ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОКОНЕЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ И НАГРУЗКАМИ УПРАВЛЯЕМОЙ СРЕДЫ

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС
ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОКОНЕЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
И НАГРУЗКАМИ УПРАВЛЯЕМОЙ СРЕДЫ
Полезная модель относится к системам управления и контроля и предназначено для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды в самых различных сферах деятельности человека, диапазон которых может простираться от авиации и космонавтики до домашних систем управления, которые входят в число лидеров, по величине и интенсивности изменения, как физических устройств, так и задач и элементов алгоритма управления.
Существующие на сегоднящний день системы управления, ограничивают степень воздействия и качественного влияния на среду управления, принципами организации взаимодействия между своими элементами.
Как правило, системы управления бывают централизованными, т.е. состоящими из центрального блока управления и исполнительными элементами, и децентрализованные, состоящие из, примерно, равноправных блоков работающих или на общей щине, или в общей среде управления.
В первом случае, к положительным качествам можно отнести достижение высокой степени контроля управляемой средой, в одном, локальном месте. Во втором случае, получение высокой степени надежности при возникновении внешних и внутренних деструктивных факторов.
Известна аппаратура для управления мультимедиа, включающая в себя сетевой интерфейс, связанный с первым коммуникационным каналом, пользовательский интерфейс, предназначенный для восприятия первого из множества управляющих сигналов или аудио сигнала, множество модулей медиа приложения, каждое из которых может быть сопряжено с соответствующим носителем, процессорное устройство, связанное с сетевым интерфейсом, пользовательским интерфейсом и множеством упомянутых модулей и снабженное набором программ-инструкций для задания режимов работы модулям медиа приложений и управления соответствующим носителем (патент США 5922047, опубликованный 13.07.1999). Это устройство не является универсальным, используемый жесткий, алгоритм управления, определяет возможность его применения лишь для развлекательных домашних установок.
G 11В 20/00 G 06F 17/00
ствами и нагрузками, включающий в себя в себя, по меньшей мере, один центральный блок управления представляющий собой контроллер или компьютер, содержащий средства для моделирования управляемой среды, и связанный с исполнительно-контрольными блоками, каждый из которых предназначен для подключения к соответствующему оконечному устройству или нагрузке (RU2191435С1, опубликованный 20.10.2002).
Данньт программно-аппарагньгй комплекс обладаег достагочной гибкостью, обеспечивающей возможность конфигурирования его в произвольных объемах и с любым набором управляемой и контролируемой аппаратуры и упрощения влияния эксплуатации его пользователем за счет обеспечения независимости процесса эксплуатации комплекса от объемов и количества управляемой и контролируемой аппаратуры. Однако, хотя данный комплекс и может быть сконфигурирован в соответствии с конкретными желаниями пользователя, однако создаваемый при этом алгоритм управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды - оконечными устройствами и нагрузками, задается производителем при первоначальной настройке комплекса, и далее не может быть изменен как автоматически, при изменении состава и функционирования оконечных устройств и нагрузок, так и пользователем самостоятельно.
Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель, является разработка гибкой универсальной системы управления, для контроля и управления исполнительными устройствами и средствами контроля управляемой среды в различных областях деятельности человека, с возможностью автоматического изменения структурной схемы среды управления, для сохранения основных целевых функций систем, включенных в эту среду.
Технический результат достигается тем, что в программно-аппаратном комплексе для управления оконечными устройствами и нагрузками, включающем в себя в себя, по менъщей мере, один центральный блок управления представляющий собой контроллер или компьютер, содержащий средства для моделирования управляемой среды, и связанный с исполнительно-контрольными блоками, каждый из которых предназначен для подключения к соответствующему оконечному устройству или нагрузке, каждый исполнительно-контрольный блок снабжен контроллером для самостоятельного управления оконечными устройствами и нагрузками, а центральный блок управления включает в себя средство формирования графического интерфейса, представляющего собой матрицу, каждому из элементов которой соответствует, по меньщей мере, один исполнительноконтрольные блок с индивидуальным электронным адресом и кодом, и средство графически наглядной активизации элементов упомянутой матрицы при подключении исполнительно-контрольных блоков к центральному блоку управления, нри этом все исполнительно-контрольные блоки объединены общей шиной с возможностью общения между собой напрямую независимо от центрального блока управления, выполненного с возможностью осуществления в этом случае функций индикатора состояния управляемой среды.
На рисунке представлена структурная схема программно-аппаратном комплексе для управления оконечными устройствами и нагрузками.
Комплекс содержит центральный блок 1 управления. Блок 1 представляет собой контроллер или компьютер, содержащий средства 2 для моделирования управляемой среды, и связан с исполнительно-контрольными блоками 3. К блокам 3 подключаются соответствующие оконечные устройства 4 или нагрузки 5. Каждый исполнительноконтрольный блок 3 снабжен контроллером для самостоятельного управления оконечными устройствами и нагрузками, а центральный блок 1 управления включает в себя средство 6 формирования графического интерфейса 7, представляющего собой матрицу, каждому из элементов 8 которой соответствуют исполнительно-контрольный блок с индивидуальным электронным адресом и кодом, и средство 9 графически наглядной активизации элементов упомянутой матрицы при подключении исполнительно-контрольных блоков 3 к центральному блоку 1 управления, при этом все исполнительно-контрольные блоки 3 объединены общей щиной с возможностью общения между собой напрямую независимо от центрального блока 1 управления, выполненного с возможностью осуществления в этом случае функций индикатора состояния управляемой среды, которая, например, может включать в себя электроприборы, различные развлекательные системы, средства охранной и пожарной сигнализации, средства коммуникаций и тому подобные устройства, относящиеся преимущественно к сфере оборудования жилищ.
Связь между центральным блоком управления, и исполнительно-контрольными блоками осуществляется с помощью открытого протокола, при этом последние могут быть снабжены щлюзовыми блоками, обеспечивающими возможность взаимодействия их со сторонними системами управления, то есть программно-аппаратный комплекс д.11я управления оконечными устройствами и нагрузками представляет собой дружественную систему.
Структура программно-аппаратного комплекса позволяет, потребителю, самостоятельно, из существующих, физически законченных блоков и систем, сконфигурировать комплекс, а также, работая со средством 6 формирования графического интерфейса, как с виртуальным конструктором, без помощи программиста, моделировать среду управ щь
ления (виртуальную модель), через сенсорную панель, простым прикосновением пальца. Эти возможности позволяют в случае необходимости, например, при возникновении аварийной ситуации, легко изменить топологию структурной схемы, с сохранением целевых функций.
Причем, подобные способности комплекса обеспечивают максимальную практичность, гибкость, защищенность и жизнеспособность срсдьс управления, что особенно важно при возможном использовании его в таких ответственных областях как авиация и космонавтика.
Таким образом в заявляемом профаммно-аппаратном комплексе заложен принцип смешанной топологии построения структурной схемы. Причем, степень централизации и децентрализации, может мобильно изменяться в зависимости от решаемой, в текуший момент задачи, внутренних и внешних воздействий на среду управления.
Каждый исполнительно-контрольный блок 3 - законченное устройство, снабженное контроллером, позволяющим управлять оконечными устройствами, активными, реактивными и пассивными нагрузками (лампочка, кнопка, телевизор, проигрыватель, экран, шторы и т.д).
Центральный блок 1 управления - контроллер или компьютер с активной матрицей интерфейсом в виде матрицы, каждому из элементов 8 которой соответствует исполнительно-контрольный блок, выполняет роль командного центра с не жёстко определенными доминирующими функциями, позволяющими испол зовать его и как центральный орган управления, и как универсальный индикатор состояния всей системы в целом. Возможна реализация комплекса с использованием нескол(.1аих равнозначных блоков управления.
В памяти центрального блока 1 управления, при помощи активной матрицы, отображаемой с помощью графического интерфейса, как из детских кубиков или «пазлов (элементов), составляется виртуальная модель среды управления, где каждому кубику соответствует электронный код или адрес определенного исполнительно-контрольного блока 3, что позволяет центральному блоку 1 управления, при включении нового исполнительно-контрольного блока 3, сделать запрос в шину, и при получении положительного ответа, включить адресат в среду управления и активизировать соответствующий элемент- «пазл.
Все исполнительно-контрольные блоки объединены в единый комплекс независимо от центрального блока 1 управления общей универсальной шиной. Она может быть как проводной, так и беспроводной, а также комбинированной. Исполнительно-контрольные
блоки 3 могут общаться между собой напрямую, по универсальной шине, при этом центральный блок 1 управления выполняет роль «универсального индикатора состояния управляемой среды. Эти возможности системы определяются самим пользователем.
Программно-аппаратный комплекс для управления оконечными устройствами и нагрузками представляет собой дружественную систему с открытым протоколом между центральным блоком управления, и исполнительно-контрольными блоками, которые могут быть снабжены шлюзовыми блоками, обеспечивающие возможность взаимодействия с внешними системами управления - охраны, кондиционирования, отопления и т. п.
В постоянном запоминающем устройстве центрального блока 1 управления содержится аварийная виртуальная модель управляемой среды.
.Таким образом предлагаемый программно-аппаратный комплекс обеспечивает возможность;
-корректного объединения самостоятельных устройств и систем, в единый автоматизированный комплекс, без нарушения их перманентной целостности и значимости; -прокладки принципиально новых информационно силовых шин с унифицированной топологией, обладающих возможностью перспективного расширения функций системы;
-моделирования среды управления без участия прюграммиста;
-йбпользования множества именных (личных) моделей управления на одном объекте; -использования открытого протокола общения с внешними и внутренними системами; -производства управляющих контроллеров и исполнительных устройств, для моделируемых систем управления, адаптированных к сложным российским условиям; -построения глобальных сетей с централизованной диспетчеризацией объектов управления