Устройство связи мультипротокольное для модуля управления наружным освещением

Полезная модель относится к технике передачи данных и может быть использована для приема и передачи информации (команд, расписаний, прошивок программного обеспечения) автоматизированной системы управления наружным освещением.
Известно устройство передачи информации по линиям наружного освещения [RU 2342782, C1, Н04В 3/54, 27.12.2008], содержащее линию связи, модемы, согласующие трансформаторы, подсоединенные через конденсаторы связи к линии связи, роль которой выполняет один из фазных проводов.
Известно также устройство передачи и приема информации KB диапазона [RU 127565, U1, H04L 27/00, 27.04.2013], содержащий модулятор и демодулятор сигналов, блок управления, блок ввода-вывода данных, блок ввода-вывода сигнала, при этом, модулятор включает кодер, перемножитель, скремблер, КАМ модулятор, мультиплексор, генератор пилотных сигналов, OFDM модулятор, блок переноса на текущую частоту, генератор несущей, демодулятор включает генератор несущей, блок переноса на нулевую частоту, блок вхождения в связь, блок коррекции временного смещения, OFDM демодулятор, генератор пилотных сигналов, эквалайзер, демультиплексор, КАМ демодулятор, дескремблер, деперемежитель, декодер, причем выход блока ввода-вывода данных соединен со входом кодера, выход которого соединен со входом перемежителя, выход которого соединен со входом скремблера, выход которого соединен со входом КАМ модулятора, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, а ко второму входу мультиплексора подключен генератор пилотных сигналов, при этом выход мульплексора соединен со входом OFDM модулятора, выход которого соединен с первым входом блока переноса на несущую частоту, а ко второму входу которого подключен генератор несущей, выход блока переноса несущей частоты подключен ко входу блока ввода-вывода сигнала, выход которого соединен с первым входом блока переноса на нулевую частоту, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей, вход которого соединен с выходом блока вхождения в связь, вход которого соединен с первым выходом блока переноса на нулевую частоту, второй выход которого соединен со первым входом блока коррекции временного смещения, второй вход которого соединен с выходом блока вхождения в связь, а третий вход которого соединен с первым выходом эквалайзера, выход блока коррекции временного смещения соединен со входом OFDM демодулятора, выход которого соединен с первым входом эквалайзера, второй вход которого подключен к генератору пилотных символов, второй выход которого соединен с первым входом КАМ демодулятора, а третий выход которого соединен со входом демультиплексора, выход которого соединен со вторым входом КАМ демодулятора, выход которого соединен со входом дескремблера, выход которого соединен со входом деперемежителя, выход которого соединен со входом декодера, выход которого соединен со входом блока ввода-вывода данных, при этом сигналы блока управления подаются на все блоки модулятора, демодулятора, блок ввода-вывода данных и блок ввода-вывода сигнала.
Недостатком этого технического решения является относительно узкая область применения, ограниченная КВ диапазоном волн.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство передачи информации [RU 2548173, С2, Н04В 7/00, 20.04.2015], включающее в себя передающую и приемную части, в которых содержатся перемножители, модуляторы, демодуляторы, кодер, декодер, генератор тактовых импульсов, фильтры нижних частот, генератор псевдослучайной последовательности, отличающийся тем, что передающая часть модема содержит подключаемый к источнику данных буфер данных для передачи, одним выходом подключенный к входу кодера, а другим - к первому входу первого переключателя режимов работы, второй вход которого подключен к выходу помехоустойчивого кодера, третий - к выходу генератора синхро-преамбулы в виде короткой псевдослучайной последовательности (ПСП), четвертый вход - вход управления - связан со средством задания режима работы, а выход подключен к входу модулятора, выходом подключенного к первому входу первого перемножителя, второй вход которого подключен к выходу генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), выход которого связан с входом фильтра нижних частот, выходом подключаемого к входу цифро-аналогового преобразователя, приемная часть модема содержит цифровой даунконвертор (DDC), предназначенный для приема отсчетов комплексной огибающей от аналого-цифрового преобразователя, выходы которого связаны с входами устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС) по частоте и задержке и первыми входами второго - комплексного - перемножителя, вторые входы которого подключены к выходам устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), а выходы подключены к первым входам третьего - комплексного - перемножителя и первым входам средства слежения за задержкой, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), а первый выход подключен к второму входу третьего - комплексного - перемножителя, выходы которого через интеграторы связаны с входами устройств выборки-хранения, выходы которых подключены к входам устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), при этом выход одного из устройств выборки-хранения соединен с входом демодулятора, выход которого подключен к средству поиска и устранения синхро-преамбулы, выход которого подключен к первому входу второго переключателя режимов работы через декодер и ко второму его входу непосредственно, третий вход второго переключателя режимов работы - вход управления - связан со средством задания режима работы, а выход подключен к входу выходного буфера, причем первый выход устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС) подключен к входу управления цифровым синтезатором, формирующим опорный сигнал даунконвертера, второй выход предназначен для подключения к средствам автоматической регулировки усиления (АРУ), третий выход предназначен для выдачи флага захвата ШПС, а четвертый выход устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС), на котором формируется строб перезапуска, подключен к первому входу генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), первому входу модуля счета символов ПСП и первому входу генератора тактовых импульсов (ГТИ), второй вход которого соединен со вторым выходом средства слежения за задержкой, один из выходов подключен ко второму входу генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), а другой выход - ко второму входу модуля счета символов ПСП, выходом подключенного к входам сброса интеграторов, устройств выборки-хранения, устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), демодулятора, средства поиска и устранения синхро-преамбулы, декодера и выходного буфера, устройство поиска широкополосного сигнала (ШПС) содержит блок быстрого преобразования Фурье (БПФ), первый выход которого подключен к блоку нормировки спектра, выходом через первую настраиваемую линию задержки связан с первым входом четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второй настраиваемой линии задержки, входом подключенной к выходу постоянного запоминающего устройства, выход четвертого перемножителя подключен к входу блока обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), первые выходы которого подключены к входам некогерентного накопителя, выходом подключенного к входу обнаружителя широкополосного сигнала (ШПС), причем второй выход блока быстрого преобразования Фурье (БПФ) и второй выход блока обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) подключены к входам модуля формирования команд для автоматической регулировки усиления, при этом входами блока быстрого преобразования Фурье (БПФ) образован вход устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС), первым, вторым и третьим выходами обнаружителя широкополосного сигнала (ШПС) образованы первый, третий и четвертый выходы устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС), а выходом модуля формирования команд для автоматической регулировки усиления образован второй выход устройства поиска широкополосного сигнала (ШПС), средство слежения за задержкой включает в себя первую, вторую и третью линии задержки, причем задержка, обеспечиваемая третьей линией, превышает задержку, обеспечиваемую второй линией, которая превышает задержку, обеспечиваемую первой линией, выходы первой и третьей линий задержки связаны с первыми входами пятого и шестого перемножителей, выходы которых подключены к входам узкополосных фильтров нижних частот, каждый из которых выходом подключен к соответствующему средству возведения в квадрат модуля сигнала, выходы средств формирования квадрата модуля сигнала связаны с входами блока вычитания, выходом подключенного к входу петлевого фильтра, при этом вторыми входами пятого и шестого перемножителей образованы первые входы средства слежения за задержкой, объединенными входами линий задержки образован второй вход указанного средства, а выходом второй линии задержки и выходом петлевого фильтра образованы соответственно первый и второй выход средства слежения за задержкой.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность и относительно узкая область применения, что обусловлено ограничением на его возможное применение в модуле управлением наружным освещением для приема и передача информации (команд, расписаний, прошивок программного обеспечения) между вычислительными блоками модуля. Все это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для приема и передача информации между вычислительными блоками модуля управления наружным освещением.
Задача, которая решается в полезной модели, направлена на создание устройства для приема и передача информации в автоматизированной системы управления наружным освещением с целью расширения функциональных возможностей путем возможности использования его мультипротокольного, а также с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в подобных устройствах.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности использования его мультипротокольного, а также с целью расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в подобных устройствах.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее модем сотовой связи, согласно полезной модели, введен вычислительный блок, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модема сотовой связи, выполненного в виде GSM 3G/4G(LTE) Cat-4-8 модема с поддержкой GPS/ГЛОНАСС, подключенного к вычислительному блоку по интерфейсу USB, модем mesh-сети Thread, выполненного с возможностью подключения его входа-выхода по интерфейсу UART ко второй группе входов-выходов вычислительного блока, а также блок автоматического подключения SIM-Card и Embedded SIM (MFF2), вход-выход которого соединен со вторыми входами-выходами модема сотовой связи.
На чертеже представлена функциональная схема устройства связи мультипротокольного для модуля управления наружным освещением.
Устройство связи мультипротокольное для модуля управления наружным освещением содержит модем 1 сотовой связи, вычислительный блок 2, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модема 1 сотовой связи, выполненного в виде GSM 3G/4G(LTE) Cat-4-8 модема с поддержкой GPS/ГЛОНАСС, подключенного к вычислительному блоку 2 по интерфейсу USB.
Устройство содержит также модем 3 mesh-сети Thread, выполненного с возможностью подключения его входа-выхода по интерфейсу UART ко второй группе входов-выходов вычислительного блока 2, и блок 4 автоматического подключения SIM-Card и Embedded SIM (MFF2), вход-выход которого соединен со вторыми входами-выходами модема 1 сотовой связи.
Работает устройство связи мультипротокольное для модуля управления наружным освещением следующим образом.
Устройство является составной частью базовой станции системы управления наружным освещением поселения или района города, которая осуществляет связь с внешними сетями, прежде всего, с сетью Интернет.
Устройство, как сетевой шлюз, осуществляет передачу данных от устройств к облачному серверу и обратно по проводным и беспроводным каналам связи. Оно имеет в своем составе аппаратные средства (модемы) для поддержания связи в mesh-сетях и связи в сетях GSM 3G/4G(LTE) сотовых операторов. Устройство работает под управлением входящего в его состав программируемого вычислительного блока.
Исходя из требований, предъявляемых устройству, оно обеспечивает выполнение следующих функций:
- прием и передача команд/данных с использованием инфраструктуры mesh-сети Thread;
- определение своих координат и точного времени с помощью GPS/ГЛОНАСС;
- прием и передача команд/данных с использованием «облачной» инфраструктуры по каналам сотовой связи GSM 3G/4G(LTE);
- возможность альтернативного использования SIM-Card и Embedded SIM (MFF2);
- взаимодействие с «облачной» инфраструктурой по каналам GSM 3G/4G(LTE) Cat-4-8.
Преимуществами устройства является его простота, выполнение в виде модульной конструкции, возможность размещения в стандартном корпусе типа NEMA, а также обеспечение мультипротокольности и работы устройства с «облачной» инфраструктурой через mesh-сеть, что расширяет его функциональные возможности и расширяет арсенал технических средств для использования в системах управления наружным освещением.