ЭЛЕКТРОННОЕ ПЛОМБИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО МНОГОРАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ (ЭПУ МД)
ELECTRONIC SEALING DEVICE OF MULTIPLE ACTION (EDA MD)

Изобретение относится к автоматическим средствам объективного контроля состояния материальных ценностей, их закрытия и пломбирования, при их хранении и транспортировке: фиксации и индикации открытия запорных узлов и механизмов в местах их расположения, с передачей данных посредством цифровых каналов радиосвязи на пункт контроля с целью фиксации и документирования несанкционированного или аварийного срыва электронного пломбировочного устройства многоразового действия (ЭПУ МД); приведения в действие ЭПУ МД, вскрытия, нарушения его целостности с определением местоположения и времени произошедшего события; фиксации и документирования нарушения технологии их транспортировки и хранении в части измерения превышений допустимых ударных и вибрационных ускорений, а так же температурных воздействий (средствами измерений, включенными в государственный реестр); определении с заданной периодичностью состояния опломбированных и закрытых объектов с автоматическим учетом их истинного местоположения, контроля взаимного удаления пломбируемых объектов, взаимного удаления частей опломбированного объекта, например составных частей железнодорожных вагонов (колесных пар, боковых рам и надрессорных балок тележек, автосцепных устройств и пр.), строительной техники (например экскаватор и навесное оборудование) и пр. с целью фиксации и документирования фактов несанкционированного их разукомплектования; а так же с целью предотвращения несанкционированного пользования опломбированными объектами посторонними лицами, сигнализации о произошедших событиях, с автоматической передачей данных на пункт контроля, подписанных электронно-цифровой подписью (или зашифрованных с применением методов и алгоритмов ассиметричного шифрования), с использованием цифровых каналов радиосвязи и документирования фактов незаконного использования. ЭПУ МД сертифицируются на стойкость к криминальным воздействиям по требованиям, предъявляемым к сейфовым замкам. Кроме того, ЭПУ МД предназначены для: передачи данных посредством встроенного радиочастотного канала на средства, обеспечивающие ретрансляцию сигналов на пункт контроля (например с применением спутников связи и пр.); для организации приема данных по радиочастотному каналу от сторонних средств измерений (газоанализаторы и пр.), с целью их дальнейшего шифрования или установки электронной подписи с дальнейшей передачей данных на пункт контроля с определением и регистрацией времени и местоположения измеренного параметра. На ЭПУ МД предусмотрена процедура формирования универсального передаточного документа (УПД) в момент нарушения его целостности при прибытии груза в пункт назначения (с 2013 года УПД объединяет в одной форме счет-фактуру, товарную накладную ТОРГ-12, накладную на отпуск материалов на сторону М-15, акт приемки-передачи основных средств ОС-1, товарно-транспортную накладную). ЭПУ МД могут применять в качестве навесных электронных сейфовых замков.
Для контроля одного элемента запирания используется одно ЭПУ МД, для контроля более одного элемента запирания используются либо несколько ЭПУ МД, либо связка из ЭПУ МД и хотя бы одного упрощенного ЭПУ МД - вспомогательного электронного пломбировочного устройства (ЭПУ), которое не оборудовано средствами определения местоположения и подвижной сотовой связи.
Известно электронное пломбировочное устройство, состоящее из корпуса, неразъемно соединенного с ним отрезка каната, механизма его невозвратной фиксации, размещенного в полости корпуса и взаимодействующего с канатом, в полости корпуса дополнительно размещены датчик каната и соединенная с ним электронная микросхема, оснащенная элементом передачи информации, с помощью которых формируется электромагнитный сигнал, который регистрируется внешним приемным устройством (полезная модель RU 51735, Е05В 39/02).
Известна электронная пломба RU 2358331, G09F 3/03, выбранная в качестве прототипа, которая включает корпус и отрезок троса, состоящий из внешней оболочки, окружающей, по крайней мере, одну внутреннюю жилу, при этом один конец троса жестко зафиксирован в корпусе и соединен с блоком контроля целостности троса, другой рабочий конец троса, после установки на запираемом объекте, фиксируется запорным механизмом, расположенным в корпусе, средства хранения пломбировочной информации и обмена данными с переносным и/или стационарным считывающим устройством. Причем одна внутренняя жила выполнена из электропроводящего неметаллического материала, обладающего высоким значением относительного удлинения, в исходном состоянии растянута и образует электрический контур с другой проводящей жилой, выполненной, например, из медного проводника, и/или внешней оболочной троса, при этом указанный контур электрически соединяется с блоком контроля целостности троса (представлены три варианта исполнения пломбы). Электронная пломба RU 2358331, G09F 3/03 предназначена для обеспечения автоматизированного контроля состояния запорно-пломбировочных устройств, используемых в качестве охранных устройств от несанкционированного проникновения, и может быть использовано для пломбирования транспортных средств, вагонов, контейнеров, гаражей, складов и т.п.
Недостатками устройств данной группы, являются:
- отсутствие дистанционного автоматического контроля состояния целостности пломбы (считывающее устройство необходимо подносить к устройствам данной группы);
- отсутствие данных о времени и местоположении пломбы в момент нарушения ее целостности на пункте контроля (или данных о ее местоположении и времени без нарушения целостности при последнем сеансе связи до ее уничтожения злоумышленниками при невыходе в заданное время на связь с пунктом контроля состояния пломб);
- возможность изготовления злоумышленниками устройства имитирующего целостность электрической цепи электронной пломбы для передачи в считыватель данных (низкая стойкость к криминальным воздействиям);
- не предусмотрена возможность предоставления данных о нарушении технологии транспортировки грузов и тары в части измерения превышений допустимых скоростей движения, ускорений и температурных воздействий;
- не предусмотрена возможность определения с заданной периодичностью местоположения, скорости и пройденного пути опломбированного объекта, а так же отклонений от установленного маршрута следования;
- не предусмотрена возможность контроля взаимного удаления пломбируемых объектов, взаимного удаления частей опломбированного объекта например составных частей железнодорожных вагонов (колесных пар, боковых рам и надрессорных балок тележек, автосцепных устройств и пр.) или строительной техники (например экскаватор и навесное оборудование) с целью фиксации и документирования фактов несанкционированного их разукомплектования;
- не предусмотрена возможность приема информации электронным пломбировочным устройством от близкорасположенных средств измерений посредством радиочастотного канала [1] для последующей передачи на пункт контроля подписанной посредством электронно-цифровой подписи информации об измеренных значениях контролируемой величины (например при объединении в один автоматический контрольно-измерительный комплекс посредством электросвязи газоанализатора и электронного пломбировочного устройства, которым опломбирована емкость для транспортировки опасного груза, при этом на контролируемом объекте нет возможности посредством проводов объединить в одно устройство датчик утечки опасного груза и электронное пломбировочное устройство);
- не предусмотрена возможность предотвращения пользования транспортными средствами (например мотоциклами, лодками, автомобилями и т.п.) посторонними лицами, сигнализации о произошедшем событии, с автоматической передачей данных на пункт контроля с использованием цифровых каналов радиосвязи и документирования фактов незаконного использования;
- не предусмотрена возможность применения методов ассиметричного шифрования и расшифровки сообщений принимаемых и передаваемых пломбой с целью применения электронной цифровой подписи;
- не предусмотрена возможность взаимной ретрансляции радиосигналов от одной пломбы к другой;
- не предусмотрена возможность дистанционного обновления функциональных возможностей пломбы по радиоканалу путем дистанционной модификации внутрисистемного программного обеспечения с пункта контроля;
- отсутствует возможность автоматического получения информации об операторе, осуществляющем легальные действия с пломбой;
- отсутствует возможность многократного использования пломбы за счет применения сменных одноразовых крепежных элементов, т.е. дорогостоящая электронная пломба после ее однократного применения должна быть утилизирована;
- отсутствует возможность автоматически передавать данные в универсальный передаточный документ бухгалтерской отчетности о факте передачи материальной ценности при легальном демонтаже пломбировочного устройства или при осуществлении криминального воздействия на пломбировочное устройство;
- отсутствует возможность использовать электронное пломбировочное устройство в качестве многоразового навесного электронного замка повышенной криминальной стойкости;
- отсутствует световая сигнализация о состоянии пломбы, в том числе об ее исправности и целостности;
- отсутствует встроенное вибрационное устройство, сигнализирующее оператору, осуществляющему легальную установку и съем электронного пломбировочного устройства, посредством вибрации о ее состоянии;
- корпус пломбы не обеспечивает защиту от погружения в воду, что бывает актуально для морских контейнеров при их транспортировке морем;
- на корпусе пломбы отсутствует магнитное крепление, облегчающее ее крепление к стальной стенке контейнера, вагона и пр.;
- отсутствует взрывозащищенное исполнение пломбы для ее эксплуатации во взрывоопасной пылевой или газовой среде;
- необходимо реализовывать затратные мероприятия по организации учета, контроля и утилизации пломбировочных устройств, препятствующие повторному применению уже утилизированных пломб злоумышленниками, данные мероприятия требуют вовлечение большого числа людей в данный процесс.
Технической задачей данного решения для электронного пломбировочного устройства [2-7] является обеспечение пользователя в любой момент времени (в не зависимости от взаимной удаленности пункта контроля и пломбы):
- электронной пломбой повышенной стойкости к криминальному воздействию, определяемой сразу по двум стандартам, разработанным для сейфовых замков и пломбировочных устройств, а не только лишь руководствуясь стандартом разработанным для пломбировочных устройств, где сам производитель или поставщик разрабатывает методику оценки стойкости к криминальному вскрытию и сертификационный орган при проведении испытаний не имеет право от нее отклоняться;
- при легальном съеме ЭПУ МД автоматически сформированным УПД.
- информацией о текущей целостности пломбы, ее местоположении и времени произошедшего события (или о ее местоположении и времени без нарушения целостности при последнем сеансе связи до ее уничтожения злоумышленниками при невыходе в заданное время на связь с удаленным пунктом контроля состояния пломб),
- возможностью сохранения и чтения информации по радиоканалу о всех происходящих событиях с пломбой,
- асимметричным шифрованием передаваемой информации на пункт контроля и расшифровкой принимаемой информации с пункта контроля,
- возможностью обеспечения плотного прилегания пломбы к металлическому корпусу контролируемого объекта за счет применения магнита, что позволяет пломбе при раскачивании объекта контроля не выходить за его габарит (в том случае если она установлена на элемент запирания только посредством гибкого крепежа), а так же точно регистрировать внешние воздействия, оказываемые на объект охраны и контроля;
- информацией о: скорости перемещения, ускорении пломбы и воздействующих на нее температур окружающей среды,
- возможностью ретрансляции принимаемых радиосигналов от таких же ЭПУ МД на пункт контроля,
- возможностью приема и передачи данных посредством радиочастотного канала от близко расположенных с ЭПУ МД средств измерений подписанных электронно-цифровой подписью [9] на пункт контроля;
- возможностью автоматической регистрации и передачей данных об используемых одноразовых крепежных элементах, за счет которых происходит контроль целостности пломбы и за счет этого отказаться от затратной технологии учета, контроля и утилизации пломбировочных устройств;
- возможностью автоматической регистрации и передачи данных о человеке, который осуществляет легальную установку или легальный съем пломбы за счет применения радиочастотной идентификации;
- возможностью определения с заданной периодичностью местоположения, скорости и пройденного пути опломбированного объекта, а так же отклонений от установленного маршрута следования;
- возможностью контроля взаимного удаления пломбируемых объектов, взаимного удаления частей опломбированного объекта например составных частей железнодорожных вагонов (колесных пар, боковых рам и надрессорных балок тележек, автосцепных устройств и пр.) или строительной техники с целью фиксации и документирования фактов несанкционированного их разукомплектования;
- возможностью применения в качестве запорно-пломбировочного устройства или навесного электронного замка повышенной стойкости к криминальным воздействиям;
- возможностью предотвращения пользования транспортными средствами (например мотоциклами, лодками, автомобилями и т.п.) посторонними лицами за счет запирания их элементов с пристегиванием их к неподвижным объектам, сигнализацией о произошедшем событии, с автоматической передачей данных на пункт контроля с использованием радиочастотных каналов и документирования фактов незаконного использования;
- возможностью дистанционного обновления программного обеспечения с расширением или сокращением функциональных возможностей пломбы, а так же установкой диапазона измеряемых величин средствами измерений ускорений и температуры;
- возможностью дистанционного управления близкорасположенными автономными газоанализаторами превышения предельно допустимой концентрации хлора и аммиака (или других видов опасных веществ), или других контрольно-измерительных приборов, а так же перезаписи их внутрисистемного программного обеспечения, объединенных с ЭПУ МД в единый контрольно-измерительный комплекс посредством радиочастотного канала;
- возможностью сигнализации оператору, ведущему легальные работы с электронной пломбой о своем состоянии с учетом производимых с ней действий посредством световой индикации и вибрации корпуса (важно в зонах с повышенным шумовым фоном);
- возможностью оперативной замены химических источников тока, без использования встроенных аккумуляторных источников тока, с длительной процедурой зарядки электронных пломб и исключением их из работы до момента полной зарядки аккумуляторов;
- возможностью автоматического учета в универсальном передаточном документе бухгалтерской отчетности факта передачи материальной ценности при легальном демонтаже пломбировочного устройства или при осуществлении криминального воздействия на пломбировочное устройство;
- механическим запорно-пломбировочным устройством, электронным запорно-пломбировочным устройством и индикаторным электронным пломбировочным устройством или электронной пломбой многоразового применения со сменным одноразовым крепежом;
- применение в любых условиях окружающей среды за счет полной пыле- и влагозащитой электронной пломбы;
- возможностью применения ЭПУ МД во взрывоопасных пылевых и газовых средах;
- возможностью осуществления дистанционного чтения, записи и передачи заинтересованному потребителю служебной информации ЭПУ МД, например при таможенном оформлении грузов, в том числе и в момент пересечения им государственной границы транзитного государства.
Поставленная задача принципиально решается тем, что в электронной пломбе-прототипе вместо многослойного троса, содержащего электропроводящий материал применен одноразовый силовой оптико-электронный крепеж (ОСОЭК), представленный на фиг. 1.
ОСОЭК выполнен из полиуретана, имеет вырезы под крепеж в теле ЭПУ МД, на своей поверхности содержит нанесенную служебную информацию в соответствии с требованиями [2]; может выпускаться любой длины, в том числе и в стандартном для механических пломбировочных устройств вариантах исполнения: длиной 500 мм и 250 мм; и содержит:
1. метку радиочастотной идентификации на частоте 13,56МГц [8] для автоматического прочтения электронным пломбировочным устройством информации, записанной в метку радиочастотной идентификации (служебную информацию, которую ранее оператор считывал с оболочки пломбировочного устройства и заносил в журнал, данные из которого затем переносил в электронную базу данных);
2. оптический световод или оптические волокна (образующие жгут с внешним диаметром, равным диаметру оптического световода - решение для повышения стойкости к криминальному воздействию) торцевого свечения со сквозным выходом снаружи по торцам для контроля его целостности посредством излучения светового сигнала и его приема ЭПУ МД.
9
В связи с чем, по отношению к прототипу произведена замена всех компонент троса, обслуживающих задачу контроля целостности ЭПУ МД; и кроме того, добавлены модули, существенно расширяющие функциональные возможности ЭПУ МД. Кроме того, в ЭПУ МД (в отличие от электрической пломбы-прототипа) используется запорный механизм, запирающий ОСОЭК (изначально, до установки ОСОЭК никак физически не связан с ЭПУ МД). Т.е. в электронную пломбу, содержащую корпус, в который входит блок контроля целостности троса и средства хранения пломбировочной информации вместо троса введен оптический контур, состоящий из источника оптического излучения, проводника светового потока и приемника оптического излучения, замыкаемых в единый контур ОСОЭК; помимо контроля непрерывности светового потока ЭПУ МД контролирует открытие и закрытие фиксирующей ОСОЭК крышки ЭПУ МД посредством установленного в нее магнита, а в ответной части корпуса ЭПУ МД геркона. Крышка ЭПУ МД, фиксирующая ОСОЭК в теле ЭПУ МД, покрыта снаружи стальными пластинами, ответная часть корпуса ЭПУ МД с герконом, реагирующим на магнит запорной крышки ОСОЭК при ее закрытом состоянии защищена изнутри с пяти сторон (образуя прямоугольный стакан) стальными пластинами от внешнего магнитного поля, которое может быть создано злоумышленником посредством дополнительного внешнего по отношению к герконам магнита для имитации закрытого состояния прижимной крышки ОСОЭК ЭПУ МД в момент ее открытия и попытки незаметного извлечения из тела ЭПУ МД ОСОЭК при температурах окружающей среды ниже минус 40°С, когда микропроцессор ЭПУ МД находится в выключенном состоянии (подавляющее большинство комплектующих микроэлектроники ЭПУ МД не может функционировать при температурах ниже минус 40°С) и открытие фиксирующей ОСОЭК крышки контролируется только электрической цепью замкнутого в магнитном поле геркона. Дополнительно рядом с герконом, который контролирует присутствие магнита фиксирующий ОСОЭК крышки ЭПУ МД располагается геркон, который находится в не поля действия магнита фиксирующей крышки. Данный геркон предназначен для регистрации внесения ЭПУ МД в мощное магнитное поле. В связи с чем, произведена замена части компонентов электронной пломбы и добавлены ранее не используемые компоненты: источник электрического питания выполнен во взрывобезопасном исполнении со встроенными термостатом и термопредохранителями (прерывающим электрическое питание при их перегреве), датчик измерения ускорения по трем осям, антенный блок и приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS, канал связи подвижной сотовой связи, канал связи радиочастотной идентификации в диапазоне частот 125 кГц, 136 кГц, и 433 мГц, канал связи малого радиуса действия диапазонов частот 2,44 ГГц; светодиод и вибрационный сигнализатор, термостат контроля температуры окружающей среды (для контроля предельно допустимой температуры эксплуатации ЭПУ МД и его отключения от химического источника при перегреве ЭПУ МД злоумышленниками), одноразовыми термопредохранителями (при критическом перегреве ЭПУ МД или его источника тока электрическая цепь от источника тока разрывается навсегда), датчик внутренней температуры совмещенный с термостатом (для измерения температуры окружающей среды, датчика измерения ускорений по трем осям и выработки микропроцессором поправки в измеренные значения ускорений за температуру, а так же отключения электрического питания от микропроцессора при его перегреве), микросхема асимметричного шифрования (электронная цифровая подпись), канал связи радиочастотной идентификации диапазона частот 13.56 МГц, два геркона (один для контроля магнита фиксирующей крышки ОСОЭК, а второй для фиксации внешнего магнитного поля при попытках несанкционированного открытия фиксирующей крышки ОСОЭК ЭПУ МД без разрыва электрической цепи первого геркона), два полевых Ν (Р) канальных транзистора (на фиг. 2 они обозначены под №21 и №22) для каждого используемого геркона в качестве энергонезависимых ячеек памяти контроля непрерывности электрических цепей, частью которых являются герконы (при выключении электронных компонент после достижения температуры окружающей среды ниже минус 40°С осуществляется контроль целостности ЭПУ МД электрическим способом вместо оптико-электронного [посредством контроля непрерывности светового потока через ОСОЭК], после повышения температуры окружающей среды выше минус 40°С микропроцессор опрашивает ячейки памяти и на основании информации от них вырабатывает оповещение о сохранении или нарушении целостности ЭПУ МД). Средства хранения пломбировочной информации выполнены совмещено с запоминающим устройством. Дополнительно установлен геркон, который при поднесении к нему магнита активизирует канал связи радиочастотной идентификации диапазона частот 13.56 МГц для опроса меток радиочастотной идентификации ОСОЭК и оператора, который легально устанавливает либо демонтирует ЭПУ МД. Корпус выполнен из радиопрозрачного материала во влагозащищенном, пылезащищенном и взрывобезопасном исполнении с сопротивлением поверхности оболочки не более 10Ом при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)%, на корпусе ЭПУ МД предусматривается возможность крепления электрического проводника для обеспечения стекания статического электрического заряда на место установки ЭПУ МД (если ЭПУ МД эксплуатируется во взрывобезопасных средах и требуется принудительное заземление пломбировочного устройства), а так же магнита. Корпус ЭПУ МД содержит откидывающуюся (фиксирующую) крышку для установки концов ОСОЭК в специализированные ложементы с последующим закрыванием крышки с возможностью зажима концов ОСОЭК в теле ЭПУ МД удерживающими и прижимными элементами крышки. Откидывающаяся крышка корпуса при ее закрытии блокирует доступ к внутренним элементам микроэлектроники ЭПУ МД, а также язычок прорезиненной по краям крышки батарейного отсека, обеспечивающей его герметичность, крепящуюся к корпусу ЭПУ МД посредством оси, защелки и винта. Отсек предназначен для установки химических источников тока без какого либо свободного пространства внутри (по требованиям взрывобезопасного исполнения). Элементы электрического питания невозможно извлечь из корпуса ЭПУ МД без открытия откидной фиксирующей ОСОЭК крышки, т.е. без нарушения его целостности. Откидывающаяся крышка ЭПУ МД блокируется посредством замка-защелки с отверстием для установки в него блокирующей шпильки, пластикового зажима-хомута или, например, дополнительного механического индикаторного пломбировочного устройства (индикаторной пломбы) для препятствия имитации самораскрытия ЭПУ МД злоумышленниками. Внутренние электронные элементы ЭПУ МД заливаются двумя видами компаунда, один вид компаунда используется для заливки электроники и он сохраняет свою эластичность (после высыхания) во всем диапазоне температур эксплуатации и хранения, а вторым твердым (после высыхания) компаундом заливается корпус ЭПУ МД с установленной в нем электроникой залитой эластичным компаундом. Второй, твердый компаунд усиливает пластиковые стенки ЭПУ МД, повышая их стойкость к внешним ударным воздействиям за счет объединения в единый композиционный материал пластика стенок корпуса, стальных пластин и твердого компаунда. Первый, эластичный компаунд обеспечивает демпфирование электроники при внешнем ударном воздействии, кроме того он обеспечивает возможность извлечения электроники ЭПУ МД при разрушении корпуса ЭПУ МД для диагностики причин возникновения сбоя или выхода из строя ЭПУ МД во время их эксплуатации.
Каналы радиосвязи малого радиуса действия на частоте 2.44 ГГц, а так же канал связи на частоте 433 МГц используются для:
1. взаимодействия с близкорасположенными автономными газоанализаторами превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ (в частности хлора и аммиака), другими видами контрольно-измерительной аппаратуры оборудованными средствами радиосвязи на частотах 2.44 ГГц и 433 МГц,
2. взаимодействия с близкорасположенными устройствами приема и обработки данных с ЭПУ МД, оборудованными средствами радиосвязи на частотах 2.44 ГГц 433 МГц, как с возможностью использования их для ретрансляции данных ЭПУ МД на сервер пункта контроля (абонентские терминалы спутниковой, коротковолновой и пр. связи), так и без реализации данной возможности (например, при передаче [или приеме] данных на электронно-измерительное устройство [с электронно-измерительного устройства], расположенное внутри контейнера),
Канал радиосвязи малого радиуса действия на частоте 2.44 ГГц используется для:
3. взаимодействия с близкорасположенными ЭПУ МД,
4. взаимодействия с близкорасположенными упрощенными ЭПУ МД,
5. при проведении поверки средств измерений ЭПУ МД для связи между персональным компьютером поверителя и ЭПУ МД.
Канал связи малого радиуса действия обеспечивает низкие скорости передачи данных, но при этом поддерживает не только простые топологии беспроводной связи («точка-точка» и «звезда»), но и сложные беспроводные сети с ячеистой топологией с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений. Под понятием ячеистая топология понимается топология сети передачи данных, в которой каждое пломбировочное устройство, средство измерения или датчик оборудованные каналом связи малого радиуса действия со сверхнизким энергопотреблением и системой шифрования, находящиеся в зоне радиообмена, оборудованные такими же каналами радиосвязи, соединяются с друг с другом в единую сеть передачи (ретрансляции) данных. Подобный метод объединения ЭПУ МД и средств измерений или регистрации внешних воздействий позволяет повысить криминальную стойкость создаваемой системы контроля и общую живучесть формируемой системы. Злоумышленник, для увеличения времени реакции ЭПУ МД, может уничтожить электронную пломбу методом ее фактически мгновенного разрушения, ожидая, что он не дает ей возможность передать данные посредством сотовой связи и на пункте контроля не появляется информация о криминальном воздействие только после пропуска назначенного сеанса связи с ЭПУ МД. Если мы имеем несколько ЭПУ МД, объединенных в единую сеть передачи данных, при их последовательной установке в составе железнодорожного состава или парка строительной техники, еще не уничтоженные злоумышленником ЭПУ МД начнут передачу сигнала о тревоге, до того момента пока злоумышленник или злоумышленники до них доберутся, если они вообще узнают о существовании других ЭПУ МД, а могут и не узнать. В случае возникновения чрезвычайной ситуации при контроле за перевозкой опасных грузов, при гибели одного из ЭПУ МД во время наступления катастрофы, остальные ЭП МД, находящиеся в составе поезда, но не погибшие, имеют возможность до наступления запланированного сеанса связи выйти на связь с сервером и передать сообщение о наступившем чрезвычайном положении. Вагоны с опасными грузами (в частности с хлором) всегда идут в сцепке (по нескольку вагонов одновременно). Такой подход позволит быстрее локализовать участок возникновения техногенной катастрофы.
Для контроля только одного элемента запирания используется одно ЭПУ МД, для контроля более одного близкорасположенного элемента запирания (например люков или дверей на одном грузовом вагоне) используются либо несколько ЭПУ МД, либо связка из ЭПУ МД и хотя бы одного упрощенного ЭПУ МД (вспомогательное электронное пломбировочное устройство). Вспомогательные электронные пломбировочные устройства (ЭПУ) могут быть использованы, как в составе с ЭПУ МД, так и отдельно от них, используя в качестве ретранслятора для передачи информации на сервер пункта контроля радиочастотные каналы близко расположенных устройств, которые объединены в единую сеть со вспомогательными ЭПУ посредством канала связи малого радиуса действия или встроенного в них радиочастотного канал 433 МГц, необходимого для работы в сети передачи данных контейнерных площадок взаимодействующих с пломбировочными устройствами посредством канала связи радиочастотной идентификации на частотах 125 кГц, 136 кГц, формирующих команду на передачу данных на частоте 433МГц [2, 7].
Вспомогательные ЭПУ дополняют ЭПУ МД и могут выполнять роль составных элементов ЭПУ МД. Они обеспечивают возможность контроля более одного элемента запирания, а так же для контроля взаимного удаления или хищения составных элементов контролируемого объекта (строительной техники и навесного оборудования, вагона и его тележки, тележки и его литые детали в виде боковых рам, надрессорных балок, колесных пар и пр.). Вспомогательное ЭПУ в прототипе не использовалось и вводится дополнительно. Вспомогательное ЭПУ отличается от ЭПУ МД тем, что в нем не используется антенный блок и приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS, а так же канал связи подвижной сотовой связи. При работе ЭПУ МД 90% потребляемой им электроэнергии приходится на обслуживание канала связи подвижной сотовой связи, 2% потребляемой электроэнергии приходится на приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS. При исключении данных двух блоков из состава ЭПУ МД и формирования без них вспомогательного ЭПУ МД длительное время не требуется менять одноразовые химические источники тока, их суммарная емкость может быть существенно снижена, что в итоге позволяет значительно увеличить время их автономной работы и сократить итоговый вес вспомогательной пломбы по сравнению с ЭПУ МД.
ЭПУ МД или вспомогательное ЭПУ считаются открытым или с нарушенной целостностью при отсоединении ОСОЭК от ЭПУ МД или вспомогательного ЭПУ (любого их числа, взаимодействующих между собой и ЭПУ МД), физическом их разрушении, отключении электрического питания, несанкционированном открытии откидывающейся крышки фиксации ОСОЭК в теле ЭПУ МД, а так же срабатывании дополнительного геркона контроля внесения ЭПУ МД в мощное магнитное поле, преодолевшее стальную магнитную защиту ЭПУ МД; при нанесении повреждений ЭПУ МД или вспомогательному ЭПУ, влияющих на работоспособность последних, а так же при потере связи между ЭПУ МД и хотя бы одним вспомогательным ЭПУ активированным с ним. Управление ЭПУ МД осуществляется посредством сервера пункта контроля с применением электронной цифровой подписи (посредством асимметричного шифрования). Технический результат достигается за счет комплексного применения современных вычислительных средств и современной радиоэлектронной элементной базы.
На фиг. 2 приведена функциональная схема ЭПУ МД со средствами измерений и регистрации внешних воздействий.
ЭПУ МД содержит один источник модулированного оптического излучения (на фиг. 2 он обозначен под №16), один приемник оптического излучения (на фиг. 2 он обозначен под №15), которые последовательно замыкаются ОСОЭК, запорный механизм, запирающий ОСОЭК с двух сторон (откидывающаяся крышка фиксации), канал связи радиочастотной идентификации частотного диапазона 13,56МГц (на фиг. 2 он обозначен под №17), 2 геркона (на фиг. 2 они обозначены под общим №20), которые взаимодействуют с магнитом активации канала радиочастотной идентификации диапазона 13,56 МГц (на фиг. 2 он обозначен под №18) и магнитом откидной крышки фиксации ОСОЭК (на фиг. 2 он обозначен под №19), 1 геркон контроля наличия несанкционированного внешнего магнитного поля (на фиг. 2 он обозначен под №28), которым злоумышленники могут имитировать поле магнита откидной крышки фиксации ОСОЭК при ее несанкционированном открывании (на фиг. 2 он обозначен под №19), 2 полевых N (Р) канальных транзистора (на фиг. 2 они обозначены под №21 и №22), дополнительный геркон (на фиг. 2 он обозначен под общим для геркона №20), устанавливаемый в непосредственной близости от канала радиочастотной идентификации на частоте 13,56 МГц (на фиг. 2 он обозначен под №17), источник электрического питания (на фиг. 2 он обозначен под №26), диодами (на фиг. 2 они обозначены под общим для диодов №27) и одноразовым взрывобезопасным предохранителем (на фиг. 2 он обозначен под №24) (источник электрического питания состоит из 4-х параллельно соединенных между собой первичных литий-марганцевых химических источников тока на фиг. 2 они обозначены под №25, в каждом их 4-х источнике тока изначально встроен на заводе изготовителе собственный термостат многоразового действия, который разрывает электрическую цепь источника тока при его критическом для источника тока перегреве но на фиг. 2 он не имеет обозначения, т.к. встроен в корпус источника тока на заводе-изготовителе и без него запрещается производить и продавать литий-марганцевые первичные источники тока, в электрические цепи между источниками тока включены диоды для предотвращения всякой возможности заряда одного источника тока от другого при их неравномерном разряде, при недопустимом внешнем тепловом воздействии одноразовый взрывобезопасный предохранитель разрушается навсегда), термостат внешний (контролирующий температуру окружающей среды и прерывающий электрическую цепь между источником тока и электрическими схемами ЭПУ МД при превышении температуры окружающей среды выше предельно допустимой, на фиг. 2 он обозначен под №23), микросхему асимметричного шифрования (на фиг. 2 она обозначена под №31), запоминающее устройство (на фиг. 2 оно обозначено под №32), средство хранения пломбировочной информации (на фиг. 2 оно обозначено под №4), микропроцессор (на фиг. 2 он обозначен под №30), датчик измерения ускорений по трем осям (на фиг. 2 он обозначен под №13), датчик измерения внутренней температуры со встроенным термостатом (определяет температуру вблизи микропроцессора и обесточивающий микропроцессор при его перегреве, на фиг. 2 он обозначен под №12), вибрационный сигнализатор (на фиг. 2 он обозначен под №5), световой (светодиод) сигнализатор (на фиг. 2 он обозначен под №14), канал радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц (на фиг. 2 он обозначен под №6), канал связи радиочастотной идентификации диапазона частот 433 МГц (на фиг. 2 он обозначен под №11), канал связи радиочастотной идентификации диапазона частот 125 и 136 кГц (на фиг. 2 он обозначен под №7), канал подвижной сотовой связи (на фиг. 2 он обозначен под №10), приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS с антенным блоком (на фиг. 2 он обозначен под №9). Электронные компоненты ЭПУ МД закладываются в радиопрозрачный корпус во взрывобезопасном исполнении с заданным электрическим сопротивлением поверхности оболочки и полностью заливаются компаундом (на фиг. 2 он обозначен под №29), на корпусе предусмотрен магнитный крепеж. Корпус силового оптико-электронного крепежа (СОЭК) выполнен из полиуретана (на фиг. 1 он обозначен под №1), в своем теле содержит: метку радиочастотной идентификации на частоте 13,56МГц (на фиг. 1 она обозначен под №3), оптические световоды или волокна торцевого свечения со сквозным выходом наружу по торцам (на фиг. 1 он обозначен под №2); имеет углубления на своей оболочке под крепеж. На поверхность ОСОЭК нанесена служебная информация. ОСОЭК выпускается любой длины по требованию заказчика и в двух стандартных для пломбировочных устройств вариантах исполнения: длиной 500 мм и длиной 250 мм.
Микропроцессор ЭПУ МД дополнительно соединен с двумя герконами контроля присутствия магнита откидывающейся фиксирующей крышки ОСОЭК (на фиг. 2 он обозначен под №20) и мощного внешнего магнитного поля (на фиг. 2 он обозначен под №27), а так же с двумя полевыми N (Р) канальными транзисторами с изолированными затворами (контролирующими целостность электрической цепи, в которую включены герконы). В штатном режиме работы ЭПУ МД на затвор N-канальных полевых транзисторов через ключевую схему, относительно истока, подано положительное напряжение, что поддерживает каналы полевых транзисторов в проводящем состоянии. Падение напряжения на открытом канале фиксирует микропроцессор. В аварийном режиме, схемы ЭПУ МД находятся в отключенном от источника электрического питания состоянии (при температуре окружающей среды ниже минус 40°С). Заряд в емкости исток - затвор любого из двух полевых транзисторов сохраняется в течение длительного времени, поддерживая каналы полевых транзисторов в проводящем состоянии. При срабатывании шунтирующего геркона, включенного между истоком и затвором, заряд внутренней емкости рассасывается, что соответственно отражается на проводимости канала любого из двух полевых транзисторов. После снятия аварийной ситуации микропроцессор проверяет состояние перехода полевых транзисторов, сигнализируя о срабатывании какого либо геркона. Источник электрического питания через термостат внешний соединен с микропроцессором. Термостат при превышении заранее заданного значения окружающей температуры обрывает электрическую цепь между микропроцессором и источником электрического питания. При снижении температуры окружающей среды до заранее заданного уровня термостат восстанавливает электрическую цепь между источником электрического питания и микропроцессором. Микропроцессор, получая электрическое питание от источника электрического питания перераспределяет его между источником и приемником оптического излучения, каналом связи радиочастотной идентификации частотного диапазона 13,56МГц, микросхемой асимметричного шифрования, запоминающим устройством, средством хранения пломбировочной информации, датчиком измерения ускорений по трем осям, датчиком измерения внутренней температуры, вибрационным и световым (светодиодом) сигнализатором, каналом радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц, каналом связи радиочастотной идентификации диапазона частот 433 МГц, каналом связи радиочастотной идентификации диапазона частот 125 и 136 кГц, каналом подвижной сотовой связи и приемником радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS с антенным блоком. Микропроцессор имеет возможность в любой момент времени подать или прекратить поступление электрического тока на элементы, связанные с ним электрической цепью. Микропроцессор управляет работой и организует информационный обмен элементов ЭПУ МД посредством прямой и обратной связи, а именно: двумя N(P) канальными транзисторами, источником и приемником оптического излучения (изменяя и анализируя параметры светового излучения с целью исключения возможности его подделки злоумышленником), каналом связи радиочастотной идентификации частотного диапазона 13,56МГц после поднесения к нему магнита оператором (с целью опроса санкционировано установленного ОСОЭК, а так же идентификации персональной радиочастотной метки работника, санкционировано совершающего действия с ЭПУ МД и ОСОЭК), микросхемой асимметричного шифрования (для проведения шифрования и расшифровки поступающих или отправляемых сообщений, а так же для электронной подписи отправляемых сообщений), запоминающим устройством (место хранения управляющей микропрограммы), средством хранения пломбировочной информации (место хранения нестираемой информации обо всех зарегистрированных событий нарушения целостности ЭПУ МД), датчиком измерения ускорений по трем осям (контроль ударных и вибрационных нагрузок), датчиком измерения внутренней температуры совмещенным с термостатом (контроль температуры эксплуатации микропроцессора и выработка поправки за температуру при измерении ускорений акселерометром), вибрационным сигнализатором (вибрационный сигнализатор кодированной информации по совершаемым действиям и происходящим событиям), каналом радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц, каналом связи радиочастотной идентификации диапазона частот 433 МГц, каналом связи радиочастотной идентификации диапазона частот 125 и 136 кГц, каналом подвижной сотовой связи и приемником радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS. Антенный блок приемника радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS связан прямой связью с приемником радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS. Канал связи радиочастотной идентификации частотного диапазона 13,56 МГц имеет прямую и обратную связь с меткой радиочастотной идентификации 13,56 МГц ОСОЭК. Канал радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц ЭПУ МД имеет прямую и обратную связь с каналами радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц вспомогательных ЭПУ при их наличии в своей зоне радиуса действия. ЭПУ МД действует согласно микропрограмме заложенной в запоминающее устройство и прочитанной микропроцессором. Микропрограмма может быть изменена посредством использования канала подвижной сотовой связи или канала радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.44 ГГц.
На фиг. 3 приведена функциональная схема упрощенного ЭПУ МД, которое отличается от ЭПУ МД тем, что не содержит в своем составе приемник радионавигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS (на фиг. 2 он обозначена под №9) с антенным блоком (на фиг. 2 он обозначена под №8), а так же СПС (GSM) радиомодем с антенным блоком (на фиг. 2 она обозначена под №10).
Источники информации:
1. ГОСТ Р 53801-2010 "СВЯЗЬ ФЕДЕРАЛЬНАЯ. Термины и определения".
2. ГОСТ 31315-2013 "Устройства пломбировочные электронные. Общие технические требования".
3. ГОСТ Р 55557.1 - 2013 (ИСО 18185-1:2007) "Контейнеры грузовые, пломбы электронные, часть 1, протокол связи".
4. ГОСТ Р 55557.2 - 2013 (ИСО 18185-1:2007) "Контейнеры грузовые, пломбы электронные, часть 2,Требования по применению".
5. ГОСТ Р 55557.3 - 2013 (ИСО 18185-1:2007) "Контейнеры грузовые, пломбы электронные, часть 3, Характеристика окружающей среды".
6. ГОСТ Р 55557.4 - 2013 (ИСО 18185-1:2007) "Контейнеры грузовые, пломбы электронные, часть 4, Защита данных".
7. ГОСТ Р 55557.5 - 2013 (ИСО 18185-5:2007) "Контейнеры грузовые, пломбы электронные, часть 5, физический уровень".
8. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15963-2011 "Информационные технологии. Радиочастотная идентификация для управления предметами. Уникальная идентификация радиочастотных меток".
9. ГОСТ 2.051-2006 "Единая система конструкторской документации. ЭЛЕКТРОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ. Общие положения.
Краткое описание чертежей:
1. Фигура 1. Одноразовый силовой оптико-электронный крепеж (ОСОЭК).
2. Фигура 2. Функциональная схема электронно-пломбировочного устройства многоразового действия (ЭПУ МД)
3. Фигура 3. Функциональная схема упрощенного ЭПУ МД.