Электронный формуляр для технического средства обнаружения с определением координат местонахождения и коррекцией отсчетов реального времени

Полезная модель электронного формуляра относится к области охранной сигнализации и предназначена для учета, контроля и долговременного хранения необходимой информации в ходе эксплуатации технического средства обнаружения (ТСО) в течение всего срока службы. Указанный электронный формуляр (ЭФ) при подключении к ТСО дополнительно позволяет обеспечивать определение координат местонахождения ТСО и фиксировать реальное время с коррекцией его отсчетов. Полезная модель может быть применена в других областях, где имеется необходимость ведения электронных документов по учету и контролю работоспособности изделий.
Общеизвестны устройства записи информации, именуемые как «черные ящики». Термин «черный ящик» широко используют для описания компьютеризированных устройств записи рабочих данных. Устройство записи, являющееся черным ящиком, можно рассматривать как электронное устройство, используемое для записи конкретных параметров изделия. Стандартными компонентами черного ящика являются блок питания, блок долговременной памяти, электронный контроллер, устройство ввода и сигнальный маячок. Данные сохраняются в энергонезависимой памяти с целью дальнейшего извлечения для их анализа при необходимости. Данные могут быть представлены в виде записей сигналов, перечня записанной информации, а также в форме отчетов. Примером таких устройств могут служить изделия, описанные в патентах RU №№2519188, 2651935 и 2692519.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является «Устройство записи для учета и контроля работоспособности технического средства обнаружения (электронный формуляр)», описанное в патенте на полезную модель RU №205406, МПК G08B 25/00, опубл. 13.07.2021 г. Устройство содержит электронный контроллер, флеш-память для хранения данных, аккумуляторную батарею, устройство зарядки батарей, радиомодем, приемопередающую антенну, часы реального времени и проводную линию интерфейса связи с ТСО. Электронный формуляр предназначен для учета и контроля работоспособности технического средства обнаружения путем электронной регистрации сообщений о его состоянии с привязкой по времени в течение всего срока службы.
Сходными существенными признаками являются: электронный контроллер, флеш-память для хранения данных, аккумуляторную батарею, устройство зарядки батарей, радиомодем, приемопередающую антенну, часы реального времени и проводную линию интерфейса связи с ТСО.
Недостатком устройства является отсутствие возможности определять координаты местонахождения ТСО при установке его на местности во время эксплуатации. Наличие координат позволяет установить климатическую зону и условия эксплуатации ТСО в каждый период времени. Также интересна информация: как часто переустанавливалось ТСО с одного места на другое и время работы на том или другом месте. Эта информация в сочетании с другими данными может упростить анализ неисправности и установить, например, истинную причину отказа устройства.
Другим недостатком является отсутствие возможности корректировать отсчеты времени в часах реального времени устройства. Срок эксплуатации ТСО может составлять, например, от 3 до 10 лет и более. За этот срок возможен уход (расхождение) текущего времени с отсчетами часов реального времени электронного формуляра. Накапливаемая погрешность за время эксплуатации ТСО (года, месяцы) может существенно нарушить картину временного анализа работоспособности ТСО.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является создание устройства записи и хранения информации для учета и контроля работоспособности ТСО путем электронной регистрации сообщений о его состоянии с привязкой по времени в течение всего срока службы, определением координат местонахождения ТСО и фиксацией реального время с коррекцией его отсчетов.
Указанный технический результат достигнут в предложенном электронном формуляре для технического средства обнаружения с определением координат местонахождения и корректировкой отсчетов реального времени, который содержит радиомодем с приемопередающей антенной, флеш-память, часы реального времени, аккумуляторную батарею, устройство зарядки батареи, вход которого подключен к линии электропитания, и электронный контроллер, выполненный с возможностью получения информации от ТСО и формирования сообщений для записи их во флеш память для долговременного хранения с привязкой сообщений к отсчетам реального времени, первый вход/выход электронного контроллера подключен ко входу/выходу флеш-памяти, второй вход/выход электронного контроллера подключен к проводной линии интерфейса связи с ТСО, первый вход/выход радиомодема подключен к приемопередающей антенне для образования радиоканала связи с внешним пунктом приема-передачи, второй вход/выход радиомодема подключен к третьему входу/выходу электронного контроллера, четвертый вход/выход электронного контроллера подключен ко входу/выходу часов реального времени, которые выполнены с возможностью отсчета реального времени в формате: год, месяц, день, час и минута, выход устройства зарядки батареи подключен ко входу аккумуляторной батареи, выход которой подключен ко входам радиомодема, электронного контроллера и часов реального времени, в электронный формуляр введен навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, выполненный с возможностью определения координат местонахождения и коррекции отсчетов реального времени, первый вход/выход навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS подключен к пятому входу/выходу электронного контроллера, вход навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS подключен к выходу аккумуляторной батареи, электронный формуляр выполнен в монолитном твердотельном неразборном радиопрозрачном корпусе, на котором размещены разъем для возможности подключения ГЛОНАСС/GPS-антенны и разъем для подключения электронного формуляра к ТСО, второй вход/выход навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS соединен с разъемом для подключения ГЛОНАСС/GPS-антенны, с разъемом подключения электронного формуляра к ТСО соединены проводная линия интерфейса связи с ТСО и линия электропитания, электронный контроллер выполнен с дополнительными возможностями управления режимом работы навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS, обеспечения записи координат местонахождения во флеш-память, а также коррекции отсчетов реального времени.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, 2, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, где введены обозначения: электронный формуляр - 1, электронный контроллер - 2, флеш-память - 3, аккумуляторная батарея - 4, устройство зарядки батареи - 5, радиомодем - 6, приемопередающая антенна - 7, радиоканал связи - 8, часы реального времени - 9, проводная линия интерфейса связи с ТСО - 10, линия электропитания - 11, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS - 12, ГЛОНАСС/GPS-антенна - 13, разъем для возможности подключения GPS-антенны - 14, разъем подключения ЭФ к ТСО - 15, корпус - 16.
На фиг. 2 приведен пример структурной схемы устройства с использованием навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS/SBAC типа GeoS-5M производства фирмы GEOSTAR navigation. На фиг. 2 указанный навигационный приемник обозначен цифрой 17.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Устройство предназначено для использования в работе совместно с ТСО при подключении к нему с помощью разъема 15.
Устройство (ЭФ) работает аналогично «черному ящику». Суть работы заключается в записи и долговременном хранении информационных сообщений о любом изменении состояния ТСО в течение всего его срока службы.
К информационным сообщениям об изменении состояния относятся следующие события:
- включение ТСО;
- выключение ТСО;
- установка настроек ТСО (пороги, чувствительность, выбор алгоритма и т.п.);
- изменение настроек ТСО;
- поступление сигнала дистанционного контроля (ДК);
- формирование сигнала срабатывания ТСО (сигнала тревоги);
- формирование сигнала неисправности;
- вскрытие ТСО;
- другие сообщения, связанные с режимами и вопросами эксплуатации ТСО.
Главной особенностью работы устройства является то, информационные сообщения фиксируются и записываются во флеш-память 3 одновременно с данными реального времени, что является очень удобным для дальнейшего анализа и оценки работоспособности ТСО (например, в случае его отказа и выполнения ремонта).
С момента продажи ТСО потребителю в часах реального времени 9 запускается ведение отсчетов реального времени в формате: год, месяц, день, час и минута. Электронный контроллер 2 с этого момента готов к приему сообщений, поступающих от ТСО по проводной линии интерфейса связи 10 через разъем 15. Для коррекции отсчетов реального времени и определения местонахождения ТСО используется спутниковая система глобального позиционирования. В электронный формуляр введен навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS 12, выполненный с возможностью определения координат местонахождения и коррекции отсчетов реального времени. Обмен данными между спутниковой системой глобального позиционирования и навигационным приемником ГЛОНАСС/GPS 12 осуществляется в формате «запрос-ответ». Указанный навигационный приемник запрашивает информацию, а сервис gpsd формирует ответ - пакет данных, например, в формате JSON, и передает координаты местонахождения с временными метками. При этом часы реального времени 9 будут дополнительно синхронизироваться со спутниками и корректировать значения времени с точностью до миллисекунды. Управляет режимом работы навигационного приемника 12 электронный контроллер 2, который задает периодичность связи со спутниковой системой глобального позиционирования. Электронный контроллер 2 может быть запрограммирован на инициализацию сеансов связи по двум причинам. Первая причина - это инициатива ТСО для получения информации о местонахождении, которая применяется, например, при первой установке ТСО на местности с последующим включением питания ТСО, а также в случаях переустановки ТСО с места на место (также при включении питания). Вторая причина - это регулярная корректировка отсчетов реального времени. Этот сеанс связи при часах с кварцевым генератором может проходить достаточно редко, например, один раз в неделю и касаться корректировки только отсчетов минут.
Навигационный приемник 12 для связи со спутниковой системой глобального позиционирования имеет в своем составе внутреннюю антенну связи. Однако, в предлагаемом ЭФ предусмотрена возможность использования внешней ГЛОНАСС/GPS-антенны, которая может быть подключена через разъем 14 для подключения антенны. Пример такого использования приведен на фиг. 2. Полученные от спутниковой системы глобального позиционирования сообщения передаются в электронный контроллер 12.
Каждое принятое сообщение, полученное от спутниковой системы глобального позиционирования или от ТСО, состыковывается в электронном контроллере 2 с соответствующим отсчетом реального времени, полученным от часов реального времени 9, в результате которого формируется информационное сообщение, которое записывается во флеш-память 3. Причем с определенной периодичностью, определяемой электронным контроллером 2, происходит коррекция отсчетов реального времени.
Особенностью функционирования флеш-памяти 3 является то, что записанную информацию можно считать, но невозможно удалить. Таким образом, флеш-память 3 пополняется последовательно сообщениями по мере их формирования в электронном контроллере 2 при поступлении от ТСО информации о любом изменении его состояния в течение всего срока службы с привязкой к реальному времени.
Накопленные во флеш-памяти 3 информационные сообщения могут быть считаны электронным контроллером 2 по команде от ТСО и переданы ТСО для использования этих данных в самом ТСО или для транслирования их на центральный пункт охраны для дальнейшего использования данных при анализе отказов, поиске неисправности и выполнения других необходимых мероприятий.
При необходимости, по запросу от внешнего пункта сбора данных и управления, электронным контроллером 2 может быть запрограммирована возможность оформления сводки информации (отчета) о наличии и перечне информационных сообщений за определенный период времени, например, за один год. Эти сведения могут быть представлены, например, в следующих форматах:
- общее время работы/не работы за указанный период времени;
- количество перестроек за указанный период времени;
- количество срабатываний (тревог) за указанный период времени;
- продолжительность пауз между срабатываниями (тревогами);
- количество зафиксированных неисправностей и другие сведения.
В устройстве имеется возможность дистанционного считывания информационных сообщений с использованием радиоканала связи 8. Для этого по команде от внешнего пункта связи, принятой радиомодемом 6 с помощью приемопередающей антенны 7 и переданной электронному контроллеру 2, в электронном контроллере формируется необходимый блок информации, который передается обратно во внешний пункт связи посредством радиомодема 6 и приемопередающей антенны 7. Для необходимости защиты радиоканала связи 8 может быть использовано программное обеспечение для установления доступа к ТСО, устанавливаемое на электронный контроллер 2, которое предусматривает введение пароля на соединение радиоканала связи 8 через радиомодем 6 с электронным контроллером 2. При получении доступа к ТСО, внешний пункт связи может получать информацию о его техническом состоянии.
Следует учесть, что в идеальном случае, когда в течение всего срока службы ТСО работало исправно и без отказов, то необходимость считывания записанной информации из устройства может быть не актуальной.
В качестве примера использования навигационного приемника 12 в устройстве, можно привести структуру ЭФ, приведенную на фиг. 2, где применен серийный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS/SBAC типа GeoS-5M производства фирмы GEOSTAR navigation, обозначенный цифрой 17. Этот навигационный приемник выполнен в виде малогабаритного модуля и имеет в своем составе цифровую секцию, часы реального времени (RTC) и Flash-память. На фиг. 2 указанные составные части (2,3 и 9) обозначены штриховыми линиями. Размеры модуля 13,7×14,3×2,6 мм. Навигационный приемник может иметь два состояния: «активен» и «сон». Для связи со спутниковыми системами ГЛОНАСС/GPS/SBAC навигационный приемник использует активную GPS-антенну. В предлагаемом устройстве указанный навигационный приемник используется для определения координат и синхронизации времени со спутниковыми системами ГЛОНАСС/GPS/SBAC. При подключении GPS-антенны часы реального времени будут дополнительно синхронизироваться со спутниками и корректировать значения времени с точностью до миллисекунды. При этом в активном состоянии навигационный приемник формирует секундную метку времени (один раз в секунду) и образует шкалу времени, с которой он будет синхронизирован со спутниковыми системами.
Электропитание электронного контроллера 2, часов реального времени 9, радиомодема 6 и навигационного приемника 12 осуществляется от аккумуляторной батареи 4. Подзарядку аккумуляторной батареи 4 обеспечивает устройство зарядки батареи 5, которое через линию электропитания 11 подключено к разъему 15. Подзарядка необходима в случае, ТСО отключено от питания и находится, например, на складе в ожидании ремонта.
Устройство изготовлено в монолитном твердотельном неразборном радиопрозрачном корпусе 16, в котором размещены составные части устройства с уложенными проводными линиями связи. Корпус может быть покрашен в выделяющийся яркий цвет (например, в оранжевый - по аналогии с «черным ящиком» самолета). Необходимость размещения устройства в отдельном корпусе вызвана необходимостью быстрого его поиска при разрушении ТСО, например, в результате террористического акта. Подключение устройства к ТСО осуществляется с помощью разъема 15, на который выведены проводная линия интерфейса связи 10 и линия электропитания 11.
Устройство является полностью законченным и может подключаться с помощью разъема 15 к различным типам ТСО, в которых предусмотрены разъемы для подключения предлагаемых ЭФ.
Технология изготовления устройства на заводе-изготовителе заключается в подключении линий связи при помощи пайки к составным частям устройства, размещением (укладыванием) их внутри корпуса 16 с дальнейшим заливанием внутренних полостей герметичным компаундом. В результате изготавливается неразборное устройство, которое обеспечивает связь с ТСО только через разъем 15.
Действующий лабораторный макет устройства, подвергался всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность действующего лабораторного макета по ведению электронного формуляра.