УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ И КОНТРОЛЯ ИХ СОСТОЯНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Устройство дистанционного управления объектами и контроля их состояния (варианты).
Полезная модель относится к области управления объектами и контроля их состояния.
Из уровня техники известен способ идентификации субъекта на обслуживаемом объекте (патент Российской Федерации на изобретение RU 2384683). В данном способе идентификатором является интеллектуальный ключ, включающий SIM-карту. Идентификационным признаком - индивидуальный номер SIM-карты (это не телефонный номер, присваиваемый SIM-карте оператором связи). GSM-канал здесь служит только для передачи идентификационных признаков на диспетчерский пункт.В заявленной полезной модели идентификационным признаком является номер телефона пользователя, присваиваемый SIM-карте оператором связи, например «+79059903281», также для идентификации не требуется приближение или прикосновение к объекту доступа.
Также известна система удаленного контроля и управления (патент Российской Федерации на полезную модель RU 101548). Основные отличия заявленной полезной модели в том, что, устройством дистанционного управления служит сотовый телефон или смартфон; способом связи между устройством дистанционного управления и объектом управления служит сеть станций мобильной связи, то есть связь - комбинированная; не имеет значения какие используются операторы связи и какие сети (GSM, CDMA, 3G и т.д.), управление идет с номера на номер.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является электронная система охраны и дистанционного контроля удаленных объектов по беспроводным сетям (патент Российской Федерации на полезную модель RU 83643). Основные отличия заявленной полезной модели заключаются в следующем: В известном аналоге DTMF сигналы используются для взаимной идентификации блока обработки сигнала тревоги (который необходимо постоянно носить с собой) и блока-анализатора тревоги во время сеанса обмена кодированными пакетами служебной информации в голосовом канале, в то время как в заявленной полезной модели DTMF сигналы используются для передачи управляющих команд с телефона пользователя на контроллер для управления последним, а также для получения информации о состоянии устройства. Дополнительное преимущество заявленной полезной модели состоит в том, что, DTMF код имеет неограниченный размер, что позволяет управлять большим количеством устройств (например, шлагбаумы, автоматические ворота, системы умного дома (включение и выключение освещения, вентиляции, плавная регулировка температуры) и т.п.) и контролировать их состояния большим числом пользователей, а в аналоге, DTMF код ограничен 8-битами (256 комбинаций). Кроме того, доступ к устройству в аналоге предоставляется пользователю путем идентификации через пароль, в то время как идентификация пользователя в заявленной полезной модели осуществляется по номеру телефона пользователя, присвоенному SIM-карте оператором связи, а доступ предоставляется лишь тем пользователям, чьи телефонные номера внесены в базу данных, в отличии от аналога, где на блок обработки сигнала тревоги может позвонить любой желающий и занимать его практически неограниченное время. При этом работа системы-аналога полностью блокируется, поскольку другие пользователи не могут в это время совершать звонки на устройство. В заявленной полезной модели соединение вообще не устанавливается и входящий вызов сбрасывается, если номера SIM-карты нет в базе данных номеров, хранимых в РППЗУ, соответственно, отсутствует возможность блокирования работы системы звонками с телефонов посторонних лиц. В аналоге авторизация по голосовому каналу локально посредством аудио связи между динамиком блока обработки сигналов тревоги или телефона и микрофоном блока анализатора тревоги дает возможность злоумышленнику перехватить пароль авторизации, например, с помощью направленного микрофона и получить полный доступ к функциям системы. В заявленном устройстве подделка номера SIM-карты практически исключена по следующим причинам: А) Алгоритмы защиты SIM-карт Comp128 v2 и Сотр128 v3, используемых сотовыми операторами с 2002 года, являются невскрываемыми. Б) Менее защищенные SIM-карты с алгоритмом защиты Comp128 v1 требуют для клонирования выполнения сложных действий: изъятия скрытным образом SIM-карты из телефона пользователя, подбор ключа SIM-карты в течение определенного времени и возврат SIM-карты на прежнее место. В) Клонированные SIM-карты легко «вычисляются» сотовыми операторами и могут быть быстро заблокированы.
Технический результат заключается в повышении защиты объекта от проникновения посторонних лиц. Технический результат заключается также в расширении функций дистанционного управления объектами и контроля их состояния.
Устройство дистанционного управления объектами и контроля их состояния согласно варианту 1 представляет собой печатную плату, на которой установлены:
Микроконтроллер, служащий для приема вызовов с GSM-модуля, осуществляет в зависимости от установленного режима соответствующее управление реле, осуществляет запись номеров телефонов в РППЗУ и чтение номеров телефонов из РППЗУ, также осуществляет связь с компьютером по интерфейсу; GSM-модуль, осуществляющий передачу и прием GSM-сигналов и определяющий номер звонящего абонента; Антенна, служащая для излучения и приема радиочастотных GSM-сигналов; SIM-карта, служащая для хранения номера телефона устройства; Интерфейс, связывающий устройство с компьютером (В качестве интерфейса может использоваться любой проводной или беспроводный интерфейс); РППЗУ (репрограммируемое постоянное запоминающее устройство), служащее для хранения базы данных, содержащей номера телефонов абонентов, допущенных к управлению устройства; Реле, служащее для включения или выключения управляемого исполнительного устройства (В качестве реле может использоваться механическое или оптическое реле); Батарея, служащая для питания полезной модели при работе в автономном режиме; Зарядное устройство, служащее для заряда батареи от сети ~220 В/50 Гц.
Устройство дистанционного управления объектами и контроля их состояния согласно варианту 2 представляет собой печатную плату, на которой установлены:
Микроконтроллер, служащий для приема вызовов с GSM-модуля, осуществляет в зависимости от установленного режима соответствующее управление реле, осуществляет запись номеров телефонов в РППЗУ и чтение номеров телефонов из РППЗУ, также осуществляет связь с компьютером по интерфейсу; GSM-модуль, осуществляющий передачу и прием GSM-сигналов и определяет номер звонящего абонента; Антенна, служащая для излучения и приема радиочастотных GSM-сигналов; SIM-карта, служащая для хранения номера телефона устройства; Интерфейс, связывающий устройство с компьютером (В качестве интерфейса может использоваться любой проводной или беспроводный интерфейс); РППЗУ (репрограммируемое постоянное запоминающее устройство), служащее для хранения базы данных, содержащей номера телефонов абонентов, допущенных к управлению устройством; Реле, служащее для включения или выключения управляемого исполнительного устройства (В качестве реле может использоваться механическое или оптическое реле); Батарея, служащая для питания полезной модели при работе в автономном режиме; Клавиатура, служащая для набора номера абонента, к которому необходимо осуществить вызов с устройства; Зарядное устройство, служащее для заряда батареи от сети ~220 В/50 Гц. Отличается тем, что, в него добавлены функции беспроводного домофона, для этого устройство дополнительно снабжено: Микрофоном, служащим для голосовой связи звонящего с вызываемым абонентом; УНЧ (Усилителем Низкой Частоты), служащим для усиления электрических голосовых сигналов с GSM-модуля; Динамиком, служащим для воспроизведения речи вызываемого абонента; РППЗУ дополнительно служит для хранения базы данных, содержащей номера квартир с присвоенными им номерами телефонов.
Устройство дистанционного управления объектами и контроля их состояния согласно варианту 3 представляет собой печатную плату, на которой установлены:
Микроконтроллер, служащий для приема вызовов с GSM-модуля, осуществляющий запись номеров телефонов в РППЗУ и чтение номеров телефонов из РППЗУ, а также осуществляющий связь с компьютером по интерфейсу; GSM-модуль, осуществляющий передачу и прием GSM-сигналов и определяющий номер звонящего абонента; Антенна, служащая для излучения и приема радиочастотных GSM-сигналов; SIM-карта, служащая для хранения номера телефона устройства; Интерфейс, связывающий устройство с компьютером (В качестве интерфейса может использоваться любой проводной или беспроводный интерфейс); РППЗУ (репрограммируемое постоянное запоминающее устройство), служащее для хранения базы данных, содержащей номера телефонов абонентов, допущенных к управлению устройством; Батарея, служащая для питания полезной модели при работе в автономном режиме; Зарядное устройство, служащее для заряда батареи от сети ~220 В/50 Гц. Отличается тем, что в него добавлены функции многоканального управления цифровыми или аналоговыми исполнительными устройствами и контроля цифровых или аналоговых датчиков. Устройство также позволяет осуществлять плавную регулировку работы контролируемых объектов (например, регулировка мощности вентиляции). Для этого в устройство дополнительно добавлены: DTMF-декодер, служащий для дешифрации тональных сигналов DTMF, принимаемых с GSM-модуля, и передачи их кодов в микроконтроллер; DTMF-генератор, служащий для генерации тональных сигналов DTMF, соответствующих кодам, передаваемым с микроконтроллера и передачи их в GSM-модуль; Релейные выходами, служащие для включения или выключения управляемых исполнительных устройств (В качестве релейных выходов могут использоваться механические или оптические реле);
Каналы цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), служащие для преобразования цифровых кодов, передаваемых с микроконтроллера, в аналоговые сигналы для плавного управления соответствующими исполнительными устройствами; Каналы аналого-цифровых преобразователей (АЦП), служащие для преобразования аналоговых сигналов соответствующих аналоговых датчиков в цифровой код и передачи их в микроконтроллер; Цифровые входы, служащие для считывания состояний соответствующих цифровых датчиков и передачи их в микроконтроллер;
Микроконтроллер дополнительно служит для приема кодов с DTMF-декодера, передачи кодов на DTMF-генератор, также осуществляет управление каждым релейным выходом, каждым аналоговым выходом, осуществляет считывание состояния каждого аналогового входа и каждого цифрового входа; GSM-модуль дополнительно осуществляет прием и передачу тональных сигналов DTMF; Количество релейных выходов и каналов цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) зависит от необходимого количества цифровых и аналоговых исполнительных устройств, подключаемых к устройству, и может быть различным; Количество каналов аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых входов зависит от необходимого количества аналоговых и цифровых датчиков, подключаемых к устройству, и может быть различным.
Краткое описание чертежей:
На фигуре 1 представлена схема устройства по варианту 1.
Описание чертежей:
1. Печатная плата.
2. Механическое или оптическое реле.
3. Антенна.
4. GSM - модуль.
5. Микроконтроллер.
6. Батарея.
7. Зарядное устройство.
8. SIM-карта.
9. РППЗУ.
10. Интерфейс.
11. Компьютер.
12. Электрическая сеть 220 Вольт.
На фигуре 2 представлена схема устройства по варианту 2.
Описание чертежей:
1. Печатная плата.
2. Динамик.
3. УНЧ.
4. Механическое или оптическое реле.
5. Клавиатура.
6. Антенна.
7. GSM-модуль
8. Микроконтроллер.
9. Батарея.
10.Зарядное устройство
11. Микрофон.
12. SIM-карта.
13. РППЗУ.
14. Интерфейс
15. Электрическая сеть 220 Вольт.
16. Компьютер.
На фигуре 3 представлена схема устройства по варианту 3.
Описание чертежей:
1. Печатная плата.
2. DTMF-декодер.
3. Механические или оптические релле.
4. Каналы цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).
5. Каналы аналого-цифровых преобразователей (АЦП).
6. Цифровые входы.
7. Антенна.
8. GSM-модуль.
9. Микроконтроллер.
10. Батарея.
11. Зарядное устройство.
12. DTMF - генератор.
13. SIM-карта.
14. РППЗУ.
15. Интерфейс.
16. Релейные выходы.
17. Аналоговые выходы.
18. Аналоговые входы.
19. Цифровые датчики.
20. Электрическая сеть 220 Вольт.
21. Компьютер.
Технический результат устройства согласно варианту 1 достигается тем, что, Пользователь (абонент)для реализации функции управления устройством совершает на него звонок с обычного телефона, сотового телефона или смартфона. GSM-модуль принимает звонок, определяет номер звонящего абонента и передает этот номер в микроконтроллер. Микроконтроллер, извлекая данные из РППЗУ, проверяет наличие номера звонящего абонента в базе данных. При наличии номера звонящего абонента в базе данных микроконтроллер, в зависимости от установленного режима, осуществляет управление включением или выключением реле.
Редактирование базы данных, содержащей номера абонентов, допущенных к управлению устройством, и изменение режима управления реле осуществляется путем подключения к устройству через интерфейс компьютера. С помощью специальной программы, запущенной на ЭВМ, база данных извлекается из РППЗУ, редактируется на компьютере и снова записывается в РППЗУ устройства. Редактирование базы данных также может осуществляться администратором системы с помощью SMS-сообщений с телефона администратора.
Таким образом, абонент, допущенный к управлению устройством, может осуществлять управление включением или выключением реле, осуществляя звонок с обычного телефона, сотового телефона или смартфона.
Технический результат устройства согласно варианту 2 по управлению реле аналогична работе варианта 1 устройства. Устройство согласно варианту 2, отличающееся тем, что, дополнительно к функциям управления, в него добавлены функции беспроводного домофона. Для выполнения функций беспроводного домофона пользователь выполняет вызов нужного абонента, набирая номер телефона абонента с помощью клавиатуры. Вместо номера телефона абонента пользователь может также набрать номер квартиры абонента. В этом случае микроконтроллер предварительно извлекает соответствующий номеру квартиры номер телефона абонента из РППЗУ. Затем микроконтроллер передает набранный с помощью клавиатуры или извлеченный из РППЗУ номер телефона абонента в GSM-модуль. GSM-модуль устанавливает связь с телефоном абонента. После установления связи с помощью микрофона и динамика осуществляется обычная голосовая связь между пользователем и вызванным им абонентом. После завершения связи абонент, при необходимости, осуществляет управление устройством, совершая на него звонок с обычного телефона, сотового телефона или смартфона.
Редактирование базы данных, содержащей номера телефонов абонентов допущенных к управлению устройством и база данных, содержащая номера квартир с присвоенными им номерами телефонов, осуществляется с помощью специальной программы, запущенной на ЭВМ. Редактирование базы данных также может осуществляться администратором системы с помощью SMS-сообщений с телефона администратора.
Технический результат устройства согласно варианту 3 достигается тем, что, абонент с сотового телефона или со смартфона совершает звонок на устройство. GSM-модуль принимает звонок, определяет номер звонящего абонента и передает этот номер в микроконтроллер. Микроконтроллер, извлекая данные из РППЗУ, проверяет наличие номера звонящего абонента в базе данных. При наличии номера звонящего абонента в базе данных микроконтроллер дает команду GSM-модулю на установку связи. После установления связи с устройством абонент, набирая комбинации клавиш на клавиатуре телефона, формирует соответствующие команды управления для устройства. Поскольку каждой нажатой клавише клавиатуры телефона соответствует свой DTMF-сигнал, набранная команда представляет собой последовательность DTMF-сигналов. Тональные DTMF-сигналы, переданные с телефона абонента принимаются GSM-модулем устройства и передаются на DTMF-декодер, который выполняет дешифрацию DTMF-сигналов в коды нажатых абонентом клавиш и передает эти коды в микроконтроллер. Микроконтроллер анализирует принятую кодовую последовательность и выполняет принятую команду, осуществляя, таким образом, соответствующее управление выбранным каналом устройства.
Дополнительно при ответе на каждую принятую команду микроконтроллер формирует ответную кодовую последовательность, содержащую информацию о выполнении команды и передает эту последовательность в DTMF-генератор, который формирует соответствующие DTMF-сигналы и передает их в GSM-модуль, который, в свою очередь, передает их на телефон абонента. Установленное на телефон или смартфон пользователя программное обеспечение дешифрирует принятые DTMF-сигналы в кодовые последовательности и соответствующим образом представляет результаты выполненных устройством команд. Таким образом, осуществляется обратная связь о выполнении переданных абонентом команд.
При необходимости редактирование базы данных, содержащей номера абонентов, допущенных к управлению устройством, осуществляется путем подключения к устройству компьютера. С помощью специальной программы, запущенной на компьютере, база данных извлекается из РППЗУ, редактируется на компьютере и снова записывается в РППЗУ устройства. Редактирование базы данных также может осуществляться администратором системы с помощью SMS-сообщений с телефона администратора.
Таким образом, допущенный к управлению устройством абонент, выполняя звонок с сотового телефона или со смартфона, может осуществлять управление большим числом цифровых и аналоговых устройств и осуществлять контроль состояния большого числа цифровых и аналоговых датчиков, подключенных к устройству.
Применение заявленной полезной модели вместе с повышением защиты объекта от проникновения посторонних лиц предоставляет возможность управления большим количеством цифровых и аналоговых исполнительных устройств и контроль большого числа цифровых и аналоговых датчиков, обеспечивает удобство и простоту в использовании, обладает повышенной надежностью, требует минимальных затрат на установку и обслуживание устройства.