенной сирены 10.
Подключенный к микропроцессорному блоку управления модуль радиочастотного интерфейса связи 11 обеспечивает двустороннюю связь между устройством и внешними датчиками либо исполнительными устройствами, оснащенными радиочастотным интерфейсом. Внешние дистанционные датчики и исполнительные устройства могут быть подключены к устройству через радиочастотный интерфейс и могут использоваться наряду со встроенными для формирования алгоритма работы отклика системы на внешние воздействия.
WiFi модуль 12 предназначен для подключения системы к локальной и/или глобальной сети передачи данных. Он служит для загрузки в устройство сформированных во внешнем приложении алгоритмов работы, для дистанционного контроля помещения и для передачи пользователю системы тревожного оповещения в случае возникновения нештатных ситуаций в помещении.
Осуществление изобретения
Как известно, традиционные системы охраны и сигнализации берут свое начало от систем охраны промышленных и торговых объектов. Этим и определялась их специфика - достижение максимальной универсальности и гибкости системы. И только на втором месте при разработке системы учитывались вопросы удобства ее монтажа и настройки.
На сегодняшний день традиционно построенные системы охранной сигнализации квартир, коттеджей и гаражей также состоят из отдельных разнесенных на определенное расстояние друг от друга датчиков и исполнительных устройств, связанных между собой беспроводным интерфейсом. Такие системы по-прежнему предназначены в основном для монтажа и настройки специализированными монтажными компаниями.
Как было показано выше, одной из основных задач, поставленных при разработке моноблочной системы, являлось максимальное упрощение монтажа системы при сохранении большинства ее параметров. Для этого было принято решение разместить типовые датчики и исполнительные устройства внутри единого корпуса. Это позволяет свести все работы по монтажу системы к простому выбору точки размещения устройства и примитивной установки его на горизонтальной поверхности или подвешиванию на стене. Такую работу любой пользователь может выполнить своими силами без привлечения специализированных монтажных компаний.
Простой web-интерфейс устройства облегчает настройку и программирование системы. Даже неподготовленный пользователь может легко выполнить настройку системы, используя библиотеку готовых сценариев и/или подсказки по настройке.
Все это позволило конечному пользователю значительно снизить суммарные затраты по приобретению, монтажу и программированию системы домашней охраны и сигнализации.
Интеграция основных датчиков и исполнительных устройств в едином корпусе позволила подключить эти датчики напрямую к микропроцессорному блоку управления без использования беспроводного интерфейса. Это увеличило помехозащищенность системы в ее базовой конфигурации и снизило возможность преднамеренного внешнего воздействия на систему через ее беспроводной интерфейс. Прямое подключение основных датчиков привело к значительному увеличению надежности системы и снижению вероятности случайных или преднамеренных ложных срабатываний. Одновременно это позволило исключить проблемы взаимного влияния отдельных датчиков, присутствующие в большей или меньшей степени в любой распределенной системе с беспроводным каналом связи между отдельными частями системы.
Отсутствие многочисленных датчиков, требующих стационарного или автономного питания, значительно упростило построение системы электропитания устройства охраны и сигнализации и исключило необходимость постоянного контроля состояния аккумуляторов или батарей питания в многочисленных датчиках.
Благодаря наличию беспроводного интерфейса, предназначенного для подключения внешних датчиков и исполнительных устройств, интеграция основных датчиков в едином корпусе никак не сказалась на универсальности и гибкости системы. Конфигурация системы может быть расширена в любой момент за счет подключения к ней внешних датчиков и исполнительных устройств. А их настройка и программирование расширенной системы выполняются в рамках того же web-интерфейса.
Для работы в составе микропроцессорного блока управления 14 может быть использован любой из известных микропроцессоров цифровой обработки сигналов, реализуемых на рынке. Например, микропроцессор семейства TMS320 производства компании Texas Instruments или ADSP-BFxxx производства Analog Devices.
Применяемые в указанном изобретении датчики температуры 4, влажности воздуха 5, света 6 выпускаются различными фирмами как в дискретном, так и интегральном исполнении.
В качестве датчика перемещения может быть использован пассивный инфракрасный датчик перемещения (PIR), например НС-SR501 или SB0081.
Модуль радиочастотного интерфейса связи 11 представляет собой радиочастотный трансивер, работающий в нелицензируемом диапазоне частот 433 МГц или интерфейсный модуль беспроводной сети ZigBee.
Модуль беспроводной WiFi связи 12 представляет собой типовой WiFi модуль, аналогичный используемым в составе переносных компьютеров, смарт-телевизоров и многих других приборов с WiFi интерфейсом.
Таким образом, все используемые в системе функциональные узлы хорошо известны и доступны на коммерческом рынке. Поэтому возможность практической реализации настоящего изобретения не вызывает сомнений.
Рассматриваемая система домашней сигнализации (фиг. 1) работает следующим образом.
При обнаружении проникновения на охраняемый объект недвижимости встроенный пассивный инфракрасный датчик перемещения 3 регистрирует движение. Также объект фиксирует видеокамера 2. Информация передается на микропроцессорный блок управления 14. Срабатывание датчика 3 и блока 2 может быть вызвано также допустимым воздействием пользователя. При этом пользователь в отведенное для этого время должен ввести пароль в систему охраны для отмены запуска дальнейших алгоритмов охраны.
При поступлении тревожной информации с блоков 2 и 3 в микропроцессорный блок 14 в последнем формируются команды на включение звуковых (блок 10) и голосовых (блок 9) оповещателей. Кроме этого микропроцессорный блок управления 14 формирует и передает тревожные сигналы в приложение на мобильном телефоне пользователя и/или авторизованных им лиц. Сообщение отправляется через беспроводной WiFi интерфейс устройства по локальной или глобальной сети передачи данных.
Идентификация пользователя необходима в случае, когда пользователь входит в охраняемое помещение. Идентификация осуществляется с помощью приложения на мобильном телефоне пользователя или же через подключенную к устройству через радиочастотный интерфейс систему идентификации пользователя, выполненную с использованием считывания отпечатков пальцев, либо смарт-карт, либо различных проводных или беспроводных меток. Подключение системы идентификации в качестве внешнего устройства позволило, с одной стороны, снять ограничения на способ идентификации, а с другой стороны, не нарушать скрытность установки самого устройства охраны.
В случае если идентификация прошла успешно, в блоке управления 14 формируется код снятия с охраны, который блокирует голосовой (блок 9) и звуковой (блок 10) оповещатели. При этом в самом блоке управления 14 не допускается передача тревожных сообщений по сети передачи данных.
Если имело место несанкционированное проникновение или не была проведена идентификация (либо она дала отрицательный результат), то блокирования голосового (блок 9) и звукового (блок 10) оповещателей не происходит и устройство начинает отрабатывать тревожную ситуацию в соответствии с запрограммированным в него алгоритмом работы. Сигналом тревоги может служить голосовое оповещение в виде каких-либо фраз, передаваемое через блок 9, либо сигналы сирены, передаваемые через блок 10. Одновременно с подачей сигнала тревоги в программируемом микропроцессорном блоке управления 14 формируется тревожное сообщение, которое поступает через интерфейс WiFi в сеть передачи данных и доставляется на телефон пользователя и/или авторизованных им лиц. Если в запрограммированном алгоритме работы не предусматривается передача голосового сообщения или сирены, то устройство голосового и звукового сообщения блокируются и система только отправляет сообщение пользователю, никак не нарушая скрытности своей работы.
Подобным образом осуществляется работа системы при изменении состояния других датчиков. Система отрабатывает каждое такое изменение в соответствии с запрограммированным пользователем режимом работы. Например, в случае резкого повышения температуры возможна передача пользователю сообщения о возможном возникновении пожара. Или же при резком повышении влажности воздуха пользователю может быть отправлено сообщение о возможной аварии сети водоснабжения или отопления.
Получив сообщение, пользователь имеет возможность адекватно реагировать на тревожную ситуацию, например вызвать наряд полиции.
Кроме этого пользователь имеет возможность дистанционно управлять охранным оборудованием с помощью обычного смартфона и/или персонального компьютера, на котором установлено специальное программное обеспечение.
Микропроцессорный блок управления 14 может функционировать как под управлением пользователя, так и самостоятельно, на основе заданных программных настроек. При этом микропроцессорный блок управления 14 содержит всю логику работы системы.
Кроме этого пользователь может задать режим автоматической записи видеокадров из видеокамеры 2 во встроенную память, а также пересылки указанных видеокадров по сети передачи данных.
Пользователь в любой момент может вмешаться в работу блока управления 14, например, дистанционно путем передачи команд по сети Интернет. Посланное сообщение передается на блок управления 14, в котором производится соответствующее изменение программных установок.
Наличие возможности дистанционно изменять программные установки блока управления 14 позволяет избавить пользователя от необходимости поездки на удаленный объект недвижимости, например дачу, всякий раз, когда необходимо менять какие-то параметры охраны в системе сигнализации.
Для реализации указанной системы охраны также необходим Интернет-ресурс, обеспечивающий возможность удаленного доступа до устройства охраны, управления им, снятие показаний встроенных в него или дополнительных датчиков и передачу команд управления на исполнительные устройства. Интернет ресурс должен использоваться также для временного хранения аудио- и видеоматериалов и других данных, связанных с работой охранного устройства.
Помимо этого было разработано приложение для мобильных телефонов и планшетов, работающих под управлением операционных систем Андроид и iOS, обеспечивающих взаимодействие пользователя с устройством охраны, управление им, вывод необходимой аудио- и видеоинформации и данных, связанных с работой устройства, формирование алгоритмов и команд управления исполнительными устройствами.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что изобретение решает поставленную задачу и обеспечивает достижение требуемого технического результата, т.е. разработана моноблочная система с максимальным упрощением монтажа системы при сохранении большинства ее параметров. При этом увеличена помехозащищенность системы домашней сигнализации и ее надежность за счет снижения возможности преднамеренного внешнего воздействия на систему через беспроводной интерфейс. Кроме этого отсутствие многочисленных датчиков упростило построение системы электропитания заявленного устройства охраны и сигнализации за счет исключения необходимости постоянного контроля за состоянием элементов питания (аккумуляторов, батареек и пр.) в многочисленных датчиках.
Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.