СПОСОБ И УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ
METHOD AND DEVICE FOR MONITORING AND CONTROLLING AN OBJECT

Изобретение относится к области сигнализации, а именно к способам и устройствам мониторинга за состоянием и управления системами объекта [G08B19/00, G08B25/14].
Из уровня техники ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИЙ [CN109841034 (A), опубл.: 04.06.2019], включающая в себя центральный контроллер, устройство сбора данных об отпечатках ладони, модуль GSM, трехмерный датчик положения, камеру, светозвуковую сигнализацию и модуль APP мобильного телефона. Устройство сбора данных об отпечатках ладони расположено у двери. Трехмерный датчик положения встроен в дверь и окно для сбора данных об ориентации двери и окна. Камера содержит внутреннюю камеру, обращенную к двери и окну, и наружную камеру, установленную у наружной двери. После того, как трехмерный датчик положения получает сигнал при перемещении двери и окна одновременно активируются внутренняя камера и наружная камера для сбора текущих данных изображения двери и окна и отправки собранных изображений на назначенную учетную запись терминала APP мобильного телефона.
Недостатком аналога является высокие трудоемкость и стоимость монтажа указанной системы мониторинга, обусловленные наличием в составе системы видеоустройств и устройств для распознавания отпечатков ладоней.
Также известна АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЯ [CN205451375 (U), опубл.: 10.08.2016], включающая в себя адаптер питания, детектор газа, магнитный детектор на дверях и окнах, пульт дистанционного управления, фиксированную аварийную кнопку, узел сигнализации и сигнал беспроводной связи. Световая сигнализация, узел сигнализации имеет интерфейс питания, разъема ввода и вывода сигнала, адаптер питания подключен к интерфейсу питания узла сигнализации, детектору газа, магнитному детектору дверей и окон, пульт дистанционного управления и фиксированная аварийная кнопка подключены к выходу узла сигнализации через РЧ-сигнал, а беспроводная звуковая и световая сигнализация подключены к выходу узла сигнализации через РЧ-сигнал, а передача сигнала тревоги происходит через GSM мобильным и стационарным телефонам.
Недостатком аналога является невозможность пользователем самостоятельно настраивать зависимости между показателями измерений различных устройств/модулей (в частности, значений измерителей таких устройств/модулей) и, в зависимости от этого, исполнять определенные команды на других устройствах.
Наиболее близкой по технической сущности является ОХРАННАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ [CN206584486 (U), опубл.: 24.10.2017], содержащая терминал контроля и узел защиты от кражи, причем терминал контроля и узел защиты от кражи образуют топологию «звезда», терминал контроля содержит защитный кожух, внутри защитного кожуха установлена плата с одночиповым контроллером, а вход одночипового контроллера соединен с модулем обнаружения сигнала и голосовым модулем, модуль беспроводной связи подключен к информационному выходу, а перезаряжаемая литиевая батарея подключена к разъему питания, модуль обнаружения сигнала включает в себя модуль камеры и группу датчиков. Выход группы датчиков соединен с картой сбора данных, голосовой модуль включает в себя динамик и микрофон. Модуль беспроводной связи включает в себя сетевой контроллер и GSM-модуль. Узел защиты от кражи подключен к беспроводному маршрутизатору, а беспроводной маршрутизатор и модуль беспроводной связи образуют систему локальной вычислительной сети.
Основной технической проблемой прототипа является низкая стойкость контролируемого объекта к внешнему несанкционированному воздействию, обусловленная ограниченно малым количеством датчиков системы, осуществляющих контроль и отсутствие возможности настройки зависимости между показателями измерений и исполнения команд.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение стойкости контролируемого объекта к внешнему воздействию.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ мониторинга и управления объектом, включающего контроль по крайней мере, одним контролируемым датчиком, подключенным к базовому модулю, обеспечивающим передачу по GPRS-каналу сигнала тревоги зарегистрированным абонентам при регистрации контролируемым датчиком «негативного» события, отличающийся тем, что включает управление по крайней мере, одним управляемым механизмом, подключенным к базовому модулю, кроме того, включает контроль и управление по крайней мере, одним контролируемым датчиком и по крайней мере, одним управляемым механизмом, подключенным к одному из модулей расширения, подключенных по радиоканалу к базовому модулю, передачу информации от контролируемых датчиков базового модуля и модуля расширения на удаленный пользовательский терминал по GPRS-каналу, контроль и управление базовым модулем и модулем расширения и управляемыми механизмами, подключенных к базовому модулю и модулю расширения, при этом контроль контролируемыми датчиками и управление управляемыми механизмами осуществляется как с базового модуля и модуля расширения в автоматическом режиме, так и с удаленного пользовательского терминала, контроль контролируемыми датчиками базовым модулем и модулем расширения осуществляется посредством получения цифрового или аналогового сигнала от контролируемого датчика или состояния цепи контролируемого датчика, а управление управляемыми механизмами с базового модуля и модуля расширения осуществляется посредством подачи электрического сигнала на реле управляемых механизмов, контроль и управление базовым модулем и модулем расширения и управляемыми механизмами, подключенных к базовому модулю и модулю расширения с удаленного пользовательского терминала осуществляется посредством передачи зарезервированных команд в виде SMS-сообщений по GPRS-каналу с удаленного пользовательского терминала на контроллер через GSM-модуль базового модуля, включающих в себя последовательность буквенно-цифровых символов, содержащих текст команды, аргумент команды и пароль доступа.
В частности, контроль и управление базового модуля, модуля расширения и управляемых механизмов осуществляется с зарегистрированного в качестве абонента в телефонной книге на SIM-карте GSM-модуля базового модуля.
В частности, команды зарезервированы в памяти контроллера базового модуля.
В частности, наиболее часто используемые команды зарезервированы в ячейках памяти SIM-карты.
В частности, «негативным» событием, регистрируемым контролируемым датчиком является нарушение цепи контролируемого датчика.
В частности, «негативным» событием, регистрируемым контролируемым датчиком является изменение температуры окружающей среды от заданных значений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство мониторинга и управления объектом, содержащее базовый модуль, включающий контроллер, GSM-модуль, источник питания и подключенные к базовому модулю, по крайней мере, один датчик и один микрофон, отличающийся тем, что базовый модуль дополнительно включает в себя интерфейсный модуль и по крайней мере, одно реле, к управляющим выходам которого подключен управляемый механизм, к базовому модулю подключено от одной до четырех контролируемых зон, каждая из которых выполнена в виде соединенных в одну цепь до 10 датчиков контроля, к базовому модулю подключен, по крайней мере, один микрофон, к интерфейсному модулю подключен модуль расширения, включающий в себя, по крайней мере, одно реле, к управляющим выходам которого подключен управляемый механизм и до восьми контролируемых зон, каждая из которых выполнена в виде соединенных в одну цепь до 10 датчиков контроля, к базовому модулю посредством GSM-модуля подключен удаленный терминал пользователя.
В частности, датчик выполнен в виде датчика температуры.
В частности, управляемый механизм выполнен в виде, сирены, нагревателя, клапана подачи воды, газа или системы управления отоплением, кондиционированием, вентиляцией, поливом, сауной, освещением и т.п.
В частности, датчики контроля выполнены в виде последовательно соединенных друг с другом датчиков с нормально замкнутым сухим контактом.
В частности, датчики контроля выполнены в виде параллельно соединенных друг с другом датчиков с нормально разомкнутым сухим контактом.
В частности, удаленный терминал пользователя выполнен в виде ПЭВМ, планшета или смартфона.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показана блок-схема устройства мониторинга и управления объектом.
На фиг.2 показана схема последовательного соединения датчиков контроля.
На фиг.3 показана схема параллельного соединения датчиков контроля.
На фиг.4 показан примерный вариант списка абонентов.
На фиг.5 показан примерный перечень команд по умолчанию в памяти SIM-карты.
На фиг.6 показан примерный перечень аргументов команды для активации датчиков контроля.
На фиг.7 показаны типы SMS-сообщений, рассылаемых зарегистрированным абонентам.
На фигурах обозначено: 1 - базовый модуль, 2 - контроллер, 3 - датчик, 4 - GSM-модуль, 5 - считыватели SIM-карт, 6 - модуль питания, 7 - реле, 8 - контроллер электронных ключей, 9 - внутренний интерфейсный модуль, 10 - датчики контроля, 11 - внешние датчики, 12 - модуль расширения, 13 - внешний интерфейсный модуль, 14 - управляемые механизмы, 15 - микрофон, 16 - антенный модуль, 17 - источник питания, 18 - источник резервного питания, 19 - удаленный пользовательский терминал.
Осуществление изобретения.
Устройство мониторинга и управления объектом состоит из базового модуля 1 (см.Фиг.1) на плате которого смонтирован контроллер 2 и соединенные с ним датчик 3, GSM-модуль 4, модуль питания 6, до 3-х реле 7, контроллер электронных ключей 8, внутренний 9 и внешний интерфейсные модули 13. Датчик 3 выполнен в виде датчика температуры. Внутренний интерфейсный модуль 9 выполнен в виде универсальной последовательной шины. Внешний интерфейсный модуль 13 выполнен в виде приемопередатчика радиосигнала.
К информационным входам GSM-модуля 4 подключены один или пара считывателей SIM-карт 5 и антенный модуль 16.
К входам/выходам модуля питания 6 подключены источник питания 17 и источник резервного питания 18.
К управляющим выходам реле 7 подключен управляемый механизм 14, выполненный в виде, сирены, нагревателя, клапана подачи воды, газа или системы управления отоплением, кондиционированием, вентиляцией, поливом, сауной, освещением и т.п.
К информационным входам контроллера электронных ключей 8 подключены внешние датчики 11, выполненные в виде считывателя электронных ключей или цифровых температурных датчиков (на фигуре не показаны).
К входам базового модуля 1 подключены до 12-и контролируемых зон, каждая из которых выполнена в виде соединенных в одну цепь до 10 датчиков контроля 10, имеющих выходы типа «нормально замкнутый сухой контакт» или «нормально разомкнутый сухой контакт».
К внешнему интерфейсному модулю 13 соединен модуль расширения 12, включающий в себя до восьми реле 7 с подключенными к ним управляемыми механизмами 14 и до 8-контролируемых зон, каждая из которых выполнена в виде соединенных в одну цепь до 10 датчиков контроля 10.
К входу базового модуля 1 подключено от одного до трех последовательно соединенных между собой микрофонов 15.
Способ мониторинга и управления объектом реализуют следующим образом.
Для мониторинга и управления объектом в считыватели SIM-карт 5 базового модуля 1 вставляют основную и резервную SIM-карты, подключают антенный модуль 16, внешние датчики 11, источник резервного питания 18 и источник питания 17. Подают питание на базовый модуль 1, ожидают регистрацию GSM-модуля 4 в сотовой сети и записывают в телефонную книгу основной SIM-карты с 1-й по 29-ю ячейки список абонентов, состоящий из одного основного и девяти дополнительных абонентов для рассылки SMS-сообщений и дозвона голосовым сообщением (см.Фиг.4). Для добавления, удаления или изменения номеров в списке абонентов, с удаленного терминала пользователя 19 отправляют SMS-сообщение с командой N11(+79161234567)00000, где N11 - номер записи на SIM-карте, +79161234567 - измененный номер телефона абонента, 00000 - пароль доступа.
После записи в телефонную книгу телефона абонента под номером «00» в ячейках памяти SIM-карты с 30-й по 52-ю автоматически формируются наиболее часто используемые (по умолчанию) команды для контроля и управления.
Размещают датчики контроля 10 в контролируемых зонах и подключают их к входам базового модуля 1, при этом при количестве датчиков контроля 10, превышающем количество входов на базового модуля 2, объединяют датчики контроля 10 в группы до 10 по назначению или по расположению, соединяя выходы датчиков контроля 10 одной группы (зоны контроля) в одну цепь, при этом датчики контроля 10 с выходами типа «нормально замкнутый сухой контакт» соединяют последовательно друг с другом и дополнительным сопротивлением величиной 3,6 кОм (см.Фиг.2), а датчики контроля 10 с выходами типа «нормально разомкнутый сухой контакт» соединяют параллельно друг с другом и дополнительным сопротивлением величиной 3,6 кОм (см.Фиг.3). При таком сопротивлении напряжение на входе зоны будет составлять 50% от напряжения возникающего на входе зоны при обрыве цепи.
Для включения датчиков контроля 10 активируют нужные входы базового модуля 1. Для этого с удаленного терминала пользователя 19 отправляют SMS-сообщением команду, содержащую аргументы, определяющие режимы работы датчиков контроля 10 (см.Фиг.6). Например, командой N50(110210020003)00000 зоны 1,2,5 ставят и снимают с контроля соответственно режиму контроллера 2 "на контроле" или "контроль снят", зоны 3,6,7,9,10,11 не используют, датчики контроля 10 к ним не подключают, зоны 4,8 используют для постоянного контроля тревожных кнопок или таких датчиков, как пожарные, утечки воды или газа (на фигурах не показаны), зона 12 не имеет ограничений на количество срабатываний, срабатывания не сопровождаются включением сирены.
После активации входов базового модуля 1 с удаленного терминала пользователя 19, зарегистрированного в телефонной книге SIM-карты отправляют SMS-сообщение, содержащее формализованную команду для изменения границ контроля напряжения на входе датчиков контроля 10 для каждой зоны. Например, Uz03=25/75 00000, где Uz03 - текст команды для входа №3, 25/75 - аргумент, устанавливающий нижнюю границу диапазона 25%, а верхнюю границу - 75% от напряжения на выходе базового модуля, 00000 - пароль доступа. В ответ с базового модуля 1 на удаленный терминал оператора 19 поступит SMS-сообщение с текущими границами "нормального" диапазона напряжений для всех входов. Зона считается нарушенной, если напряжение на входе зоны выйдет из границ заданного диапазона (норма). Обрыв шлейфа (напряжение = 100%) или замыкание входа на клемму "ОБЩ." (напряжение = 0%) приведут к срабатыванию входа.
Размещают дополнительные внешние датчики 11 и управляемые механизмы 14 на контролируемых объектах, подключают управляющие выходы управляемых механизмов 14 к устройствам, подлежащим управлению (на фигурах не показаны). Подключают дополнительные внешние датчики 11 к внешнему интерфейсному модулю 13, а управляемые механизмы 14 к реле 7 базового модуля 1.
К разъему на плате микроконтроллера 1 подключают от одного до трех последовательно соединенных между собой микрофонов 15.
Для расширения количества контролируемых зон и объектов к плате микроконтроллера 1 через внешний интерфейсный блок 13 подключают до четырех блоков расширения 12, к каждому из которых в свою очередь через реле 7 подключают до 4-х управляемых механизмов, а к входам до 8-и контролируемых зон, каждая из которых выполнена в виде соединенных в один шлейф датчиков контроля 10, при этом к каждому из блоков расширения подключают до 30 датчиков контроля 10.
К контроллеру 2 через внутренний интерфейсный блок 9 подключают терминал пользователя (на фигурах не показан), например, компьютер, к контроллеру электронных ключей 8 подключают внешний датчик 11, выполненный в виде считывателя электронного ключа (на фигурах не показан), разблокируют устройство электронным ключом и с терминала задают границы «нормальной» работы встроенного датчика 3, датчиков контроля 10 и внешних датчиков 11 и условия управления реле 7. После ввода данных для предотвращения несанкционированного доступа блокируют доступ к базовому модулю электронным ключом.
Границы «нормальной» работы датчика 3, датчиков контроля 10 и внешних датчиков 11 и условия управления реле 7 также задают с удаленного терминала пользователя 19 посредством команд, при этом для каждого датчика может быть задан допустимый диапазон температур, нарушение которого приводит к отправке тревожного SMS.
Контроль диапазона температур производится по показаниям только тех температурных датчиков, номера которых указаны в настройках. Чтобы задать верхнюю границу диапазона температур, при нарушении которого происходит рассылка сообщений, посылают SMS-сообщение с командой Temp.Hx=+28 00000, где Temp.Hx - текст команды для задания верхней границы температуры, +28 - верхняя граница температуры, 00000 - пароль доступа. Чтобы задать нижнюю границу диапазона температур, при нарушении которого происходит рассылка сообщений, посылают SMS-сообщение с командой Temp.Lx=+18 00000, где Temp.Lx - текст команды для задания нижней границы температуры, +18 - нижняя граница температуры, 00000 - пароль доступа.
Для включения реле 7 при постановке на контроль с удаленного терминала пользователя 19 отправляют SMS-сообщение содержащее формализованную команду, текст которой записан в 39-ю ячейку телефонной книги SIM-карты. Например, сообщение с текстом N39 (1) 00000 устанавливает, что 1-е реле при постановке на контроль включается, при аргументе (0), 1-е реле при постановке на контроль должно быть выключено.
Для задания температуры, автоматически поддерживаемой в помещении (порога включения реле 7) с удаленного терминала пользователя 19 отправляют SMS-сообщение с командой в формате: Temp.R2=+22 00000, где Temp.R2 - текст команды для управления вторым реле 7 базового модуля 1, +22 - заданная температура в помещении, 00000 - пароль доступа. Для задания двухуровневого значения температуры в помещении отправляют команду с текстом Temp.R2=22/26 00000, где 22 - значение температуры в дневное время, 26 - значение температуры в ночное время.
Для включения сирены, подключенной к выходам одного из реле 7 с удаленного терминала пользователя 19 отправляют SMS-сообщением формализованную команду, текст которой записан в 36-ю ячейку телефонной книги SIM-карты. Например, сообщение с текстом N36 (0) 00000 устанавливает, что при постановке на контроль сирена выключена, при аргументе (1), сирена при постановке на контроль включается.
При регистрации внешними датчиками 11 и/или датчиком 3 и/или датчиками контроля 10 несанкционированного изменения состояния контролируемого объекта (выходе регистрируемых датчиками 3, 10, 11 параметров за границы «нормальной» работы), например, регистрации движения, вибрации, разбитии стекол, открытии дверей, задымлении, утечки газа, затоплении, изменении давления, температуры и т.п. сигнал от внешних датчиков 11 и/или датчика температуры 3 и/или датчиков контроля 10 поступает на контроллер 2, который в свою очередь через реле 7 подает сигналы на приведение в действие управляемых механизмов 14 и команду GSM-модулю 4 на рассылку SMS-сообщений с текстом оповещения о тревоге и голосовые вызовы абонентам из списка телефонов. Текст SMS-сообщений о срабатывании зон включает до 60 символов латиницей или до 30 символов кириллицей.
При выходе за границы задаваемого диапазона температур, то есть при превышении показаний датчика 3 или одного из внешних датчиков 11 верхнего заданного уровня или снижении ниже нижнего заданного уровня, контроллер 2 отправляет SMS-сообщение абоненту из списка с описанием нарушения (тип 2) (см.Фиг.7), номером датчика и значением температуры. Повторное сообщение (тип 2) о нарушении верхнего уровня будет отправлено, если температура сначала опустится ниже уровня более чем на 20°С, а затем снова превысит его. Повторное сообщение (тип 2) о нарушении нижнего уровня будет отправлено, если температура сначала превысит уровень более чем на 20°С, а затем снова опустится ниже его. Очередное сообщение (тип 2) будет отправлено при повышении температуры выше верхнего уровня или при понижении температуры ниже нижнего уровня на 50°С, 100°С, и т.д.
При пропадании/восстановлении 220В контроллер 2 отправляет SMS-сообщение абоненту из списка о пропадании (тип 3) или восстановлении (тип 3) напряжения 220В.
При срабатывании датчиков контроля 10 (нарушении зоны контроля) контроллер 2 отсылает соответствующее этой зоне SMS-сообщение (тип 1), включающее в себя текст для конкретной зоны, зафиксированный уровень напряжения на сработавшем входе (в % от напряжения на выходе источника резервного питания 18), заданные границы по этому входу, строку состояния всех входов. Например, при срабатывании датчика контроля 10 (обрыв цепи) подключенного к 1-й зоне и профиле активности зон 1111 (значение по умолчанию) будет отправлено:
Trevoga! Narushena zona 1
100%(25%-75%)
Hnnn
После 4-х кратного срабатывания датчиков контроля 10 какой-либо зоны и рассылки соответствующих SMS, зона отключается от контроля и последующие срабатывания датчиков контроля 10 этой зоны не приводят к рассылке SMS. Контроль над этой зоной возобновляется только при последующей постановке системы на контроль.
SMS Postanovka
При постановке на контроль в случае если активирована функция  контроллер отсылает соответствующее этой зоне SMS-сообщение (тип 3) с указанием номера использованного ключа (мастер-ключ имеет номер "0") или номера телефона, с которого пришла команда о постановке или о постановке по входу "УПР".
SMS snjatie
При снятии с контроля если активирована функция  контроллер отправляет подтверждающее SMS-сообщение (тип 3), с указанием номера использованного ключа (мастер-ключ имеет номер "0") или номера телефона, с которого пришла команда о снятии.
При критическом разряде источника резервного питания 18 контроллер 2 отправляет SMS-сообщение (тип 3) о критическом разряде источника резервного питания 18, при этом отключается питание датчиков контроля 10, питание микрофона 15, контроль входов и включенные реле 7. Дальнейшее снижение напряжения источника резервного питания 18 вызовет отключение GSM-модуля 4. Контроллер 2 отправляет об этом событие SMS-сообщение (тип.3).
При отсутствии связи с модулем расширения 12, одним из внешних датчиков 11 контроллер 2 отправляет SMS-сообщение (тип 3) о нарушении связи с блоком расширения 12, одним из внешних датчиков 11 с указанием их номеров.
Изменение обстановки на объекте, на котором присутствуют люди или животные отслеживают путем прослушивания звукового сопровождения через микрофоны 15.
При аварийном отключении питания модуль питания 6 переводит питание устройства от источника резервного питания 18. При возобновлении подачи питания на источник питания 17, модуль питания 6 переводит питание в штатный режим и обеспечивает зарядку резервного источника питания 18.
Технический результат - повышение стойкости контролируемого объекта к внешнему воздействию достигается за счет того, что устройство мониторинга и управления объектом включает в себя базовый модуль 1 и модуль расширения 12, обеспечивающие создание до 12 контролируемых с помощью датчиков контроля 10 зон, каждая из которых содержит до 10 датчиков контроля 10, соединенных в цепь и регистрирующих внешнее воздействие на них и управление до 11 управляемыми механизмами 14, подключенных к базовому модулю 1 и модулю расширения 12, при этом контроль и управление базовым модулем 1, модулем расширения 12 и управляемыми механизмами 14, подключенными к базовому модулю 1 и модулю расширения 12 осуществляется посредством передачи зарезервированных команд в виде SMS-сообщений по GPRS-каналу с удаленного пользовательского терминала на контроллер 2 базового модуля через SIM-карту GSM-модуля 4 базового модуля 1, включающих в себя последовательность буквенно-цифровых символов, содержащих текст команды, аргумент команды и пароль, разрешающий доступ к системе.