Система коммуникаций здания
BUILDING UTILITY SYSTEM

Техническое решение относится к системам коммуникаций зданий и сооружений, в том числе индивидуальных жилищ, административно-бытовых зданий, торговых центров, спортивно-досуговых центров, оздоровительных центров, мест общественного питания, гостиниц и т.д.
В связи с проблемами, с которыми человечество вынуждено было столкнуться за последние несколько лет, включая пандемию и необходимость самоизоляции, системы доставки грузов приобрели не только всеобщую популярность, но и стали необходимостью. Активное и всеобъемлющее использование разнообразных сервисов доставки и значительное увеличение нагрузки на них создает потребность в поиске более эффективных и автоматизированных систем организации логистики, распределения и доставки в целом.
Известны как автоматизированные системы доставки охватывающие сортировочные центры и процесс доставки конечному потребителю, так и системы, назначение которых автоматизировать отдельные этапы процесса доставки.
Например, известно устройство по патенту РФ на изобретение № RU2643142C2 «Устройство обработки доставки и способ обработки доставки» (МПК B07C 3/02; опубликован 08.06.2017). Устройство обработки доставки содержит приемники, выполненные с возможностью укладки в них доставляемых объектов, конвейер, выполненный с возможностью транспортировки доставляемых объектов в назначенный приемник, детекторы, контролирующие наполнение приемника, и главный контроллер, выполненный с возможностью выбора приемника из множества приемников, служащего пунктом назначения сортировки для доставляемого объекта, на основе адресной информации, получаемой от этого доставляемого объекта.
Известна система доставки по патенту Китая на полезную модель № CN213958107 (U) «Unmanned delivery system (Беспилотная система доставки)» (МПК G06Q10/08; опубликован 13.08.2021). Полезная модель относится к автоматизированной системе дистрибуции, состоящей из зоны сортировки, упаковочной машины, мобильного робота, автоматической станции дистрибуции и сервера. Зона сортировки состоит из автоматической товарной полки. Мобильный робот используется для сортировки товаров на автоматической товарной полке и подачи товаров на упаковочную машину для упаковки. Беспилотная распределительная станция предназначена для приема грузов, упакованных упаковочной машиной, и передачи полного контейнера с грузами на беспилотный летательный аппарат. Беспилотная раздаточная станция в дальнейшем используется для приема выгруженных из беспилотного летательного аппарата порожних контейнеров, сервер находится в коммуникационном соединении с мобильным роботом и беспилотной распределительной станцией. Мобильный робот управляется сервером для сортировки товаров, а беспилотный летательный аппарат разносит товар по адресам доставки.
Известна транспортная система по патенту РФ на изобретение № RU 2755369 C1 «Трубопроводная магнитолевитационная грузовая транспортная система» (МПК B60L 13/04, B60L 13/10, B61B 13/08, B65G 37/00, B65G 51/04; опубликован 15.09.2021), выбранная в качестве ближайшего аналога. Транспортная система включает транспортный путь с перемещаемой капсулой, на которой установлен магнитный подвес, и содержит постоянные магниты, электромагниты поперечной устойчивости, передатчик электрической бесконтактной линии и линейный электродвигатель, установленные на всём протяжении пути, горизонтальный лифт для перемещения капсул в вертикальном положении. Капсула содержит ротор линейного двигателя, ответные элементы электромагнитов, приёмник бесконтактной линии зарядки. Транспортный путь выполнен в закрытой трубе с разветвлениями на горизонтальные участки, соединяющие через уличное пространство и по дну водоёмов накопительные склады производителей товаров, распределительные центры-склады, промежуточные склады, магазины, пакгаузы железной дороги, аэропортов, речных и морских портов, таможенных терминалов, многоквартирные дома, отдельные дома малой этажности, офисы разной этажности.
Подобные системы ориентированы на обеспечение доставки грузов между транспортными пунктами, в том числе доставку напрямую заказчику. Однако все они являются обособленными отдельными системами, целью которых является исключительно коммерческая доставка грузов. Заявляемое же решение содержит транспортно-коммуникационную систему, интегрированную в жилое пространство или здание иного назначения, служащее не только для адресной доставки товаров, но и позволяющее обеспечить ресурсы для функционирования здания, а именно для его кондиционирования и обеспечения питьевой водой. Более того, с ростом автоматизации растет и потребление электроэнергии, в связи с чем за счет использования естественного источника охлаждения, льда, который в последствии служит и для снабжения здания питьевой водой, значительно снижается потребление электроэнергии.
Задачей заявляемого технического решения является создание комплексной системы коммуникаций здания, интегрированной в транспортную систему, позволяющую осуществлять быструю доставку как необходимых товаров, так и ресурсов для функционирования здания, характеризующейся высокой степенью автоматизации и экологичности. Технический результат заключается в повышении эффективности системы коммуникаций здания, за счет повышения скорости и удобства адресной доставки в них грузов, повышения степени автоматизации системы, а также сокращения энергетических затрат за счет использования естественного льда для кондиционирования здания и обеспечения питьевой водой.
Заявленный технический результат достигается тем, что система коммуникаций здания, включающая транспортно-логистическую систему, включающую модули отправки, приема и хранения грузовых контейнеров, мультифункциональные роботизированные транспортные средства, выполненные с возможностью перевозки грузовых контейнеров, пути для перемещения мультифункциональных роботизированных транспортных средств, соединяющие модуль приема и хранения грузовых контейнеров с модулем отправки, включает систему водоснабжения, содержащую модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом, выполненных с возможностью транспортировки мультифункциональными роботизированными транспортными средствами, причем модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом связан с транспортно-логистической системой и с другой стороны с накопителем талой воды и с системой водораспределения здания, и связанную с модулями отправки, приема и хранения систему управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении, а также связанную с системой водоснабжения систему охлаждения и систему кондиционирования, включающие модули для хранения льда. Транспортно-коммуникационная система может быть расположена над землей на эстакадах и/или под землей и/или на земле. Грузовые контейнеры могут содержать ID метки с информацией о грузе и его получателе. Система коммуникаций здания может содержать модуль выработки электроэнергии, включающий солнечные панели и/или ветрогенераторы и/или гравитационные накопители энергии связанный с системой управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении. Система коммуникаций здания может содержать блок подключения теле- и электрических сетей, связанный с системой распределения электроэнергии и сетей телевещания по зданию. Система коммуникаций здания может содержать блок подключения интернета, связанный со спутниковым приемником интернет сигнала. Модуль приема может включать канал, оснащенный средствами для подъема и/или перемещения грузового контейнера, размещенный в здании или соединенный с ним.
Система коммуникации здания включает транспортно-логистическую систему, которая может быть расположена над землей на эстакадах и/или под землей и/или на земле, и включает модули отправки, приема и хранения грузовых контейнеров, мультифункциональные роботизированные транспортные средства, выполненные с возможностью перевозки грузовых контейнеров, пути для перемещения мультифункциональных роботизированных транспортных средств, соединяющие модуль приема и хранения грузовых контейнеров с модулем отправки. Таким образом, для обеспечения доставки жильцам, обмена грузами и посылками (товары, продукты, материалы), а также вывоза мусора создается отдельная транспортная структура, напрямую соединяющая пункты получения и отправления, не зависящая от общего потока транспорта и городского трафика и позволяющая быстро доставить грузы без дополнительных временных затрат на простои в пробках или их объезд.
Модуль приема может включать канал, оснащенный средствами для подъема и/или перемещения грузового контейнера, размещенный в здании или соединенный с ним, за счет чего осуществляется автоматическое распределение контейнеров по этажам здания.
Наличие у грузовых контейнеров, которые мультифункциональные роботизированные транспортные средства могут перевозить, ID меток с информацией о грузе и его получателе облегчает процесс идентификации грузов и грузовых контейнеров и их сортировки на месте доставки, исключает риск их потери или отправки по неверному адресу, тем самым ускоряя процесс получения груза заказчиком.
Система управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении, связанная с модулями отправки, приема и хранения, позволяет автоматизировать процесс сортировки грузовых контейнеров, их распределения и доставки, за счет чего снижается количество ошибок, а также повышается производительность по сравнению с ручным распределением грузов. Таким образом, повышается скорость и удобство доставки грузов на самом последнем этапе процесса доставки, а именно конечному потребителю. Более того, наличие модуля выработки электроэнергии, включающего солнечные панели и/или ветрогенераторы и/или гравитационные накопители энергии, связанного с системой управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении, исключает зависимость системы от энергосистемы здания и позволяет использовать возобновляемые экологичные источники энергии.
Система коммуникаций включает систему водоснабжения, содержащую модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом, выполненных с возможностью транспортировки мультифункциональными роботизированными транспортными средствами, а также связанную с системой водоснабжения систему охлаждения и систему кондиционирования, включающие модули для хранения льда. Причем модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом связан с транспортно-логистической системой и с другой стороны с накопителем талой воды и с системой водораспределения здания. Это позволяет обеспечить эффективную и безотходную систему, которая может обслуживать сама себя. Кондиционирование здания осуществляется естественным образом, используя лед, за счет чего снижается энергопотребление здания. При этом вода, образующаяся при естественном таянии льда, используется для снабжения здания питьевой водой. Более того, система безвредна для окружающей среды, поскольку исключается использования фреона, как правило, применяющегося в известных из уровня техники системах кондиционирования и охлаждения.
Система коммуникаций может содержать блок подключения теле- и электрических сетей, связанный с системой распределения электроэнергии и сетей телевещания по зданию, а также блок подключения интернета связанный со спутниковым приемником интернет сигнала, что позволяет обеспечить централизованное подведение к зданию теле- и электрических сетей и интернета.
Далее поясняется реализация заявленной системы коммуникации.
Система коммуникаций здания включает модули отправки, приема и хранения грузовых контейнеров, связанные с системой управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении. Модули могут быть выполнены в виде стены и являться частью стены здания или в виде отдельно вынесенных конструкций с ячейками для хранения.
Модули могут быть расположены только на первом этаже здания или, например, на каждом этаже здания или в каждом помещении или квартире здания. Для транспортировки грузов между этажами здания модуль приема может включать канал, оснащенный средствами для подъема и/или перемещения грузового контейнера, например, грузовыми платформами, размещенный в здании или соединенный с ним.
Модули отправки, приема и хранения грузовых контейнеров могут быть выполнены из универсальных строительных блоков преднапряженных углеродной арматурой. В частности, строительство может быть осуществлено способом, описанным в патенте № RU 2761783 «Способ автоматизированного возведения сооружений». Блоки могут быть выполнены, в частности, из экологичного клееного бруса, композитных материалов и прессованного предварительно обработанного очищенного пластика (мусора от твердых коммунальных и промышленных нетоксичных и нерадиоактивных отходов).
Пути для перемещения мультифункциональных роботизированных транспортных средств, соединяющие модуль приема и хранения грузовых контейнеров с модулем отправки в частности могут быть подведены к зданию таким образом, позволяющим мультифункциональным роботизированным транспортным средствам въезжать напрямую в здания.
Система управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении может включать контроллер и связанные с ним сенсоры, установленные в ячейках хранения для считывания ID меток с информацией о грузе с грузовых контейнеров, а также параметров грузовых контейнеров. Для распаковки контейнеров система может включать конвейерную ленту и манипуляторы, связанные с контроллером.
Пути, соединяющие модуль приема и хранения грузовых контейнеров с модулем отправки, предпочтительно выполнены в виде рельс для перемещения мультифункциональных роботизированных транспортных средств и для подведения к ним электропитания.
Транспортно-логистическая система может объединять, например, разные города или отдаленные и центральные районы одного города, позволяя использовать в качестве пунктов получения и отправки грузов подземные и надземные станции, склады магазинов и прочие складские сооружения, организации, обслуживающие население, офисные и жилые здания, кафе и рестораны и т.д., создавая   развитую инфраструктуру. В преимущественном варианте транспортно-логистическая система соединяет модули приема и хранения грузовых контейнеров с модулями отправки, в качестве которых выступают загородные склады готовой продукции, для её доставки покупателям, а также пункты хранения и добычи природного льда.
Транспортно-логистическая система может включать подземную транспортную систему, наземную и надземную, возможно выполнение систем, объединяющих города и регионы. В частности, она может быть выполнена согласно патентам №RU2759847 и №RU2743800. В предпочтительном варианте исполнения система устанавливается вдоль уже существующих автомобильных или железных дорог, легко интегрируясь в городское пространство.
Подземная система содержит связанные между собой тоннели, соединяющие пункты получения и отправления груза, и рельсы для перемещения мультифункциональных роботизированных транспортных средств и для подведения к ним электропитания. Тоннели, в частности, с четырехпутными ветками проложены преимущественно на глубине 0,5 м под землей под пешеходными тротуарами. В предпочтительном варианте исполнения тоннели выполнены из профильной трубы из композитного материала.
Надземная транспортная система может быть выполнена на эстакадах. Возможно выполнение надземной транспортной системы над действующей транспортной структурой, в частности автомобильной дорогой и железной дорогой. Трассы могут быть выполнены как из дорожного покрытия, так и содержать тоннели. При строительстве эстакад в качестве фундаментов могут использоваться сваи Веселова А.В., конструкции с повышенной несущей способностью и с низкими затратами устройства свай в несущие грунты (известные, например, по патентам № RU 2528331, № RU 2538012, № RU 2558071).
Мультифункциональные роботизированные транспортные средства, передвигающиеся по транспортно-логистической системе и осуществляющие перевозку грузовых контейнеров, могут содержать корпус, например, карбоновый в форме на основе параллелепипеда, обтекаемой формы, со скругленными углами, блок управления и систему связи, электродвигатель, тормозную систему, аккумулятор для автономной работы, а также возможно наличие устройства определения местонахождения, в частности GPS-трекера.
На внешней поверхности корпуса или колесах мультифункциональных роботизированных транспортных средств установлены токосъемники, например, штанговые или любые другие известные из уровня техники, соединенные с электродвигателем и выполненные с возможностью контактирования с рельсом для подведения электропитания к транспортным средствам при перемещении.
Возможны варианты исполнения, когда мультифункциональные роботизированные транспортные средства могут передвигаться не только по рельсовым, но и наземным покрытиям, в частности труднопроходимым. Для этого они могут содержать колеса или гусеничные движители с шинами, в частности, выполненными из полиуретана, или из других материалов со схожими физико-техническими характеристиками, в том числе возможно применение пневмошин.  Рельсовые колеса транспортных средств могут быть расположены на одной оси с колесами с шинами или гусеничными движителями и прикреплены к их боковой части, например, с помощью болтов или других резьбовых или шлицевых, или шпоночных соединений.
При этом питание электродвигателя возможно, как от токоведущего рельса через токосъемники, так и от аккумулятора, при движении вне рельсовых путей.
Мультифункциональное роботизированное транспортное средство может быть оборудовано для работы как в режиме управления со стороны пользователя, так и в автономном режиме. При этом используется любая, известная из уровня техники, система беспилотного управления, которая может содержать блок управления с встроенным программным обеспечением, включающим машинное зрение, нейросети и оборудованная лидаром для распознавания удаленных объектов с помощью волн оптического диапазона, радаром для распознавания удаленных объектов с помощью радиоволн, с помощью лидара со встроенной лазерной системой наведения и считывания объектов в пространстве в том числе и расстояния до них, используя лазерную сетку или лазерные указки, оптические системы, камерами, датчиками положения и системой навигации.
Корпус мультифункционального роботизированного транспортного средства выполнен с возможностью размещения на нем грузового контейнера для осуществления грузовых перевозок.
Грузовые контейнеры выполнены из ударопрочного и морозостойкого материала, в частности для обеспечения возможности перевозки в них льда они могут иметь дополнительные вкладыши из материала, обеспечивающего дополнительную термоизоляцию контейнера. Грузовые контейнеры содержат ID метки, например, в виде QR-кода, штрих-кода или в иной форме, с информацией о грузе, его получателе, отправителе, адресах и прочую необходимую информацию. В частности, высота и ширина грузового контейнера может составлять 220-230 мм, а длина 445-455мм. Данные параметры универсальны и используются при изготовлении большинства покупательских корзин для супермаркетов, так как являются оптимальными и позволяют вмещать товары первой необходимости, в том числе продукты, бытовые товары и товары первой необходимости.
Система коммуникации здания включает систему водоснабжения, содержащую модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом, выполненных с возможностью транспортировки мультифункциональными роботизированными транспортными средствами и связанную с ней систему охлаждения и систему кондиционирования, включающие модули для хранения льда. Причем модуль приема и хранения грузовых контейнеров со льдом связан, например, при помощи каналов или тоннелей, с транспортно-логистической системой и с другой стороны с накопителем талой воды и с системой водораспределения здания, в частности при помощи трубопроводов.
В одном из вариантов осуществления изобретения система кондиционирования здания может быть выполнена в виде системы разветвленных по зданию воздуховодов, связанных с модулем хранения льда, в которых установлены вентиляторы для подачи воздуха и создания потоков воздуха.  Предпочтительно, воздуховод проходит вдоль модуля хранения льда, а смежные с воздуховодами стенки модуля хранения льда выполнены из высокотеплопроводного материала, например, алюминия. Для обеспечения возможности контроля и изменения температуры охлаждения воздуха система кондиционирования может включать средства управления температурным режимом, в частности, управления мощностью работы вентиляторов.
Система коммуникаций может содержать модуль выработки электроэнергии, питающий систему управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении, систему водоснабжения, охлаждения и кондиционирования, который может включать солнечные панели и ветрогенераторы, размещаемые, например, на крыше здания, на эстакадах или вдоль путей, а также гравитационные накопители энергии.
Также система коммуникаций здания содержит блок подключения теле- и электрических сетей, связанный с системой распределения электроэнергии и сетей телевещания по зданию, а также блок подключения интернета, связанный со спутниковым приемником интернет сигнала.
Система коммуникации здания функционирует следующим образом.
Лёд в системе обеспечивает работу естественных экологически чистых и энергетически независимых от внешних факторов систем охлаждения и кондиционирования, что создаёт прецедент холодильника без использования, разрушающего озоновый слой атмосферы фреона.
В одном из вариантов осуществления изобретения вентиляторы подают воздух в воздуховод, при этом поскольку воздуховод проходит вдоль модуля хранения льда осуществляется охлаждение воздуха, который затем поступает в помещения здания. При этом вода, образующаяся при таянии льда, стекает в накопитель талой воды и распределяется по системе водораспределения здания, преимущественно для обеспечения пользователей питьевой водой, то есть получаемая вода - это побочный продукт таяния льда в системе охлаждения и кондиционирования.
Также лед может использоваться для работы тепловых насосов, которые выполняют функцию теплового обмена и в жаркую погоду работаю как естественный кондиционер без использования, разрушающего озоновый слой атмосферы фреона.
Транспортировка льда в модуль для его хранения осуществляется в грузовых контейнерах роботизированными мультифункциональными транспортными средствами по транспортно-коммуникационной системе. В предпочтительном варианте доставка осуществляется из озера Байкал и других источников чистой воды Сибирского региона.
Также с помощью транспортно-коммуникационной системы осуществляется транспортировка грузов и их доставка потребителям, а именно жителям или посетителям здания. Пользователь заказывает товар через систему управления заказами посредством программного обеспечения по сети. К системе управления заказами могут подключаться сторонние сервисы доставки и поставщики услуг и товаров для осуществления доставки с помощью заявленной транспортной системы.
Центр управления всеми системами координирует работу всех систем, обеспечивает сбор и обработку информации о количестве, номенклатуре и сроках поставки различных грузов потребителям, сортирование грузов и формирование адресных отправок, контроля и управления движением мультифункциональных роботизированных транспортных средств от поставщика до потребителя. Центр управления всеми системами может содержать блок управления и контроля, который определяет оптимальный маршрут и выбирает ближайшее свободное транспортное средство, которое доставляет заказ из магазина, склада, модуля отправки или любого другого места нахождения или производства товара по разветвленной сети тоннелей в логистический центр.
Грузы транспортируются мультифункциональными роботизированными транспортными средствами в грузовых контейнерах, а доставка осуществляется в модуль приема и хранения грузовых контейнеров. После поступления контейнера система управления распределением грузовых контейнеров и оповещения об их получении считывает ID метку контейнера с информацией о грузе и направляет его в соответствующую ячейку, после чего посылает сигнал для информирования заказчика о доставке его товара. Помимо транспортировки покупок мультифункциональные роботизированные транспортные средства могут осуществлять вывоз мусора и бытовых отходов.
Заявляемое изобретение позволяет создать эффективную систему коммуникаций здания, безопасную для окружающей среды и озонового слоя, характеризующуюся высокой степенью автоматизации.
Специалисту в данной области очевидно, что приведенный пример реализации системы не ограничивает объем заявленного решения. Возможны иные варианты осуществления в объеме заявляемой формулы.