ИНДУКЦИОННЫЙ СЧИТЫВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам контроля движения транспорта с целью учета или регулирования движения с использованием идентификации транспортных средств.
Наиболее близким по технической сущности - прототипом является устройство обнаружения автомобиля, содержащее установленный под землей, в месте проезда транспортных средств сенсор-индукционную петлю, индуктивное сопротивление которой, меняется при появлении вблизи автомобиля, генератор фиксированной частоты, средства сравнения сигналов для формирования контрольного сигнала, который соответствует наличию рядом транспортного средства, и средства реагирования на этот сигнал (см. US 3651452, кл. G08G 1/00).
Известное решение позволяет зафиксировать факт проезда транспортного средства по полосе вблизи индукционной петли. Недостатками известной системы являются, во-первых, невозможность идентификации проезжающих транспортных средств, так как в ней отсутствуют какие-либо средства декодирования сигнала; во вторых, низкая надежность правильного обнаружения транспортного средства, вызванная тем, что два транспортных средства, двигающихся рядом могут быть обнаружены как одно транспортное средство, а также габаритное транспортное средство, проезжающее по соседней полосе может быть обнаружено ошибочно. К недостаткам известного решения относятся также высокая вероятность пропуска малогабаритных транспортных средств, и повышенная вероятность ложного срабатывания при резком изменении погоды. Кроме того индукционная петля известного решения не содержит средств снижения влияния механических воздействий от проезжающих транспортных средств, что влечет быстрый износ и выход из строя индукционной петли, снижающий надежность работы устройства. Указанные недостатки снижают возможности применения известной системы.
Задачей полезной модели является расширение области применения. Техническим результатом является обеспечение возможности идентификации проезжающих транспортных средств и повышение надежности работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в индукционный считыватель, содержащий установленную под дорожным полотном дороги магнитную рамку введены узел формирования и обработки сигнала и узел согласования, соединенный с магнитной рамкой, магнитная рамка образующая колебательный контур НР диапазона, выполнена в виде прямоугольника из токопроводящего материала, а его периметр составляет от 1/5 до 1/2 длины волны, магнитная рамка ориентирована так, что длинная сторона прямоугольника установлена поперек полосы проезжей части дороги, рамка размещена в диэлектрической оболочке, выполненной в виде параллелепипеда и установлена под слоем асфальта? при этом диэлектрический слой оболочки между рамкой и внешней средой составляет от 50 до 200 мм, узел формирования и обработки сигнала обеспечивает модуляцию и демодуляцию, кодирование и декодирование сигнала, а также обеспечивает функцию ограничения доступа к данным.
-2
-3
Кроме того: - диэлектрическая проницаемость диэлектрической оболочки рамки составляет от 1 до 5, а тангенс угла диэлектрических потерь составляет не более 10-10;
- магнитная рамка выполнена из металлической ленты толщиной не менее 0,1 мм или из металлической трубки круглого или прямоугольного сечения;
- корпус устройства согласования выполнен из диэлектрического материала в виде параллелепипеда с габаритами 200×120×70 мм;
- колебательный контур индукционного считывателя выполнен самонастраиваемым;
- узел, формирования и обработки сигнала обеспечивает функцию ограничения доступа к данным за счет шифрования этих данных;
- узел, формирования и обработки сигнала обеспечивает функцию верификации полученных данных;
- индукционный считыватель выполнен с возможностью дистанционной подстройки в ручном или в автоматическом режиме путем подстройки параметров контура;
- оболочка магнитной рамки выполнена устойчивой к вибрации, к атмосферным осадкам, к агрессивным жидкостям и средам, к песчано-солевой смеси, к бензину, к плесневым грибам, и имеет теплостойкость при укладке в асфальт не менее 170°С;
- оболочка магнитной рамки выполнена устойчивой к давлению колесной пары не менее 10 тонн;
- индукционный считыватель соединен с компьютером.
Полезная модель поясняется с помощью чертежей, где на Фиг.1 показана схема размещения считывателя и магнитной рамки относительно дороги, на Фиг.2 - разрез дорожного покрытия с установленной магнитной рамкой, на Фиг.3 - индукционный регистрационный знак, вид спереди, на Фиг.4 - сечение индукционного регистрационного знака, вид сбоку, на Фиг.5 - магнитная рамка в диэлектрической оболочке, на Фиг 5 - структурная схема индукционной системы обнаружения и идентификации транспортных средств.
На чертежах сделаны следующие обозначения.
1 - считыватель, 2 - магнитная рамка, установленная на полосе дорожного движения под дорожным полотном, 3 - индукционный регистрационный знак, 4 - транспортное средство, 5 - компьютер, 6 - полоса движения, 7 разделительная полоса, 8 - зона действия магнитной рамки, 9 - диэлектрическая оболочка магнитной рамки, 10 - входы компьютера для подключения считывателей, 11 - асфальтовое покрытие, 12 - насыпь (грунт), 13 - крепежные отверстия, 14 - внешний светоотражающий слой индукционного знака с визуальной идентификационной информацией, 15 - многовитковая рамка, 16 - микрочип, 17 - цифробуквенное обозначение на внешней поверхности индукционного регистрационного знака, 18 - диэлектрическая пластина, 19 - магнитный слой с тыльной стороны диэлектрической пластины, 20 - индукционная связь между резонатором индукционного регистрационного знака и магнитной рамкой, 21 - металлическая лента магнитной рамки, 22 - узел согласования, 23 - кабель для подключения узла магнитной рамки с узлом согласования к узлу формирования и обработки сигнала, 24 - узел формирования и обработки сигнала (ридер), 25 - пульт управления узлом согласования, 26 - выход считывателя для управления шлагбаумом.
Индукционный считыватель содержит установленную под дорожным полотном магнитную рамку, соединенную с узлом согласования и узел формирования и обработки сигнала. Магнитная рамка выполнена в виде прямоугольника из токопроводящего материала, образующая колебательный контур HF диапазона, периметр сечения внешней поверхности которого составляет от 10 до 100 миллиметров, отношение длины малой стороны прямоугольника к его большой стороне составляет от 1/3 до 1/8, а его периметр составляет от 1/5 до 1/2 длины волны. Магнитная рамка ориентирована так, что длинная сторона прямоугольника установлена поперек полосы проезжей части дороги, рамка размещена в диэлектрической оболочке, выполненной в виде параллелепипеда высотой 50…200 мм и установлена под слоем асфальта на глубине до 1000 мм, при этом диэлектрический слой оболочки между рамкой и внешней средой составляет от 50 до 200 мм. Узел формирования и обработки сигнала обеспечивает модуляцию и демодуляцию, кодирование и декодирование сигнала, а также обеспечивает функцию ограничения доступа к данным путем шифрования сигнала.
-2
-3
Диэлектрическая проницаемость диэлектрической оболочки рамки составляет от 1 до 5, а тангенс угла диэлектрических потерь составляет не более 10-10;
Магнитная рамка выполнена из металлической ленты толщиной не менее 0,1 мм или из металлической трубки круглого или прямоугольного сечения.
Узел согласования выполнен в корпусе из диэлектрического материала в виде параллелепипеда с габаритами 20×120×70 мм и соединен с узлом формирования и обработки сигнала с помощью кабеля управления и питания.
Колебательный контур индукционного считывателя выполнен самонастраиваемым, либо с дистанционной подстройкой контура в ручном или автоматическом режиме.
Узел, формирования и обработки сигнала обеспечивает функцию верификации полученных данных.
Оболочка магнитной рамки выполнена устойчивой к вибрации, к атмосферным осадкам, к агрессивным жидкостям и средам, к песчано-солевой смеси, к бензину, к плесневым грибам, и имеет теплостойкость при укладке в асфальт не менее 170°С, а также устойчивой к давлению колесной пары не менее 10 тонн.
Узел формирования и обработки сигнала индукционного считывателя соединен с компьютером, выполняющим функции сервера для сбора и анализа данных, необходимых для управления дорожным движением.
Индукционный считыватель работает следующим образом.
Узел формирования и обработки сигнала формирует сигнал частотой HF диапазона, то есть в пределах от 3 до 30 МГц, который подается на вход устройства согласования, которое соединено с прямоугольной рамкой, установленной в диэлектрической оболочке на глубине от 200 мм до 1000 мм под поверхностью полотна дороги.
Устройство согласования обеспечивает дистанционную, с помощью пульта дистанционного управления, настройку контура магнитной рамки путем подстройки резонансной частоты контура, образуемого магнитной рамкой.
В результате протекания переменного электрического тока по рамке вокруг нее формируется переменное магнитное поле соответствующей частоты HF диапазона, образующее зону действия магнитной рамки. Границы зоны действия определяются воображаемой поверхностью вокруг магнитной рамки, где величина напряженности магнитного поля составляет величину не менее 10 мА/м, что является достаточным для работы индукционного регистрационного знака на расстоянии не менее 1 м от поверхности дороги. При этом на размеры зоны покрытия влияют габариты рамки, глубина ее закладки, настройка резонансной частоты контура рамки и мощность выходного сигнала узла формирования и обработки сигнала.
Периметр магнитной рамки характеризуется значительной величиной в отношении к длине волны, благодаря чему обеспечивается возможность охватить пространство по всей ширине полосы дороги. Зона действия магнитной рамки со сторонами 2000×500 мм при размещении ее под дорожным покрытием с полосой шириной 3200 мм ограничена пространством размером не менее 3200×600×1000 мм над поверхностью дороги.
Индукционный регистрационный знак, установленный на транспортном средстве, попадая в зону действия магнитной рамки, возбуждается ее магнитным полем и формирует отклик, который вносит изменение в сформированное с помощью рамки магнитное поле, которое преобразуется ею в электрический сигнал, который, в свою очередь считывается считывателем-декодером и дешифруется для извлечения идентификационных данных соответствующего транспортного средства и передачи их на удаленный компьютер.
Индукционный считыватель благодаря своей конструкции может быть использован в индукционных системах обнаружения и идентификации транспортных средств HF диапазона сверхбольшой дальности действия.
Магнитная рамка конструктивно выполнена из металлической ленты или трубки, при этом ширина проводника составляет от 48 до 102 мм. Толщина проводника составляет от 0,1 до 1 мм. При этом стороны прямоугольника, образуемого рамкой, находятся в следующем соотношении от 1×3 до 1×8. а периметр рамки находится в диапазоне от 1/5 длины волны до 1/2 длины волны. Типичный размер рамки из металлической ленты составляет 500×2000 мм, при ширине ленты 50 мм и толщине 0,5 мм с размерами параллелепипеда диэлектрической оболочки 2500×500×200 мм (длина × ширина × высота).
-2
-3
Оболочка магнитной рамки формирует между рамкой и проводящей средой - дорожным полотном диэлектрический слой не менее 50 мм с диэлектрической проницаемостью составляющей 1…5, и тангенсом угла диэлектрических потерь не более 10…10. Толщина оболочки составляет 50…200 мм, что позволяет снизить влияние среды на добротность и резонансную частоту образуемого рамкой колебательного контура. Масса оболочки составляет не более 50 кг.
Оболочка обеспечивает защиту рамки и устройства согласования от внешних воздействий, в первую очередь механических, при расположении рамки под асфальтовым покрытием, т.к. на нее могут действовать значительные нагрузки, создаваемые проезжающими транспортными средствами до 10 тонн на ось.
Кроме того, оболочка обеспечивает защиту рамки и устройства от влаги, температурных воздействий от -60 до 200°С и агрессивных сред, таких как бензин и др.
Устройство согласования обеспечивает возможность дистанционной настройки контура рамки и размещается вместе с рамкой внутри диэлектрической оболочки рамки под дорожным полотном, электрофизические характеристики которого (магнитная проницаемость, диэлектрическая проницаемость, проводимость) могут различаться. Для преодоления вносимых дорожным покрытием искажений устройство согласования выполнено с возможностью дистанционной подстройки в автоматическом режиме, путем самодиагностики системы, определения коэффициента стоячей волны на резонансной частоте и подстройки параметров контура, или в ручном режиме по командам оператора с пульта управления или с удаленного компьютера.
Индукционный считыватель выполнен с самонастраиваемым контуром магнитной рамки, при этом самонастройка заключается в автоматическом измерении коэффициента стоячей волны и подстройке параметров колебательного контура магнитной рамки для минимизации измеренного параметра.
Индукционный считыватель, может быть выполнен из стандартных материалов, стандартных элементов и радиокомпонентов с применением обработки листового или профильного металла. Узел формирования и обработки сигнала может быть выполнен на основе стандартных, серийно выпускаемых блоков, например, HF Long Range reader ID ISC.LR(М)2500 изготовителя FEIG Electronic.
Таким образом, индукционный считыватель обеспечивает более широкую область применения за счет обеспечения возможности идентификации проезжающих транспортных средств и повышения надежности работы в индукционных системах сверхбольшой дальности действия.