МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР ДЛЯ МАРШРУТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к области пассажирских транспортных средств и может быть использована для оказания качественных и безопасных дорожных услуг, соответствующих современным стандартам качества пассажирских перевозок.
Уровень техники
Из уровня техники известна система управления сбором данных на основе обработки сигналов в транспортных средствах (см. RU2737665, кл. H04L29/08, публ. 02.12.2020г. [1]).
Известная система сбора данных [1] относится к технологии динамичного управления сбором данных на основе датчиков в транспортных средствах, при этом учитывается динамическое регулирование сигналов и параметры обработки сигналов, основываясь на непрерывно меняющихся параметров данных.
Известная система сбора данных [1] содержит устройство памяти с набором команд и процессор, выполненный с возможностью исполнения набора команд для выполнения одной или более операций.
Набор операций, согласно известному решению [1], подразумевает применение группы сигналов, ассоциированных с набором датчиков в транспортном средстве, применение группы фильтров для создания отфильтрованных сигналов, далее обнаруживают события, посредством сравнения оценок событий, основанных на наборе отфильтрованных сигналов с пороговым значением события.
Рассматриваемая система ориентирована на производительную работу и имеет достаточный потенциал для обработки информации о состоянии транспортного средства, о текущих дорожных условиях, а также о состоянии водителя, управляющего транспортным средством.
Рассматриваемый вариант системы сбора данных имеет способность непрерывного и динамичного регулирования типа собранных сигналов, чтобы модифицировать данные преимущественно в реальном времени. Система допускает регулировку параметров, основываясь на их изменениях для цели управления обновлением переменных во времени, причем в некоторых случаях управляемые переменные могут основываться на информации, относящейся к транспортному средству, дороге, окружающей среде, водителю или другим факторам.
Следует отметить, что известная система сбора данных [1] имеет нестандартную архитектуру и использует сложные протоколы для обмена информацией и ее переработки при непосредственной в эксплуатации, что неизбежно будет требовать проведения ряда подготовительных мероприятий, связанных с заменой и/или перепрофилированием стандартного дорожного оборудования, используемого в транспортных сетях, а это в свою очередь сопряжено со значительным повышением затрат на запуск серийного производства систем с целью их масштабного использования в секторе дорожных перевозок.
Дополнительным недостатком следует считать сложности обслуживания известной системы сбора данных, поскольку в работе задействован обширный перечень взаимосвязанных между собой программ и временная остановка работы одной из них может привести к масштабному системному сбою, что отрицательно скажется на работе транспортной сети.
Из уровня техники известно устройство передачи информации для транспортного средства (см. RU189705, кл. B60R25/00, публ. 30.05.2019 г. [2]).
Известное решение [2] относится к устройствам для передачи информации, ее визуализации, а также для подключения к системам транспортного средства.
Известный из уровня техники компьютер [2] для наземного транспортного средства содержит электронную основу, с размещенными на ней блоком управления, устройством преобразования и коммутации сигнала, интерфейсами связи, устройствами обработки данных и микроконтроллерами.
Рассматриваемое решение [2] обеспечивает задачу стабилизации качества выводимого сигнала, а также обеспечивает подключение к штатным системам транспортного средства любых внешних устройств с возможностью чтения их содержимого, кроме того существенно облегчается интеграция устройства под различные типы транспортных средств.
Существенным недостатком известного решения [2] следует считать невысокие производственные показатели и невысокий потенциал широкого применения, поскольку строение устройства подразумевает определенный набор широко известных компонентов область работы и назначение которых определены и касаются ряда ограниченных задач, не позволяющих осуществлять развитие и возможность использования в сложных транспортных системах, управление которыми сопряжено с обработкой постоянно возрастающих информационных потоков.
Дополнительным недостатком устройства [2] является узкие возможности назначения, ограниченные имеющейся возможностью односторонней передачи информации для последующего обозрения водителем или пользователями т/с, что сдерживает эксплуатационные возможности устройства и ставит под сомнение целесообразность применения узконаправленного электронного устройства не способного одновременно работать над широким спектром задач в условиях постоянно растущих объемов информации, которую желательно учитывать для обеспечения высокого уровня безопасности дорожного движения.
Наиболее близким с точки зрения технической сущности по отношению к заявляемой полезной модели является контрольно-сигнальное устройство для общественного автотранспорта (см. RU158049, кл. G08G1/0968, публ. 20.12.2015г. [3]).
Известное решение [3] относится к оборудованию транспортных средств, а конкретно к электронным устройствам для оснащения общественного транспорта, и используется в бортовой информационной сети транспортного средства.
Устройство контрольно-сигнальное содержит корпус с размещенными в нем системной платой, процессором и запоминающим устройством.
Особенностью известного технического решения [3] является то, что оно снабжено навигационным приемником, приемниками-передатчиками сетей мобильной радиотелефонной связи и беспроводной сети низкого энергопотребления, блоком питания, а также усилителем мощности звуковой частоты.
Известное устройство обеспечивает непрерывный контроль управления и перемещения общественного транспорта, при необходимости имеется возможность экстренного реагирования со стороны диспетчерской или других централизованных служб автопредприятий в режиме реального времени, что в конечном счете позволяет повысить безопасность и эффективность дорожных перевозок.
Известное решение обеспечивает высокий уровень функциональности и обладает широким спектром технических возможностей, но вместе с тем
Мультисистемная структура известного решения обеспечивает универсальность применения и широкой набор функциональных возможностей, однако, затруднительно обеспечить единый унифицированный подход при монтаже и программной настройке, поскольку программное обеспечение транспортных систем, как правило, адаптировано к определенному типу оборудования, рекомендованного заводом изготовителем, таким образом гарантировать корректность функционирования устройства [3] на любых пассажирских транспортных средствах – не представляется возможным.
К дополнительному недостатку решения [3] следует причислить необходимость периодического проведения проверочных и обслуживающих работ, связанных с перенастройкой оборудования, поскольку в условиях нестабильной связи, периодически наблюдающейся на маршруте возможен сброс маршрутных настроек, восстановление которых не всегда происходит автоматически и поэтому требует вмешательства обслуживающих специалистов.
Раскрытие полезной модели
Технической проблемой предлагаемой полезной модели следует считать создание универсального и обладающего высокими технико-эксплуатационными показателями электронно-вычислительного устройства для маршрутных транспортных средств, обладающего широким набором технических возможностей, обеспечивающих контролируемую бесперебойную работу, связанную с поддержанием стабильности и безопасности дорожных перевозок.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели, который способствует решению указанной технической проблемы, является реализация назначения по созданию бортового компьютерного устройства для маршрутных транспортных средств, обладающего унифицированным с возможностью комплексного решения задач строением, позволяющим единовременно в автоматическом режиме осуществлять и контролировать процессы передачи и обработки маршрутной и дорожной информации, необходимой для поддержания высокого качества оказываемой транспортировочной услуги.
Заданный технический результат и указанная техническая проблема достигаются в результате того, что  модульное электронно-вычислительное устройство для маршрутных транспортных средств имеет корпусное исполнение, предусматривающее наличие печатной платы и электронно-вычислительного модуля, к которому подключены модуль ввода/вывода с поддерживающим его работоспособность модулем питания, модуль связи, обеспечивающий коммуникативное действие и распределение данных между локальными и внешними потребителями и звуковой преобразовательный кодек, при этом модуль ввода/вывода выполнен в виде аппаратно-программного средства, обеспечивающего взаимодействие с периферийными устройствами с целью получения данных, определения состояния и определения изменения состояния данных, модуль связи имеет соединение с модулем видеоввода, являющимся аппаратно-программным средством, выполняющим видеозапись аналоговых видеоданных с последующим их хранением в блоке энергонезависимой памяти, предназначенной для хранения видеоданных, а звуковой преобразовательный кодек выполняет обработку данных и способен вводить и выводить звуковую информацию.
Согласно авторскому замыслу предлагаемое комплексное электронно-вычислительное устройство предназначается для маршрутных транспортных средств и имеет унифицированную структуру, позволяющую адаптироваться под различные конструкции маршрутных транспортных средств, создавая при этом возможности по решению широкого спектра задач по обработке и передаче информации, которая используется непосредственно на маршруте и постоянно обновляется в режиме реального времени.
Поступающая дорожная и маршрутная информация, согласно полезной модели, обрабатывается и контролируется в автоматическом режиме, при этом единовременно могут перерабатываться значительные потоки данных, которые поступают из различных устройств, в том числе периферийных, контролирующих дорожную обстановку, и при своевременном реагировании, учитывая параметры конкретного маршрута водителем транспортного средства или внешней управляющей системой для оптимизации движения могут приниматься меры по корректировки параметров определенного маршрута или всей маршрутной сети.
Основой полезной модели является корпус с установленными в нем электронными компонентами, в качестве которых используются управляющая печатная плата и электронно-вычислительный модуль, который является основополагающим компонентом, выполняющим связующую функцию. Электронно-вычислительный модуль задействован как основной компонент, который обрабатывает и контролирует все поступающие в устройство данные, при этом контролируется их перемещение, кроме того осуществляется их переработка и хранение во взаимосвязанных электронных блоках, которые имеют возможность сообщения с внешними (периферийными) системами, коммуницируя с которыми становится возможным комплексное решение задач и своевременное реагирование в автоматическом режиме на постоянно изменяющиеся параметры дорожной обстановки и условия перемещения конкретного маршрутного транспортного средства.
Следует отметить, что предлагаемое строение модульного электронно-вычислительного модуля предназначено для масштабного использования на многих разновидностях маршрутных транспортных средств, также оно сочетает в себе высокий уровень технологичности и функциональности, а также универсальности применения, позволяя оказывать бесперебойную работу, связанную с переработкой, отправкой и хранением большого объема дорожной и маршрутной информации, которую в современных условиях городской эксплуатации необходимо учитывать для выработки качественных и безопасных параметров эксплуатации дорожных сетей.
Таким образом, конструктивное выполнение предлагаемого модульного электронно-вычислительного устройства для маршрутных транспортных средств с его характерными техническими особенностями образует совокупность существенных признаков необходимых для решения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию бортового компьютерного устройства для маршрутных транспортных средств, обладающего унифицированным с возможностью комплексного решения задач строением, позволяющим единовременно в автоматическом режиме осуществлять и контролировать процессы передачи и обработки маршрутной и дорожной информации, необходимой для поддержания высокого качества оказываемой транспортировочной услуги.
Следует отметить, что указанные технические результаты являются взаимосвязанными друг с другом и неизбежно принимаются во внимание специалистами в данной области техники.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена обобщенная структурная схема модульного электронно-вычислительного устройства для маршрутных транспортных средств.
Осуществление полезной модели
Предлагаемая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения и  реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрирует достижение представленной совокупностью существенных признаков решение поставленной технической проблемы и достижение заданного технического результата.
И так, предлагаемое модульное электронно-вычислительное устройство для маршрутных транспортных средств имеет корпусное исполнение, которое предусматривает наличие управляющей печатной платы и электронно-вычислительного модуля (далее  вычислительный модуль, см. фиг. 1).
Вычислительный модуль имеет USB-хаб с тремя разъемами.
Вычислительный модуль работает под управлением операционной системы Linux и выполняет прикладные программы, по следующим основным задачам:
- сбор, хранение и обработка данных о местоположении транспортного средства;
- сбор, хранение и обработка данных от подключенных внешних устройств;
- обмен данными с внешними серверами;
- обеспечение двусторонней связи, включая обмен текстовыми сообщениями;
- определение количества пассажиров;
- контроль соблюдения маршрута и расписания движения;
- передача данных на коммуникативный сервер для диспетчеров.
К вычислительному модулю подключен модуль ввода/вывода с поддерживающим его работоспособность модулем питания (см. фиг. 1). При этом модуль питания (см. фиг. 1) подключен к указанному модулю ввода/вывода через контроллер питания и соединен с источником резервного питания. Также к модулю ввода/вывода подключены датчик вскрытия корпуса устройства и приемник сигналов (ГНСС) (см. фиг. 1). Приемник ГНСС – модуль обеспечивающий получение данных о местоположении и времени от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS.
Следует отметить, что упомянутый контроллер питания (см. фиг. 1) – это программно-аппаратный модуль осуществляющий переключение между рабочим режимом и режимом энергосбережения, также осуществляет формирование сигнала о работе от внешнего источника питания, кроме того формирует сигнал таймера отключения питания.
К вычислительному модулю подключен модуль связи, который обеспечивает коммуникативное действие и распределение данных между локальными и внешними потребителями (см. фиг. 1). Модуль связи оснащен разъемами LAN, а также приемниками GSM, WiFi/Bluetooth.
Также к вычислительному модулю подключен звуковой преобразовательный кодек (далее звуковой кодек, см. фиг. 1).
Модуль ввода/вывода (см. фиг. 1) - аппаратно-программный модуль, обеспечивающий взаимодействие с различными периферийными устройствами с целью получения данных, определения состояния и определения изменения состояния данных. Данный модуль инкапсулирует детали взаимодействия с внешними устройствами и предоставляет единый механизм взаимодействия с этими устройствами. Модуль ввода/вывода (см. фиг. 1) имеет несколько входов, к нему подключены тревожная кнопка и зажигание. Также модуль ввода/вывода (см. фиг. 1) сообщен с несколькими драйверами RS-485 и драйвером CAN и имеет несколько выходов.
Модуль связи (см. фиг. 1) имеет соединение с модулем видеоввода, к которому подключены несколько видеокамер, и который является аппаратно-программным средством, выполняющим видеозапись аналоговых видеоданных с последующим их хранением в блоке энергонезависимой памяти (далее хранилище см. фиг. 1). Хранилище предназначено для хранения видеоданных.
Звуковой кодек (см. фиг. 1) выполняет обработку данных и способен вводить и выводить звуковую информацию, для чего, в частности, имеет линейные входы и выходы, микрофон, а также устройства ПУ (предварительный усилитель) и УМЗЧ (усилитель мощности звуковых частот).
Предлагаемое модульное электронно-вычислительное устройство для маршрутных транспортных средств предназначено для решения ряда сложнейших вычислительных задач.
Итак, предлагаемое модульное электронно-вычислительное устройство способно решать, следующие основные задачи:
- контроль соблюдения установленного маршрута и расписания движения транспортного средства;
- сбор, хранение и обработка данных о местоположении и скорости движения транспортного средства;
- передача сигнала тревожной кнопки;
- сбор, хранение и обработку данных от подключенных внешних устройств
- сбор, архивирование и хранение информации, в том числе в случае отсутствия электропитания;
- передачу данных по беспроводным каналам связи на коммуникационный или иной внешний сервер;
- обеспечение двусторонней голосовой связи и обмен текстовыми сообщениями между водителем и внешними службами;
- воспроизведение звуковых файлов с различной маршрутной информацией;
- осуществление видеозаписи событий дорожного маршрута;
- передача данных на коммуникационный сервер;
- обеспечение доступа к сети Интернет для пассажиров.
В таблице 1 далее представлены технические характеристики модульного электронно-вычислительного устройства для маршрутных транспортных средств.
таблица [1]
№
Наименование
Значение
1
Частота процессора
1 ГГц
2
Внутренняя память
8 ГБ
3
Оперативная память
1 ГБ
4
Хранение и запись данных
до 30 суток
5
Встроенный модем для передачи данных
GPRS/3G/4G
6
Количество SIM-карт и SIM-чипов
1 х SIM-карта1 х SIM-чип
7
Количество серверов для передачи данных
2
8
Встроенный навигационный модуль
ГЛОНАСС/GPS
9
Встроенный акселерометр
да
10
Поддержка подключения:
- Счетчиков пассажиров
да
- Терминалов оплаты проезда
да
- Датчиков температуры
да
- Датчиков уровня топлива
да
- Салонных видеокамер
до 8
- Внутрисалонного информационного табло
1
11
Входы и выходы:
- Вход ключа зажигания
да
- Количество универсальных входов
4
- Количество дискретных выходов
2
12
Интерфейсы:
RS-485:
- Количество входов
2
- Нагрузочная способность
до 16 устройств
USB:
- Количество входов
3
CAN:
- Количество входов
1
- Нагрузочная способность
до 16 устройств
Ethernet:
4
- Количество входов
4
13
Рабочий диапазон питающих напряжений
10…36 В
14
Емкость резервного аккумулятора, мАч
1400
15
Защита от повышенного напряжения
да
16
Датчик вскрытия корпуса
да
17
Диапазон рабочих температур, не хуже
-40…+80 °С
18
Класс защиты
IP54
19
Габаритные размеры, не более
250 х 100 х 200
Осуществляется модульное электронно-вычислительное устройство для маршрутных транспортных средств, следующим образом.
Следует отметить, что модуль видеоввода соединен с хранилищем посредством интерфейса SATA, который обеспечивает взаимодействие, а также считывание и запись данных, модуль связи соединен с модулем видеоввода посредством интерфейса Ethernet, вычислительный модуль соединен со звуковым кодеком посредством цифрового последовательного интерфейса, вычислительный модуль соединен с модулем связи посредством интерфейса Ethernet, вычислительный модуль соединен с модулем ввода/вывода посредством цифрового последовательного интерфейса, а модуль ввода/вывода соединен с модулем питания также посредством цифрового последовательного интерфейса.
Вычислительный модуль в среде операционной системы семейства Linux выполняет одну или несколько прикладных программ. Для взаимодействия этих программ с внешними локальными и удаленными системами, различными аналоговыми и цифровыми датчиками, источниками данных, исполнительными устройствами и подобными компонентами вычислительный модуль имеет три входа для подключения устройств с интерфейсом USB, взаимодействие с которыми поддерживается средствами операционной системы (см. фиг. 1).
Согласно замыслу полезной модели, к вычислительному модулю также подключены модуль ввода-вывода, модуль связи и звуковой кодек.
Модуль ввода-вывода инкапсулирует механизмы обмена данными с подключенными к нему устройствами и по цифровому последовательному интерфейсу может:
- автоматически или по запросу вычислительного модуля передавать данные о текущем местоположении транспортного средства, о положении ключа зажигания, о состоянии датчика вскрытия корпуса, о состоянии тревожной кнопки, о состоянии или значении напряжения на выходе устройств, подключенных к универсальным входам;
- по запросу от вычислительного модуля изменять состояние на дискретных выходах;
- обеспечить взаимодействие вычислительного модуля с устройствами, подключенными по цифровым последовательным интерфейсам RS-485 и CAN.
Вычислительный модуль может получать от звукового кодека оцифрованные аналоговые звуковые сигналы от микрофона или оборудования, имеющего линейный выход, а также передавать в звуковой кодек оцифрованные звуковые сигналы для преобразования в аналоговые, которые будут воспроизводиться на подключенные средства вывода звука или выдаваться на линейный выход.
Модуль связи выполняет функцию роутера, который реализует взаимодействие интерфейсов между вычислительным модулем, модулем видеоввода и устройствами, подключенными к модулю связи, в частности посредством интерфейсов LAN, беспроводной сети WiFi и публичной сети связи стандарта GSM.
Модуль видеоввода получает сигналы с аналоговых видеокамер, оцифровывает, сжимает по алгоритму H264 и сохраняет в хранилище (см. фиг. 1). В качестве хранилища используется жесткий диск 3,5 дюйма, подключенный по интерфейсу SATA.
Подключается модульное электронно-вычислительное устройство к бортовой сети питания маршрутного транспортного средства. Напряжение питания подается на модуль питания, который:
- формирует необходимое напряжение питания для работы компонентов, а также подключенных внешних устройств;
- при отсутствии подтверждения работы программ выполняет полную перезагрузку;
- заряжает источник резервного питания при наличии достаточного напряжения питания;
- контролирует ресурс источника резервного питания.
Таким образом установлено, что представленной совокупностью существенных признаков обеспечивается достижение заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию бортового компьютерного устройства для маршрутных транспортных средств, обладающего унифицированным с возможностью комплексного решения задач строением, позволяющим единовременно в автоматическом режиме осуществлять и контролировать процессы передачи и обработки маршрутной и дорожной информации, необходимой для поддержания высокого качества оказываемой транспортировочной услуги, что в свою очередь решает техническую проблему по созданию универсального и обладающего высокими технико-эксплуатационными показателями электронно-вычислительного устройства для маршрутных транспортных средств, обладающего широким набором технических возможностей, обеспечивающих контролируемую бесперебойную работу, связанную с поддержанием стабильности и безопасности дорожных перевозок.
Данная полезная модель может найти наиболее широкое и успешное применение в области пассажирских перевозок, производящихся наземными транспортными средствами, что будет обеспечивать высокий уровень стабильности и безопасности предоставления транспортных услуг.