ЭЛЕКТРОННАЯ НАВИГАЦИОННАЯ ПЛОМБА

Полезная модель относится к системам запирания и пломбирования вагонов и контейнеров, в частности, железнодорожных грузовых вагонов и контейнеров, подлежащих пломбированию в соответствии с правилами перевозок грузов железнодорожным транспортом, и может быть использована для контроля и предотвращения несанкционированного доступа к перевозимому грузу.
Электронная навигационная пломба (далее – ЭНП) предназначена для измерений текущих навигационных параметров (географических координат, скорости перемещения и пр.) по сигналам навигационных космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем, таких как ГЛОНАСС, GPS и BeiDou, определения на их основе координат местоположения ЭНП, записи и хранения полученной информации в энергонезависимой памяти изделия, отправки на основе навигационных параметров информации о перемещении транспортных средств, контейнеров или вагонов, а также о сохранности (вскрытии) изделия в систему отслеживания перевозки товаров (далее – СОПТ).
Известно электронное пломбировочное устройство многоразового действия (ЭПУ МД) (патент РФ RU2596474, опубл. 10.09.2016, МПК Е05В39/02), которое представляет собой устройство, содержащее в своем составе корпус, средства хранения пломбировочной информации и обмена данными с переносным и/или стационарным считывающим устройством с одним источником модулированного оптического излучения, одним приемником оптического излучения, которые последовательно замыкаются одноразовым силовым оптико-электронным крепежом (ОСОЭК), геркон, устанавливаемый в непосредственной близости от антенны радиочастотной идентификации, источник электрического питания во взрывобезопасном исполнении, микросхему асимметричного шифрования, запоминающее устройство, совмещенное со средством хранения пломбировочной информации, микропроцессор, датчик измерения ускорений по трем осям, датчик измерения внутренней температуры со встроенным термостатом, вибрационный сигнализатор, световой сигнализатор, канал подвижной сотовой связи, приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS с антенным блоком. ЭПУ МД является пломбировочным устройством многоразового действия, для чего в нем вместо многослойного троса, содержащего электропроводящий материал, применен одноразовый силовой оптико-электронный крепеж. Основным отличием известного устройства от заявленной полезной модели является достаточно сложный механизм обеспечения многократного использования ЭПУ МД.
Также известно электронное пломбировочное устройство (патент РФ RU193760, опубл. 13.11.2019, МПК Е05В39/02), которое представляет собой устройство, конструкция которого характеризуется повышенной живучестью, повышенным удобством эксплуатации и возможностью активации «спящего» устройства в условиях сильных электромагнитных помех. Конструкция электронного пломбировочного устройства включает в себя устройство контроля состояния тросовой петли, устройство управления на базе микропроцессора, энергонезависимое запоминающее устройство, устройство мобильной сотовой связи стандарта GSM с антенной, устройство спутникового канала связи GPS/ГЛОНАСС с антенной, устройство канала ближней связи NFC с антенной и аккумулятор. Также помимо вышеописанных элементов в электронное пломбировочное устройство входят оптический датчик вскрытия корпуса, устройство криптографической защиты информации, датчик Холла, контроллер беспроводного заряда аккумулятора, катушка индуктивности устройства контроля состояния тросовой петли и др.
Основным отличием является конструктивное исполнение внутренних элементов устройства, при этом сам способ работы электронного пломбировочного устройства не описан в патенте.
Ближайшим аналогом настоящей полезной модели является электронное пломбировочное устройство многоразового действия (патент РФ RU2647820, опубл. 19.03.2018, МПК Е05В39/02), содержащее корпус в пыле- и влагозащищенном исполнении, источник электрического питания, микропроцессорный блок, соединенный с блоками контроля целостности троса, блоком хранения пломбировочной информации, запоминающим устройством, микросхемой асимметричного шифрования, датчиком измерения ускорений по трем осям, датчиком измерения внутренней температуры, блоком формирования каналов связи с датчиками, приемником радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS с антенным блоком, световым сигнализатором, два геркона, магнитный крепеж. Устройство также содержит две сигнальные обмотки по одной на каждом из магнитов магнитного крепежа, два силовых ключа сигнальных обмоток, два генератора набора частот, два детектора сигнальных обмоток, блок измерения магнитных свойств материала в месте крепления устройства, геркон контроля магнитного крепления устройства, три блока сглаживания дребезга контактов, приемопередатчик канала связи системы «Гонец» с антенным блоком, приемопередатчик канала связи системы «Иридиум» с антенным блоком, анализатор уровней сигналов, идентификатор отпечатка пальца оператора, кнопку считывания отпечатка пальца оператора, задатчик минимально допустимого значения напряжения источника электрического питания устройства, блок сравнения напряжения питания, группу удаленных датчиков качества транспортирования грузов в составе датчиков задымления и влажности транспортируемого груза, датчика удара, воздействующего на транспортируемый груз, веса и объема транспортируемого груза, блоки формирования каналов связи и источники питания датчиков задымления, влажности, удара, веса и объема транспортируемого груза, анализатор уровней сигналов. В случае несанкционированного нарушения целостности пломбировочного троса на охраняемом объекте блоки контроля целостности троса формируют сигнал тревоги на микропроцессорный блок, который записывается в запоминающее устройство и к которому добавляется сигнал от приемника радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS. В результате формируется сигнал тревоги о нарушениях целостности пломбировочного троса на охраняемом объекте с указанием географических навигационных координат, который передается в центр мониторинга качества и процесса транспортировки груза.
Известное устройство обеспечивает повышение качества транспортировки груза посредством мониторинга параметров его транспортировки и своевременной передачи информации о задымлении, влажности, подверженности ударам, изменении веса и объема транспортируемого груза, автоматического выбора наилучшего в данный момент канала спутниковой связи с центром мониторинга качества и процесса транспортировки груза, а также сохранности груза посредством измерения и хранения в памяти устройства магнитных свойств материала в месте крепления устройства в процессе всего периода транспортирования и повышения стойкости к криминальным воздействиям путем проверки прав доступа операторов к пломбированию и снятию многоразовой пломбы.
При этом известное устройство предназначено для установки преимущественно на защищаемые объекты, выполненные из металла, что обусловлено использованием магнитных креплений. Основным отличием является наличие магнитных креплений известного устройства, которые обеспечивают многократность его использования.
Таким образом, существует задача разработки ЭНП, которая обеспечивала бы защиту грузов как от несанкционированного вскрытия и хранения записанных данных (таких как серийный номер, номер вагона, место и время опломбирования, пункты отправления и назначения вагона или контейнера, данные о сотруднике, осуществившим навешивание пломбы и т.д.), так и возможность быстрого и точного определения местонахождения груза.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является обеспечение возможности дистанционного контроля перемещения груза и повышение надежности его хранения, а также расширение арсенала уже имеющихся электронных навигационных пломбирующих устройств.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что электронная навигационная пломба состоит из ударостойкого влагозащищенного корпуса и многоразового элемента пломбирования. Корпус содержит управляющий модуль, навигационный модуль с блоком приема и измерения текущих навигационных параметров по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS, BeiDou и внутренней антенной, коммуникационный модуль с блоком беспроводной связи Bluetooth, блоком беспроводной связи GSM и внутренней антенной, модуль интерфейса пользователя с блоком визуальной индикации и зуммером, блок хранения данных, блок кварцевого резонатора, модуль детектора движения, модуль средства криптографической защиты информации (далее – СКЗИ), модуль электропитания с аккумуляторным блоком и блоком беспроводной зарядки, контрольный модуль, связанный с многоразовым элементом пломбирования гальванически и содержащий датчик контроля целостности корпуса, блок электродвигателя и блок запорного механизма, связанный с многоразовым элементом пломбирования механически.
Многоразовый элемент пломбирования выполнен в виде стального каната в ПВХ оплетке с изолированной токопроводящей жилой и наконечниками на концах.
Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата также возможны в частных вариантах исполнения заявленной ЭНП.
В рабочем положении многоразовый элемент пломбирования (трос) обоими своими наконечниками установлен в отверстия в корпусе и через контактные элементы и плату образует замкнутый электрический контур. При этом контрольный модуль осуществляет контроль целостности многоразового элемента пломбирования посредством измерения разности потенциалов между его наконечниками, а также контроль целостности корпуса посредством датчика контроля целостности корпуса.
В случае нарушения целостности корпуса или целостности многоразового элемента пломбирования ЭНП незамедлительно передает в СОПТ сигнал о вскрытии с указанием места и времени несанкционированного воздействия на ЭНП и ее текущее местоположение.
Модуль СКЗИ обеспечивает защиту данных посредством криптографических преобразований.
Для обеспечения стойкости ЭНП к электромагнитным воздействиям применяется специализированное схемотехническое решение с использованием защитных полупроводниковых элементов и фильтрующих емкостей, а также широкодиапазонных преобразователей электропитания.
Далее полезная модель, а также некоторые ее возможные варианты осуществления более подробно поясняются со ссылками на фигуры, где:
на фиг.1 приведен общий вид ЭНП;
на фиг. 2 показан сборочный чертеж ЭНП с электродвигателем;
на фиг. 3 показан сборочный чертеж ЭНП с элементом запорного механизма;
на фиг. 4 показан сборочный чертеж ЭНП с контактными элементами;
на фиг. 5 показан сборочный чертеж ЭНП с платой.
Заявленная ЭНП содержит корпус 1, который может быть выполнен из высокопрочного поликарбоната, обеспечивающего ударостойкость и влагостойкость. На крышке корпуса 1 размещается один или несколько, предпочтительно не менее четырех светодиодных индикаторов, отображающих текущее состояние и режим работы ЭНП. Также на корпусе ЭНП могут иметься крепежные проушины и магнит для его фиксации на защищаемом объекте.
Многоразовый элемент 2 пломбирования выполнен в виде прочного стального каната в ПВХ оплетке с изолированной токопроводящей жилой и наконечниками на концах, устанавливаемыми в корпус 1. ПВХ оплетка многоразового элемента 2 пломбирования защищает металлическую основу от действий агрессивных сред и других разрушающих факторов.
Блок 3 электродвигателя, показанный вынесенным на фиг. 2, кинематически связан с блоком 4 запорного механизма (фиг. 3) и обеспечивает перемещение рейки запорного механизма для блокирования наконечников многоразового элемента 2 пломбирования, установленных в корпус 1. Блок 4 запорного механизма обеспечивает надежное блокирование многоразового элемента 2 пломбирования в корпусе 1, а также исключает возможность механического взлома ЭНП с сохранением целостности корпуса 1.
Контактные элементы 5 (фиг. 4), с одной стороны, связаны электрически через плату 6 (фиг. 5), с другой стороны, взаимодействуют с наконечниками многоразового элемента 2 пломбирования при их установке в корпус 1, обеспечивая образование замкнутого электрического контура.
На плате 6 располагаются основные модули ЭНП, а именно:
управляющий модуль, обеспечивающий управление внутренними модулями, блоком 3 электродвигателя, блоком 4 запорного механизма, а также хранение информации во внутренней энергонезависимой памяти ЭНП;
навигационный модуль, обеспечивающий определение навигационных параметров в системах координат ПЗ-90.11 и WGS-84 с возможностью преобразования полученных значений из одной системы координат в другую. ЭНП с помощью навигационного модуля формирует информацию о текущих координатах и векторе направления движения ЭНП, а, следовательно, и груза путем приема и обработки сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS/BeiDou по факту события и/или времени, например, в момент изменения режима или состояния ЭНП и периодически с интервалом времени, значение которого задается командой от СОПТ;
коммуникационный модуль, обеспечивающий передачу данных по сетям стандарта GSM, прием и передачу данных большого объема на расстоянии до 10 метров по каналам беспроводной связи ближнего радиуса действия Bluetooth, прием и передачу идентификационной информации, а также команд по каналам беспроводной связи ближнего радиуса действия NFC, информационное взаимодействие с СОПТ, информационное взаимодействие с электронными датчиками, такими как, например, датчик температуры, по каналам беспроводной связи ближнего радиуса действия Bluetooth;
модуль интерфейса пользователя, обеспечивающий предоставление информации о текущем состоянии или режиме, в котором находится ЭНП, уровне заряда аккумулятора, состоянии подключения ЭНП к СОПТ по сетям подвижной радиотелефонной связи, приеме сигналов ГНСС, изменении режима работы ЭНП;
блок хранения данных с вводимой и сохраняемой в нем информацией о наложении/снятии ЭНП, начале и прекращении движения груза, уменьшении заряда аккумулятора до критически низкого уровня, изменении текущего числа выполненных циклов заряда аккумулятора, результатах самодиагностики, нарушении целостности корпуса 1, нарушении целостности многоразового элемента 2 пломбирования, результате обновления программного обеспечения (ПО) ЭНП, неспособности определения положения, обнаружении неисправности, изменении текущего режима работы или состояния ЭНП;
блок кварцевого резонатора, обеспечивающий стабилизацию частоты микроконтроллера ЭНП;
контрольный модуль, обеспечивающий контроль целостности корпуса 1 и контроль целостности многоразового элемента 2 пломбирования. Контроль целостности корпуса 1 и контроль целостности многоразового элемента 2 пломбирования могут быть реализованы аппаратно-программными средствами (электронными компонентами на плате 6 и программным обеспечением). Для контроля целостности корпуса 1 используется датчик контроля целостности корпуса (тампер 7), установленный на плате 6 (см. фиг. 5). Тампер 7 имеет подвижный элемент, выполненный в виде флажка, и в зависимости от его положения находится в состоянии «замкнуто», когда флажок прижат крышкой и целостность корпуса 1 не нарушена, или в состоянии «разомкнуто», когда целостность корпуса 1 нарушена и флажок не прижат крышкой. Контроль целостности многоразового элемента 2 пломбирования осуществляется посредством измерения разности потенциалов между его наконечниками. В случае нарушения целостности корпуса 1 или целостности многоразового элемента пломбирования ЭНП незамедлительно передает в СОПТ сигнал о вскрытии с указанием места и времени несанкционированного воздействия на ЭНП и ее текущее местоположение;
модуль детектора движения, который включает трехосевой интегрированный акселерометр с выбираемой чувствительностью (±2g, ±4g, ±8g);
модуль СКЗИ, обеспечивающий защиту данных посредством криптографических преобразований.
Заявленная ЭНП работает следующим образом.
При установке наконечников многоразового элемента 2 пломбирования (троса) в отверстия в корпусе 1 происходит замыкание наконечников троса с контактными элементами 5 и образуется замкнутый электрический контур; электродвигатель 3 перемещает рейку запорного механизма 4, наконечники троса блокируются, ЭНП переходит в режим «Под охраной». При этом осуществляется контроль целостности корпуса 1 и контроль целостности многоразового элемента 2 пломбирования.
В случае нарушения целостности корпуса 1 или целостности многоразового элемента 2 пломбирования ЭНП незамедлительно передает в СОПТ сигнал о вскрытии с указанием места и времени несанкционированного воздействия на ЭНП и ее текущее местоположение.
Таким образом, настоящая полезная модель повышает надежность контроля и обеспечивает новые функциональные возможности при запирании железнодорожных грузовых контейнеров и вагонов, а также иных объектов, подлежащих запиранию и контролю, возможность электронного дистанционного контроля за целостностью груза и определения состоявшегося факта вскрытия ЭНП.