АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к области транспорта, а более конкретно - к дефектоскопии рельсового хозяйства и может использоваться для автоматизированной расшифровки и анализа измерительной информации средств неразрушающего контроля и технической диагностики рельсов и элементов стрелочных переводов.
Известны различные дефектоскопические комплексы, предназначенные для автоматизированной оценки состояния объектов железнодорожной инфраструктуры. Например комплекс по RU 2438903 С2, 2010 содержит контрольно-измерительные системы и контрольно-вычислительную систему, при этом контрольно-измерительные системы обеспечивают контроль и оценку геометрических параметров пути, бесконтактный высокоскоростной контроль геометрических параметров рельсов, высокоскоростную дефектоскопию рельсов, скоростное визуальное обнаружение дефектов пути, контроль динамики движения поезда и др., а контрольно-вычислительная система снабжена универсальной подсистемой визуализации синхронизированных данных контрольно-измерительных систем. Однако он недостаточно эффективен в эксплуатации, что связано в том числе с тем, что не обеспечена автоматизированная расшифровка дефектограмм, которая позволила бы минимизировать ошибки в распознавании дефектов. Не предусмотрены паспортизация рельсового хозяйства и верификация паспортных данных, визуализация результатов расшифровки дефектограмм совместно с паспортными данными и результатами анализа данных средств технической диагностики.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является аппаратно-программный дефектоскопический комплекс, содержащий выполненную на основе процессора систему связанных между собой аппаратных блоков и связанный с ней программный блок, включающий субблок визуализации технологических процессов (Марков А.А. и др. Повысить эффективность дефектоскопической информации «Путь и путевое хозяйство», 2005, №2, с.26-28). Это устройство реализовано в виде аппаратно-программного комплекса неразрушающего контроля ПАК НК производства ОАО «Радиоавионика». Комплекс включает связанные с процессором аппаратные блоки: хранения данных, памяти программ, продолжительного хранения данных, ввода информации, отображения информации, контроллера клавиатуры, интерфейсный блок, параллельного вывода данных, сигнализации, часов реального времени, питания, управления питанием.
Такой комплекс позволяет расшифровывать результаты контроля рельсов и анализировать дефектоскопическую информацию. Однако отсутствие в нем отдельной подсистемы анализа измерительных данных не позволяет паспортизовать объекты рельсового хозяйства, автоматически расшифровывать измерительную информацию с последующим просмотром результатов анализа и принятием управляющего решения. Отсутствует редактор базы паспортных данных объектов эксплуатационной инфраструктуры. Не имеется возможности формировать качественную оценку рельсового хозяйства и дефектоленту. Не обеспечена возможность подачи управляющих сигналов на внешние устройства. Отсутствует криптографическая защита. Это не позволяет реализовать высокую эффективность комплекса в эксплуатации и сужает его функциональные возможности.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании аппаратно-программного дефектоскопического комплекса, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении его эксплуатационной эффективности и одновременно в расширении его функциональных возможностей.
Это достигается тем, что в программный блок аппаратно-программного дефектоскопического комплекса, содержащего выполненную на основе процессора систему связанных между собой аппаратных блоков и связанный с ней программный блок, включающий субблок визуализации технологических процессов, введены связанные с субблоком визуализации технологических процессов субблок анализа измерительных данных, субблок базы измерительных и паспортных данных и субблок формирования отчетов, а в систему аппаратных блоков введен блок криптографической защиты. В предпочтительном варианте выполнения аппаратно-программного дефектоскопического комплекса процессор выполнен с дискретным выходом и аналоговым и дискретным входом и объединен общей шиной с блоком хранения данных, соединенным с блоком памяти программ, блоком продолжительного хранения данных, блоком последовательного порта, соединенным через блок обработки измерительных данных с блоком сопряжения, выполненным с возможность обеспечения связи со средствами неразрушающего контроля и технической диагностики, модемом, блоком параллельного вывода данных, выполненным с возможностью обеспечения связи с принтером, блоком сигнализации, блоком отображения информации, блоком часов реального времени, блоком контроллера клавиатуры, соединенным с блоком ввода информации, и блоком питания, соединенным через блок управления питания с соответствующими аппаратными блоками, а блок криптографической защиты соединен через интерфейсный блок с соответствующим входом процессора.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков в их неразрывной связи.
На чертеже показана структурная блок-схема предпочтительного варианта выполнения комплекса.
Он содержит выполненную на основе процессора 1 систему аппаратных блоков и связанный с ней программный блок 2. Программный блок 2 включает субблок 3 визуализации технологических процессов и связанные с ним субблок 4 анализа измерительных данных, субблок 5 базы измерительных и паспортных данных и субблок 6 формирования отчетов. Процессор 1 выполнен с дискретным выходом и аналоговым и дискретным входом. Он объединен общей шиной с аппаратными блоками - блоком 7 хранения данных, соединенным с блоком 8 памяти программ, блоком 9 продолжительного хранения данных, блоком 10 последовательного порта, соединенным через блок 11 обработки измерительных данных с блоком 12 сопряжения, выполненным с возможностью обеспечения связи со средствами неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД), модемом 13, блоком 14 параллельного вывода данных, выполненным с возможностью обеспечения связи с принтером, блоком 15 сигнализации, блоком 16 отображения информации, блоком 17 часов реального времени, блоком 18 контроллера клавиатуры, соединенным с блоком 19 ввода информации. В комплекс входит блок 20 питания, соединенный через блок 21 управления питанием с другими соответствующими аппаратными блоками. Комплекс содержит также в качестве аппаратных блоков - блок 22 криптографической защиты, который соединен через интерфейсный блок 23 с соответствующим входом процессора 1.
Данные, поступающие со средств НК и ТД через блок 12 сопряжения, обрабатываются блоком 11 обработки измерительных данных и приводятся к виду стандартных значений параметров. Параметры через блок 10 последовательного порта поступают в процессор 1, преобразуются в необходимую форму и через общую шину записываются в блок 9 продолжительного хранения данных. Данные поступают через блок 8 памяти программ (в котором хранятся коды управляющей работой комплекса программы) в программный блок 2, отображаются блоком 16 отображения информации, выполненным, например, на жидкокристаллическом индикаторе, и при необходимости, выводятся на принтер подсистемой отчетов через блок 14 параллельного вывода данных. Установка параметров может выполняться один раз перед началом обработки проезда средства НК и ТД. Считав очередной блок данных подсистема визуализации заносит отдельно различные данные - ультразвукового контроля, магнитного контроля, данные триангуляционных датчиков, данные линейных видеокамер, данные акселерометров, данные паспорта объектов пути. После установки данных запускается процедура, в которой выполняется анализ и классификация данных контроля, а также выполняется совместная обработка. Далее формируются выходные данные результатов распознавания, которые поступают в подсистему визуализации (субблок 3). Комплексное использование измерительных данных повышает вероятность распознавания дефектов рельсов, а также дает возможность формировать комплексную оценку состояния рельсов и элементов стрелочных переводов. В подсистеме визуализации результаты анализа выводятся в панели соответствующих задач для просмотра и принятия решения экспертом (оператором) о степени опасности. Выделенные экспертом отметки автоматически привязываются по координатам и заносятся в отчеты (ведомость контроля, дефектоленту и др.). По всем выделенным экспертом отметкам формируется пакет протоколов, предназначенный для отправки через модем 13 в автоматизированную систему мониторинга состояния объектов эксплуатационной инфраструктуры. Необходимые данные могут вводиться вручную посредством блока 19 ввода информации. Скан-код в последовательном виде поступает на вход блока 18 контроллера клавиатуры. Блок 18 выполняет функцию преобразования скан-кодов данных из последовательного в параллельный вид, которые поступают в процессор 1, преобразуются и через общую шину записываются в блок 7 хранения данных. Процессор 1 формирует также специальные коды, используемые блоком 16 отображения информации. Комплекс позволяет выполнять функцию длительного хранения данных, при этом необходимые для длительного хранения данные переносятся из блока 7 хранения данных в блок 9 продолжительного хранения данных, где они сохраняются после выключения питания. Прием информации (базы паспортных данных) по радиоканалу или по проводным линиям связи осуществляется без прекращения выполнения других операций. Результаты анализа данных средств НК и ТД, хранящиеся в блоке 9, могут быть переданы по радиоканалу или по проводам в автоматизированную систему мониторинга. Для этого процессор 1 выполняет преобразование данных, хранящихся в блоке 9, и через общую шину передает их на вход модема 13, где они преобразуются в частотный сигнал и передаются. Аналоговый или дискретный сигнал поступают в процессор 1 через его соответствующий вход, обрабатывается в цифровом виде и записываются в блок 9 продолжительного хранения данных. Полученная информация может отображаться в подсистеме визуализации (блок 16 отображения информации). Сигналы управления от процессора 1 могут поступать на внешние устройства через дискретный выход. Блок 17 часов реального времени используется для привязки функций, которые выполняет комплекс, к текущему времени. Он позволяет создавать электронный журнал ведения работы, автоматически фиксируя дату и время выполнения операций с данными. Дополнительно введенный в комплекс блок 22 криптографической защиты (реализованный, например, на основе USB-ключа), связанный с процессором 1 через интерфейсный блок 23, обеспечивает необходимую степень защиты информации. Блок 15 сигнализации обеспечивает подтверждение звуковым сигналом окончание выполняемых комплексом операций. Блок 20 питания выполнен с возможность работы, например от сети 220 В 50 Гц или от автономного источника. Блок 9 продолжительного хранения данных и блок 17 часов реального времени дополнительно содержат внутренний независимый источник питания, например, элемент с напряжением 3 В, который подключается блоком 21 управления питанием при отключении комплекса или при понижении основного напряжения питания.
Таким образом, комплекс обеспечивает автоматизированную расшифровку, анализ и мониторинг дефектоскопической информации. Описанная структура комплекса оптимизирована с точки зрения достижения наиболее высокой эксплуатационной эффективности и одновременно широких функциональных возможностей. При этом, например, введение подсистемы анализа измерительных данных (субблок 4) повышает надежностные характеристики комплекса за счет исключения из процесса расшифровки «человеческого фактора» и значительно повышает его производительность. Использование базы данных объектов контроля в алгоритмах подсистемы анализа (субблок 5) значительно повышает вероятность корректного распознавания конструктивных элементов объектов, способствует формированию качественной оценки состояния рельсов и элементов стрелочных переводов. Применение криптографической защиты (блоки 22, 23) обеспечивает хранение исполняемого кода в защищенной среде - электронном ключе, что дополнительно повышает эксплуатационную эффективность комплекса. Широкие функциональные возможности комплекса обеспечиваются, в том числе, за счет возможности приема и анализа в автоматизированном режиме любых форматов файлов мобильных и съемных дефектоскопов. Комплекс позволяет формировать все результаты анализа и паспортизации рельсового хозяйства в дефектоленту, аналогичную путеизмерительной.
Комплекс реализован в виде «Аппаратно-программного комплекса автоматизированной расшифровки и анализа измерительной информации средств неразрушающего контроля и технической диагностики рельсов и элементов стрелочных переводов» (АПК АСТРА) в ЗАО «Фирма ТВЕМА» и апробирован в опытной эксплуатации в ОАО «РЖД».
Аппаратно-программный дефектоскопический комплекс, выполненный в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью и более широкими функциональными возможностями по сравнению с известными аналогичными устройствами.