БЛОК КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЧЕВОГО ИНФОРМАТОРА (БКР-РИ)

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и связи, а именно к системе оповещения машинистов и дежурных по станции в автоматическом режиме.
Речевые информаторы, которыми оборудованы сети железных дорог, предназначены для оповещения по радиоканалу машиниста локомотива и по отдельному громкоговорителю дежурного по станции о наличии выявленных неисправностей в поезде, проследовавшем по контрольному участку средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава, и решают ряд ответственных задач:
- своевременность выдачи сообщений;
- достоверность выдаваемых сообщений;
- надежность системы;
- способность к обнаружению неисправностей и оповещение о неисправностях ответственных лиц;
- привязка к существующему оборудованию.
Стабильность работы речевых информаторов является одним из важных факторов обеспечения безопасности движения на сетях железных дорог.
В настоящее время на сетях железных дорог Российской Федерации действует Единая система мониторинга и администрирования (ЕСМА), которая осуществляет непрерывый объективный автоматический мониторинг параметров оборудования и каналов сети связи, поддержку заданных параметров функционирования и качества сервисов, а также адекватную и своевременную реакцию на инциденты. Оборудование, которое может отправлять SNMP-traps (сообщения по протоколу SNMP), подключается по интерфейсу Ethernet к маршрутизатору ЕСМА, ему присваивается определенный IP адрес, и в базу данных ЕСМА вносится информация об оборудовании, классу повреждения, причастных лицах, сроках устранения и т.д. Речевые информаторы РИ-1М, которыми оборудованы сети железных дорог, такой возможностью не обладают, в то время как значимость выполняемых ими функций оповещения предъявляет к их работоспособности повышенные требования. В процессе эксплуатации речевые информаторы могут выходить из строя, а отсутствие возможности визуального или удаленного контроля их работоспособности создает опасность возникновения аварийных ситуаций. Своевременное обнаружение неисправности речевых информаторов и оперативное ее устранение является актуальной задачей.
Известно устройство передачи информации на подвижной состав, содержащее блок входных интерфейсов, связанный с блоком управления, программно-аппаратный синтезатор вызывных и речевых сигналов, энергонезависимое запоминающее устройство, усилитель низкой частоты, а также последовательный интерфейс, внутренние входные и выходные цепи которого подключены к приемопередатчику блока управления, а внешние - к линии связи, сторожевой таймер, блок приоритета речевых сообщений (патент RU №32745, МПК B61L23/06, опубл. 27.09.2003).
Известное устройство также не обладает возможностью формирования SNMP-traps (сообщения по протоколу SNMP) и отправки его в сеть ЕСМА.
Известно устройство анализа и формирования речевых сообщений, содержащее модуль ввода и синтезатор оповещения, причем модуль ввода содержит микропроцессор и выполнен с возможностью преобразования поступающих аналоговых сигналов от реле системы электрической централизации (ЭЦ) в цифровые сигналы, анализа указанных цифровых сигналов в микропроцессоре и выдачи синтезатору оповещения команды, соответствующей текущему положению поездов, а указанный синтезатор оповещения включает в себя постоянное запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения оцифрованных речевых сообщений (патент RU №2291492, МПК G08B 3/10, опубл. 10.01.2007).
Известное устройство представляет собой систему электрической централизации, предназначено для конкретной функции - оповещение о приближающемся поезде, и не может быть использовано в качестве аппаратуры для оповещения о неисправностях в поезде, неисправности речевых информаторов и для формирования сигнала о неисправности в сеть ЕСМА.
Известен речевой информатор модульный, содержащий модуль ввода, синтезатор оповещения, двунаправленную шину, к которой подключен выполненный в виде отдельного модуля блок управления с возможностью принятия информационных пакетов, содержащих данные о результатах контроля (патент RU №97555, МПК G08B 19/00, опубл. 10.09.2010).
Известный речевой информатор модульный имеет средства вывода отчета о повреждении на линии с помощью компьютерной сети на сервер статистики, но не формирует «SNMP-traps» (формат сообщения) в сеть ЕСМА, что не позволяет обрабатывать такие отчеты в базе данных ЕСМА.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности, принятым в качестве прототипа, является устройство для контроля исправности модулей сбора информации, содержащее модуль контроллера, источник питания, модуль источника питания, блок реле, монтажную плату, два модуля управления блоком реле, установочные места проверяемых модулей сбора информации в количестве девяти мест, имитатор входных сигналов, предназначенный для ручного ввода комбинаций входных сигналов проверяемого модуля сбора информации (патент RU №80421, МПК B61L 19/14, G08B 23/00, опубл. 10.02.2009).
Известное устройство предназначено для проверки и контроля блоков в системах электрической централизации, в том числе в управляющем вычислительном комплексе систем микропроцессорной централизации стрелок и сигналов. Устройство периодически запускает процедуру проверки модулей сбора информации, но не осуществляет непрерывный контроль, результаты проверок устройство отправляет на один терминал (компьютер), а не в сеть ЕСМА и не может быть применено для контроля работоспособности системы связи, в том числе речевых информаторов.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание блока контроля работоспособности речевого информатора.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в создании устройства, обладающего функцией контроля работоспособности речевого информатора и формирования сигнала о неисправности в сеть ЕСМА, позволяющего своевременно обнаруживать неисправность речевого информатора и информировать об этой неисправности всех причастных лиц.
Технический результат достигается тем, что блок контроля работоспособности речевого информатора (БКР-РИ), содержащий подключенный к модулю питания модуль контроллера и индикации, дополнительно содержит модуль преобразования сигналов линии, модуль контроля звукового канала речевого информатора и модуль контроля питания, соединенные с модулем контроллера и индикации, к которому подключен модуль формирования сообщений SNMP.
В качестве модуля питания может использоваться любой двухканальный высоконадежный блок питания, который обеспечивает на выходе напряжения 5 и 12 вольт и токи до 3 и 0,4 ампер соответственно, например двухканальный модуль питания для монтажа на печатную плату 3005Ч12-Н производства ЗАО "ММП-Ирбис". Модуль питания обеспечивает постоянным током все модули блока контроля работоспособности речевого информатора.
Модуль преобразования сигналов линии содержит на входе датчик тока (резистор), падение напряжения на котором усиливается и сравнивается с опорным напряжением с помощью компаратора. При появлении в линии опросного импульса компаратор выдает на модуль контроллера и индикации логический «О». Количество модулей преобразования сигналов линии соответствует количеству контролируемых линий. Модуль преобразования сигналов линии рассчитан на контроль одной линии. Блок контроля работоспособности речевого информатора комплектуется необходимым количеством модулей преобразования сигналов линии (от двух до двенадцати) для контроля необходимого количества линий.
Модуль контроля звукового канала содержит трансформатор с высоким входным сопротивлением, детекторную секцию амплитудно-модулированного сигнала и компаратор. При появлении на выходе речевого информатора звукового сообщения сигнал поступает на детекторную секцию, где огибающая сигнала выделяется и поступает на компаратор. Компаратор выдает на модуль контроллера и индикации логический «0», длительность которого соответствует длительности речевого сообщения.
Модуль контроля питания содержит понижающий трансформатор, выпрямительную и стабилизирующую схему, которые формируют логическую «1» для модуля контроллера и индикации (питание присутствует). При пропадании нормального питания - 220 В на входе модуля, на выходе формируется логический «0» (сигнал), что указывает на аварийное пропадание питания 220 В. Модуль контроля питания подключают к сети 220 В до источника бесперебойного питания.
Модуль контроллера и индикации реализован на базе контроллера общего пользования, например, Atmel ATmega2560. Данный контроллер является ядром БКР-РИ с центральным процессорным устройством, памятью, портами ввода/вывода, который принимает информацию (логические «0» и «1») от модуля преобразования сигналов линии, модуля контроля звукового канала и модуля контроля питания. Модуль контроллера и индикации содержит встроенное программное обеспечение, позволяющее произвести синхронизацию с циклом опроса линий и отслеживать нормальную работу речевого информатора. Информация о состоянии линий отображается на наружной панели БКР-РИ с помощью свето-диодов и дублируется в шлейф модуля формирования сообщений SNMP с помощью имитации «сухих» контактов оптопарами.
Модуль формирования сообщений SNMP имеет порты для подключения «сухих» контактов и выход Ethernet, способный работать по протоколу SNMP. В качестве этого модуля может быть использовано устройство UniPing производства Alentis Electronics. Данное устройство представляет собой одноплатную микропроцессорную систему на базе микроконтроллера LPC2136FBD64 производства NPX и 10 Мбит Ethernet-контроллера RTL8019AS фирмы REALTEK. Данное устройство способно принимать сигналы от «сухих» контактов и отправлять сообщения (SNMP-traps) в сеть ЕСМА. Благодаря встроенному программному обеспечению имеется возможность через стандартный web-интерфейс настроить IP-адрес устройства и формат сообщения (SNMP-traps).
Блок контроля работоспособности речевого информатора подключают к сети питания 220 В через любой стандартный блок бесперебойного питания, например, АРС Back-UPS CS BK650EI, что позволяет устройству функционировать при перерывах и сбоях в сети. При аварийном пропадании питания 220 В БКР-РИ отправляет в сеть ЕСМА сообщение о проблемах с питающим напряжением для оперативного реагирования причастных лиц, сам при этом продолжит функционировать в штатном режиме несколько часов и отслеживать состояние речевого информатора.
Полезная модель поясняется блок-схемой:
фиг.1 - блок-схема блока контроля работоспособности речевого информатора.
Блок контроля работоспособности речевого информатора (БКР-РИ) включает модуль преобразования сигналов линии 1, модуль контроля звукового канала речевого информатора 2, модуль контроля питания 3, модуль питания 4, модуль контроллера и индикации 5, модуль формирования сообщения SNMP 6.
Работа блока контроля работоспособности речевого информатора (БКР-РИ) осуществляется следующим образом. БКР-РИ устанавливают рядом с речевым информатором РИ-1М, подключают к нему и к другим внешним устройствам: к источнику питания, к блоку бесперебойного питания (ББП), к аппаратуре контроля, к блоку внешних громкоговорителей (БВГ), к маршрутизатору сети ЕСМА согласно приведенной блок-схеме (фиг.1). Речевой информатор РИ-1М периодически отправляет импульсы, опрашивая состояние контактов аппаратуры контроля. В аппаратуре контроля при отсутствии аварии «сухие» контакты замкнуты, что приводит к возврату опросного импульса на речевой информатор, цикл повторяется со следующей линией. При появлении на аппаратуре контроля аварийного состояния (при обрыве цепи контроля) происходит размыкание «сухих» контактов. РИ-1М по отсутствию импульса фиксирует аварию на опре-делнном канале и дает команду голосовому синтезатору для подключения радиостанции и отправки на блок внешних громкоговорителей (БВГ) заранее записанного голосового сообщения (например, «Внимание! Машинист четного с Севера к станции Воронеж! Диск предупреждение!»). Голосовое сообщение периодически повторяется через БВГ и через радиостанцию до тех пор, пока дежурный не нажмет на речевом информаторе кнопку «сброс аварии». После устранения аварийной ситуации дежурной бригадой на аппаратуре контроля происходит замыкание «сухих» контактов по данному каналу, речевой информатор переходит в рабочее состояние до следующего срабатывания.
Блок контроля работоспособности речевого информатора БКР-РИ последовательно включается в линейные цепи РИ-1М и синхронизируется с циклом опроса речевого информатора. Модуль преобразования сигналов линии 1 фиксирует факт появления в линии сигнала опроса аппаратуры контроля речевым информатором и формирует логический «О» (сигнал) для модуля контроллера и индикации 5, что является подтверждением отсутствия повреждения и исправной работы линии в текущем шаге цикла опроса. В следующем шаге цикла опроса опрашивается следующая линия. Модуль преобразования сигналов линии 1 рассчитан на контроль одной линии. БКР-РИ комплектуется необходимым количеством модулей преобразования сигналов линии 1 (от двух до двенадцати) для контроля необходимого количества линий. После опроса последней линии цикл повторяется многократно в круглосуточном режиме до появления аварии.
При возникновении аварии в линии (обрыве) соответствующий модуль преобразования сигналов линии 1 не посылает сигнал об исправности на модуль контроллера и индикации 5, после чего делается вывод о повреждении на определенной линии. На панели индикации БКР-РИ загорается светодиод, соответствующий аварии на данной линии и в шлейфе модуля формирования сообщений SNMP 6 имитируется срабатывание «сухих» контактов. Модуль формирования сообщений SNMP 6, получив на входе изменение состояния «сухих» контактов, формирует SNMP -сообщение, содержащее информацию о номере поврежденной линии (сигнал предупреждения - штатное срабатывание речевого информатора). Одновременно с этим речевой информатор включает собственный синтезатор и формирует речевое сообщение, которое поступает на БВГ, радиостанцию и параллельно подключенный модуль контроля звукового канала 2. Модуль контроля звукового канала 2 фиксирует факт появления на выходе речевого информатора голосовой последовательности (речевого сообщения) и формирует импульс, сооответсттвующий длительности речевого сообщения. Модуль контроллера и индикации 5 с помощью внутренних таймеров сопоставляет длительность сообщения с запрограммированной и делает вывод о штатной или нештатной отработке речевым информатором аварийной ситуации. В случае, когда длительность сигнала меньше запрограммированной или равна нулю, логичным будет вывод о частичном или полном отсутствии речевого сообщения и, соответственно, правильной или ошибочной работе самого речевого информатора. При несоответствии длительности сигнала запрограммированной, модуль контроллера и индикации 5 имитирует в шлейф модуля формирования сообщений SNMP 6 срабатывание «сухих» контактов. Модуль формирования сообщений SNMP 6, получив на входе изменение сотояния «сухих» контактов, формирует SNMP-сообщение, содержащее информацию о неисправности речевого информатора (сиигнал тревога - неисправность речевого информатора).
Модуль контроля питания 3 формирует логическую «1» для модуля контроллера и индикации 5 (питание присутствует). При пропадании нормального питания - 220 В - на входе модуля контроля питания 3, на его выходе формируется логический «О» (сигнал), что указывает на аварийное пропадание питания 220 В, при этом модуль контроллера и индикации 5 имитирует в шлейф модуля формирования сообщений SNMP 6 срабатывание «сухих» контактов. Модуль формирования сообщений SNMP 6, получив на выходе изменение состояния «сухих» контактов, формирует SNMP-сообщение, содержащее информацию о пропадании питания 220 В (сигнал тревога - пропадание питания).
Сообщение (SNMP-traps) содержит подробную информацию о станции, типе аварии, времени появления аварии, номере аварийного канала, исправности/неисправности речевого информатора, что приводит к оповещению всех причастных лиц (диспетчеров, дежурных, старших механиков и т.д.). Параллельно с отправкой сигналов об авариях в сеть ЕСМА модуль контроллера и индикации 5 включает на наружной панели БКР-РИ светодиоды, соответствующие типу аварии.
Блок контроля работоспособности речевого информатора представляет собой электронное устройство, выполненное в пластиковом корпусе с элементами светодиодной индикации на наружной панели аварийных событий и сообщений, передающихся речевым информатором по линиям громкоговорящего оповещения и радиосвязи. Световая индикация аварий - 14 светодиодов, индикация питания - 220 В. Блок контроля работоспособности речевого информатора БКР-РИ индивидуально подстраивается под каждый РИ-1М, в зависимости от состояния линий контроля.
Использование блока контроля работоспособности речевого информатора, выполненного в соответствии с заявляемой полезной моделью, позволяет своевременно обнаруживать неисправность речевого информатора, опративно устранять ее, и тем самым повысить надежность выявления неисправностей в поезде, провледовавшем по контрольному участку средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава. Блок контроля работоспособности речевого информатора оснащен модулем передачи информации в сеть ЕСМА, что позволяет существенно расширить область, подлежащую оповещению о наступлении аварийного события или нештатной ситуации.