интегрированная многофункциональная система контроля и управления

Формула изобретения

1. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления, содержащая пульт управления, блок питания, замковое устройство, модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов, модем, видеорегистратор, пульт консьержа и блоки абонента по числу квартир m×n, где m - число квартир на этаже, a n - число этажей в подъезде, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены модуль коммутатора; датчик двери пульта управления; модуль интерфейсный, диммеры этажные, выполняющие функцию этажных коммутаторов освещения; первые и вторые устройства осветительные, каждые по числу этажей n соответственно для освещения посадочных площадок лифта и освещения этажных холлов подъезда; первый и второй контроллеры-коммутаторы сетевого питания с функцией устройства защитного отключения; первый и второй диммеры-коммутаторы и первое и второе устройства осветительные защищенные соответственно для обеспечения наружного и тамбурного освещения, первый сегмент информационно-вычислительной сети LAN1 соединен с автоматизированной системой управления интеллектуального здания, модулем интерфейсным и видеорегистратором, причем выход датчика двери пульта управления соединен с первым входом пульта управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй выход которого соединен с входом замкового устройства, первая шина пульта управления соединена с модулем интерфейсным, вторая шина пульта управления соединена со входом модуля коммутатора, выполняющего две функции: сетевого адаптера и коммутатора, к первому выходу которого подключен один конец кабеля второго сегмента информационно-вычислительной сети LAN2, второй конец которого подключен к второму выходу модуля коммутатора, к второму сегменту информационно-вычислительной сети LAN2 параллельно подключены третий выход блока питания; замковое устройство; блоки абонента по числу квартир и дополнительно установленные в служебных помещениях чердака и подвального помещения; диммеры этажные; модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов; первый и второй контроллеры-коммутаторы сетевого питания; первый и второй диммеры-коммутаторы; модем и пульт консьержа, выходы диммеров-коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым устройствами осветительными защищенными, выход первого контроллера-коммутатора сетевого питания соединен с параллельно включенными входами питания первых устройств осветительных освещения посадочных площадок лифтов, выход второго контроллера-коммутатора сетевого питания соединен с параллельно подключенными входами питания вторых устройств осветительных освещения этажных холлов подъезда, вход управления первых и вторых устройств осветительных соединен с соответствующим выходом соответствующего диммера этажного, модем подключен к телефонной линии, в состав блока абонента входит модуль абонента и дополнительно введено замковое устройство абонента, причем выход модуля абонента соединен с входом замкового устройства абонента, в состав модуля абонента входят модуль клавиатуры и индикации, модуль звука, датчик двери модуля абонента, модуль управления, N датчиков охраны, М датчиков противопожарной сигнализации, датчик газа СН4, маршрутизатор, выполняющий функции моста при трансляции сообщений от различных модулей, входящих в состав модуля абонента на пульт управления; модуль датчиков влажности; модуль активаторов; ключевое устройство абонента и блок питания сетевой, в модуле абонента выход маршрутизатора соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3, образующим уровень датчиков-активаторов, выполненным по топологии общая шина, к которому подключены модуль клавиатуры и индикации; модуль звука; модуль управления; датчик газа СН4, модуль датчиков влажности; модуль активаторов; ключевое устройство абонента и блок питания сетевой, причем выход датчика двери соединен с входом модуля клавиатуры и индикации, шлейф охранной сигнализации с подключенными к нему N датчиками охраны соединен с первым выводом модуля управления, шлейф противопожарной охраны с подключенными к нему М датчиками противопожарной сигнализации соединен со вторым выводом модуля управления, выход ключевого устройства абонента соединен с входом замкового устройства абонента, все модули и устройства системы, включенные в сегменты информационно-вычислительной сети, имеют встроенный микроконтроллерный сетевой адаптер, питание модулей выполнено по фантомной схеме - одновременно по сетевому кабелю передаются информационный сигнал и питающее напряжение.

2. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен датчик газа СН4, причем выход датчика газа соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2.

3. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.2, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен выключатель системный, причем выключатель системный соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2.

4. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.2 или 3, отличающаяся тем, что в модуль абонента дополнительно введен коммутатор телефонная линия-домофон, причем выход модуля звука соединен с первым входом коммутатора телефонная линия-домофон, ко второму входу которого подключен телефонный аппарат абонента, третий вход коммутатора телефонная линия-домофон соединен с телефонной линией абонента.

5. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.4, отличающаяся тем, что в модуль абонента дополнительно введен модуль датчиков протечки воды, причем модуль датчиков протечки воды соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

6. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.5, отличающаяся тем, что в модуль абонента дополнительно введен датчик контроля сети, причем датчик контроля сети соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

7. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.6, отличающаяся тем, что в модуль абонента дополнительно введен датчик легких аэроионов, причем датчик легких аэроионов соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

8. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.7, отличающаяся тем, что в модуль абонента дополнительно введен модуль видео ввода-вывода, причем модуль видео ввода-вывода соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2.

9. Интегрированная многофункциональная система контроля и управления по п.8, отличающаяся тем, что дополнительно введен импульсный фотопреобразователь, выполненный в виде отдельного интеллектуального модуля импульсного фотопреобразователя, причем модуль импульсного фотопреобразователя подключен к первому сегменту информационно-вычислительной сети LAN1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к автоматизированным системам контроля и управления с элементами вычислительной техники, и может быть использована для осуществления функций контроля, регистрации и управления, в том числе и функции ограничения и контроля доступа, в сфере жилищно-коммунального хозяйства для обеспечения дистанционного контроля и управления, оперативного реагирования на аварийные ситуации с целью минимизации последствий.

Известна многоквартирная система контроля и управления «McS» [1], разделенная на автономные квартирные системы контроля и управления, обеспечивающие минимальный набор возможностей (контроль протечки воды, возгорания и проникновения). Она содержит диспетчерский пункт системы «McS», содержащий главный блок, блок питания, дозваниватель и пульт, включающий блок индикации и клавиатуру, и подключенные к нему квартирные системы, в состав которых входят: пульт системы «McS», шкаф управления, порт и подключенные к нему тревожная кнопка, датчик пожара на температуру, датчик протечки воды, устройство управления подачей воды, датчик газа и устройство управления подачей газа, датчик открывания двери, порт, который посредством шины соединен с центральным пультом. В ведении системы находятся также общие помещения здания - холлы, лестницы, гараж, бойлерная и т.д. В системе имеются три шины управления. Первая шина соединяет диспетчерский центральный пульт с квартирными системами, вторая шина соединяет центральный пульт с системой управления освещением мест общего пользования - лестничными клетками и холлами, состоящей из порта и подключенных к нему N этажных систем управления освещением по датчику движения, где N - число лестниц подъезда здания, третья шина соединяет центральный пульт с портом гаража и бойлерной, причем к порту гаража подключены датчик СО и устройство управления освещением по датчику движения. Посредством модема система подключена к пульту центрального диспетчерского управления - противопожарной, охранной или жилищно-коммунальной системам, а также посылает тревожные SMS-сообщения с указанием причины вызова.

Недостатками этой системы являются: низкая надежность за счет использования централизованной схемы управления - модель передачи данных с использованием конфигурации «ведущий-подчиненный», авария центрального устройства контроля и управления выводит из строя всю систему; низкие функциональные возможности за счет отсутствия функции контроля за экологией жилища; низкая безопасность; низкая вандалозащищенность и повышенная сложность монтажа системы управления освещением за счет применения большого количества датчиков движения; гомогенная коммуникационная система (частно-фирменная), относящаяся к классу закрытых систем, использующих устройства одного производителя, применительно к системам управления, базирующихся на основе локальных сетей, частные решения являются интеллектуальной собственностью отдельных компаний, использование таких технологий предполагает получение лицензии на право пользования; низкая электробезопасность автоматизированного сегмента управления освещением за счет отсутствия функции устройства защитного отключения (УЗО).

Известна многофункциональная контрольно-управляющая система [2], содержащая центральное устройство контроля и управления, включающее в себя микропроцессор, блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, таймер и блок интерфейса с общей шиной, общую шину, N блоков ввода-вывода, пожарные датчики, датчики наличия газа, датчики факторов загрязнения окружающего воздуха, акустические и оптические устройства оповещения, датчики температуры, датчики присутствия воды, датчики охраны, устройство отключения подачи воды, устройство отключения подачи газа, устройство включения и выключения освещения и электроники, устройство управления приборами отопления, устройство управления вентиляцией и кондиционированием воздуха, многоканальное устройство оповещения по телефонной линии, устройство автодозвона.

Недостатками этой системы являются: низкая надежность за счет использования централизованной схемы управления с общей шиной - модель передачи данных с использованием конфигурации «ведущий-подчиненный», авария центрального устройства контроля и управления или короткое замыкание в общей шине приведут к выходу из строя всей системы; единичный обрыв сетевого кабеля приведет к потере работоспособности части системы; низкая безопасность.

Известен домофон многофункциональный [3], выполненный по координатно-матричной схеме, с дополнительными функциями управления освещением нежилых помещений подъезда, содержащий пульт управления, включающий микроконтроллер с подключенными к нему клавиатурой, ключевым устройством, модулем управления замковым устройством, фотодатчиком, датчиком положения, модулем сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов, модулем звука с интегрированным в него синтезатором речи, модулем управления линией, часы реального времени, блок питания, замковое устройство, модули управления освещением: этажные коммутаторы освещения, состоящие из двух регуляторов мощности, датчики движения, контроллеры-коммутаторы сетевого питания с функцией устройств защитного отключения (УЗО); этажные блоки абонентов, включающие переговорные средства абонента, подключенные посредством координатной линии, состоящей из линий числа квартир на этаже и линий номера этажа, к модулю управления линией пульта управления, к переговорным средствам абонента подключены n датчиков двери, используемые как датчики охраны при выполнении домофоном функции охранной сигнализации.

Недостатками данной системы являются: низкие функциональные возможности; вероятность несанкционированного, случайного, открывания двери в темное время суток при нажатии жильцом переключателя для включения освещения в тот момент, когда с пульта управления набран код этой квартиры; отсутствие контроля за состоянием датчика охраны на время переговоров жильца с гостем; сложность монтажа и отсутствие охранного контроля в момент переговоров за счет применения координатно-матричной схемы; модель передачи данных с использованием конфигурации «ведущий-подчиненный», авария пульта управления домофона приведет к выходу из строя всей системы; отсутствует возможность дистанционной диагностики системы и дистанционного реконфигурирования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой интегрированной многофункциональной системе контроля и управления является домофон многофункциональный [4] (прототип), выполненный по линейной одноканальной адресной схеме с использованием двухпроводной линии, с дополнительными функциями: управления освещением нежилых помещений подъезда; охранно-пожарной сигнализации; аварийного телефона; удаленного доступа - с дистанционной диагностикой и реконфигурированием. Домофон многофункциональный содержит пульт управления, блок питания, замковое устройство, модуль управления освещением, модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов, модуль сопряжения с телефонной линией (модем), электронный регистратор (видеорегистратор), пульт консьержа и блоки абонента, по числу квартир, в состав которых входят: модуль согласования с линией; микроконтроллер; клавиатура; модуль звука; датчик двери; модуль контроля линии датчиков охраны с подключенными к нему последовательно соединенными N датчиками охраны; N последовательно соединенных датчиков противопожарной сигнализации; модуль сопряжения с датчиком газа и датчик газа СН4.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности, комфортности, ремонтопригодности, увеличении помехозащищенности, расширении функциональных возможностей: использование домофона как ядра интегрированной многофункциональной системы контроля и управления и преобразование в систему коллективной безопасности, в том числе и для минимизации последствий аварийных ситуаций; контроль за загрязнением воздуха в квартире (определение концентрации легких аэроионов и поддержание их количества в оптимальном размере, контроль за влажностью воздуха и поддержание оптимального значения, в особенности в зимний период); конференцсвязь, в том числе и видеоконференцсвязь; контролирование возможных утечек газа в подъезде; использование системы, как видеодомофона и видеотелефона; экономии энергоресурсов.

Технические средства должны как можно полнее удовлетворять потребности бизнес-процессов при условии увеличения экологической безопасности и комфортности, снижении затрат на эксплуатацию и обслуживание, экономии энергоресурсов. Ограниченность бюджета и проблемы улучшения экологии жилища повышают требования к управлению энергопотреблением. Растущие требования по комфорту и сервису, необходимость дистанционного контроля и оперативного реагирования, минимизации последствий от аварий приводят к необходимости совершенствования средств управления.

В традиционных решениях станции управления реализованы на основе MS Windows бизнес-логики и реализованы на персональном компьютере с использованием WEB-технологий. Для контроля и текущей работы необходим интернет-браузер, который устанавливается на рабочих местах. Ядро системы, выполняющей функции маршрутизации аварийных сигналов, реализовано на сервере. Структура функционирует по системе клиент-сервер.

Указанный технический результат достигается тем, что интегрированная многофункциональная система контроля и управления, далее система, построена, как распределенная сегментированная сетевая архитектура с квазикольцевой топологией, применена стандартная топология сети типа «общая шина», но с возможностью коммутации входа и выхода и проложенная в форме кольца. В отличие от клиент-серверной архитектуры в предлагаемой системе функции сервера могут делегироваться отдельным модулям. В системе применена технология интеллектуальных датчиков. Интеллектуальные датчики характеризуются наличием цифровых идентификаторов и электронных спецификаций. В постоянной памяти (ПЗУ) хранятся: идентификатор завода-изготовителя; код модели; серийный номер; дата выпуска; код типа - данные устанавливаются заводом-изготовителем при первичном программировании микроконтроллера и не могут быть изменены в процессе эксплуатации. В перепрограммируемой энергонезависимой памяти ЭСППЗУ хранятся следующие данные, устанавливаемые при конфигурировании системы: калибровочные данные (чувствительность); единицы измерения; эталонная частота; дата калибровки; код местоположения датчика; частота среза фильтра нижних (LP) и верхних (HP) частот, при необходимости; история обслуживания; прочая информация; примечания. Эти данные могут меняться при реконфигурировании датчика или в случае его повторного использования, например, в случае установки в другую систему после ремонта или демонтажа. Основа системы - структурированные кабельные сети, обмен информации поддерживается стандартными коммуникационными протоколами промышленных сетей. Система разбита на сегменты, несущие свой уровень ответственности, состоит из трех уровней: уровень датчиков-активаторов (интеллектуальных микроконтроллерных). Интеллектуальные датчики-активаторы имеют встроенные электронные цифровые идентификаторы и спецификации; уровень полевых контроллеров (технологические данные обрабатываются в режиме реального времени с помощью контроллеров); уровень контроллеров здания, который входит составной частью в автоматизированную систему управления комплексом интеллектуального здания.

Система содержит пульт управления (домофон) в составе которого имеются: встроенные импульсный фотопреобразователь и датчик движения; блок питания; замковое устройство; контроллер-коммутатор сетевого питания с функцией устройства защитного отключения; модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов; модем; видеорегистратор, в состав которого входит видеокамера с режимом ночного видения, электронный регистратор, инфракрасный прожектор и датчик движения; пульт консьержа и модули абонента, по числу квартир и дополнительные, установленные в служебных помещениях. В состав модулей абонента входят: модуль клавиатуры и индикации; модуль звука; датчик двери; модуль управления, N датчиков охраны; N датчиков противопожарной сигнализации и датчик газа СН4. В систему дополнительно введены: модуль коммутатора; датчик двери; модуль интерфейсный, выполняющий совместно с пультом управления функцию шлюза; диммеры (диммер - регулятор яркости свечения ламп) этажные, выполняющие функцию этажных коммутаторов освещения; устройства осветительные, по числу этажей и линий освещения, сгруппированные в две линии для освещения посадочных площадок лифта и освещения холла подъезда; второй контроллер-коммутатор сетевого питания с функцией устройства защитного отключения; первый и второй диммер-коммутатор и первое и второе устройство осветительное защищенное, соответственно, для управления наружным и тамбурным освещением. Первый сегмент информационно-вычислительной сети LAN1 соединен с автоматизированной системой управления зданием (предполагается ее наличие, но здесь не рассматривается), модулем интерфейсным и видеорегистратором. В блок питания дополнительно введен дроссель и сформирован третий выход для организации фантомного питания второго сегмента информационно-вычислительной сети LAN2. В состав блока абонента входят: модуль абонента и замковое устройство абонента. В модуль абонента дополнительно введены: маршрутизатор; модуль датчиков влажности; модуль активаторов; ключевое устройство абонента и блок питания сетевой. В модуле абонента организован третий сегмент информационно-вычислительной сети LAN3.

В функциональной схеме системы выход датчика двери соединен с первым входом пульта управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй выход которого соединен с входом замкового устройства. Первая шина пульта управления соединена с модулем интерфейсным, выход которого соединен с первым сегментом информационно-вычислительной сети LAN1, образующим уровень контроллеров здания. Вторая шина пульта управления соединена с входом модуля коммутатора, выполняющего две функции: сетевого адаптера (интерфейсного модуля) и коммутатора, к первому выходу которого подключен вход второго сегмента информационно-вычислительной сети LAN2, образующего уровень полевых контроллеров, выход которого подключен ко второму выходу модуля коммутатора. К второму сегменту информационно-вычислительной сети LAN2 параллельно подключены: третий выход блока питания; замковое устройство; блоки абонента, по числу квартир и дополнительно установленные в служебных помещениях чердака и подвального помещения; диммеры этажные; модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов; первый и второй контроллеры-коммутаторы сетевого питания; первый и второй диммеры-коммутаторы; модем и пульт консьержа. Выход модуля абонента соединен с входом замкового устройства абонента. Выходы диммеров-коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым устройством осветительным защищенным, а выход первого контроллера-коммутатора сетевого питания соединен с параллельно включенными входами питания первых устройств осветительных освещения посадочных площадок лифтов. Выход второго контроллера-коммутатора сетевого питания соединен с параллельно подключенными входами питания вторых устройств осветительных освещения холлов подъезда. Вход управления первых и вторых устройств осветительных соединен с соответствующим выходом диммера этажного, пульт консьержа соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2, к которому подключены блоки абонента, состоящие из модуля абонента и замкового устройства абонента, причем выход модуля абонента соединен с входом замкового устройства абонента. Выход модема подключен к телефонной линии. В модуле абонента выход маршрутизатора соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3, образующим уровень датчиков-активаторов, выполненным по топологии общая шина, к которому подключены: модуль клавиатуры и индикации; модуль звука; модуль управления; датчик газа; модуль датчиков влажности; модуль активаторов; ключевое устройство абонента и блок питания сетевой. Выход датчика двери соединен с входом модуля клавиатуры и индикации. Шлейф охранной сигнализации, с подключенными к нему N датчиками охраны, соединен с первым выводом модуля управления. Шлейф противопожарной охраны, с подключенными к нему М датчиками противопожарной сигнализации, соединен со вторым выводом модуля управления. Выход ключевого устройства абонента соединен с входом замкового устройства абонента. Все модули и устройства системы, включенные в сегменты информационно-вычислительной сети, имеют встроенный микроконтроллерный сетевой адаптер, питание которого выполнено по фантомной схеме - одновременно по сетевому кабелю передается информационный сигнал и питающее напряжение.

Дополнительно интегрированная многофункциональная система контроля и управления в структуре блока питания может содержать модуль выбора фазы питания, осуществляющий оперативный контроль и переключение фазы питания в зависимости от действующего напряжения на питающих фидерах.

Кроме этого интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать датчик газа СН4, причем выход датчика газа соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Установлен датчик газа на верхнем этаже.

Также в интегрированную многофункциональную систему контроля и управления дополнительно может быть введен выключатель системный, причем выход выключателя системного соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Выключатель системный осуществляет дистанционное управление освещением из подъезда в случае повреждения пульта управления.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать, кроме всего, модуль абонента, в который дополнительно введен коммутатор телефонная линия-домофон. Выход модуля звука соединен с первым входом коммутатора телефонная линия-домофон, ко второму входу которого подключен телефонный аппарат абонента. Третий вход коммутатора телефонная линия-домофон соединен с телефонной линией абонента. Такое исполнение системы позволит дополнительно использовать телефон как переговорное устройство домофона, функцию которого выполняет система.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать в модуле абонента модуль датчиков протечки воды, с помощью которого в системе осуществлен контроль за состоянием водоводов и протечек системы отопления. Модуль датчиков протечки воды соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления, кроме этого, в модуле абонента дополнительно может содержать датчик контроля сети, который соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления в модуле абонента дополнительно содержит датчик легких аэроионов. Соединен датчик легких аэроионов с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления в модуле абонента может содержать также модуль видео ввода-вывода, а в видеорегистратор при этом введена дополнительно видеокамера. В этом случае модуль видео ввода-вывода соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Это дает возможность организации видеоконференцсвязи и позволяет ввести дополнительную функцию системы как видеодомофона и видеотелефона.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать импульсный фотопреобразователь, который выполнен в виде отдельного модуля импульсного фотопреобразователя, причем модуль импульсного фотопреобразователя подключен к первому сегменту информационно-вычислительной сети LAN1.

Такое выполнение интегрированной многофункциональной системы контроля и управления позволяет решить поставленную задачу создания системы: повышенной надежности, комфортности и ремонтопригодности, увеличения помехозащищенности, расширения функциональных возможностей: использование системы как видеодомофона и видеотелефона, и получения в результате интегрированного элемента системы коллективной безопасности, предназначенной, в том числе, и для: минимизации последствий аварийных ситуаций; осуществления контроля за загрязнением воздуха в квартире (определения концентрации легких аэроионов и поддержания их количества в оптимальном размере), контроля влажности воздуха и поддержания оптимального значения, в особенности в зимний период; обеспечения конференцсвязи, в том числе и видеоконференцсвязи; контроля возможных утечек газа в подъезде; экономии энергоресурсов. Система является элементом, интегрированной частью, комплексной автоматизированной системы управления в рамках концепции интеллектуального здания.

Функциональная схема интегрированной многофункциональной системы управления и контроля представлена на чертежах.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления, далее система, (фиг.1) содержит пульт управления 1, блок питания 2, замковое устройство 3, контроллер-коммутатор сетевого питания 10, модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов 17, модем 18, видеорегистратор 19, в состав которого входит видеокамера с режимом ночного видения, инфракрасный прожектор и датчик движения, пульт консьержа 20 и блоки абонента 7, по числу квартир. В состав блоков абонента 7 входят модули абонента 8 и замковые устройства абонента 9, причем выход модуля абонента 8 соединен с входом замкового устройства абонента 9, модули абонента содержат: модуль клавиатуры и индикации 21; модуль звука 22; датчик двери 23; модуль управления 24, N датчиков охраны 25; N датчиков противопожарной сигнализации 26 и датчик газа СН4 27. В систему дополнительно введены: модуль коммутатора 4; датчик двери 5; модуль интерфейсный 6, выполняющий совместно с пультом управления функцию шлюза; диммеры (диммер - регулятор яркости свечения ламп) этажные 12, выполняющие функцию этажных коммутаторов освещения; устройства осветительные 13, по числу этажей и линий освещения, сгруппированные в две линии для освещения посадочных площадок лифта и освещения холла подъезда; второй контроллер-коммутатор сетевого питания 10; первый и второй диммер-коммутатор 14, первое и второе устройство осветительное защищенное 15, соответственно, для управления наружным и тамбурным освещением. Первый сегмент информационно-вычислительной сети LAN1 соединен с автоматизированной системой управления зданием (система может функционировать индивидуально, а может использоваться как элемент более глобальной автоматизированной системы управления интеллектуального здания), модулем интерфейсным 6 и видеорегистратором 19. В блок питания 2 дополнительно введен дроссель и сформирован третий выход для организации фантомного питания второго сегмента информационно-вычислительной сети LAN2. В модуль абонента дополнительно введены: маршрутизатор 28; модуль датчиков влажности 29; модуль активаторов 30; ключевое устройство абонента 31 и блок питания сетевой 32. В модуле абонента 8 организован третий сегмент информационно-вычислительной сети LAN3.

В функциональной схеме системы выход датчика двери 5 соединен с первым входом пульта управления 1, второй вход которого соединен с первым выходом блока питания 2, второй выход которого соединен с входом замкового устройства 3. Первая шина пульта управления соединена с модулем интерфейсным 6, выход которого соединен с первым сегментом информационно-вычислительной сети LAN1. Вторая шина пульта управления соединена с входом модуля коммутатора 4, выполняющего две функции: сетевого адаптера (интерфейсного модуля) и коммутатора, к первому выходу которого подключен вход второго сегмента информационно-вычислительной сети LAN2, выход которого подключен ко второму выходу модуля коммутатора 4. Ко второму сегменту информационно-вычислительной сети LAN2 параллельно подключены: третий выход блока питания 2; замковое устройство 3; блоки абонента 7 по числу квартир и дополнительно установленные в служебных помещениях чердака и подвального помещения; диммеры этажные 12; модуль сопряжения с системой диспетчеризации и диагностики лифтов 17; первый и второй контроллеры-коммутаторы сетевого питания 10; первый и второй диммеры-коммутаторы 14; модем 18 и пульт консьержа 20. Выход модуля абонента соединен с входом замкового устройства абонента. Выходы диммеров-коммутаторов 14 соединены соответственно с первым и вторым устройством осветительным защищенным 15, а выход первого контроллера-коммутатора сетевого питания 10 соединен с параллельно включенными входами питания первых устройств осветительных 13 освещения посадочных площадок лифтов. Выход второго контроллера-коммутатора сетевого питания 10 соединен с параллельно подключенными входами питания вторых устройств осветительных 13 освещения холлов подъезда. Вход управления первых и вторых устройств осветительных 13 соединен с соответствующим выходом диммера этажного 12, пульт консьержа 20 соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2, к которому подключены модули абонента 8, выход которых соединен с входом замкового устройства абонента 9. Выход модема 18 подключен к телефонной линии. В модуле абонента 8 выход маршрутизатора 28 соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3, образующим уровень датчиков-активаторов, выполненным по топологии общая шина, к которому подключены: модуль клавиатуры и индикации 21; модуль звука 22; модуль управления 24; датчик газа 27; модуль датчиков влажности 29; модуль активаторов 30; ключевое устройство абонента 31 и блок питания сетевой 32. Выход датчика 23 двери соединен с входом модуля клавиатуры и индикации 21. Шлейф охранной сигнализации, с подключенными к нему N датчиками охраны 25, соединен с первым выводом модуля управления 24. Шлейф противопожарной охраны, с подключенными к нему М датчиками противопожарной сигнализации 26, соединен со вторым выводом модуля управления. Выход ключевого устройства абонента 31 соединен с входом замкового устройства абонента 9. Все модули и устройства системы, включенные в сегменты информационно-вычислительной сети, имеют встроенный микроконтроллерный сетевой адаптер, питание которого выполнено по фантомной схеме - одновременно по сетевому кабелю передается информационный сигнал и питающее напряжение.

Дополнительно интегрированная многофункциональная система контроля и управления в структуре блока питания 2 может содержать модуль выбора фазы питания, осуществляющий оперативный контроль и переключение фазы питания в зависимости от действующего напряжения на питающих фидерах.

Кроме этого интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать датчик газа СН4 16, причем выход датчика газа СН4 16 соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Установлен датчик газа на верхнем этаже.

Также в интегрированную многофункциональную систему контроля и управления дополнительно может быть введен выключатель системный 11, причем выход выключателя системного 11 соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Выключатель системный 11 осуществляет дистанционное управление освещением из подъезда в случае повреждения пульта управления 1.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать, кроме всего, модуль абонента 8, в который дополнительно введен коммутатор телефонная линия-домофон 33. Выход модуля звука 22 соединен с первым входом коммутатора телефонная линия-домофон 33, ко второму входу которого подключен телефонный аппарат абонента. Третий вход коммутатора телефонная линия-домофон 33 соединен с телефонной линией абонента. Такое исполнение системы позволит дополнительно использовать телефон как переговорное устройство домофона, функцию которого выполняет система.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления может содержать в модуле абонента 8 модуль датчиков протечки воды 34, с помощью которого в системе осуществлен контроль за состоянием водоводов и протечек системы отопления. Модуль датчиков протечки воды 34 соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления, кроме этого, в модуле абонента 8 дополнительно может содержать датчик контроля сети 35, который соединен с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления в модуле абонента 8 дополнительно содержит датчик легких аэроионов 36. Соединен датчик легких аэроионов 36 с третьим сегментом информационно-вычислительной сети LAN3.

Интегрированная многофункциональная система контроля и управления в модуле абонента 8 может содержать также модуль видео ввода-вывода 37, а в видеорегистратор 19 при этом введена дополнительно видеокамера. В этом случае модуль видео ввода-вывода 37 соединен со вторым сегментом информационно-вычислительной сети LAN2. Это дает возможность организации видеоконференцсвязи и позволяет ввести дополнительную функцию системы как видеодомофона и видеотелефона.

Работает интегрированная многофункциональная система контроля и управления следующим образом.

Дежурный режим. Режим активизируется при отсутствии жильца или гостя в активной зоне датчика движения пульта управления 1 в течение двух минут. Пульт управления 1 функционирует в режиме мониторинга системы. Микроконтроллер пульта управления 1 формирует и передает посредством модуля коммутатора 4, последовательно, код запроса к модулям и блокам абонента 7 системы, установленным и зарегистрированным при монтаже. Получив отклик от очередного блока абонента 7, пульт управления 1 формирует следующий запрос. В случае если ответ от очередного опрашиваемого блока абонента 7 не получен, с помощью модуля коммутатора 4 пульт управления 1 переключает вход-выход сегмента сети LAN2 и повторно передает команду запроса. Если ответ не получен, микроконтроллер формирует сообщение о неисправности блока абонента 7 и передает информацию в диспетчерский пульт, дублируя информацию по сети сегмента LAN1 и, с помощью модема 18, по телефонной сети на заранее запрограммированные номера телефонов диспетчеров. Если ответ получен, система возвращает, до следующего случая отсутствия ответного сигнала, модуль коммутатора 4 в исходное состояние и цикл опроса повторяется. Если ответ повторно не получен, то система повторно проводит коммутацию входа-выхода сегмента сети LAN2 и передает повторный запрос. В случае получения ответа, после первой коммутации сетевого кабеля, система формирует ответ о единичном обрыве сегмента сети и передает на диспетчерский пульт. При повторном отсутствии ответного сигнала пульт управления 1 передает очередной запрос и так до получения отклика. По номеру блока абонента, приславшего ответный сигнал, система определяет расположение второго повреждения сегмента сети и передает информацию на пульт диспетчера. Таким образом, при мониторинге сегмента информационно-вычислительной сети LAN2 система определяет и фиксирует место двух обрывов, а также фиксирует время обнаружения (появления) неисправности. Функцию мониторинга в модуле абонента 8 выполняет маршрутизатор 28. Он формирует запрос к модулям, входящим в состав модуля абонента 8 и передает информацию для фиксации состояния системы в пульт управления 1 и, с помощью модема 18 и/или сегмента информационно-вычислительной сети LAN1, передает на диспетчерский пульт для ликвидации последствий. Аналогично система и подсистемы - блоки абонента 7, функционируют в режиме контроля за аварийными ситуациями. Модуль активаторов 30 - это многоканальный интеллектуальный коммутатор (содержит несколько активаторов - модулей управления: кондиционером; электроэффлювиальной люстрой; увлажнителем воздуха; вентиляторами; электромагнитными клапанами подачи холодной и горячей воды, газа и т.д.), который по команде с модулей датчиков: модуля датчиков влажности 29, датчика легких аэроионов 36, модуля датчиков протечки воды 34 и т.д. формирует аварийное сообщение, которое затем поступает на пульт управления 1 для фиксации и в диспетчерский пульт и/или пульт консьержа 20 для оперативного реагирования. Управление подачей отопления - централизованное по стоякам подъезда. Команду на отключение формирует соответствующий датчик и по первому сегменту информационно-вычислительной сети LAN1 передает в систему управления зданием, которая и производит соответствующее отключение. Одновременно информацию об аварийной ситуации фиксирует пульт управления 1.

В режиме домофона или видеодомофона жилец набирает на панели управления код нужной квартиры. Микроконтроллер маршрутизатора 28 модуля абонента 7 формирует и передает в сеть команду с адресом блока абонента 7, который должен подключиться для переговоров. Модуль звука 22, вызываемого абонента, дешифрирует код адреса и подключает переговорный узел модуля звука 22 к линии для осуществления переговоров, перед этим формирует и передает мелодичный сигнал вызова. Связь осуществляется в дуплексном режиме. Время переговоров ограничено и программируется с помощью пульта управления 1 при монтаже и пуско-наладочных работах системы. При наличии в модуле абонента 8 коммутатора телефонная линия-домофон 33 роль переговорного узла осуществляет телефон абонента. При одновременном вызове с пульта управления 1 и телефонной сети приоритет имеет последняя. Маршрутизатор 28, входящий в состав модуля абонента 8, выполняет две функции - мониторинга квартирной системы и моста-маршрутизатора при трансляции сообщений от различных модулей: модуля управления 24, в случае нештатной ситуации с охраной или пожаром; датчика контроля сети 35, в случае выхода параметров сети за определенную ГОСТ 13109-97 величину напряжения; модуля датчиков протечки воды 34, в случае обнаружения протечки и необходимости централизованного отключения подачи воды и отопления.

В режиме охраны, при выходе из квартиры, жилец с помощью модуля клавиатуры и индикации 21 выбирает код режима охраны. Модуль клавиатуры и индикации 21 формирует сообщение, которое транслирует маршрутизатор 28 на пульт управления 1 и на пульт консьержа 20. Далее, после однократного срабатывания датчика двери 23 модуль клавиатуры и индикации 21 формирует управляющий сигнал постановки квартиры на охрану и активации датчиков охраны 25. Ключевое устройство абонента 31, получив информационный сигнал об активации режима охраны, сигналом с своего выхода включает (или блокирует, в зависимости от типа примененного замка) замковое устройство абонента 31. В этом случае даже при наличии входного ключа от двери, не сняв предварительно с охраны квартиру с помощью пульта управления 1, жилец не сможет войдет в квартиру, доступ будет закрыт. При несанкционированном открывании квартиры срабатывает датчик двери 23 и/или любой из N датчиков охраны. Модуль клавиатуры и индикации 21 и/или модуль управления 24 формируют тревожный сигнал и, с помощью сети, передают его на пульт управления 1 и/или пульт консьержа 20, а также дублируют, с помощью модема 18, в телефонную сеть на заранее определенный номер. Одновременно на модуль звука абонента 22, модуль клавиатуры и индикации 21 выводится звук сирены, который дополнительно передается и на пульт управления 1 и пульт консьержа 20. При снятии квартиры с охраны, в момент прихода жильца домой, он должен ввести номер квартиры, код охраны и подтвердить лигитимность команды с помощью электронного ключа. После этого пульт управления 1 формирует кодовую посылку на соответствующий блок абонента 7, сигнал через маршрутизатор 28 попадает на вход ключевого устройства абонента 31, которое, после его идентификации и дешифрации, выдает сигнал на свой выход для разблокировки замкового устройства абонента 31. В качестве замкового устройства абонента 31 применяют электромагнитные защелки с арретированием и без, замки электромеханические или электромагнитные. Дополнительно, после срабатывания в квартире любого из N охранных датчиков, модуль управления 24 активизирует работу видеорегистратора 19. По сигналу встроенного в видеорегистратор 19 датчика движения видеорегистратор осуществляет фиксацию лиц, выходящих из подъезда, с запоминанием времени события. В режиме охраны видеорегистратор 19 проводит запись до 256 кадров, в том числе и при абсолютной темноте при помощи встроенного инфракрасного прожектора. По запросу автоматизированной системы управления зданием, которая может быть подключена к первому сегменту информационно-вычислительной сети LAN1, видеорегистратор 19 передает зафиксированные кадры в центральный банк данных.

При подходе жильца или гостя к подъезду, в темное время суток, по сигналу встроенного датчика движения и при получении разрешения на включение освещения от встроенного или автономного, подключенного к первому сегменту информационно-вычислительной сети LAN1, импульсного фотопреобразователя пульта управления 1, микроконтроллер пульта управления 1 формирует и передает в сеть сигнал включения наружного освещения подъезда, а при открывании входной двери или двери тамбура - сигнал на включение тамбурного и/или наружного освещения. Сигнал дешифрирует соответственно первый и/или второй диммеры-коммутаторы 14 и включают первое и/или второе устройство осветительное защищенное 10 соответствующими сигналами со своих выходов. При входе жильца в подъезд пульт управление 1 инициирует включение освещения на первом этаже - в холле и у посадочной площадки лифта и на этаже назначения, если лифт находится в рабочем состоянии. Если лифт не работает, о чем информирует систему модуль сопряжения с системой управления и диагностики лифтов 17, пульт управления 1 включает программу веерного управления освещением, поочередно, своей командой через модуль коммутатора 4 микроконтроллер пульта управления 1 включает, на заранее определенное время, диммеры этажные 12, которые в свою очередь дешифрируют код команды и выдают сигнал включения на соответствующие им устройства осветительные 13.

В случае срабатывания датчика газа СН4 16, расположенного на верхнем этаже подъезда, датчик 16 формирует и выдает в сеть приоритетный сигнал аварии, который затем транслирует модем 18 в телефонную сеть на заранее определенный телефон аварийной службы и, параллельно, аналогичный сигнал поступает на пульт консьержа 20 и на пульт управления 1, где микроконтроллер фиксирует время аварийной ситуации и, с помощью первого сегмента информационно-вычислительной сети LAN1, передает в автоматизированную систему управления зданием для формирования неотложных действий по блокированию возможных последствий аварийной ситуации (система блокирует подачу газа в подъезд).

При выходе жильца из квартиры в темное время суток с клавиатуры или автоматически, при срабатывании датчика двери 23, модуль клавиатуры и индикации 21 формирует сигнал на включение подъездного освещения - в холле, у посадочной площадки лифта и, аналогично, на первом этаже и в тамбуре. Для этого модуль клавиатуры и индикации 21 соответствующего блока абонента 7 посылает на диммеры этажные 12 и первый диммер-коммутатор 10 команды на включение освещения. Диммеры этажные 12 и первый диммер-коммутатор 10 сигналами с своих выходов включают соответствующие им устройства осветительные 13 и устройство осветительное защищенное 14 тамбура.

При выходе из строя пульта управления 1 управление освещением осуществляют с помощью выключателя системного 11, расположенного на первом этаже. В основу управления освещением положена идеология световых сцен, нажатие клавиши выключателя системного 11 одновременно управляет работой многих устройств осветительных 13. С помощью повторного нажатия клавиши управляют включением освещения посадочных площадок лифтов, холла и/или тамбура. Выбранный режим включения индицирует светодиодный позиционный индикатор. По истечении заранее определенного запрограммированного времени, при проведении пуско-наладочных работ, выключатель системный 11 выдает команду на отключение освещения в подъезде и переводе его в дежурный режим.

Режим видеотелефона используют при наличии в блоках абонента 7 модулей видео ввода-вывода 37. Жилец с помощью модуля клавиатуры и индикации 21 выбирает код видеорежима и вводит номер необходимой квартиры или, например, код пульта консьержа 20. Модуль клавиатуры и индикации 21 проверяет загрузку второго сегмента информационно-вычислительной сети и, при ее не занятости, формирует и передает команду на соответствующий блок абонента 7, который дешифрирует посылку и подключает свой модуль видео ввода-вывода 37 к сети. Жильцы проводят сеанс видеосвязи. Время сеанса видеосвязи и аудиопереговоров ограничено двумя минутами. Арбитром сети является пульт управления 1.

Пульт управления 1 выполнен, в основном, по патенту РФ № 2185037, на базе AVR RISC микроконтроллера AT90S8535, диммеры этажные 12 выполнены на базе микросхемы КР1182ПМ1, а контроллеры-коммутаторы сетевого питания 10 выполнены на микросхемах КР1182ПМ1 и КР1182СА1 производства НТЦ СИТ, г.Брянск. В качестве противопожарных датчиков 26 используют извещатели пожарно-дымовые ИП 212-41 м, извещатели пожарные тепловые магнитоконтактные ИП 105-2-1 и т.п. Датчики охраны 25 - сигнализаторы магнитоконтактные типа "СМК", извещатели ударно-контактные типа "Окно", и т.п. Программирование микроконтроллера пульта управления осуществляется при сборке домофона, также предусмотрен режим дистанционного внутрисхемного программирования при изменении конфигурации - расширении или изменении функциональных возможностей. Импульсный фотопреобразователь, включенный в первый сегмент информационно-вычислительной сети LAN1, выполнен как интеллектуальный микроконтроллерный датчик со встроенным сетевым интерфейсом, в качестве фотодатчика в нем применен полупроводниковый фоторезистор СФ2-5 на основе сернистого кадмия (CdS), работающий в видимой области оптического диапазона с максимумом спектральной характеристики около 0,55 мкм. Главной отличительной особенностью интеллектуальных датчиков и модулей системы является наличие микроконтроллера, сетевого интерфейса и, как следствие, цифровых идентификаторов и электронных спецификаций, выполненных по стандарту IEEE 1451.4. Вся информация о датчике, в том числе и последняя, хранится в памяти микроконтроллера. Отпадает необходимость в создании отдельной базы данных, предназначенной для хранения калибровочной документации производителя, сведений о чувствительности датчиков. Упрощается: диагностика модулей при выходе параметров из рабочего диапазона характеристик, устранение ошибок подключения кабелей, так как встроенная память устраняет необходимость в "ручном" контроле соединений. Идентификационный номер датчика всегда доступен пользователю. Все сведения о модулях или датчиках, касающиеся их местоположения, ориентации или полярности, энергетические показатели, становятся известны системе как только соответствующая информация будет зафиксирована при первичном конфигурировании системы. Поскольку все характеризующие устройство параметры (чувствительность, поправочные коэффициенты и т.п.) хранятся во встроенной памяти, датчики и модули системы можно менять "на лету", не заботясь о внесении в систему каких-либо изменений. Использование встроенных электронных спецификаций и калибровочных таблиц не только позволяет ускорить выход новой продукции на рынок, но и создает условия для повышения качества продукции за счет повышения точности и надежности тестовой информации, более ускоренной адаптации устройств в систему.

Литература

1. Многоквартирная система контроля и управления «McS», http://www.intel-house.ru/primer3.htm.

2. Патент России № 2147145, G 08 B 25/00, опубл. 27.03.2000 г.

3. Патент России № 2205520, Н 04 М 11/02, опубл. 27.05.2003 г.

4. Патент России № 2185037, Н 04 М 11/02, опубл. 10.07.2002 г.