Автоматизированная домашняя сетевая система

Полезная модель относиться к области радиоэлектроники и может быть использована для преобразования домашних вычислительных средств и оснащение жилища (офиса) множеством устройств участвующих в повседневной жизни его обитателей. Технический результат: в жилище (офисе) положена как внутренняя, так и внешняя волоконно-оптическая шина, шины соединены между собой через межсетевой интерфейс. К внутренней шине подключены N различных датчиков и домашних приспособлений (ПК, проигрыватели цифровых видеодисков, СД-автоматические проигрыватели, видеотелефоны и др.). Система содержит программное изделие и специальные модули для подключения через шину бытовых приборов к ЭВМ, которая выполняет роль «мозгового центра», обеспечивающего компьютерное управление освещением телевизорами и стереосистемами жилища (офиса). Модули работают с протоколом Х-10 и оснащены средствами распознавания речи. Ил.1.

Полезная модель относиться к области радиоэлектроники и может быть использовано для преобразования домашних вычислительных средств и оснащение жилища (офиса) множеством устройств участвующих в повседневной жизни его обитателей.

Стремительное развитие персональных компьютеров, средств связи, домашнего бытового оборудования вызывает к жизни все более привлекательные для потребителя системы. Такие системы должны поддерживать все обычные деловые взаимоотношения с помощью телефона, видеотелефона, факса, персонального компьютера, копировального устройства, принтера и т.д. К тому же домашний офис должен быть обеспечен средствами связи с заказчиком, поставщиками и коллегами по бизнесу. Но хозяин такого офиса обычно заинтересован и в легко доступных высококачественных средствах отдыха и развлечений, а также в обеспечении его персональной безопасности.

Актуальность этих требований подтверждает растущая популярность сети Internet и «интеллигентность» всего домашнего оборудования - от посудомоечной машины до стереосистем, а также изобилие развлекательных и обучающих программных продуктов.

Известны автоматизированные системы различного назначения, например, Автоматизированный комплекс связи. Патент РФ на ПМ 45582 от 10.05.2005 г. Унифицированный комплекс внутрикорабельной связи. Патент РФ на изобретение 2261530 от 27.09.2005 г. Система внутрикорабельной громкоговорящей связи и трансляции. Патент РФ на изобретения 2131168 от 27.05 1999 г.

Наиболее близким к заявляемой системе, является Световодная система внутриобъектовой связи. (Прототип) Патент РФ на изобретение 2361362 от 10.07.2009 г. МПК Н04В 3/52.

Система содержит коммутационную подсистему, соединенную через трактообразующие устройства с N абонентскими терминалами с управляющим устройством и с сигнально-вызывным устройством. Коммутационная подсистема выполнена по модульному принципу по структуре с общей системной шиной в виде блока центральных коммутаций с управляющей микро-ЭВМ на основе микропроцессора типа КР580 ВМ 80.

Недостатками как аналогов, так прототипа является невозможность использования выше приведенных систем для объединения домашней локальной сети со стандартным интерфейсом перефирийных устройств.

Целью полезной модели является автоматизация домашних вычислительных средств участвующих в повседневной жизни его обитателей.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматизации домашнего оборудования, выполненная по модульному принципу по структуре с общей шиной, в которую входят ЭВМ и др. модули, обеспечивающие работу системы, при этом общая шина разделена на внешнюю и внутреннюю шины, причем внешняя шина через межсетевой интерфейс соединена с внутренней шиной, к которой подключены N домашних (офисных) приспособлений например персональный компьютер, а также N различных датчиков например, системы охраны, обнаружения присутствия человека, его перемещения, химические датчики (дыма, угарного газа и др.) тревожной сигнализации, ВЧ-излучения, при этом датчики ВЧ-излучения передают и принимают УВЧ сигналы от приемо-передатчика который соединен через порт ввода сигнала тревоги с внутренней шиной сети, а также устройство обработки сигналов с переговорным устройством и генератором сигнала тревоги, который в свою очередь через порт ввода сигнала тревоги с внутренней шиной сети, а также устройство обработки сигналов с переговорным устройством и генератором сигнала тревоги, который через порт ввода сигнала тревоги соединен с внешней системой связи - городской АТС.

На Фиг. Представлена функциональная схема системы. Она содержит:

1 - электронно-вычислительную машину (ЭВМ);

2 - волоконно-оптическую внутреннюю шину;

3 - волоконно-оптическую внешнюю шину;

4 - межсетевой интерфейс;

5 - персональный компьютер;

6 - датчик системы охраны (камеры слежения);

7 - датчик обнаружения человека;

8 - датчик обнаружения перемещения человека;

9 - химические датчики (дыма, угарного газа, этилена и т.п.);

10 - датчики тревожной сигнализации;

11 - датчики ВЧ-излучения;

12 - приемо-передатчик;

13 - порт ввода сигнала тревоги;

14 - устройство обработки сигналов;

15 - переговорное устройство;

16 - генератор сигнала тревоги;

17 - порт ввода сигнала тревоги.

Управление системой осуществляется программными средствами ЭВМ 1. Основная цель изобретения обеспечить простоту объединения этих изделий - просто включения домашнего оборудования в сеть. Создание домашней сети, которая объединяет средства, работающие с протоколом Х-10 Lon Works, IEEE 1394 (ПК с ИК управлением) который позволяет наращивать или совершенствовать домашней сетевой системы.

Основа для взаимодействия различных устройств - универсальный язык приложений (Common Application Language - CAL). Стандарт IEEE 1394, обеспечивает скорость передачи данных 200 Мбит/с. Стандарт предусматривает возможность обеспечения «локальной сети» со стандартным интерфейсом периферийных устройств.

К внутренней оптической шине 2 могут подключаться до 60 устройств, в том числе цифровые телевизоры, компьютеры, принтеры и периферийное оборудование, цифровые камкодеры и др. информационные приборы и различные датчики. К внешней оптической шине 3 подключена телефонная сеть, сеть кабельного телевидения и сеть интернет.

Система содержит программное изделие и специальные модули для подключения бытовых приборов к внутренней шине. ЭВМ 1 выполняет роль «мозгового центра», обеспечивающего компьютерное управление всеми системами и датчиками дома(офиса).

Модули работают с протоколом Х-10 и оснащены средствами распознавания речи (Катанович А.А. и др. Комплексная система автоматического распознавания речевых сигналов. Патент РФ 75074 2008.

Система охраны 6 обеспечивает регистрацию присутствие и определения местоположения человека в доме, в том числе путем идентификации лиц, входящих в дом, а также улучшение общей комфортности жилища.

Датчики системы технической тревоги 9-11 (регистрируют изменение температуры, индуктивные и вихревые потоки, определяющие состав газов и т.п.).

Во всех датчиках используется схема многокристальных модулей (МКМ). Эти модули помимо схем обработки содержат и несколько типов датчиков, а также средства сопряжения с шиной. Эти модули имеют стандарт (European Installation Bus. EIB. Датчик состоит из микроконтроллера типа. С 509, флэш-памяти емкостью 512 Кбит, СОЗУ с организацией 8 Кбит, а также СВЧ - (на частоту 9,35 ГГц) и УЗ-датчики, пироэлектрический детектор и конденсаторный микрофон.

Для быстрой и правильной классификации сигналов датчиков - программой предусмотрено применение специализированных схем нечеткой логики. При нажатии соответствующей кнопки устройство генерации сигналов тревоги 10 (например, в виде наручных часов) передает сигнал центральному пульту службы оказания экстренной помощи.

Определим основные характеристики функционирования внутренней оптической шины.

Рассматриваемая шина представляет собой структурно сложную систему, и получение ее характеристик аналитическими методами теории массового обслуживания является чрезвычайно трудной задачей.

В связи с этим предлагается упрощенная модель для определения характеристик оптической шины.

Предположим, что все поступающие в центральное управляющее устройство (ЦУУ) за время заявки анализируются в текущем такте, т.е. W₁ =/2. Тогда при заданных значениях Т_з, В, l _n, l_pn, Т_pк, из выражения Т_з=t_r+t_pп +W₁+W₂++T_pk определяется допустимое среднее время задержки из-за «блокировки»:

При условии t₁, что всегда встречается на практике, можно считать, что независимо от «блокировок» на предыдущих тактах при числе n заявок в ЦУУ на текущем такте объем группы реализуемых заявок равен k с вероятностью

Где P^ko=_ko и _ij - символ Кронекера, a U - вероятность «блокировки» заявки, U-1-n.

Далее опишем входящий в ЦУУ поток. Будем считать, что i-я, т.е. i=1, N, создает рекуррентный поток заявки с фиксацией распространения интервалов между поступлениями:

Такое описание входящего потока позволяет подбором параметров а_i, _i, i=1, N моделировать поступление как речевой информации, так и данных.

Заметим, что для любой заявки ее «блокировка» может начаться лишь на границе ближайшего такта, поэтому для нахождения точного значения W ₂ необходимо считать, что заявка поступает именно в этот момент. Таким образом, ЦУУ моделируется системой массового обслуживания (СМО),

Вследствие большой размеренности x получение характеристик функционирования, описанное СМО, является крайне сложным. Поэтому сделаем предположение о пуассоновском характере суммарного входящего потока. Тогда его интенсивность есть, ,а стационарные вероятности удовлетворяют системе уравнений равновесия:

где S=^..

Используя известные численные методы, можно для любой заданной точности получить стационарное распределение вероятностей Р_k, 0. Среднее время задержки из-за «блокировки» определяется, согласно формуле Литла:

Описанная процедура позволяет подобрать такое , при котором определяемое выше приведенной формулой W ₂ станет равным максимально допустимому значению, найденному по выражению (1). Это значение и будет являться пропускной способностью внутренней оптической шины в целом, т.е. той максимальной интенсивностью входящего потока заявок от различных устройств - информационных приборов, различных датчиков, компьютеров, цифровых телевизоров и т.д. дома (офиса). Расчеты показывают, что к внутренней шине может быть подключено до 60 различных устройств.

Таким образом, система позволяет преобразовать домашние вычислительные средства и вместо одного компьютера, которым пользуются от случая к случаю, оснастить дом множеством устройств, участвующих в повседневной жизни его обитателей. Система позволяет иметь доступ к аудио - (в том числе стерео) и видеосистемам в любом месте дома, а также иметь возможность принимать кабельное или спутниковое телевидение любым телевизором. Автоматическое включение/выключение домашнего освещения, своевременное предупреждение об оставленных включенными электроприборах. Включение внешнего освещения, дистанционный контроль по телефону или ПК. Обеспечивает возможность экономии расхода электроэнергии и т.п.

Автоматизированная домашняя сетевая система, выполненная по модульному принципу по структуре с общей волоконно-оптической шиной, в которую входят ЭВМ и другие модули, обеспечивающие работу системы, отличающаяся тем, что общая шина разделена на внешнюю и внутреннюю шины, причем внешняя шина через межсетевой интерфейс соединена с внутренней шиной, к которой подключены N домашних (офисных) приспособлений, например персональный компьютер, а также N различных датчиков, например, системы охраны, обнаружения присутствия человека, его перемещения, химические датчики (дыма, угарного газа и др.) тревожной сигнализации, ВЧ-излучения, причем датчики ВЧ-излучения передают и принимают УВЧ сигналы от приемопередатчика, который соединен через порт ввода сигнала тревоги с внутренней шиной сети, а также устройство обработки сигналов с переговорным устройством и генератором сигнала тревоги, который через порт ввода сигнала тревоги соединен с внешней системой связи - городской автоматической телефонной станцией.