МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК

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, опубл. 02.12.2020г. [1]).
Известная система сбора данных [1] относится к технологии динамичного управления сбором данных на основе датчиков в транспортных средствах, при этом учитываются динамическое регулирование сигналов и параметры обработки сигналов, основываясь на непрерывно меняющихся параметрах 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.
Наиболее близким с точки зрения технической сути к рассматриваемой полезной модели следует причислить устройство передачи информации для транспортного средства (см. RU189705, кл. B60R25/00, опубл. 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.
Раскрытие полезной модели
Технической проблемой предлагаемой полезной модели является создание автономного модульного контрольно-измерительного транспортного блока, способного решать широкий спектр технических задач, направленных на обеспечение высокого уровня безопасности, автоматизации и технологичности эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели, который объективно проявляется в ходе ее использования, является реализация указанного назначения по созданию целостного транспортного блока управления, сопрягаемого с системами транспортного средства, обеспечивая расширение и улучшение коммуникативных связей при одновременном повышении скорости обработки и передачи информации, что в сочетании обеспечивает заметное повышение уровня стабильности и безопасности дорожных перевозок.
Указанный технический результат и существующая техническая проблема достигаются в результате того, что модульное контрольно-измерительное устройство для наземных транспортных средств имеет корпусное исполнение, предусматривающее наличие управляющего электронного блока, к которому подключены взаимодействующие между собой аппаратный модуль спутниковой навигации и тахографический модуль, при этом аппаратный модуль спутниковой навигации соединен с группой устройств приема и обработки аудиосигналов, и имеет связи с поддерживающими функциональность компонентами, к числу которых относятся аккумуляторный блок, интерфейсы аналого-цифровых преобразователей, беспроводные интерфейсы для работы с внешними устройствами, встроенные модемы, а также группа интерфейсов, контролирующих передачу данных и выявляющих протокольные ошибки при подключении к внешним системам, причем упомянутая связь с аккумуляторным блоком, интерфейсами аналого-цифровых преобразователей и отдельными беспроводными интерфейсами для работы с внешними устройствами выполнена односторонней с передачей соответствующих исходящих сигналов в аппаратный модуль спутниковой навигации, а тахографический модуль имеет связи со средствами по обработке информации и выполнен с возможностью обнаружения сигналов от последовательно активирующихся исполнительного пускового и контрольно-измерительного средств, причем к числу средств по обработке информации относятся устройства ввода/вывода данных, навигационно-криптографический модуль, устройства распознавания микросхем носителей информации, интерфейсы для обмена данными с калибровочными устройствами и устройствами выгрузки данных, а также интерфейс для связи с накопителями данных.
В соответствии с авторским замыслом предлагается к рассмотрению универсальный многофункциональный транспортный компьютер модульного корпусного строения, который интегрируется с оборудованием определенного типа транспортного средства и, взаимодействуя с таковым, в частности, имеет возможность:
- сбора, хранения и обработки данных, поступающих от терминалов оплаты, устройств подсчета пассажиров, а также других вспомогательных систем;
- определения местоположения транспортного средства посредством системы ГЛОНАСС, GPS;
- передачи данных по беспроводным каналам связи стандарта GSM на коммуникационный или внешний сервер.
Предлагаемое модульное контрольно-измерительное устройство, согласно замыслу полезной модели, сопрягаясь с функционирующими системами транспортного средства, образует цельный самостоятельный транспортный блок, который решает ряд технических задач информационного обеспечения, навигационных задач, а также социально значимых с точки зрения безопасности задач по точному подсчету пассажиропотока и контролю оплаты проезда по определенному маршруту.
Основой при создании данного объекта техники являлся принцип безопасности дорожных перевозок, что является главной особенностью современных средств перемещения, в том числе пассажирских, поэтому положениями безопасности перемещений обусловлено создание данного контрольно-измерительного устройства, который по существу является вспомогательным средством обеспечения безопасности, однако, проводя контроль и «проверку» входящего и выходящего пассажиропотока, контролируя местоположение транспортного средства, и своевременная передача важной дорожной информации, в том числе на внешний сервер, обеспечивает расширение арсенала эксплуатационных возможностей, создавая условия для дополнительного контроля эксплуатационного положения транспортного средства, что поддерживает определенный уровень стабильности, и дополнительного контроля безопасности перемещения.
Базовыми компонентами предлагаемого устройства, реализующими возложенный функционал, являются управляющий электронный блок, к которому непосредственно подключены взаимодействующие между собой аппаратный модуль спутниковой навигации и тахографический модуль, при этом данные аппаратные средства имеют свои управляющие модули и взаимодействуют с рядом внутренних системных компонентов, обеспечивая быструю коммуникацию и односторонний или двусторонний информационный обмен, поддерживая тем самым широкий спектр функциональных возможностей с высокой скоростью передачи данных и соблюдение в итоге высокого уровня стабильности и безопасности дорожного перемещения.
Таким образом, конструктивное выполнение предлагаемого модульного контрольно-измерительного устройства для наземных транспортных средств с его характерными техническими особенностями образует совокупность существенных признаков необходимых для решения заданного технического результата заключающегося в реализации назначения по созданию целостного транспортного блока управления, сопрягаемого с системами транспортного средства, обеспечивая расширение и улучшение коммуникативных связей при одновременном повышении скорости обработки и передачи информации, что в сочетании обеспечивает заметное повышение уровня стабильности и безопасности дорожных перевозок.
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 контрольно-измерительного устройства.
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 контрольно-измерительное устройство для наземных транспортных средств имеет корпусное исполнение.
Указанное корпусное исполнение предусматривает наличие управляющего электронного блока (на фиг. 1 не отмечен), в качестве которого может быть использован микрокомпьютер.
К управляющему электронному блоку подключены взаимодействующие между собой аппаратный модуль спутниковой навигации, представляющий из себя модуль аппаратуры спутниковой навигации (Модуль АСН) и тахографический модуль (см. фиг. 1).
Аппаратный модуль спутниковой навигации (Модуль АСН) соединен с группой устройств приема и обработки аудиосигналов, в качестве которых используются микрофон и громкоговоритель (см. фиг. 1).
Аппаратный модуль спутниковой навигации имеет связи с поддерживающими функциональность компонентами. В качестве указанных компонентов предоставляются:
1) аккумуляторный блок;
2) интерфейсы аналого-цифровых преобразователей;
3) беспроводные интерфейсы для работы с внешними устройствами;
4) встроенные модемы;
5) группа интерфейсов, контролирующих передачу данных и выявляющих протокольные ошибки при подключении к внешним системам.
В качестве указания выше в описании пункт (1) «Аккумуляторный блок» используется литий-ионный аккумуляторный модуль напряжением 12В, в качестве указания выше в описании пункт (2) «Интерфейсы аналого-цифровых преобразователей» используются Интерфейс АЦП1 и Интерфейс АЦП2 (см. фиг. 1), которые обеспечивают связь АЦП с приемниками цифровых сигналов, в качестве указания выше в описании пункт (3) «Беспроводные интерфейсы для работы с внешними устройствами» используются Интерфейсы RS-232, К-LINE, RS-485 и Ethernet (см. фиг.1), в качестве указания выше в описании пункт (4) «Встроенные модемы» используются 3G Модем и LTE Модем (см. фиг. 1), а в качестве указания выше в описании пункт (5) «Группа интерфейсов, контролирующих передачу данных и выявляющих протокольные ошибки при подключении к внешним системам» используются Интерфейс CAN1 и Интерфейс CAN 2 (см. фиг. 1).
Причем Аккумуляторный блок - пункт (1), Интерфейсы аналого-цифровых преобразователей - пункт (2) (Интерфейс АЦП 1 и Интерфейс АЦП 2) и отдельные Беспроводные интерфейсы для работы с внешними устройствами - пункт (3) (Wi/Fi/Bluetooth, Ethernet) имеют одностороннюю связь с аппаратным модулем спутниковой навигации (Модуль АСН), т.е. связь инициирована перечисленными компонентами и далее обрабатывается и хранится в  аппаратном модуле спутниковой навигации (Модуль АСН).
Остальные связанные компоненты - 3G Модем, LTE Модем, Интерфейсы CAN1, CAN2, Интерфейс RS-485, Интерфейс K-LINE и Интерфейс RS-232 имеют двустороннюю связь с аппаратным модулем спутниковой навигации (Модуль АСН), т.е. способны передавать сигналы и принимать.
Следует отметить, что 3G модем по существу является беспроводным интерфейсом для работы модуля (АСН).
LTE - модем по существу является беспроводным интерфейсом для передачи данных на внешний сервер мониторинга и контроля.
Тахографический модуль (тахограф, см. фиг. 1) выполнен с возможностью обнаружения сигналов от последовательно активирующихся исполнительного пускового и контрольно-измерительного средств, причем в качестве исполнительного пускового средства используется зажигание (см. фиг. 1), а в качестве контрольно-измерительного средства используется датчик движения (см. фиг. 1).
Тахографический модуль (тахограф, см. фиг. 1) имеет связи со средствами по обработке информации, и в качестве таковых представляются:
1) устройства ввода/вывода данных;
2) навигационно-криптографический модуль (НКМ);
3) устройства распознавания схем носителей информации;
4) интерфейсы для обмена данными с калибровочными устройствами и устройствами выгрузки данных;
5) интерфейс для связи с накопителями данных.
В качестве указания выше в описании - пункт (1) «Устройства ввода/вывода данных» используется дисплей, принтер, динамик и клавиатура (см. фиг. 1), в качестве указания выше в описании - пункт (2) «Навигационно-криптографический модуль» используется НКМ, к которому подключена антенна Глонасс/GPS, в качестве указания выше в описании - пункт (3) «Устройства распознавания схем носителей информации» применяются Картридер 1 и Картридер 2 (см. фиг. 1), в качестве указания выше в описании - пункт (4) «Интерфейсы для обмена данными с калибровочными устройствами и устройствами выгрузки данных» применяется Модуль калибровки и выгрузки данных (см. фиг. 1, а в качестве указания выше в описании - пункт (5) «Интерфейс для связи с накопителями данных» используется модуль USB (см. фиг. 1).
Следует дополнительно отметить, что в качестве дисплея используется ЖК-дисплей, обеспечивающий оперативный вывод информации, в качестве принтера используется компактный термопринтер, обеспечивающий распечатку информации на бумажный носитель, а в качестве датчика движения используется устройство для преобразования оборотов вала коробки передач транспортного средства в электрические сигналы.
Реализуется предлагаемое модульное контрольно-измерительное устройство для наземных транспортных средств, следующим образом.
Тахографический модуль, встроенный в модульное контрольно-измерительное устройство, получает информацию от навигационно-криптографического модуля (НКМ) о текущем местоположении устройства, при этом от датчика движения он получает информацию о скорости транспортного средства и передает эту информацию в аппаратный модуль спутниковой навигации (модуль АСН).
Аппаратный модуль спутниковой навигации (модуль АСН) через интерфейс Ethernet, соединенный с датчиками пассажиров на транспортном средстве получает информацию о количестве вошедших и вышедших пассажирах.
Аппаратный модуль спутниковой навигации (модуль АСН) через интерфейсы RS-232 и RS-485 получает информацию от датчиков топлива, установленных на транспортном средстве.
Аппаратный модуль спутниковой навигации (модуль АСН) через интерфейсы АЦП 1 и АЦП 2 может получать аналоговые сигналы от внешних устройств, причем эти сигналы оцифровываются и сохраняются в памяти модуля АСН, вся эта информация сохраняется в памяти модуля АСН. Память модуля АСН вмещает до 150000 таких записей.
При наличии подключения через 3G модем - данные отправляются на сервер Глонасс.
Данные о текущем местоположении, данные от датчиков топлива и от датчиков подсчета пассажиров отправляются на внешней сервер мониторинга с помощью модема LTE.
По мере отправки данных память модуля АСН занимаемая записями освобождается, новые данные записываются в конец очереди, таким образом, осуществляются непрерывное накопление и отправка информации на серверы даже при временном пропадании сигналов сотовой сети.
При пропадании или отключении бортового напряжения, модуль АСН продолжает работать от аккумуляторного блока.
При аварии или чрезвычайных ситуациях модуль АСН позволяет связаться с операторами экстренных служб через голосовой канал громкой связи, выдавая звук на громкоговоритель и принимая звук от микрофона, которые подключены к модулю АСН.
Таким образом, установлено, что представленной совокупностью существенных признаков обеспечивается достижение заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию целостного транспортного блока управления, сопрягаемого с системами транспортного средства, обеспечивая при этом расширение и улучшение коммуникативных связей при одновременном повышении скорости обработки и передачи информации, что в сочетании обеспечивает заметное повышение уровня стабильности и безопасности дорожных перевозок, что, в свою очередь, решает техническую проблему по созданию автономного модульного контрольно-измерительного транспортного блока, способного решать широкий спектр технических задач, направленных на обеспечение высокого уровня безопасности, автоматизации и технологичности эксплуатации.
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.