BR102014011440A2 - dispositivo controlador de equipamentos eletrônicos e monitoramento de ambientes - Google Patents

Abstract

resumo a presente invenção se refere a um disposi tivo controlador de equipamentos eletrônicos e monitoramento de ambientes capaz de acionar equipamentos instalados na sua proximidade por acionamento via infra vermelho, rf ou bluetooth, por comando recebido do usuário e emulando o protocolo requerido pelo equipamento. também é função do dispositivo monitorar por sensores de sua estrutura ou ambiente, diversas características do local de sua instalação, como presença, umidade, temperatura e pressão atmosférica. é composto por dois microcontroladores, o mcu1 dedicado a manter a comunicação com rede wifi e gerenciar as tarefas de automação do sistema, e o mcu2, dedicado a monitorar sensores, acionar os equipamentos. o usuário, informa ao mcu1 o comando que deve ser executado, o mcu1 monta a sequência de comandos que deve ser executada e repassa ao mcu2, que efetua o acionamento. através da mesma interface, o usuário verifica o estado dos sensores, e agenda tarefas a serem executadas pelo dispositivo, e pode configurar alarmes de acordo com o estado geral dos sensores disponíveis.

Description

Dispositivo Controlador de Equipamentos Eletrônicos < Monitoramento de Ambientes. 01. A invenção proposta neste pedido de patente refere-se a un Dispositivo controlador de equipamentos eletrônicos capaz de concentrar a; operações de controle de equipamentos eletro-eletronicos e monitorament< dos ambientes em que for instalado. 02. A presente invenção é destinada ao monitoramento remoto < controle de tecnologias de equipamentos de uso diário, tais corru televisores, aparelhos de reprodução de mídia, condicionadores de ar sensores de presença, ambientais e, etc. É elaborada a partir da utilizaçãt de microcontroladores e linguagens de programação difundidas no mercadc tecnológico atual, bem como do aproveitamento de sensores e acionadore; comercialmente disponíveis. 03. A finalidade deste dispositivo é possibilitar o gerenciamentt unificado, remoto ou presencial, dos equipamentos eletrônicos disponívei: em um determinado ambiente, bem como monitorar as condições dest< mesmo ambiente, dependendo das características técnicas dos sensore: instalados no dispositivo. 04. Em que pese a existência de dispositivos para controle presencial ou remoto, dos diversos tipos de equipamentos eletrônico: componentes de um ambiente residencial ou corporativo, tais com< condicionadores de ar, televisores, interruptores de luz, aparelhos de audio < vídeo como, mas não limitados a DVD players, Home Theaters, video game: e etc. E ainda, a disponibilidade de uma série de sensores que sã< eventualmente incorporados a equipamentos disponíveis nestes ambientes, tais como sensores de presença, temperatura, umidade, luminosidade, etc. Cada qual, sendo operado e gerenciado individualmente, com seus dispositivos de interface específicos gerando uma grande variedade de formas de interação individual e, muitas vezes, limitada a presença do usuário no ambiente em que os equipamentos estão fisicamente instalados. 05. Ainda, que em pesquisa realizada, foram encontradas várias soluções individuais para os problemas que este dispositivo visa suprir, como por exemplo a CN203191099 U, que descreve um sistema de medição de temperatura que encaminha as informações para um computador central processar. Também a CN203193674 U que se baseia em um sensor de fumaça com capacidade de acionamento de um alarme via rede wifi. Também, soluções como as descritas na CN103310618 A, que versa especificamente sobre um dispositivo controlador de aparelhos eletrônicos que implementam comandos via infravermelho, sendo que o dispositivo recebe informações exclusívamente via emparelhamento bluetooth com um equipamento utilizando sistema operacional Android. 06. Na pesquisa realizada, tanto em bancos de dados de patentes, como nos principais sites de comércio eletrônico da internet, não foi evidenciada a existência de um dispositivo controlador e monitorador unificado de diversos equipamentos e sensores instalados em um ambiente, nos moldes em que se propõe este pedido de patente. 07. O dispositivo objeto desta patente, é composto basicamente de um microcontrolador encarregado da interface com os equipamentos eletrônicos instalados no ambiente bem como do monitoramento do estado dos sensores disponíveis instalados no mesmo - MCU2. É composto ainda de um outro microcontrolador - MCU1 -, dotado de sistema operacional compatível com Linux, que é encarregado de gerenciar as comunicações via rede wifi, armazenar um banco de dados com as características dos equipamentos disponíveis no ambiente, disponibilizar interface web para configuração do dispositivo e suas comunicações e também receber os comandos enviados pelo usuário, seja por interface web própria, ou por recebimento de comandos http oriundos de aplicativos instalados em outros dispositvos tais como tablets, smartphones, computadores e etc. 08. O dispositivo conta com fonte de alimentação dedicada a fornecer energia para suas operações e ainda, como opcional, o dispositivo conta com um módulo de batería recarregável para operações em ambientes temporários ou que exijam mobilidade temporária do dispositivo. 09. Os sensores disponíveis instalados no corpo do dispositivo são de temperatura, umidade, pressão barométrica e presença, bem como estão presentes interfaces de leitura e emissão de infravermelho, bluetooth e RF 315/433Mhz; 10. Atualmente o protótipo do dispositivo é implementado utilizando-se a plataforma de prototipagem Arduino, em sua variante Yun e dotada de sensores e módulos de comunicação compatíveis com esta. 11. A estrutura física permite a instalação sobre bancada, ou sua fixação em parede ou ainda no teto, sendo que os emissores de infravermelho estão distribuídos pelo dispositivo com o objetivo de cobrir a maior área possível do ambiente, tanto ao redor como acima do dispositivo. 12. Ainda, opcionalmente o dispositivo conta com outras formas de comunicação, como uma porta USB para futura expansão, uma porta Ethernet para comunicação cabeada com a infraestrutura de rede do usuário, se este assim desejar conectar o dispositivo. 13. Funcionamento básico da solução: A comunicação entre os microcontroladores se dá via interface serial, disponível internamente no dispositivo. O funcionamento básico do sistema pode ser resumido como a seguir: O MCU1, também responsável pela manutenção lógica do sistema, é dotado de um banco de dados que armazena os dados relativos aos dispositivos configurados no ambiente, bem como a lógica de acionamento de cada função dos mesmos, de programações de eventos, histórico dos acionamentos e valores dos sensores. O usuário, utilizando uma interface web, hospedada pelo MCU1, ou outro aplicativo dedicado as tarefas de gerenciamento, informa ao MCU1 qual dispositivo acionar e qual o comando deve ser enviado. De posse destas informações, o MCU1 verifica e monta a sequência de comandos que deve ser enviada e repassa esta ao MCU2, para que este efetue a comunicação requerida com o equipamento solicitado pelo usuário. De posse da mensagem que deve ser enviada, da informação do canal que deve ser utilizado e da ordem de envio do comando, o MCU2 aciona a interface de comunicação requerida, envia a mensagem, e se necessário aguarda a confirmação da operação. Tão logo a operação de comunicação termine, o MCÜ2 informa ao MCU1 o resultado da operação e os estados dos sensores e variáveis, se for o caso. 14. Ainda, O MCU2 repassa periodicamente ao MCU1 as informações sobre os sensores disponíveis, e este por sua vez, mantém a informação disponível para o usuário por sua interface HTTP. O MCU1, periodicamente executa tarefas de verificação do estado dos sensores e das programações disponíveis em seu banco de dados, caso houver alguma programação definida, este efetua os acionamentos ou envido de mensagens de alarme ao usuário via sua interface com a internet. 15. Instalação: O dispositivo inicialmente gera uma rede wifi e aguarda a conexão de um equipamento com acesso a esta e dotado de um browser wèb. O usuário, após a conexão acessa a página inicial do dispositivo e efetua as configurações de conectividade necessária a integração do dispositivo a rede wifi ou ethernet do ambiente de instalação. Assim que esteja configurada a conexão, o dispositivo informa a um serviço web seu endereço IP de saída, para ser acessado pelo usuário. 16. Configuração básica: O usuário passa então a acessar via aplicativo em dispositivo móvel, ou outro equipamento dotado de browser web, um serviço web que mantém as informações sobre o endereço IP do dispositivo a configurar. Tão logo o usuário se cadastre no site e informe o número serial do dispositvo, este passa a configurar os equipamentos disponíveis no ambiente, selecionando a partir de um banco de dados, quais equipamentos estão instalados no ambiente de operação. De posse da configuração definida pelo usuário, o dispositivo recebe do serviço web as configurações e detalhes dos dispositivos e armazena em seu banco de dados interno. Caso não encontre todos os dispositivos desejados, o usuário pode criar um novo e iniciar um processo de aprendizagem pelo dispositivo, que consiste no acionamento das interfaces do equipamento enquanto o dispositivo aguarda o comando, uma vez recebido o comando é designada sua função, o equipamento armazena em banco de dados e também informa ao serviço web para armazenamento adicional. 17. Exemplo de acionamentos possíveis: Ar-Condicionado - O usuário que desejar acionar um equipamento condicionador de ar que esteja instalado no mesmo ambiente do dispositivo, envia via aplicativo instalado em dispositivo móvel qual equipamento deseja acionar e quais as configurações disponíveis para o mesmo. O aplicativo identifica para qual dispositivo enviar a requisição e repassa ao mesmo as informações de que dispositivo acionar e qual a configuração adequada, no caso de condicionadores de ar, a temperatura, o modo de operação, a velocidade de operação, entre outras dependentes do modelo a ser acionado. O dispositivo, pelo MCU1, interpreta a requisição, verifica em seu banco de dados interno qual a mensagem deve ser repassada ao MCU2, de posse das informações de qual mensagem deve ser enviada e qual canal a ser utilizado, o MCU2 neste caso, aciona os emissores de infravermelho e envia a mensagem, retornando ao MCU1 o status de fim de operação tão logo esta termine. O MCU1 por sua vez, retorna ao usuário em resposta a requisição os valores atuais dos sensores e a informação de sucesso no envio do comando. 18. Para outros dispositivos de acionamento via infravermelho, como televisores, centrais de mídia, e etc., o procedimento é similar, ficando a cargo do aplicativo móvel disponibilizar as opções de configuração relativas ao equipamento desejado e ao MCU1 definir a mensagem a ser enviada aos equipamentos de acordo com as informações armazenadas em seu banco de dados interno. 19. Para dispositivos dotados de interface bluetooth, ou RF, a operação é equivalente. O usuário informa o comando desejado de acordo com as opções disponíveis no aplicativo, o MCU1 monta a mensagem e informa ao MCU2 qual o canal de comunicação deve ser utilizado, bem como as características de protocolo relativas ao meio requeridas pelo equipamento configurado em seu banco de dados interno. O MCU2 realiza a comunicação com o equipamento e informa o status e o retorno da comunicação ao MCU1. As mensagens recebidas são retransmitidas ao usuário no retorno da requisição realizada por ocasião da solicitação de acionamento. Ex.:Acionamento de interruptor de iluminação ou tomada AC via RF - O usuário informa a necessidade de acionamento do equipamento ao MCI, que identifica qual é o protocolo a ser utilizado, a mensagem que deve ser enviada e repassa as informações ao MCU2 para que este efetue a comunicação. O MCU2 recebe o retorno da comunicação e o status do equipamento e repassa ao MCU1, que por sua vez utiliza o status para montar o retorno da requisição HTTP e enviar ao aplicativo utilizado pelo usuário. 20. Programação de eventos: Periodicamente o MCU1 executa rotina de verificação de programações realizadas pelo usuário e efetua os acionamentos necessários, disponibilizando em seu banco de dados interno o histórico dos acionamentos. A programação dos eventos é realizada pelo usuário por interface própria disponível nos aplicativos de dispositivos móveis, ou por serviço de web dedicado para tal. Ainda, pode ser dotada de integração com agenda do usuário, tal como o serviço de agenda disponibilizado pela Google, onde o usuário configura um evento na agenda com as informações do equipamento que deseja acionar e os comandos necessários. Periodicamente o MCU1 realiza verificação desta agenda e seus eventos e atualiza seu banco de dados de programações. A programação pode ser disparada por condições como data e hora do evento, ou por estado de sensores, como por exemplo o acionamento de determinada lâmpada se detectada a presença de alguém no ambiente, ou o envio de mensagem ao usuário caso seja detectada presença ou o aumento de temperatura além de um valor determinado, umidade excessiva e etc., sem prejuízo de acionamento de algum equipamento para ajustar os valores determinados. Ex.: Caso a temperatura ambiente esteja fora de um intervalo determinado pelo usuário, o dispositivo aciona um condicionador de ar para uma temperatura que venha a ajustar a temperatura ambiente, ou um exaustor. Caso o horário seja 20hs, acionar os interruptores de iluminação para a condição ligado. Caso a temperatura seja superior à 30°C no intervalo entre 14 e 17hs, acionar o fechamento das persianas se estiverem abertas, e etc.

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. Dispositivo Controlador de Equipamentos Eletrônicos e Monitoramento de Ambientes, destinado ao monitoramento remoto e controle de equipamentos de uso diário, tais como televisores, aparelhos de reprodução de mídia, condicionadores de ar, sensores de presença, umidade, pressão atmosférica, caracterizado por ser constituído a partir da utilização de microcontroladores, sistemas operacionais e linguagens de programação difundidas no mercado tecnológico atual, bem como do aproveitamento de sensores e acionadores comercialmente disponíveis, é composto por microcontroladores responsáveis por estabelecer conexão a redes IP, ethernet ou wifi, armazenar informações e configurações dos equipamentos definidos pelo usuário, receber requisições dos usuários via rede de dados, converter as requisições recebidas em sinais de RF, infravermelho ou bluetooth, dependendo da necessidade de acionamento do equipamento configurado, bem como receber, armazenar e disponibilizar ao usuário os dados recebidos dos equipamentos e sensores disponíveis, possibilitando ainda ao usuário estabelecer programação de acionamentos e gatilhos para disparo automático de acionamentos, bem como por ser composto de um corpo principal para instalação em parede ou sobre bancada, contendo os microcontroladores, interfaces de rede IP, emissores e receptores de infravermelho, de RF nas frequências 315 e 433Mhz e de Bluetooth, contendo ainda sensores de umidade, temperatura, presença e pressão atmosférica e contar, em separado, com fonte de alimentação bivolt.

2. Dispositivo Controlador de Equipamentos Eletrônicos e Monitoramento de Ambientes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda por conter módulo de alimentação por bateria recarregável.

3. Dispositivo Controlador de Equipamentos Eletrônicos e Monitoramento de Ambientes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda por conter módulo de comunicação ethernet cabeada com conector padrão RJ45.

4. Dispositivo Controlador de Equipamentos Eletrônicos e Monitoramento de Ambientes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda por conter módulo de comunicação USB, para expansão de armazenamento e acesso a arquivos.