Модуль бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM

Полезная модель относится к автоматике, в частности к устройствам для приема и передачи цифровой информации и может применяться для реализации систем обмена и передачи данных для контроля и мониторинга систем наземных транспортных средств, относящихся к сельскохозяйственной технике, позволяет обеспечить бесперебойную передачу цифровых данных в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM.
Наиболее близким устройством к предполагаемой полезной модели является терминал транспортного средства, включающий в себя управляющий микроконтроллер, антенну GPS/ГЛОНАСС, SIM-чип, корпус. В корпусе размещены резервный источник питания и печатная плата. На печатной плате размещены flash-память, трехосевой акселерометр, приемник GPS/ГЛОНАСС, модуль управления электропитанием, GSM-модуль с антенной, светодиодные индикаторы, модуль подключения интерфейсных устройств, слот для установки SIM-карты оператора сотовой связи, модуль внешнего электропитания, (патент РФ на изобретение №2537892 кл. G08G 1/123, B60R 25/00 опубл. 01.10.2015, Бюл. №1)
Недостатком терминала транспортного средства является отсутствие возможности бесперебойной передачи цифровой информации от устройств контроля и мониторинга транспортных средств в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM, так как отсутствует возможность прямой передачи данных накопленной информации между устройствами по радиоканалу, отсутствует возможность автоматического динамического объединения с другими устройствами в сетевые кластеры с выбором наилучшего канала передачи информации, отсутствует возможность взаимодействия с оператором по Bluetooth каналу для получения накопленных данных и управлением модуля.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение функциональных возможностей в области бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного наземного средства в условиях недостаточного покрытия GSM/GPRS сигнала.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении возможности осуществления функций бесперебойной передачи цифровых данных в условиях недостаточного покрытия GSM сигнала с возможностью передачи накопленной информации между модулями по радиоканалу 433 и 868 МГц, автоматическое динамическое объединение с другими модулями контроля и мониторинга наземного транспортного средства в сетевые кластеры с выбором наилучшего канала передачи информации.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что модуль бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM, включающий в себя корпус, в котором размещена печатная плата, на которой расположен управляющий микроконтроллер, согласно изобретению, дополнительно содержит GSM/GPRS модем с двумя SIM картами с возможностью выбора оператора связи и внешней антенной, который соединен по последовательному интерфейсу UART1 с микроконтроллером, GPS приемник с внутренней антенной, соединенный по интерфейсу UART2 с микроконтроллером, радиоприемопередатчик с диапазоном рабочих частот 434 МГц и 864 МГц с внешней антенной, соединенный по интерфейсу UART3 с микроконтроллером, Bluetooth модуль, соединенный по интерфейсу UART4 с микроконтроллером, устройство хранения данных на базе SD card объемом не менее 2 Гб, соединенный по периферийному последовательному интерфейсу SPI с микроконтроллером, кроме того, микроконтроллер имеет аналоговый вход с рабочим напряжением от 0 до 36 вольт, цифровой вход от 0 до 36 вольт, частотный вход 0-1000 Гц, импульсный вход с рабочим напряжение в диапазоне от 0 до 36 вольт, СОМ-порты RS485 и RS232.
Предлагаемый модуль передачи информации транспортного средства имеет возможность передачи цифровых данных в условиях недостаточного покрытия GSM/GPRS сигнала, за счет возможности объединения в сетевые кластеры при помощи радиоприемопередатчика по радиоканалам с другими аналогичными устройствами с выбором устройства для передачи данных с наиболее устойчивым GSM/GPRS сигналом, модуль имеет функции автоматического выбора канала передачи данных по средствам GSM/GPRS модема который имеет возможность выбора оператора связи с более высоким и устойчивым сигналом связи, в случае отсутствия GSM/GPRS сигнала модуль передачи информации имеет возможность передачи цифровых данных по радиоканалу 434 МГц и 864 МГц с радиусом действия до 600 метров на другие модули передачи цифровой информации контроля транспортного средства, объединяя модули передачи цифровой информации в сетевые кластеры с выбором наилучшего канала передачи цифровых данных.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг., на которой представлена структурная схема модуля бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM.
Схема содержит:
- 32 битный микроконтроллер с рабочей частотой 80 МГц (1), GSM/GPRS модем с внешней антенной и двумя SIM картами с возможностью выбора оператора связи (2), GPS приемник с внутренней антенной (3), радиоприемопередатчик с диапазоном 434 МГц и 868 МГц с внешней антенной (4), Bluetooth модуль (5), устройство хранения данных на базе SD card объемом не менее 2 Гб (6), аналоговый вход с рабочим напряжением от 0 до 36 вольт (7), цифровой вход от 0 до 36 вольт (8), частотный вход 0-1000 Гц (9), импульсный вход с рабочим напряжение в диапазоне от 0 до 36 вольт (10), СОМ-порт RS232 (11), СОМ-порт RS485 (12).
Устройство работает следующим образом.
При подачи напряжения питания на микроконтроллер (1) устройство включается, с помощью СОМ-портов (11, 12) выполняется считывание информации с устройств контроля и мониторинга технических транспортных средств, а также информация о геолокации модуля GPS (3), микроконтроллер (1) обрабатывает полученную информацию и подготавливает цифровую информацию для передачи через GSM/GPRS модем с внешней антенной (2) и записывает на устройство хранения данных на базе SD card (6), при этом выполняется передача цифровой информации на сервер, если уровень сигнала недостаточен для передачи цифровых данных при помощи GSM/GPRS модема (2), микроконтроллер (1) по заложенному алгоритму выполняет поиск радиоприемопередатчика (4) модуля бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM на другом транспортном средстве в радиусе действия до 600 метров, при обнаружении модуля бесперебойной передачи цифровых данных на другом транспортном средстве, находящемся в зоне действия радиоприемопередатчика, информация передается на данный модуль бесперебойной передачи цифровых данных на другом транспортном средстве и уже с аналогичного модуля выполняется передача информации по доступному способу передачи цифровой информации на сервер, при недостаточном уровне сигнала GSM/GPRS модема (2) и отсутствии установившейся связи радиоприемопередатчика (4) микроконтроллер (1) записывает информацию на устройство хранения данных на базе SD card (6) и ставит в очередь на передачу, при восстановлении связи устройствами GSM/GPRS модема (2) или радиоприемопередатчиком (4) выполняется ее передача. При считывании сигналов с аналогово входа (7), цифрового входа (8), частотного входа (9), импульсного входа (10) микроконтроллер (1) обрабатывает полученную информацию и подготавливает цифровую информацию для передачи через GSM/GPRS модем (2) и записывает на устройство хранения данных на базе SD card (6), при этом выполняется передача цифровой информации на сервер, если уровень сигнала недостаточен для передачи цифровых данных с GSM/GPRS модема (2) микроконтроллер (1) по заложенному алгоритму выполняет поиск, используя радиоприемопередатчик (4), выполняя поиск модуля бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM на другом транспортном средстве в радиусе действия до 600 метров, при обнаружении модуля бесперебойной передачи цифровых данных на другом транспортном средстве в зоне действия радиоприемопередатчика информация передается на данный модуль бесперебойной передачи цифровых данных от устройств контроля и мониторинга транспортного средства в условиях недостаточного покрытия сотовой связи GSM на другом транспортном средстве и уже с аналогичного модуля выполняется передача информации по доступному способу передачи цифровой информации на сервер, при недостаточном уровне сигнала GSM/GPRS модема (2) и отсутствии установившейся связи радиоприемопередатчика (4) микроконтроллер (1) записывает информацию на устройство хранения данных на базе SD card объемом не менее 2 Гб (6) и ставит в очередь на передачу, при восстановлении связи устройствами GSM/GPRS модема (2) или радиоприемопередатчика (4) выполняется ее передача. Для местного управления и считывания информации оператором применяется Bluetooth модуль (5), оператор устанавливает связь при помощи устройств с поддержкой BLE и сервисным приложением.
Предлагаемая полезная модель позволяет осуществить передачу данных при недостаточном уровне GSM сигнала. Его применение уменьшает время получения цифровой информации от устройств контроля и мониторинга технических транспортных средств, что позволяет своевременно реагировать на изменение контролируемой информации, что позволит предотвращать нештатные ситуации при контроле транспортных средств, таким образом, повысит надежность и эффективность систем передачи контролируемой информации.