МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ НОСИМЫЙ ПРИБОР СВЯЗИ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ

Полезная модель относится к телекоммуникационным устройствам, а именно к промышленным коммуникаторам, которые широко применяются для организации удаленных работ, мониторинга и управления технологическими процессами на подвижных и стационарных объектах, в частности, на железной дороге осмотрщиками вагонов для связи с оператором пункта технического осмотра подвижного состава.
Известен мобильный терминал (RU 53830 U1, H04B 1/38, 27.05.2006), который содержит внешнюю GSM антенну, связанную с базовой станцией, внутреннюю антенну, внешнюю GPS антенну, связанную со спутниками, модем, микроконтроллер, навигационный узел, узел управления электропитанием и переключатель антенн, четвертый вход переключателя антенн подключен к первому выходу микроконтроллера, при этом второй вход-выход модема подключен ко второму входу-выходу микроконтроллера, третий вход-выход микроконтроллера подключен к первому входу-выходу навигационного узла, второй вход-выход которого подключен к внешней GPS антенне, четвертый вход-выход микроконтроллера подключен к узлу управления электропитанием, отличающийся тем, что в него дополнительно введены переключатель, универсальный порт ввода/вывода, внешний порт RS-232, аудиоинтерфейс, радиомодуль, переключатель порта, внутренний порт RS-232 и внутренняя радиоантенна, причем пятый вход-выход микроконтроллера подключен к входу-выходу универсального порта ввода-вывода, шестой вход-выход микроконтроллера подключен к входу-выходу внешнего порта RS-232, седьмой вход-выход микроконтроллера подключен к первому входу-выходу переключателя порта, второй вход-выход которого подключен к первому входу-выходу радиомодуля, третий вход-выход переключателя порта подключен к первому входу-выходу внутреннего порта RS-232, второй вход-выход которого связан с модулем расширения, второй вход-выход радиомодуля подключен к внутренней радиоантенне, а третий вход-выход модема подключен к входу-выходу аудиоинтерфейса.
Недостатком известного устройства является отсутствие связи по УКВ диапазону.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является радиостанция для осуществления мобильной связи на железной дороге (RU 2320088 C1, H04B 7/26, 20.03.2008), содержащая устройство ввода и преобразования, состоящее из устройства ввода/вывода аудиоинформации, аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователя, устройства ввода/вывода дискретной информации, схемы управления, которая через линейный интерфейс соединена с интерфейсом устройства ввода и преобразования устройства управления. Устройство управления содержит адаптеры телеуправления и проводного канала и интерфейс служебного канала, которые по общей шине соединены с цифровым сигнальным процессором. Интерфейс служебного канала соединен через усилитель низкой частоты с громкоговорителем. Один из выходов цифрового сигнального процессора соединен с первым приемопередающим устройством, которое через антенно-согласующее устройство имеет выход на антенну КВ-диапазона, другой - с одним из входов цифрового сигнального процессора второго приемопередающего устройства, содержащего также цифроаналоговый преобразователь, передатчик, антенный переключатель, приемник, цифровой преобразователь и антенну УКВ-диапазона. В приемник первого приемопередающего устройства, состоящего из элементов второго приемопередающего устройства, дополнительно введен адаптивный подавитель импульсных помех, состоящий из широкополосного входного фильтра и соединенных последовательно первого высокочастотного переключателя, широкополосного усилителя-ограничителя, резонансного контура, двустороннего ограничителя высокочастотного сигнала, аттенюатора и второго высокочастотного переключателя.
Недостатком известной радиостанции является отсутствие возможности получения, заполнения и передачи документов в базу данных автоматизированной системы управления пунктом технического осмотра с использованием связи GSM/GPRS.
В настоящее время для связи осмотрщика с оператором пункта технического осмотра используется указанная радиостанция. Оператор пункта технического осмотра, сидя за компьютером, работает с базой данных автоматизированной системы управления пунктом технического осмотра и, либо диктует осмотрщику какие-либо данные, либо вносит какие-либо данные с его слов в базу данных автоматизированной системы управления пунктом технического осмотра (например, обнаруженные неисправности вагона). Сложность использования подобных приборов на передвижном объекте заключается в наличии зон неустойчивого сигнала или в отсутствие сигнала. В связи с тем, что крупные станции (а именно на них работает 95% осмотрщиков) имеют хорошее покрытие сетями GSM различных операторов связи, то такая связь наиболее предпочтительна.
В основу изобретения положено решение следующей задачи - замена голосовой аналоговой связи цифровой по сетям GSM передачи данных, с сохранением функции голосовой связи для экстренных режимов.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в многофункциональный носимый прибор связи на железной дороге, состоящий из приемопередатчика УКВ диапазона, выполненного на печатной плате и соединенного с цифровым преобразователем, блоком ввода/вывода аудиоинформации, блоком питания и блока индикации и управления приемопередатчиком, которые размещены в корпусе с установленной на его торцевой части антенной УКВ, согласно предложению в корпус над печатной платой приемопередатчика УКВ диапазона размещена дополнительная печатная плата, на которой установлен микропроцессор со средством подключения к сетям GSM, средство позиционирования GPS и модуль Wi-Fi, над дополнительной печатной платой размещен дисплей, а блок индикации и управления выполнен общим для приемопередатчика УКВ диапазона и микропроцессора и расположен в нижней части корпуса, блок питания представляет собой съемную аккумуляторную батарею, закрепленную в нижней части корпуса прибора под панелью индикации и управления прибором и блоком ввода/вывода аудиоинформации, и соединенную посредством разъемного соединения с приемопередатчиком УКВ диапазона, информационный выход которого соединен через интерфейс с входом микропроцессора, соединенного через разъемное соединение с дисплеем и через кабельное соединение с интерфейсом панели индикации и управления прибором, на торцевой части корпуса установлена антенна для приема спутникового сигнала позиционирования.
Многофункциональный носимый прибор связи на железной дороге выполняет следующие функции:
- голосовая радиосвязь (работа в режиме радиостанции УКВ диапазона);
- передача данных в цифровом виде через GSM-сети, с выводом данных на дисплей и вводом данных с использованием клавиатуры;
- передача данных и управление различными объектами по беспроводному интерфейсу Wi-Fi;
- определение собственного местоположения при помощи системы глобального позиционирования GPS.
На чертеже представлена функциональная схема многофункционального носимого прибора связи на железной дороге.
Многофункциональный носимый прибор связи на железной дороге, состоит из приемопередатчика 1 УКВ диапазона, выполненного на печатной плате 2 с цифровым преобразователем 3 и соединенного с блоком 4 ввода/вывода аудиоинформации, блоком 6 питания, и блока 5 индикации и управления приемопередатчиком, которые размещены в корпусе 7 с установленной на его торцевой части антенной 8 УКВ. В корпусе 7 над печатной платой 2 приемопередатчика 1 УКВ диапазона размещена дополнительная печатная плата 9, на которой установлен микропроцессор 10 со средством 11 подключения к сетям GSM для передачи данных, средством позиционирования 12 GPS и модулем 13 Wi-Fi. Над дополнительной печатной платой 9 размещен дисплей 14, а блок индикации и управления 5 выполнен общим для приемопередатчика УКВ диапазона и микропроцессора и расположен в нижней части корпуса 7. Блок 6 питания представляет собой съемную аккумуляторную батарею, закрепленную в нижней части корпуса 7 прибора под панелью 5 индикации и управления прибором и блоком 4 ввода/вывода аудиоинформации, и соединенную посредством разъемного соединения с приемопередатчиком 1 УКВ диапазона, информационный выход которого соединен через интерфейс с входом микропроцессора 10, соединенного через разъемное соединение с дисплеем 14 и через кабельное соединение с интерфейсом панели 5 индикации и управления прибором. На торцевой части корпуса 7 установлена антенна 15 для приема спутникового сигнала позиционирования.
На передней панели корпуса 7 находятся дисплей 14 под сдвижной крышкой из оргстекла, кнопки управления микропроцессором 10 и кнопки управления приемопередатчиком 1 УКВ диапазона. Между кнопками индикаторы приемопередатчика 1 и заряда блока 6 питания прибора. Еще два индикатора связи по стандарту GSM находятся справа от дисплея 14. Также на передней панели находится декоративная решетка под которой установлены динамик и микрофон блока 4 ввода/вывода аудиоинформации.
На левой панели прибора находятся отдельные выключатели питания приемопередатчика 1 УКВ диапазона и микропроцессора 10 и клавиша ПРИЕМ/ПЕРЕДАЧА (тангента) приемопередатчика 1.
На правой панели прибора находятся гнезда для подключения флэш-карты SD, кабеля USB, кнопки перехода в ждущий режим SLEEP и сброса RES микропроцессора 10. Все кроме кнопки SLEEP закрыто резиновыми заглушками. В устройстве используется следующие функциональные элементы:
- микропроцессор 10 с тактовой частотой 520 Мгц, объем оперативной памяти 128 Мбайт, постоянной памяти 512 Мбайт для управления подключением к сетям GSM/GPRS, обработки и хранения, получения и передачи данных;
- средство 11 подключения к сетям GSM-модуль GSM/GPRS class 10 для подключения к сетям GSM/GPRS;
- средство позиционирования 12 GPS-модуль 13 приемника GPS (на чипсете Sirf-Ш) с антенной 15 GPS для позиционирования на местности;
- модуль 13 WLAN (WiFi) 802.11b для передачи данных на сервер устройства управления опробованием тормозов 300-500 м;
- дополнительно может быть установлен модуль Bluetooth (v2.0+EDR) для передачи данных от устройства к устройству при непосредственной близости;
- приемопередатчик 1 УКВ диапазона с антенной 8 УКВ для голосовой связи на выделенных частотах до 1 км;
- дисплей 14 для отображения результатов работы программы.
Помехоустойчивость прибора обеспечена за счет частотного и временного разделения каналов голосовой связи и каналов передачи данных.
Многофункциональный носимый прибор связи на железной дороге работает следующим образом:
Для использования прибора в качестве переносной радиостанции включается питание приемопередатчика 1 УКВ диапазона выключателем на боковой панели прибора. Переключение режимов прием/передача выполняется клавишей на этой же панели прибора. Дополнительные настройки радиостанции (номер канала, шумоподавление, уровень мощности и т.д.) выполняются при помощи клавиатуры на передней панели прибора, при включенном микропроцессоре 10, что стало возможным за счет то, что блок индикации и управления 5 выполнен общим для приемопередатчика 1 УКВ диапазона и микропроцессора 10, программного обеспечения микропроцессора 10 и связи приемопередатчика 1 УКВ диапазона с микропроцессором 10 по интерфейсу UART.
Для выполнения других функций включается питание микропроцессора 10 выключателем на боковой панели прибора. После выполнения загрузки операционной системы запускается на выполнение предустановленное программное обеспечение. Запуск и управление работой программы выполняются при помощи клавиатуры на передней панели прибора и стилуса. Для подключения флэш-карт SD и устройств USB открыть резиновые заглушки соответствующих разъемов.
В качестве информации на прибор осмотрщику передается наряд на обслуживание поезда или группы вагонов с указанием в каком парке, на каком пути какие вагоны и с какой стороны он должен обслужить. Кроме того из системы электронного документооборота на прибор передаются сформированные по результатам его работы электронные документы для подписания их электронной подписью.
После подключения устройства к сети GSM по протоколу GPRS через Интернет происходит подключение к шлюзу Интернет-СПД (сеть передачи данных - общее название сети), РЖД с которого выполняется подключение по протоколу TCP/IP, HTTP к серверу базы данных автоматизированной системы управления пунктом технического осмотра.
Применение на устройстве одновременно программного обеспечения по защите информации VipNet Mobile и КриптоПро позволило решить вопросы подключения к ресурсам ОАО РЖД с защитой информации соответствующей ГОСТ 28147-89.
Результаты работы программы отображаются на дисплее прибора. Для экономии энергии аккумуляторной батареи при длительных паузах прибор можно переводить в ждущий режим нажатием кнопки SLEEP на боковой панели. Выход из ждущего режим выполняется повторным нажатием этой кнопки.
За счет расширении функциональных возможностей многофункциональный носимый прибор связи на железной дороге дает возможность передачи данных по сетям цифровой GSM связи, с сохранением функции голосовой связи для экстренных режимов.