УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ КУПЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
DEVICE FOR MONITORING STATE AND CONTROL OF EQUIPMENT OF RAILWAY CAR COMPARTMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам, предназначенным для управления уровнями характеристик комфортного пребывания в купе пассажирского вагона, например температурой, освещением, звуковой трансляцией и доступом в купе пассажирского вагона с возможностью отображения и ввода информации.
Уровень техники
Известно устройство, содержащее микроконтроллер и выполненное в виде дисплея с сенсорным экраном с возможностью отображения информации и управления оборудованием (патент РФ на изобретение № 2701113, МПК G06F 3/0488, опубл. 24.09.2019 г.).
Недостатком известного устройства является ограниченные функциональные возможности, предназначенные исключительно для регулировки температуры.
Известно устройство, осуществляющее предоставление интерактивного доступа к информационным ресурсам (разного рода справочная информация и т.п.), оплату товаров и услуг и т.п., содержащее экран с сенсорным участком поверхности для интерактивного доступа к информационным ресурсам и инертный участок поверхности для демонстрации изображения, а также программируемое средство- микроконтроллер, обеспечивающий интерактивный доступ пользователя к информационным ресурсам (патент РФ на полезную модель № 116667, МПК G06Q 50/00, опубл. 27.05.2012 г.).
Известное устройство относится к информационно-рекламным терминалам общего доступа и не обладает функциями управления и контроля работой оборудования.
Известно устройство для управления устройствами оповещения с громкоговорителем (патент на изобретение № US10599301, МПК G06F3/048, G06F3/0484, опубл. 24.03.2020 г.), расположенными в разных комнатах жилого помещения. Устройство содержит панель с двумя пользовательскими интерфейсами, расположенными рядом. Первый пользовательский интерфейс содержит интерактивный сенсорный дисплей с индикатором для каждой комнаты, в которой находится электронное устройство. Второй пользовательский интерфейс содержит элемент регулировки, например, вращающуюся рукоятку для регулировки уровня звука, который регулируется пользователем путем нажатия сенсорной кнопки для конкретной комнаты и одновременного вращения рукоятки.
Недостатком известного устройства является ограничение функциональных возможностей, направленных исключительно на регулирование уровня звука в отдельном помещении, при этом отсутствует возможность подключения в отдельном помещении пользовательского аудиоконтента и речевого оповещения.
Известно устройство управления уровнями характеристик искусственного микроклимата в помещении, например, температурой, влажностью и т.п., в частности к устройству или системе управления температурой искусственного микроклимата по заранее заданным критериям, к которым относятся: наличие или отсутствие людей в помещении, программируемые диапазоны комфортности и программируемые допуска на время, необходимое для достижения этих диапазонов комфортности (патент РФ № 2141081, МПК F24F 5/00, F24F 11/00, опубл. 10.11.1999)
Известное устройство предназначено для управления работой оборудования в системах нагрева, вентиляции и воздушного кондиционирования, то есть для управления искусственным микроклиматом, и не предназначено для регулировки освещенности или управлением доступом в помещение.
Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля состояния и управления оборудованием вагона (патент РФ на полезную модель № 126171, МПК G07C 5/00, опубл. 20.03.2013 г.), содержащее центральный управляющий контроллер, средства соединения с локальной поездной сетью, и дисплей для отображения информации о состоянии оборудования, нештатных ситуациях. Дисплей оборудован сенсорным экраном для ввода команд управления по обеспечению функционирования оборудования.
Недостатком известного устройства является ограничение функциональных возможностей в связи с тем, что не реализована возможность индивидуальной настройки параметров оборудования в каждом купе вагона. Также отсутствует возможность предикативной самодиагностики устройства, тем самым снижена его надежность.
Раскрытие сущности изобретения
При создании изобретения решалась задача повышения комфортного пребывания пассажира в купе вагона на протяжении всего маршрута передвижения железнодорожного подвижного состава.
Технический результат - расширение функциональных возможностей управления купейным оборудованием пассажирского вагона путем включения функций информационного обеспечения, управления купейным оборудованием с сохранением возможности индивидуальной пользовательской настройки параметров оборудования, а также контроля текущего состояния оборудования.
согласно изобретению
Указанный технический результат достигается тем, что устройство контроля состояния и управления оборудованием купе железнодорожного вагона содержит корпус, в котором установлены микроконтроллер и дисплей для отображения информации о состоянии оборудования, совмещенный с сенсорным экраном для ввода команд управления, при этом, , устройство содержит, по меньшей мере, два аппаратных порта для связи микроконтроллера с микроконтроллерами других устройств и/или центральным контроллером с образованием сетевого кольца и выполнено с возможностью ретрансляции пакетов данных по сетевому кольцу посредством коммутатора цифровой связи, при этом микроконтроллер устройства выполнен с возможностью распознавания получаемых от центрального контроллера пакетов данных и последующей распаковки пакета предназначенной для него информации.
согласно изобретению,
При этом,  устройство содержит микрофон с аналогово-цифровым преобразователем, связанным с микроконтроллером.
согласно изобретению,
При этом,  устройство содержит модуль управления доступом, предназначенный для идентификации прав доступа посредством связи с карты доступа или мобильного телефона, выполненный в виде катушки связи, размещенной отдельно или внутри устройства и связанной с микроконтроллером.
согласно изобретению,
При этом,  микроконтроллер выполнен с возможностью определения приоритетности параметров оборудования.
согласно изобретению,
При этом,  микроконтроллер выполнен с возможностью осуществления непрерывного или дискретного измерения, регистрации, передачи и накопления значений пакета аналоговых и дискретных параметров работы оборудования.
Особенность предлагаемого устройства в том, что оно содержит по меньшей мере два аппаратных порта для цифровой связи микроконтроллера устройства с центральным контроллером и/или микроконтроллерами других купе вагона с образованием единого непрерывного пути для передачи данных, аналогичного кольцу (сетевое кольцо). Устройство также содержит коммутатор, обеспечивающий взаимодействие микроконтроллера устройства с другими микроконтроллерами и/или центральным контроллером в общей вагонной сети Ethernet и ретрансляцию по сетевому кольцу пакетов данных.
Микроконтроллер выполнен с возможностью обработки программным образом и распознавания получаемых от центрального контроллера пакетов данных, а также последующей распаковки пакета предназначенной для него информации. Наличие кольцевой связи микроконтроллера с центральным контроллером и возможность ретрансляции с помощью коммутатора цифровой связи пакета данных по сетевому кольцу обеспечивает независимую автоматическую регулировку параметров оборудования в каждом отдельном купе на основании информации, полученной от микроконтроллера этого купе.
Вместе с тем, использование в конструкции устройства дисплея с сенсорным экраном, выполненного с возможностью контроля и управления функциями купе пассажирского вагона, позволяет расширить возможности индивидуального управления оборудованием в каждом купе, что увеличивает комфорт пассажиров в связи с возможностью индивидуальной настройки параметров оборудования и расширяет функциональные возможности контроля и управления, сохраняя возможности централизованного управления оборудованием.
Кроме того, в алгоритм работы микроконтроллера включен сбор информации о режимах работы и о техническом состоянии оборудования на основе показаний датчиков и учета времени работы, а также информации о наличии сбоев и ошибок в работе оборудования с последующей передачей информации на центральный контроллер.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется графическими материалами конкретного примера его осуществления, где на:
фиг. 1 представлен внешний вид устройства (вид спереди);
фиг. 2 - функциональная схема устройства.
Устройство представляет собой функционально законченный модуль (фиг. 1), содержащий корпус 1, на котором установлен дисплей 2. Корпус 1 может быть пластиковым или из другого материала, который обеспечит долговечность и защиту устройства от внешних воздействий. Дисплей 2 может состоять из стекла, оргстекла, пластика или другого материала, который может обеспечивать просмотр. Дисплей 2 оборудован сенсорным экраном, пользовательский интерфейс которого содержит графические и словесные элементы и является максимально удобным (интуитивным) в управлении. Дисплей 2 предназначен для отображения информации о состоянии оборудования вагона. Дисплей 2 с сенсорным экраном и пользовательский интерфейс предоставляют возможность пассажирам купе получать видеоинформацию в режиме реального времени о занятости туалетов, ближайшей станции, времени стоянки и т.д., а также оперативно управлять оборудованием купе (например, температурой, освещенностью, громкостью динамиков системы оповещения), касаясь пальцем пиктограмм или указателей на экране. Вместе с тем устройство обеспечивает взаимодействие со службами поезда (проводник / вагон-ресторан / начальник поезда).
Основным элементом устройства контроля состояния и управления оборудованием купе (фиг.2) является микроконтроллер 3. Дисплей 2 с сенсорным экраном 4 и пользовательский интерфейс 5 связаны с микроконтроллером 3 двунаправленной связью, обеспечивающей их совместную работу.
Устройство содержит по меньшей мере два аппаратных порта 6 и 7 для цифровой связи микроконтроллера 3 с микроконтроллерами других устройств, и выполнен с возможностью передачи данных на другой микроконтроллер с образованием единого непрерывного пути для передачи данных, аналогичного кольцу (сетевое кольцо). Иначе говоря, микроконтроллер3 подсоединен через сетевое кольцо, и позволяет интегрировать другие устройства управления в общую вагонную сеть устройств со стандартными интерфейсами связи (CAN, RS-485, LIN и т.д.), ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов для управления/анализа состояния вагонного оборудования. Сетевое кольцо микроконтроллеров включает центральный контроллер (не показан) системы визуализации и управления систем вагона (далее по тексту СВУСВ), размещенный в служебном купе проводника. Причем микроконтроллер 3 устройства связан в сетевом кольце опосредованно через другие устройства или непосредственно с центральным контроллером.
Взаимодействие микроконтроллера 3 по цифровой линии связи 8 с центральным контроллером СВУСВ или микроконтроллерами других исполнительных устройств, а также ретрансляцию полученных пакетов данных обеспечивает коммутатор 9 цифровой линии связи 8.
К устройству посредством портов 10 ввода-вывода подключается периферийное оборудование 11 купе, например, устройства освещения, оповещения, температуры воздуха, то есть исполнительные устройства, с которыми необходимо взаимодействие микроконтроллера 3 с целью получения информации, контроля и управления. Количество портов 10 соответствует количеству исполнительных устройств.
Микроконтроллер 3 получает от центрального контроллера информацию для поддержания текущих режимов работы подключенного оборудования 11 или подает команды на их изменение в случае ручной корректировки режима с помощью дисплея 2 с сенсорным экраном 4.
В микроконтроллер 3 устройства заложена программа, основанная на алгоритмах изменения параметров размещенного в купе оборудования 11 по команде центрального контроллера СВУСВ или по команде, введенной пользователем посредством сенсорного экрана 4. Микроконтроллер 3 обеспечивает возможность управления работой купейного оборудования и снабжен памятью 12 для хранения настроек текущего режима работы каждого исполнительного устройства, размещенного в купе.
Устройство содержит микрофон 13 с аналогово-цифровым преобразователем 14, связанным с микроконтроллером 3, которые предназначены для связи посредством цифровой линии связи 8 с центральным контроллером СВУСВ и/или другими устройствами сети Ethernet.
В предлагаемом варианте осуществления изобретения устройство содержит модуль управления доступом 15, выполненный в виде, например, катушки связи, размещенной отдельно или внутри устройства и связанной с микроконтроллером 3 двунаправленной связью. Модуль управления доступом 15 предназначен для идентификации прав доступа посредством связи карт доступа или мобильного телефона.
Если мобильный телефон пассажира оснащен функцией беспроводной передачи данных малого радиуса действия NFC, то при установке соответствующего приложения доступ обеспечивается путем взаимодействия устройства с мобильным телефоном. В приложении автоматически формируется идентификатор и передается на устройство, которое предоставляет доступ в купе. Идентификатор доступа в купе вагона может быть выдан посредством карты доступа.
Между устройством и мобильным телефоном пользователем может быть установлена связь с помощью беспроводного порта Bluetooth 16. Благодаря чему пользователь может управлять исполнительными устройствами с собственного мобильного телефона или передавать аудиоконтент с мобильного телефона.
Устройство может получать питание по РОE технологии, позволяющей передавать удалeнному устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet или может получать питание с внешнего источника.
Устройство устанавливается в каждом купе вагона, например, встраивается в стенку между купе и коридором вагона - предпочтительный вариант установки.
Передача/получение сигналов организуется центральным контроллером СВУСВ вагона, находящимся в служебном купе проводника. Обмен информации центрального контроллера с микроконтроллером 3 устройства осуществляется по цифровой линии связи 8. Центральный контроллер посылает пакет данных на микроконтроллер 3 устройства. Каждый пакет данных поступает с заголовком, в котором закодирован получатель. Микроконтроллер 3 программным образом обрабатывает в соответствии с протоколом полученную информацию, распознает получателя и обеспечивает распаковку пакета полученной от центрального контроллера информации, предназначенной для него. Коммутатор 9 предназначен для пересылки информации далее по кольцу цифровой линии связи 8. Тем самым обеспечивается получение и распаковка данных микроконтроллером 3 только предназначенный ему информации.
В процессе обработки полученного от центрального контроллера пакета данных микроконтроллер 3 выделяет (разбивает) пакет по типам информации, в соответствии с исполнительными устройствами купейного оборудования 11: информация, касающаяся температуры воздуха, освещения и др. Далее микроконтроллер 3 либо посылает команду на изменение режима работы исполнительному устройству 11 либо в силу приоритетности оставляет текущие настройки без изменения, если изменения были осуществлены пользователем в ручном режиме с помощью сенсорного экрана 4.
На дисплее 2 отображается в реальном режиме времени следующие данные:
- текущая дата и время;
- номер вагона и номер купе;
- информация о занятости туалетов
- информация о температуре в купе и освещенности;
- информация о громкости динамиков системы оповещения.
Данный перечень не является исчерпывающим и может быть дополнен в зависимости от количества исполнительных устройств, используемых в купе.
Ручная регулировка температуры, громкости динамика и освещенности в купе осуществляется пассажиром с помощью сенсорного экрана 4 или мобильного телефона пользования, подключенного через порт Bluetooth 16, который передает сигнал на микроконтроллер 3 устройства. Микроконтроллер 3 на основании полученного сигнала дает команду исполнительным устройствам купейного оборудования 11 на изменение, например, температурного режима или режима освещенности.
Для оперативной связи с обслуживающим персоналом поезда пассажир с помощью сенсорного экрана 4 включает микрофон 13. Речевой сигнал преобразуется с помощью аналогово-цифрового преобразователя 14 в цифровой сигнал, который поступает в микроконтроллер 3 устройства и, далее по цифровой линии связи 8 на устройство, подключенное в сетевое кольцо Ethernet. Ответный речевой сигнал поступает пассажиру через динамик центральной акустической системы (не показана).
Микроконтроллер 3 осуществляет непрерывное или дискретное измерение, регистрацию, передачу и накопление значений о работе купейного оборудования 11.
Таким образом, предлагаемое устройство включает функции информационного обеспечения, управления купейным оборудованием с сохранением возможности индивидуальной пользовательской настройки параметров каждого оборудования, контроля и анализа текущего состояния оборудования. Использование данного устройства расширяет функциональные возможности управления купейным оборудованием пассажирского вагона.