ТЕЛЕМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2001 года по МПК G08B25/08 B60R25/10 

Изобретение относится к системам связи, в частности к многофункциональной системе диспетчеризации и мониторинга подвижных и/или стационарных объектов, и может быть использовано в системах защиты и поиска автомашин, в корпоративных системах управления, информатизации и охраны крупных фирм, торговых комплексов, банков, контроля за несанкционированным проникновением в жилые и нежилые помещения и т.п.

Существует множество различных систем местоопределения подвижных объектов, наибольший интерес из которых представляют американская глобальная система позиционирования (GPS) "Навстар", а также ее российский аналог система "Глонас". Эти системы представляют собой группировку спутников, выведенных на околоземную орбиту, каждый из которых определяет с высокой точностью свое местоположение в пространстве по звездам и каждую секунду в высокоточной системе единого для всех спутников времени передает в эфир свои координаты. Приемник, находящийся на Земле, принимает информацию от спутников и измеряет задержку поступления сигнала. Вычислитель приемника решает задачу по определению местонахождения самого приемника в пространстве.

Известна радиотелекоммуникационная система GSM типа, приспособленная для мобильных абонентов, в которой уровень сервиса может быть повышен или понижен с помощью одной или более дополнительных сервисных функций и в которой в дополнение к указанным мобильным абонентам включает в себя одну или более систем базовых станций, дополнительно обеспечивающую управление радиоресурсами, необходимыми для установления и разрыва соединений с мобильными абонентами, расположенными в области, покрываемой с помощью соответствующих систем базовых станций, один или более локальных центров коммутации сервисных функций для мобильных абонентов, подсоединенных к одному или более устройствам более высокого уровня, причем указанное устройство или устройства более высокого уровня включает или включают в себя программное обеспечение, относящиеся к основным функциям и действительным и соответствующим дополнительным сервисным функциям (патент РФ N 2147796, кл. H 04 Q 7/22 от 18.04.95 г. ).

Однако известное устройство предназначено лишь для оптимизации работы в сети сотовой связи GSM типа, что ограничивает ее функциональные возможности.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому изобретению является телематическая система, представляющая собой спутниковую систему, содержащую аварийные радиобуи, последовательно включенные второе бортовое приемное устройство, первое бортовое запоминающее устройство и бортовой передатчик, второй вход которого соединен с выходом первого бортового приемного устройства, а третий вход - с выходом второго бортового приемного устройства, последовательно включенные приемное устройство, первое устройство обработки информации, устройство сопряжения с сетями связи, второй вход которого через второе устройство обработки информации соединен с выходом приемного устройства, устройство контроля и управления и устройство связи поисково-спасательных организаций (патент РФ N 2027195, кл. G 01 S 5/12 от 04.02.92 г.).

Однако известное устройство не обладает функциями обеспечения заданной точности местоопределения, достаточно полного анализа, накопления и обработки данных о состоянии наблюдаемых объектов, планирования маршрутов движения подвижных объектов. Кроме того, система диагностики и контроля в известном устройстве недостаточно развита.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы в части мониторинга, управления охранными системами и системами обездвиживания, обеспечения заданной точности местоопределения - для подвижных объектов, а также мониторинга, управления инженерными и охранными системами - для стационарных объектов.

Достигается это тем, что в телематической системе, содержащей сеть терминальных устройств, расположенных на подвижных и/или стационарных объектах, связанных каналами связи с центром диспетчеризации и мониторинга, каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера приемопередатчик GSM с антенной, с подключенными к нему блоками аудиоинтер фейса, приемопередатчик спутниковой системы связи Орбком с антенной, приемник GPS или "Глонас" с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки аналоговых сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, основной блок питания, а центр диспетчеризации и мониторинга содержит сервер сообщений GSM, сервер сообщений Орбком, сервер сообщений службы сервиса SMS и N рабочих станций операторов, объединенных в локальную сеть с помощью главного сервера системы, а также радиомодуль GSM с антенной и радиомодуль Орбком с антенной, подключенные к серверу сообщений GSM и к серверу сообщений Орбком соответственно, кроме того, в центр диспетчеризации и мониторинга дополнительно введены WEB сервер и резервный сервер, которые подключены к локальной сети, объединяемой главным сервером системы, а также каждый подвижный объект снабжен обездвижителем подвижного объекта, подключенным к двунаправленной шине микроконтроллера, а также каждое терминальное устройство содержит блок резервного питания, кроме того, в каждом стационарном объекте основной блок питания выполнен в виде блока питания от сети переменного тока 220 В, а в каждом подвижном объекте основной блок питания выполнен в виде блока питания от бортовой сети, кроме того, в каждом подвижном объекте основной блок питания может быть выполнен в виде блока питания от бортовой сети и дополнительно введенного блока питания от сети переменного тока 220 В.

Сущность изобретения заключается в том, что в единую многофункциональную систему мониторинга подвижных и стационарных объектов объединены глобальная система местоопределения (Глонас или Навстар), система мобильной связи стандарта GSM, спутниковая система связи Орбком, причем введение блоков дополнительной обработки информации, получаемой от приемника GPS, обеспечивает заданную точность местоопределения.

Сравнение предложенной системы с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах - говорить о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания позволяют утверждать о возможности промышленного использования.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема терминального устройства, на фиг. 2 - центра диспетчеризации и мониторинга, а на фиг. 3 - системы в целом.

Терминальное устройство 1 объекта, обслуживаемого системой (фиг. 1), содержит блоки 2 и 3 аудиоинтерфейса (микрофон и телефон), подключенные к приемопередатчику 4 GSM с антенной, приемопередатчик 5 спутниковой системы связи Орбком с антенной, приемник 6 GPS или "Глонас", блок 7 сопряжения с датчиками первичной информации (например, охранными датчиками), блок 8 обработки аналоговых сигналов, блок 9 сопряжения с исполнительными устройствами, универсальный обездвиживатель 10 подвижного объекта (например, блокиратор реле стартера) и микроконтроллер 11.

Приемопередатчик 4 может быть выполнен, например, в виде модема сотовой телефонной связи стандарта GSM Siemens Module М20.

Приемник 6 может быть выполнен, например, в виде навигационного приемника спутниковой радионавигационной системы GPS NAVSTAR модели Trimble Lassen LP или Rockwell Jupiter (Jupiter LP).

В качестве блоков 7-9 могут быть использованы узлы типа АЦП и ЦАП или другие узлы цифроаналоговой техники.

Двунаправленной шиной микроконтроллера 11 объединены приемопередатчики 4, 5, приемник 6, блоки 7-9 и обездвиживатель 10, а также блоки 12, 13 питания от сети переменного тока и от бортовой сети подвижного объекта, относящиеся к основному блоку питания, и блок 14 автономного резервного питания. Дополнительно введенный блок 12 питания может быть использован при работе терминального устройства 1 в лабораторных условиях.

Микроконтроллер 11 обеспечивает обмен информацией с модемом сотовой связи - приемопередатчиком 4 GSM, навигационным приемником 6 GPS, блоками 7-9 сопряжения с датчиками первичной информации, обработки аналоговых сигналов и сопряжения с исполнительными устройствами и с блоками 2 и 3 аудиоинтерфейса.

Микроконтроллер 11 может быть выполнен на базе двух "8"-разридных микроконтроллеров AT MEGA 103 фирмы ATMEL, при этом один принимает и обрабатывает информацию, поступающую от модема сотовой связи - приемопередатчика 4 GSM или от приемопередатчика 5 Орбком, подготавливает информацию для передачи и управляет работой всего устройства в целом, а другой обрабатывает информацию, поступающую от приемника 6 GP3, от внешних цифровых и аналоговых линий, формирует и передает команды на внешние линии, осуществляет контроль за работой источников питания.

В состав микроконтроллера 11 входят ОЗУ емкостью "32" Кбайт для хранения оперативных данных для работы программ процессоров, а также энергонезависимая флэш-память емкостью "4" Мбайт для хранения параметров режимов работы терминального устройства 1 и фиксации журнала работы терминального устройства 1.

Центр 15 диспетчеризации и мониторинга системы (см. фиг. 2) содержит радиомодуль 16 GSM, подключенный к серверу 17 сообщений GSM, радиомодуль 18 Орбком, подключенный к серверу 19 сообщений Орбком, сервер 20 сообщений службы сервиса SMS, WEB сервер 21, главный сервер 22, резервный сервер 23 и N рабочих станций 24-1...24-N операторов, объединенных в локальную сеть с помощью главного сервера 22, а также блок питания (на фиг. не показан).

В качестве серверов 17, 19, 20, 22 центра 15 и в качестве рабочих станций операторов 24-1. . . 24-N могут использоваться ПЭВМ типа IBM PC, укомплектованные периферийным оборудованием и, при необходимости, средствами сбора и передачи информации. Программной базой указанных вычислительных средств являются известные программные средства для функционирования в среде Windows-98/NT, созданные, например, на базе языков Borland C++ Builder 4.0, MS Visual FoxPro 6.0/6.3, MapBasic 4.5/5.0. В качестве программного средства отображения и обработки геоинформации может использоваться пакет MapInfo Professional 4.5/5.0.

В качестве радиомодуля 16 могут использоваться сотовые модемы SIEMENS GSM Module М20 Terminal.

Система работает следующим образом.

В журнал работы терминального устройства 1 записываются все команды и сообщения, принимаемые терминальным устройством 1 из центра диспетчеризации и мониторинга 15, а также передаваемые из терминального устройства 1 в центр диспетчеризации и мониторинга. Для подвижных терминальных устройств 1 в журнале работы дополнительно записываются координаты маршрута транспортного средства.

Микроконтроллер 11 может работать в двух основных режимах: режиме полного энергопотребления и в режиме пониженного энергопотребления ("спящем" режиме).

В каждом терминальном устройстве объекта, обслуживаемого системой, микроконтроллер 11 передает и получает по двунаправленной шине сигналы управления и данные от подключенных к этой шине указанных выше составных частей терминального устройства. Работа микроконтроллера 11 происходит в соответствии с записанной в его память программой. Приемник GPS или "Глонас" 6 принимает сигналы от спутников соответствующей глобальной системы позиционирования и вычисляет 1 раз в секунду координаты объекта. Данные о координатах либо накапливаются в памяти микроконтроллера 11, либо с заданной его программой переодичностью (1 раз в n секунд) передаются на центр 15 через приемопередатчик 4 GSM или, при отсутствии связи по этому каналу (например, при выходе подвижного объекта из зоны обслуживания GSM), через приемопередатчик 5 спутниковой системы связи Орбком, переключение на который производится в этом случае автоматически по соответствующим командам микроконтроллера 11. Таким образом, связь терминального устройства с центром 15 не нарушается (обеспечивается) в любой точке земного шара.

Через блок 7 сопряжения терминальное устройство получает сигналы от датчиков, например охранной сигнализации объекта.

При срабатывании любого из датчиков соответствующие сигналы поступают через блок 7 на шину микроконтроллера 11 и после обработки в нем сообщение через приемопередатчик 4 GSM с антенной или приемопередатчик 5 спутниковой системы связи Орбком с антенной передается на соответствующий радиомодуль 16 или 18 центра 15.

С помощью блока 8 обработки аналоговых сигналов производится контроль аналоговых параметров объекта, при этом при превышении контролируемых напряжений установленных заранее пороговых величин или выходе значений этих напряжений за диапазон их допустимых значений блок 8 выдает соответствующий сигнал по шине на микроконтроллер 11, который затем передает сообщение в центр 15, аналогично тому, как это делается при срабатывании охранной сигнализации.

С помощью блока 9 сопряжения с исполнительными устройствами микроконтроллер 11 может управлять "16-ю" исполнительными устройствами объекта, в том числе устройствами его охраны, по командам, полученным им от приемопередатчиков 4 или 5 (GSM или Орбком), принятых по соответствующим каналам связи от центра 15.

С помощью блоков 2 и 3 аудиоинтерфейса (микрофона и телефона) производится обмен речевыми сообщениями объекта с центром 15. При этом связь с центром осуществляется непосредственно через приемопередатчик 4 GSM с антенной.

Блоки 13 и 14 питания обеспечивают непрерывную работу терминального устройства. Работа этих блоков управляется микроконтроллером 11. При нарушении работы основного блока, например при нарушении сети питания объекта, питание терминального устройства переключается на резервный блок 14. При этом микроконтроллер 11 управляет зарядом и разрядом батареи блока 14 и в зависимости от остаточной емкости батареи микроконтроллер 11 может изменять периодичность подачи тревожных сообщений по запрограммированному алгоритму, продлевая длительность автономной работы блока 14 питания, а следовательно, и всего терминального устройства.

Работа центра 15 диспетчеризации и мониторинга заключается в приеме через радиомодуль 16 GSM и радиомодуль 18 Орбком сообщений от множества терминальных устройств объектов системы, накоплении, обработке и анализе этих сообщений на соответствующих серверах 17 и 19 с последующей передачей необходимых команд, что определяется программой серверов, через радиомодули 16 и/или 18 на объекты системы. Сервер 20 принимает короткие сообщения непосредственно из службы сервиса коротких сообщений по медному или оптоволоконному каналу. Сервер 21 получает и отправляет сообщения в сеть "Интернет", организуя дополнительный канал связи. При этом главный и резервный серверы 22 и 23 центра обеспечивают управление работой центра, ведение баз данных, обработку GPS информации, подготовку электронных карт, ведение геоинформационной базы данных, распределение информационных потоков между рабочими станциями операторов 24-1. .. 24-N, отображение местоположения объектов на электронных картах на экранах мониторов этих рабочих станций, формирование команд и сообщений, передаваемых затем на объекты системы, распределение передаваемой информации по серверам 17 или в зависимости от выбранного канала передачи, GSM или Орбком. При работе центра рабочие станции операторов 24-1. . . 24-N используются для обеспечения наблюдения и обслуживания каждым оператором соответствующей части сети терминалов объектов системы, при этом операторы передают сообщения объектам и, при необходимости, устанавливают с объектом двухстороннюю речевую связь.

Таким образом, построение телематической системы вышеописанным образом позволяет расширить ее функциональные возможности и обеспечить достижение поставленного технического результата.

Изобретение относится к системам связи. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. Технический результат достигается тем, что в телематической системе каждое терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера приемопередатчик GSM с антенной с подключенными к нему блоками аудиоинтерфейса, приемопередатчик спутниковой системы связи с антенной, приемник GPS или "Глонас" с антенной, блоки сопряжения и блоки обработки аналоговых сигналов и основной блок питания, а центр диспетчеризации и мониторинга содержит серверы сообщений и N рабочих станций операторов, а также радиомодули GSM и системы спутниковой связи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Телематическая система, содержащая сеть терминальных устройств, расположенных на подвижных и/или стационарных объектах системы, связанных с центром диспетчеризации и мониторинга отличающаяся тем, что каждое указанное терминальное устройство содержит объединенные двунаправленной шиной микроконтроллера приемопередатчик GSM с антенной с подключенными к нему блоками аудиоинтерфейса, приемопередатчик спутниковой системы связи с антенной, приемник системы местоопределения с антенной, блок сопряжения с датчиками первичной информации, блок обработки аналоговых сигналов, блок сопряжения с исполнительными устройствами, основной блок питания, а центр диспетчеризации и мониторинга содержит сервер сообщений GSM, сервер сообщений спутниковой системы связи, сервер сообщений службы сервиса, N рабочих станций операторов, объединенные в локальную сеть с помощью главного сервера, предназначенного для управления работой указанного центра, формирования команд и сообщений для указанных объектов системы и распределения передаваемой информации, а также радиомодуль GSM с антенной и радиомодуль спутниковой системы связи с антенной, подключенные к серверу сообщений GSM и к серверу спутниковой системы связи соответственно, при этом приемопередатчик GSM и приемопередатчик спутниковой системы связи указанных терминальных устройств выполнены с возможностью передачи сообщений на соответствующие радиомодули центра диспетчеризации и мониторинга, а указанные радиомодули центра диспетчеризации и мониторинга предназначены для приема сообщений от множества указанных терминальных устройств объектов системы и передачи команд на указанные объекты системы. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в центр диспетчеризации и мониторинга введены WEB сервер и резервный сервер, которые подключены к указанной локальной сети. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый подвижный объект системы снабжен обездвижителем подвижного объекта системы, подключенным к двунаправленной шине микроконтроллера.