программно-аппаратный комплекс для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды

Формула изобретения

1. Программно-аппаратный комплекс для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды, состоящий из Базового Многофункционального Программного Устройства (БМПУ), соответствующие входы и выходы которого предназначены для подключения к модулям, управляющим исполнительными устройствами, и модулям контроля управляемой среды, а в его Постоянном Запоминающем Устройстве (ПЗУ БМПУ) содержится программное обеспечение, индивидуально разработанное под требования к управляемой среде, отличающийся тем, что он снабжен подключаемым к поддерживающим RS232/RS485 протокол входу/выходу БМПУ компьютером с автозапускаемым компакт-диском (CD), содержащим Виртуальную Модель Управления (ВМУ), представляющую собой полнофункциональную программу с набором средств для моделирования компонентов управляемой среды, при этом БМПУ предназначен для обработки и распределения информации, а его программное обеспечение представляет собой адресно-командную структуру, включающую в себя элементарные команды для модулей, управляющих исполнительными устройствами, данные о состоянии управляемой среды для обработки ВМУ, а также средство инициализации процесса автоматического создания ВМУ, причем для создания ВМУ предусмотрен съемный модуль, состоящий из подключаемого к поддерживающим RS232/485 протокол входу/выходу БМПУ дополнительного компьютера с устройством записи на CD, и Блока Идентификации (БИ) исполнительных и контролирующих устройств управляемой среды.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что программным обеспечением дополнительного компьютера и упомянутым средством инициализации процесса автоматического создания ВМУ образован единый программный комплекс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам управления и контроля и предназначено для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды, которая может включать в себя электроприборы, различные развлекательные системы, средства охранной и пожарной сигнализации, средства коммуникаций и тому подобные устройства, относящиеся преимущественно к сфере оборудования жилищ.

Основой для формирования управляемой среды может служить концепция Smart House ("Интеллектуального дома"), которая должна обеспечить информационный обмен внутри каждого дома, а также подключение каждого дома со всеми имеющимися в нем устройствами к глобальным информационным магистралям. Согласно этой концепции каждый дом имеет множество устройств с совершенно разными интерфейсами, а также множество сетей, не связанных друг с другом (например, компьютерная, телефонная, спутниковое телевидение и т.п.). Все устройства внутри дома (включая видеомагнитофоны, телевизоры, стиральные машины и даже автомобили) подключаются к единой сети. Для этого может быть использована высокоскоростная технология передачи данных по радиоканалу с частотой 60 ГГц, которая прежде использовалась только военным ведомством США. Единая сеть внутри дома должна подключаться к внешнему миру через "информационный шлюз". Доступ к ресурсам как внутри дома, так и вне его может быть обеспечен с помощью интерфейсов и технологий, использующихся в Internet. Таким образом, может быть осуществлен доступ к информационным ресурсам, расположенным практически где угодно - от кухни собственного дома до самой далекой точки земного шара (COMPUTERWORLD РОССИЯ, 26 за 1996).

Известна система информатизации и автоматизации жилищ, содержащая домашние приборы связи и управления, распределенную кабельную сеть с витыми парами, коммутационное оборудование и формирователь сигналов телевещания с использованием терминального адаптера ISDN SO, базовой радиостанции с телефонной трубкой и кнопками управления, считыватель платежных карт, блок платного телевещания, блок оплаты платежей, оборудование учета энерго- и водопотребления, датчики охранной и пожарной сигнализации, приборы диспетчеризации инженерного оборудования здания дома, состоящие из терминального адаптера ISDN SO, переговорного устройства, камеры скрытого наблюдения, системы передачи видеосигналов по витой паре, информационного оборудования теплорегулирующего центра и водомерного узла, устройства безопасности лифта, устройств управления исполнительными механизмами и датчиков сигнализации, диспетчерский пульт, видеоконтрольное устройство с видео коммутатором, считыватель платежных карт и распределенную кабельную сеть с коаксиальным кабелем (Полезная модель РФ 12476 U1, опубликованная 10.01.2001). Данная система приспособлена главным образом под автоматическое управление и централизованный контроль систем охранной и пожарной сигнализации, контроль теплоснабжения, расхода электроэнергии и воды, а также оплаты услуг.

Известна аппаратура для управления мультимедиа, включающая в себя сетевой интерфейс, связанный с первым коммуникационным каналом, пользовательский интерфейс, предназначенный для восприятия первого из множества управляющих сигналов или аудио сигнала, множество модулей медиа приложения, каждое из которых может быть сопряжено с соответствующим носителем, процессорное устройство, связанное с сетевым интерфейсом, пользовательским интерфейсом и множеством упомянутых модулей и снабженное набором программ-инструкций для задания режимов работы модулям медиа приложений и управления соответствующим носителем (патент США 5922047, опубликованный 13.07.1999). Это устройство также не является универсальным и может быть приспособлено лишь для развлекательных домашних установок.

Известна домашняя система управления рядом электрических установок и/или приборов, включающая в себя несколько модулей или элементов, посредством микроконтроллера, обеспечивающего их включение, выключение и переключение, а также независимое управление по соответствующей шине различными периферийными устройствами, причем эта система может быть сконфигурирована с учетом требований пользователя (патент Испании 2078831, опубликованный 16.12.1995). Данная система может быть использована в тех случаях, где имеется небольшой объем типовых управляемых устройств.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является программно-аппаратный комплекс для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды, состоящий из Базового Многофункционального Программного Устройства (БМПУ), соответствующие входы и выходы которого предназначены для подключения к модулям, управляющим исполнительными устройствами, и модулям контроля управляемой среды, а в его Постоянном Запоминающем Устройстве (ПЗУ БМПУ) содержится программное обеспечение, индивидуально разработанное под требования к управляемой среде (патент США 6199136, опубликованный 06.03.2001). Данный комплекс является универсальным и может быть использован как в больших, так и в малых объемах. В качестве управляемой среды выступают исполнительные и контрольные устройства мультимедиа и жизнеобеспечения. Комплекс является самонастраиваемым и самоконфигурируемым. Однако его первоначальная установка и настройка, а также восстановление в случае выхода из строя системы управления являются достаточно сложными и неудобными для пользователя. Кроме того, такой комплекс целесообразно использовать при наличии больших помещений и разнообразной аппаратуры.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является создание гибкого и универсального программно-аппаратного комплекса для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды с возможностью конфигурирования его в произвольных объемах и с любым набором управляемой и контролируемой аппаратуры и упрощения влияния эксплуатации его пользователем за счет обеспечения независимости процесса эксплуатации комплекса от объемов и количества управляемой и контролируемой аппаратуры.

Технический результат достигается тем, что программно-аппаратный комплекс для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды, состоящий из Базового Многофункционального Программного Устройства (БМПУ), соответствующие входы и выходы которого предназначены для подключения к модулям, управляющим исполнительными устройствами, и модулям контроля управляемой среды, а в его Постоянном Запоминающем Устройстве (ПЗУ БМПУ) содержится программное обеспечение, индивидуально разработанное под требования к управляемой среде, снабжен подключаемым к поддерживающим RS232/RS485 протокол входу/выходу БМПУ компьютером с автозапускаемым компакт-диском (CD), содержащим Виртуальную Модель Управления [ВМУ], представляющую собой полнофункциональную программу с набором средств для моделирования компонентов управляемой среды, при этом БМПУ предназначен для обработки и распределения информации, а его программное обеспечение представляет собой адресно-командную структуру, включающую в себя элементарные команды для модулей, управляющих исполнительными устройствами, данные о состоянии управляемой среды для обработки ВМУ, а также средство инициализации процесса автоматического создания ВМУ, причем для создания ВМУ предусмотрен съемный модуль, состоящий из подключаемого к входу/выходу БМПУ, поддерживающим RS232/485 протокол, дополнительного компьютера (РС1) с устройством записи на CD, и Блока Идентификации (БИ) исполнительных и контролирующих устройств управляемой среды, а программным обеспечением дополнительного компьютера и упомянутым средством инициализации процесса автоматического создания ВМУ образован единый программный комплекс.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого программно-аппаратного комплекса для управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды.

Комплекс содержит Базовое Многофункциональное Программное Устройство (БМПУ) 1. Соответствующие входы и выходы БМПУ предназначены для подключения к модулям 2, управляющим исполнительными устройствами, и модулям 3 контроля управляемой среды 4. Управление компонентами 4 среды осуществляется автоматически с помощью Виртуальной Модели Управления (ВМУ) 5, представляющей собой полнофункциональную программу с набором средств моделирования компонентов управляемой среды, записанную на компакт-диск 6 (CD). Этот компакт-диск является автозапускаемым и устанавливается на компьютер 7, подключаемый к поддерживающему RS232/RS485 протокол входу/выходу 8 БМПУ. Функции БМПУ сведены к обработке и распределению информации, поступающей от управляемой среды. Для этого в Постоянном Запоминающем Устройстве 9 (ПЗУ БМПУ) содержится программное обеспечение, индивидуально разработанное под требования к управляемой среде 4. Оно представляет собой адресно-командную структуру, включающую в себя элементарные команды для модулей, управляющих исполнительными устройствами, средство восприятия данных о состоянии управляемой среды, используемых в процессе обработки ВМУ компьютером 7, а также средство инициализации процесса автоматического создания ВМУ. Для создания ВМУ предусмотрен съемный модуль 10. Модуль 10 состоит из дополнительного компьютера 11 (РС1) с устройством 12 записи на CD и блока 13 Идентификации (БИ) исполнительных и контролирующих устройств управляемой среды 4. При создании ВМУ дополнительный компьютер 11 подключают к входу/выходу БМПУ, поддерживающему RS232/485 протокол, а блок 13 (БИ) - между входами и выходами соответствующих модулей и БМПУ, которые могут быть соединены между собой, после создания ВМУ. Программным обеспечением дополнительного компьютера и упомянутым средством инициализации процесса автоматического создания ВМУ образован единый программный комплекс.

Программно-аппаратный комплекс работает следующим образом.

Для обеспечения автоматического управления исполнительными устройствами и контроля управляемой среды в каждом конкретном случае предварительно создается Виртуальная Модель Управления (ВМУ). Между соответствующими входами и выходами Базового Многофункционального Программного Устройства (БМПУ) 1 и модулями 2 и 3 включается блок Идентификации 13 (БИ). Причем блок 13 может быть выполнен с возможностью имитации управляемых и контролируемых устройств, и в этом случае указанные модули могут к нему и не подключаться. При создании ВМУ дополнительный компьютер 11 подключают к входу/выходу БМПУ, поддерживающему RS232/485 протокол. После инициализации с помощью программного обеспечения дополнительного компьютера начинается процесс автоматического создания ВМУ и ее запись с возможностью автозапуска на компакт-диск 6, который передается пользователю. Блок 13 и дополнительный компьютер 11 отключаются от БМПУ 1, а к освободившимся входам и выходам подключают компьютер 7 и модули 3 и 4. При установке компакт диска в компьютер 7 происходит его автоматический запуск и обработка записанной на нем ВМУ. Поскольку Виртуальная Модель Управления представляет собой полнофункциональную программу и включает в себя набор средств моделирования компонентов управляемой среды, автоматическое управление исполнительными устройствами и контроль управляемой среды осуществляются по сигналам, сформированным в соответствии с состоянием элементарной модели соответствующего компонента. Программное обеспечение, предназначенное для формирования ВМУ, позволяет учесть не только аппаратные требования управляемой среди, но и пожелания пользователя, который далее может эксплуатировать комплекс, независимо от уровня знаний с минимальным опытом работы на компьютере.