БЛОК КОНТРОЛЯ, ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА

Область техники
Данное техническое решение относится к радиопеленгации, а именно к определению местоположения мобильного средства по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы и централизованного учета их состояния.
Уровень техники
7
Одним из аналогов данного технического решения является система обеспечения безопасности и мониторинга мобильных объектов (патент на изобретение RU 2265531 С2, заявка 2003124372/11 от 07.08.2003, МПК B60R 25/00, G08B 25/10, опубликовано 10.12.2005).
1. Система обеспечения безопасности и мониторинга мобильных объектов, содержащая, по меньшей мере, одну видеокамеру, приспособленную для получения видеосигнала цели, по меньшей мере, одно вычислительное устройство с памятью и, по меньшей мере, одно устройство приема/передачи сигнала, связанные посредством локальной вычислительной сети, а также, по меньшей мере, один транспондер, выполненный с возможностью хранения и передачи на устройство приема/передачи сигнала собственного индивидуального идентификационного сигнала, соответствующего конкретному охраняемому мобильному объекту или его надлежащему владельцу, причем устройство приема/передачи сигнала выполнено с возможностью приема указанного идентификационного сигнала, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одно устройство распознавания цели, соединенное через аппаратно-программный интерфейс с упомянутой видеокамерой и устройством приема/передачи сигнала, по меньшей мере, одну реализованную на вычислительном устройстве с памятью базу данных с заранее записанными в нее описаниями индивидуальных параметров мобильных объектов, подлежащих мониторингу, идентификационными сигналами, отвечающими соответствующим мобильным объектам, подлежащим мониторингу, и описаниями тревожных ситуаций, по меньшей мере, одну подвижную видеокамеру, выполненную с возможностью наведения на цель в зависимости от получаемого от устройства распознавания цели управляющего сигнала, и, по меньшей мере, один терминал наблюдения, приспособленный для информирования оператора и получения от него управляющих команд, причем база данных выполнена с возможностью доступа к ней с подвижной видеокамеры и с устройства распознавания цели и записи в нее новой информации, получаемой с подвижной видеокамеры, устройство распознавания цели выполнено с возможностью анализа сигналов, поступающих от видеокамеры, приспособленной для получения видеосигнала цели, и от устройства приема/передачи сигнала, распознавания на их основе тревожной ситуации, определения цели в соответствии с заданным алгоритмом с использованием хранящейся в базе данных информации и выдачи соответствующего управляющего сигнала на подвижную видеокамеру для наведения на цель и сигнала тревоги на терминал наблюдения, а подвижная видеокамера выполнена с возможностью получения видеосигнала с изображением цели, пригодного для дальнейшего анализа, и его передачи для хранения в базу данных.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит транспондеры с собственными идентификационными сигналами, причем общее число транспондеров в системе соответствует количеству мобильных объектов, подлежащих мониторингу, а каждый собственный идентификационный сигнал транспондера отвечает определенному мобильному объекту или его надлежащему владельцу.
3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство распознавания цели реализовано программно в вычислительном устройстве с памятью.
4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что индивидуальные параметры мобильных объектов выбраны из группы, включающей отношение длины и ширины, форму, цвет, номерной регистрационный знак.
5. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подвижная видеокамера выполнена с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и/или изменения фокусного расстояния, и/или изменения диафрагмы, и/или настройки на фокус для обеспечения наведения на цель.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик обнаружения цели, связанный с устройством распознавания цели, причем устройство распознавания цели выполнено с возможностью анализа сигнала от датчика обнаружения цели.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что в качестве датчика обнаружения цели использовано устройство, выбранное из группы, включающей инфракрасные камеры, термовизорные камеры, радиолокационные устройства, датчик перемещения.
8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что устройство распознавания цели выполнено с возможностью вычисления вектора скорости и текущей координаты нахождения цели, а также формирования и передачи на подвижную видеокамеру соответствующего управляющего сигнала для обеспечения наведения подвижной видеокамеры на цель.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что устройство распознавания цели выполнено с возможностью передачи управляющего сигнала на подвижную видеокамеру по последовательному каналу связи.
10. Система по п.8 или 9, отличающаяся тем, что устройство распознавания цели выполнено с возможностью анализа видеосигнала от видеокамеры, приспособленной для получения видеосигнала цели, и выбора по нему индивидуальных параметров мобильного объекта, анализа идентификационного сигнала, полученного устройством приема/передачи сигнала от транспондера, и выбора по нему индивидуальных параметров, соответствующих мобильному объекту с указанным индивидуальным идентификационным сигналом, сравнения найденных в базе данных индивидуальных параметров с индивидуальными параметрами, выбранными по видеосигналу, и формирования в случае их несовпадения соответствующего сигнала тревоги.
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что устройство распознавания цели выполнено с возможностью анализа видеосигнала от видеокамеры, приспособленной для получения видеосигнала цели, в соответствии с описаниями тревожной ситуации, выбранными из группы, включающей яркость, размер, длительность нахождения в контролируемой зоне, скорость и направление перемещения, количество людей в мобильном объекте.
12. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вычислительного устройства с памятью использован персональный компьютер.
Недостатком данного аналога является работоспособность только в пределах ограниченной охраняемой территории
Другим аналогом заявляемого технического решения является система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов (патент на изобретение RU 2305327 С2, заявка 2005110774/11 от 13.04.2005, МПК G08G 1/123, опубликовано 27.08.2007).
1. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов, содержащая радиочастотные идентификаторы, считыватели информации с радиочастотных идентификаторов, блок сбора информации и центр обработки информации, собранной со считывателей, отличающаяся тем, что радиочастотные идентификаторы установлены стационарно на заданных расстояниях от пункта начала движения вдоль траектории следования подвижных объектов, а считыватели информации с радиочастотных идентификаторов входят в состав накопителей информации, установленных непосредственно на контролируемых подвижных объектах и снабженных внутренним таймером, при этом блок сбора информации с накопителей, также снабженный внутренним таймером, установлен в пункте завершения движения подвижных объектов или в промежуточном пункте сбора информации и соединен одним или более каналами связи со стационарно расположенным центром обработки информации, обеспечивающим привязку реального времени к факту регистрации каждого идентификационного сигнала, соответствующего местоположению соответствующего радиочастотного идентификатора.
2. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.1, отличающаяся тем, что обмен информацией между радиочастотными идентификаторами и накопителями информации подвижных объектов, накопителями информации подвижных объектов и блоком сбора информации осуществляется бесконтактно посредством радиосигналов малого радиуса действия с гарантированной дальностью распространения до нескольких десятков метров.
3. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.2, отличающаяся тем, что радиочастотные идентификаторы и блок сбора информации являются активными устройствами, активизирующими процессы идентификационного радиоотклика или сбора информации только по получению запроса от считывателя накопителя информации, а в остальное время осуществляющими прослушивание радиоэфира.
4. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.3, отличающаяся тем, что компоненты системы, а именно радиочастотные идентификаторы, считыватели информации, накопители информации, блоки сбора информации, снабжены индивидуальным электронным кодом, содержащим часть, одинаковую для компонентов с однотипным функциональным назначением.
5. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.4, отличающаяся тем, что в процессе сбора информации с накопителя считыватель информации с радиочастотных идентификаторов осуществляет функцию устройства передачи информации на блок сбора информации.
6. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средства, фиксирующие аварийные и служебные события, происходящие с конкретными компонентами системы, связанные с накопителем информации.
7. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.6, отличающаяся тем, что внутренний таймер накопителя информации выполнен в виде формирователя посекундных отсчетов цифрового кода, запоминаемого в накопителе при регистрации сигналов радиочастотных идентификаторов, служебных и аварийных событий, при этом запуск таймера накопителя осуществляется при первом включении и периодически в момент выхода подвижного объекта из пунктов сбора информации, а перезапуск таймера блока сбора информации, выполненного также в виде формирователя посекундных отсчетов цифрового кода, - в момент завершения передачи данных в центр обработки информации.
8. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.1, отличающаяся тем, что в качестве подвижного объекта выступает транспортное средство, в том числе для перевозки материальных ценностей.
9. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчики, контролирующие параметры транспортного средства, связанные с накопителем информации, и фиксирующие заданные изменения в указанных параметрах по превышению пороговых значений с привязкой этих изменений к реальному времени.
10. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.9, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие работу/остановку двигателя транспортного средства.
11. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.9, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие движение/остановку транспортного средства и скорость движения.
12. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.9, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие уровень топлива в баке транспортного средства.
13. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.1, отличающаяся тем, что в качестве подвижного объекта выступает специализированное средство перемещения больных или сам больной, находящийся на излечении в стационарном госпитале.
14. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.13, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие изменения физиологических параметров контролируемого больного, связанные с накопителем информации, и устройства формирования аварийного сообщения в случае выхода измеряемого параметра за пороговые границы.
15. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.14, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие изменения артериального давления контролируемого больного.
16. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.14, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие изменения температуры тела больного.
17. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.14, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие изменения пульса больного.
18. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.14, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие изменения насыщения крови больного кислородом.
19. Система контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов по п.14, отличающаяся тем, что она содержит устройства, фиксирующие электрокардиограмму больного.
Недостатком системы является возможность контроля за перемещением и состоянием подвижных объектов только вдоль подготовленного пути
Следующим аналогом заявляемого технического решения является система контроля за движением транспортных средств (патент на изобретение RU 2374692 С2, заявка 2006123770/11 от 04.07.2006, МПК G08G 1/01, опубликовано 27.11.2009).
1. Автоматическая система контроля соблюдения правил дорожного движения (ППД) транспортных средств (ТС), оборудованных устройствами их идентификации, включающая снабженные устройствами съема информации множество стационарных пунктов контроля (СПК) движения ТС, отличающаяся тем, что СПК движения ТС снабжены автономным энергонезависимым и/или подзаряжаемым источником электропитания и выполнены в виде автономных компактных цифровых электронно-вычислительных устройств со встроенными модулями сотовой связи, оборудованных автоматическими устройствами фото, и/или видео, и/или радиосъема и обработки информации о ТС и дорожной обстановке, автоматическими программными средствами определения параметров движения ТС и сравнения их с допустимыми по ПДД на данном участке дороги, при этом система снабжена программными средствами автоматической квалификации нарушений ПДД и нештатных ситуаций и принятия решений по ним, автоматической передачи этих решений или информации о нарушителях и нештатных ситуациях по каналам мобильной связи от СПК на базовую станцию оператора мобильной связи и с него посредством Интернета в информационно-техническую базу.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что автоматическими программными устройствами принятия решений оборудованы либо СПК движения ТС, либо информационно-техническая база.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена программными средствами доведения информации о принятых решениях для исполнения до нарушителя по существующим известным каналам связи.
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена программными средствами контроля исполнения решений.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена программными средствами доведения информации о принятых решениях по нештатным ситуациям до контрольных постов.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый СПК оборудован автоматическим средством электромагнитного съема информации о движущихся ТС, выполненным в виде, по меньшей мере, одной фотокамеры, работающей в видимом волновом световом диапазоне, и/или, по меньшей мере, одной видеокамеры, работающей в видимом волновом световом диапазоне, и/или, по меньшей мере, одним радиоприемником, и/или, по меньшей мере, одним радиолокатором, и/или, по меньшей мере, одним инфракрасным приемником, и/или, по меньшей мере, одним инфракрасным локатором, и/или, по меньшей мере, одним лазерным локатором.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что каждый СПК дополнительно оборудован пороговым акустическим датчиком обнаружения и/или распознавания приближающегося ТС.
Основным недостатком этого аналога является узкая ориентация. Система предназначена для автоматического контроля соблюдения правил дорожного движения (ПДД), принятия решений по нарушениям ПДД и доведения их до нарушителей без непосредственного участия человека.
Наиболее близким аналогом (прототипом) данного технического решения является автоматизированная система контроля технического состояния и мониторинга автотранспортных средств и регистратор параметров транспортного средства (патент на полезную модель RU 53049 U1, заявка 2005136575/22 от 24.11.2005, МПК G08G 1/01, опубликовано 27.04.2006).
1. Автоматизированная система контроля технического состояния и мониторинга автотранспортных средств состоит из базовой станции (БС), подвижных единиц (ПЕ), центрального диспетчерского пункта (ЦДП) и маршрутных датчиков (МД), причем на базовой станции установлены первое и второе приемопередающие устройства, соединенные своими выходами по шине портов ввода-вывода с соответствующими входами микроконтроллера базовой станции, выполненного с возможностью генерировать команды настройки и опроса подвижной единицы, и соединенного своим выходом через соответствующий порт ввода-вывода с первой ПЭВМ, выполненной с возможностью расчета значений показателей и отображения информации о результатах работы подвижной единицы на автоматизированных рабочих местах базовой станции, подключенных своими входами к соответствующему порту ввода-вывода первой ПЭВМ, на каждой подвижной единице установлен блок датчиков ее технического и эксплуатационного состояния, соединенных своими выходами с входами блока обработки информации, входящего в состав регистратора параметров транспортного средства, а своим выходом блок обработки информации соединен по соответствующей шине ввода-вывода с входом приемопередающего устройства регистратора, который также входит в состав регистратора параметров транспортного средства, выполненного с возможностью фиксации, хранения и адаптации информации контроля к форматам и протоколам обмена в локальной вычислительной сети и ее передачи через приемопередающее устройство регистратора в микроконтроллер базовой станции, центральный диспетчерский пункт содержит третье приемопередающее устройство, выход которого подключен через соответствующую шину порта ввода-вывода к второй ПЭВМ, выполненной с возможностью обобщать и анализировать информацию микроконтроллера базовой станции по граничным значениям контролируемых параметров регистратора параметров транспортного средства и соединенной через соответствующую шину порта ввода-вывода с автоматизированными рабочими местами центрального диспетчерского пункта, маршрутные датчики имеют в своем составе передающие устройства, выполненные с возможностью генерации сигналов, фиксирующих факт прохождения мимо них подвижных единиц, объединение в единую автоматизированную систему осуществляется радиоканалами между подвижной единицей и базовой станцией первым приемопередающим устройством и приемопередающим устройством регистратора, между базовой станцией и центральным диспетчерским пунктом вторым и третьим приемопередающими устройствами и между подвижной единицей и маршрутными датчиками приемопередающим устройством регистратора и передающим устройством маршрутного датчика.
2. Регистратор параметров транспортного средства, состоящий из приемопередающего устройства регистратора, вход которого соединен шиной ввода-вывода с выходом блока переработки информации, содержащего блок согласования и настройки, микропроцессор, выполненный с возможностью фиксации, хранения и адаптации информации контроля к форматам и протоколам обмена в локальной вычислительной сети и ее передачи через приемопередающее устройство регистратора, блок памяти, блок времени, причем блок согласования и настройки подключен шиной ввода-вывода к соответствующему порту микропроцессора, а блок времени и блок памяти соединены соответствующими шинами ввода-вывода с портами микропроцессора, при этом входами блока обработки информации являются входы блока согласования и настройки.
Недостатками прототипа являются:
Данная система не предусматривает использование подсистемы мониторинга перевозимых пассажиров и их багажа на основе технологии RFID.
Перевозимый груз контролируется только по массо-габаритным параметрам и фактам погрузки и выгрузки, но не предусмотрена возможность контроля температуры и влажности отдельных единиц груза во время транспортировки
Сущность полезной модели
Блок контроля, диагностики и мониторинга БКДМ, входящий в подсистему определения координат содержит модуль контроллера, первый вход которого соединен с входом питания +12 В, 24 В блока.
Целью создания данного технического решения является улучшение функциональных характеристик на современных электрорадиоэлементах при приемлемых массогабаритных параметрах, позволяющих эксплуатацию блока в полевых условиях и транспортирование в возимом варианте.
Блок контроля, диагностики и мониторинга дополнительно содержит модуль GPRS, вход которого подключен к внешней антенне GPRS, а первый вход/выход соединен с первым входом/выходом модуля контроллера, антенна WiFi, модуль WiFi, первый вход соединен с интегрированной в блоке антенной WiFi, модуль клавиатуры, модуль процессорный, первый вход/выход которого соединен с вторым входом/выходом модуля GPRS, а второй вход/выход со вторым входом/выходом модуля WiFi, третьим входом/выходом модуля контроллера, первым входом с выходом модуля клавиатуры, модуль ГЛОНАСС-приемника с приемником навигационным, подключенные к внешней антенне GPS, первым входом/выходом соединенным с четвертым входом/выходом модуля процессорного и выходом с первым входом модуля контроллера, первый и второй модули интерфейса RS485, первые входы/выходы которых соединены соответственно с первым и вторым внешними интерфейсами RS485, вторые входы/выходы соответственно с пятым и шестым входами/выходами модуля процессорного, а входы модулей RS485 соответственно с первым и вторым выходами модуля контроллера, модуль жидкокристаллический ЖКИ, вход которого соединен с третьим выходом модуля контроллера.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг.1 приведена структурная схема блока контроля, диагностики и мониторинга БКДМ из подсистемы определения координат.
На фиг.2 приведен общий вид блока контроля, диагностики и мониторинга (вид спереди и сверху).
На фиг.3 приведен общий вид блока контроля, диагностики и мониторинга (вид сзади и сверху).
Пример реализации выполнения полезной модели
На фиг.1 обозначены:
1. блок контроля, диагностики и мониторинга,
2. интегрированная антенна WiFi,
3. модуль WiFi,
4. модуль клавиатуры,
5. модуль GPRS,
6. модуль процессорный,
7. модуль ГЛОНАСС-приемника,
8. приемник навигационный МНП-М7,
9. 01 Модуль интерфейса RS485,
10. 02 Модуль интерфейса RS485,
11. модуль контроллера,
12. модуль ЖКИ-индикатора,
13. вход электропитания +12 В,+24 В,
14. антенна GPRS,
15. антенна GPS,
16. вход-выход первого интерфейса RS485,
17. вход-выход второго интерфейса RS485.
Блок контроля, диагностики и мониторинга является основой подсистемы определения координат (далее изделия).
Подсистема определения координат является составной частью информационно-управляющей системы контроля, диагностики и мониторинга (ИУС КДМ), устанавливаемой на мобильном средстве.
Подсистема определения координат с использованием БКДМ предназначена для:
- автономного определения местоположения мобильного средства по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы ГНСС (ГЛОНАСС, GPS);
- организации взаимодействия, приема и обработки данных от других подсистем ИУС КДМ, установленных на мобильном средстве, как-то: подсистемы контроля технического состояния мобильного средства на основе собственных датчиков мобильного средства, подсистемы диагностики параметров перевозимых грузов с использованием технологий RTLS, Active RFID, подсистемы мониторинга перевозимых пассажиров на основе технологии RFID;
- организации двустороннего обмена данными в ИУС КДМ между мобильным средством с использованием каналов передачи данных с центром обработки данных (ЦОД);
- поддержки обмена данными по беспроводным каналам связи GPRS и WiFi, в т.ч. организации подключения к локальной сети передачи данных по технологии WiFi на частоте 2,4 ГГц;
- автоматического формирования и передачи в ЦОД сообщений, связанных с изменением положения мобильного средства, изменением состава и условий перевозки пассажиров и грузов на мобильном средстве, технического состояния мобильных средств и иных событий в подсистемах;
- приема от ЦОД формализованных сообщений;
- накопления информации для передачи в ЦОД в течение не менее, чем 48 ч.;
- отображения на индикаторах блока контроля, диагностики и мониторинга (БКДМ) наличия напряжения питания, режимов приема радионавигационных сигналов, режима обмена данными с взаимодействующими подсистемами по интерфейсам, режимов работы подсистемы определения координат и иной информации;
- отображения на встроенном в БКДМ WEB-сайте данных о состоянии параметров мобильного средства и иных параметрах функционирования.
Технические характеристики
Основные технические характеристики изделия приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование характеристики
Значение
Поддерживаемые стандарты систем позиционирования
ГЛОНАСС, GPS
Поддерживаемые стандарты передачи данных
GPRS, Wi-Fi
Несущая частота локальной сети передачи данных, ГГц
2,4
Периодичность (частота) опроса периферийных узлов, мин., не более
60
Поддерживаемая скорость обмена данными между подсистемами, Кбит/с, не менее
10
Срок автономной работы (по объему постоянного запоминающего устройства), ч, не менее
48
Напряжение питания постоянного тока, В
+24 или +12
Электропитание изделия осуществляется от бортовой сети мобильного средства с использованием однопроводной схемы подключения с отрицательным выводом на корпусе мобильного средства.
Номинальное напряжение питания изделия составляет 12 В или 24 В постоянного тока, в соответствии с требованиями по ГОСТ Р 52230-2004: допускается работа при изменении напряжения питания сети +24 В,+12 В в диапазоне от 90% до 125% номинального значения, т.е. (24 плюс 6; минус 2,4) В или (12 плюс 3; минус 1,2) В, соответственно.
Выбор напряжения питания определяется при установке изделия на мобильное средство.
Потребляемая мощность изделия - не более 50 Вт, зависит от работы встроенного термостата и использования средств беспроводной радиосвязи. Термостат включается в работу автоматически при понижении температуры внутри корпуса БКДМ до уровня минус 20°С и менее.
Временной интервал выполнения первого навигационного определения изделия (холодный старт после включения питания навигационного приемника) при условии прямой видимости спутника ГНСС) составляет не более 1 мин.
Изделие обеспечивает работу в условиях воздействия, соответствующих категории исполнения У по ГОСТ 15150-69 и по ГОСТ Р 50905-96:
- повышенной рабочей температуры до плюс 50°С;
- повышенной предельной температуры до плюс 60°С;
- пониженной рабочей температуры до минус 20°С;
- пониженной предельной температуры до минус 40°С;
- относительной влажности воздуха до 75% при температуре плюс 15°С.
Изделие обеспечивает работу после воздействия пониженного атмосферного давления 60,0 кПа (450 мм рт.ст., соответствует высоте 3,5 км).
Изделие обеспечивает работу в условиях воздействия следующих механических нагрузок (по ГОСТ Р 50905-96):
- синусоидальные вибрации с перегрузкой 5 g в диапазоне частот от 20 до 120 Гц;
- одиночные удары с перегрузкой 10 g;
- вибрации в диапазоне частот от 50 до 500 Гц при ускорении 5 g.
Состав подсистемы определения координат.
В состав подсистемы входят:
- блок контроля, диагностики и мониторинга (БКДМ);
- антенна GPRS;
- антенна АУУ-1MB;
- специальное программное обеспечение (СПО) БКДМ РДПИ.01415-01.
SIM-карта, используемая для работы GPRS-модема, в состав изделия не входит.
Она предоставляется организацией-поставщиком услуг беспроводной связи, обычно в комплекте с SIM-картами для связного оборудования, устанавливаемого в ЦОД.
При приобретении SIM-карты от организации-поставщика услуг беспроводной связи также необходимо получить инструкцию по настройке GPRS-соединения (специальный телефонный номер, параметры VPN-канала и другие необходимые сведения).
В зависимости от условий использования мобильных средств при приобретении услуг беспроводной связи может потребоваться дополнительная услуга "Белый статичный IP-адрес" (в случае необходимости работы в роуминге с использованием иных операторов беспроводной связи, в т.ч. - международной связи). В случае работы в одном регионе (с использованием одного оператора беспроводной связи) достаточно приобретение услуги "Серый статичный IP-адрес", которая обычно заметно дешевле.
При приобретении SIM-карт для использования на мобильных средствах следует уточнить у оператора беспроводной связи допустимый температурный диапазон ее использования. Обычные SIM-карты имеют диапазон рабочих температур от минус 20 до плюс 50°С. По отдельному запросу ведущие компании сотовой связи («МегаФон» и другие) предоставляют SIM-карты, работающие в расширенном температурном диапазоне от минус 40 до плюс 105°С, отличающихся увеличенным ресурсом работы и устойчивостью к воздействию агрессивных сред (Стандарт Европейского института стандартизации в области телекоммуникаций - ETSI TS 102 671 V9.0.0 2010-04). Термостойкие SIM-карты используются в устройствах типа "М2М", для которых важна стабильная и безопасная работа при сложных климатических или производственных температурных условиях, возможности воздействия вибрации и ударов. Такие карты используются для удаленного мониторинга и управления транспортом, в банковских терминалах, в системах безопасности и охраны автомобилей и т.д.
В связи с температурным диапазоном установленной SIM-карты могут накладываться ограничения на диапазон рабочих температур для изделия.
В изделии используется активная антенна GPS типа АУУ-1МВ. По кабелю, соединяющему БКДМ и антенну, подается напряжение питания для внутренних схем антенны.
Антенна модуля WiFi интегрирована в БКДМ и находится внутри корпуса этого изделия. Для обеспечения работы беспроводного канала связи диапазона WiFi (2,4 ГГц) в БКДМ используется радиопрозрачная передняя панель, а также специальные радиопрозрачные окна в корпусе.
БКДМ устанавливается внутри кабины или кузова мобильного средства, антенны - на крыше кабины (кузова) мобильного средства или внутри вблизи от радиопрозрачных участков (лобовое или заднее стекло, тент кузова и т.п.).
До установки БКДМ необходимо проверить и изменить при необходимости диапазон напряжений питания, а также установить в БКДМ SIM-карту, используемую для работы GPRS-модема (в состав изделия не входит). SIM-карта предоставляется организацией - поставщиком услуг беспроводной связи.
В состав БКДМ входят следующие составные части, приведенные выше на фиг.1:
- модуль контроллера, служащий для объединения всех компонентов, входящих в состав БКДМ;
- модуль электропитания на базе преобразователя постоянного тока DC/DC с гальванической изоляцией, обеспечивающий стабилизированным питанием внутренние компоненты БКДМ, а также защиту их от внешних помех по цепям электропитания;
- модуль GPRS, служащий для приема и передачи данных по беспроводному GPRS-каналу;
- модуль процессорный, обеспечивающий прием, программную обработку и хранение данных;
- модуль WiFi с интегрированной антенной, закрепленный в виде мезонина на плате процессорной, обеспечивающий прием и передачу данных по беспроводному WiFi-каналу;
- модуль клавиатуры, предназначенный для ввода данных оператором;
- модуль ЖКИ-индикатора, предназначенный для отображения данных оператору, управления подсветом индикатора;
- модуль ГЛОНАСС-приемника, содержащий навигационный приемник и схему питания для него;
- модули интерфейса RS485 (2 шт.), обеспечивающие прием и передачу данных от взаимодействующих подсистем, гальваническую развязку и защиту линий интерфейса от помех и перенапряжений.
Включение изделия производится автоматически после подачи напряжения питания от бортовой сети мобильного средства, изделие не оснащено выключателем питания. Как правило, цепь подачи напряжения питания соединяется с цепью включения двигателя (замок ключа зажигания мобильного средства). Напряжение бортовой сети автомобиля (12 В или 24 В) постоянного тока поступает по кабелю питания на БКДМ (разъем ПИТАНИЕ). Изделие оснащено внутренними автоматическими предохранителями в цепях питания с самовозвратом их в рабочее состояние после охлаждения. Также при подключении питания устройства должен применяться внешний плавкий предохранитель в составе системы электропитания мобильного средства.
После включения питания БКДМ переходит в режим самотестирования, продолжающийся примерно 15-20 секунд. В этом режиме проверяется состав и конфигурация внутренних модулей БКДМ, наличие внешних подсистем, подключенных к по последовательным интерфейсам RS485 и результаты их самотестирования. По завершению режима определяется общая работоспособность прочих компонентов, установленных на мобильном средстве (с учетом результатов их самотестирования). В случае невозможности дальнейшей работы или проблем в функционировании системы выдается соответствующее сообщение на индикаторе устройства.
После завершения режима самотестирования изделие автоматически выходит на рабочий режим. Рабочий режим может продолжаться неопределенно долго, до отключения питания изделия и является основным рабочим режимом. В этом режиме изделие обеспечивает:
- регистрацию мобильного средства в ИУС КДМ;
- прием и обработку радионавигационных сигналов ГНСС ГЛОНАСС (СТ-код), GPS (С/А код), SBAS в частотном диапазоне L1 (1575-1610 МГц). Количество каналов приема радионавигационных сигналов - до 24 (параллельных);
- подключение внешних подсистем по интерфейсу RS-485, с автоматическим определением состава подсистем и состояния их работоспособности (по сигналам встроенной диагностики);
- прием и обработку данных от подсистемы контроля технического состояния мобильного средства на основе собственных датчиков мобильного средства;
- возможность "ручного" ввода и последующей обработки данных по контролю технического состояния мобильного средства;
- прием и обработку данных от подсистемы диагностики параметров перевозимых грузов с использованием технологий RTLS, Active RFID, в т.ч. - с учетом параметров температуры и влажности (в зависимости от возможности используемых RFID-меток);
- прием и обработку данных от подсистемы мониторинга перевозимых пассажиров на основе технологии RFID, в т.ч. - с возможностью контроля нахождения пассажира и его багажа на мобильном средстве;
- хранение в энергонезависимой памяти типа Flash не менее, чем 50 тысяч журнальных записей об изменении местоположения, полученных от взаимодействующих подсистем, для обеспечения сохранности данных за период времени не менее 48 часов;
- автоматическое установление связи с ЦОД и передачу накопленной информации с квитированием ее получения.
Определение текущих координат мобильного средства (один раз в 10 с) и последующая передача обработанных координат в ЦОД производится на основе принятых от ГНСС навигационных сообщений. Аналогично, полученная от подсистем информация обрабатывается и формируется в изделии, затем передается в ЦОД для дальнейшей обработки, анализа и формирования отчетных форм по каждому мобильному средству.
В случае отсутствия внешних событий (изменения координат, состава и условий перевозки грузов, пассажиров, параметров функционирования мобильного средства и других) производится автоматическая передача информации о состоянии в ЦОД с заданным периодом.
Обработанная информация (навигационные и телеметрические данные) за период не менее 48 часов хранится во внутренней энергонезависимой памяти изделия, и автоматически передается в ЦОД при наличии связи с ним.
На индикаторе БКДМ при работе изделия высвечиваются формализованные сообщения, получаемые от диспетчера ЦОД, показания датчиков, результаты диагностики.
Органы управления изделием находятся на лицевой панели БКДМ и состоят из алфавитно-цифровой клавиатуры телефонного типа (цифры "0"-"9", буквы "A", "B", "C", "D", символы "*", "#"). С помощью клавиатуры обеспечивается ввод различной информации.
Также в составе изделия реализована возможность организации расширенного взаимодействия с оператором в части управления режимами, ввода и отображения данных. Для этого в изделии имеется встроенный программный WEB-сервер, к которому по технологии WiFi можно подключиться с любого внешнего устройства, оборудованного соответствующим приемопередатчиком (различные сотовые телефоны, коммуникаторы, планшетные компьютеры, ноутбуки и другие устройства). После подключения внешнего устройства к изделию по беспроводному соединению на экране внешнего устройства отображаются информационные и управляющие страницы, предусмотренные на WEB-сервере. Посредством перемещения указателя положения по этим страницам оператор может получать и вводить информацию о состоянии изделия, данных, полученных от взаимодействующих подсистем и иные сведения.
P.S. В заявке на полезную модель используются следующие сокращения:
АРМ - автоматизированное рабочее место;
БКДМ - блок контроля, диагностики и мониторинга;
ГНСС - глобальная навигационная спутниковая система;
ЖКИ - жидкокристаллический индикатор;
ИБП - источник бесперебойного питания;
ИУС КДМ - информационно-управляющая система контроля, диагностики и мониторинга;
ЛВС - локальная вычислительная сеть;
МС - мобильное средство;
ПО - программное обеспечение;
СПО - специальное программное обеспечение;
ЦОД - центр обработки данных;
ЭВМ - электронная вычислительная машина;
GPRS (General Packet Radio Service) - служба пакетной передачи данных по радиоканалу;
GPRS (General Packet Radio Service) - служба пакетной передачи данных по радиоканалу;
GPS (Global Position System) - система глобального позиционирования;
GSM (Global System of Mobile Communication) - глобальная система мобильной
связи;
SIM (Subscriber Information Module) - абонентский информационный модуль; RTLS (Real-Time Locating Systems) - система локализации в реальном режиме времени;
RFID (Radio Frequency Identificaton) - технология радиочастотной идентификации.
Промышленная применимость
Предложенный блок контроля, диагностики и мониторинга промышленно реализуем, приемлемых массогабаритных параметров, на современных электрорадиоэлементах, может быть использован в возимом варианте в полевых жестких климатических условиях.