ОХРАННО-РЕГИСТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ МОБИЛЬНЫХ И СТАЦИОНАРНЫХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к охранно-регистрирующим системам мониторинга информационных каналов мобильных и стационарных объектов в режиме реального времени с возможностью регистрации возникновения внештатных ситуаций и фиксации состояния контролируемых параметров объекта на момент ее возникновения, предшествующего и последующего временного интервала. Более конкретно система предназначена для контроля параметров движения и состояния транспортного средства (ТС), а также для информационной поддержки служб оперативного реагирования при анализе обстоятельств дорожно-транспортного происшествия (ДТП).
В современных условиях автомобилизации общества и необходимости автострахования одним из важных направлений является создание средств своевременного, квалифицированного и объективного описания обстоятельств ДТП и охраны объектов. В настоящее время не существует устройство в полной мере обеспечивающих выполнение указанных задач. Установка регистраторов маршрутных данных (тахографов) лишь частично затрагивает спектр перечисленных задач даже при использовании цифровых технологий, т.к. тахограф представляет собой автоматическое бортовое устройство, устанавливаемое взамен спидометра или совместно с ним и предназначенное только для непрерывной индикации и регистрации скорости движения, пробега ТС и периодов труда и отдыха водителя ТС. Материалы об этих устройствах представлены, например, на Web-сервере журнала "За рулем".
Так, в патенте US 4188618, G 08 G 17/00, 12.02.1980 описан цифровой тахограф для записи параметров ТС, содержащий установленный на борту ТС измеритель динамических параметров ТС, который содержит измеритель скорости ТС и выполнен с возможностью непрерывной записи цифровых данных, соответствующих другим измеренным параметрам ТС (скорости вращения вала двигателя, расходу горючего и др.), цифровой дисплей, выполненный с возможностью оперативного выборочного отображения мгновенных значений измеренных параметров ТС, блок хранения данных, выполненный с возможностью установки на борту ТС для непрерывного приема и записи сигналов, соответствующих измеряемым параметрам ТС, установленный вне ТС компьютерный терминал, а также канал связи, выполненный с возможностью оперативной передачи из установленного на борту ТС блока хранения данных в компьютерный терминал выбранных фрагментов записей параметров ТС, при этом
компьютерный терминал выполнен с возможностью выборочного считывания данных с борта ТС.
Указанное техническое решение реализовано, в частности, в цифровом регистраторе BR-6800/6802 фирмы Baoruh Electronic Co, Ltd. (Тайвань). Он включает в себя 32-битный микроконтроллер, флэш-память на 128 Кбайт и память на жестком диске на 8 Мбайт с возможностью расширения до 128 Мбайт, имеет 16 входов для записи цифровых сигналов, 8 входов для записи аналоговых сигналов и 7 цифровых выходов. Считываемая из флэш-памяти информация может быть передана по каналам связи в центр обработки для последующего анализа ().
Регистратор BR-6800/6802 является универсальным прибором, который может быть установлен на различных типах ТС в качестве дополнительного электронного оборудования. С одной стороны, такая универсальность является достоинством данного прибора, а, с другой стороны, его недостатком, поскольку обуславливает его высокую стоимость. Кроме того, регистратор BR-6800/6802 недостаточно эффективен при ДТП, поскольку на аварийном участке (от начала ДТП до полной остановки ТС) требуются более полный набор записываемых параметров движения и более высокая разрешающая способность записей, чем способен обеспечить вышеупомянутый регистратор. Кроме того, должна быть обеспечена возможность четкого определения момента возникновения ДТП, для минимизации сохраняемого объема информации и его передачи.
Способностью передачи данных о состоянии ТС, водителя и пассажиров во время ДТП обладает система поддержки принятия решений по патенту US 2002/0103622, G 06 F 15/00, 01.08.2002. Эта система включает в себя установленные на борту ТС измерители параметров движения ТС, датчики, выполненные с возможностью определения состояния узлов и агрегатов ТС и биометрических данных, указывающих на физические состояния водителя и пассажиров ТС, а также другие бортовые средства измерений, подключенные с помощью общей шины к бортовой подсистеме обработки данных, включающей в себя процессорный блок обработки данных, связанный через интерфейс с общей шиной, блок хранения информации, блок определения местоположения ТС, например GPS-приемник, и приемопередатчик с антенной для беспроводной связи с центром управления, включающим в себя подсистему сбора и обработки данных о ДТП, которая с помощью одной или нескольких стандартных сетей связи, например радиосети подвижной связи стандарта GSM, подключена к внешним источникам информации, относящейся к ДТП, в качестве которых могут выступать центры экстренной и медицинской помощи, травмопункты, госпитали и т.п., при этом блок хранения информации, блок определения местоположения ТС и приемопередатчик связаны с блоком обработки данных, а центр
управления выполнен с возможностью передачи данных в центры скорой медицинской помощи, в службу спасения и другие организации, обладающие силами и средствами для оперативного реагирования и экстренной помощи пострадавшим в ДТП.
Недостатком данной системы является то, что в ней отсутствуют средства, позволяющие использовать дополнительное бортовое оборудование (бортовые измерители, подсистему обработки данных и др.) в штатном режиме эксплуатации ТС, а не только для фиксации параметров, характеризующих ДТП. Это значительно сужает сферу применения указанного оборудования, поскольку, как правило, заводы-производители и владельцы ТС отдают предпочтение дополнительному оборудованию двойного (или тройного) применения, которые могут использоваться как в штатном режиме, так и в ДТП.
Примером может служить GPS-приемник, который используется одновременно в составе охранно-противоугонных комплексов ТС и в бортовых навигационных системах. Еще более широкое и многофункциональное применение нашел в настоящее время сотовый телефон. Помимо применения по своему прямому назначению в качестве средства подвижной связи, он широко используется для передачи телеметрических данных и управляющих воздействий с борта ТС и обратно.
Известна система регистрации параметров движения и состояния ТС по патенту GB 2055469, G 07 С 5/08, 15.07.1980.
Указанная система содержит установленные на ТС аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выполненный с возможностью преобразования в цифровую форму аналоговых сигналов, поступающих от измерителя скорости и акселерометра, задающий генератор, обеспечивающий ввод в АЦП с заданной тактовой частотой измеренных значений скорости и ускорения, регистр сдвига, содержащий набор ячеек памяти, достаточный для записи параметров движения ТС в течение времени протекания ДТП и выполненный в виде съемного блока, обеспечивающего пересылку записанных в него данных во внешний микропроцессор, а также блокирующее устройство, выполненное с возможностью прерывания потока цифровых данных, поступающих из АЦП в регистр сдвига при достижении скоростью движения ТС нулевого значения, и внутренний микропроцессор, связанный с регистром сдвига и выполненный с возможностью управления блокирующим устройством через блок задержки.
Главным недостатком этой системы является отсутствие в ней технических возможностей для оперативного дистанционного съема записанных данных, последующей обработки, анализа и поддержки принятия решений об оказании помощи водителю и пассажирам ТС, попавшим в ДТП.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является система сбора и анализа данных о дорожно-транспортном происшествии патент РФ №2222830 G 07 C 5/08, B 60 R 16/02.
В данную систему помимо известной системы сбора и анализа данных о ДТП, содержащей установленные на ТС блок измерителей параметров движения ТС, входящий в состав бортового измерительного узла, АЦП, регистр памяти и решающее устройство, введены навигационный блок, общая шина, к которой подключены вход АЦП и выходы навигационного блока и бортового измерительного узла, блок обработки данных бортовых измерений, блок формирования команд управления и последовательно соединенные блок преобразования формата данных, энергонезависимая память, блок считывания данных и блок беспроводной передачи данных, центр сбора и анализа информации о ДТП, содержащий последовательно соединенные приемник беспроводной связи, связанный по радиоэфиру с установленным на борту ТС блоком беспроводной передачи данных, блок первичной обработки данных, блок вторичной обработки данных и блок поддержки принятия решений, выполненный с возможностью информационной поддержки служб экстренной медицинской помощи и спасения, при этом выход АЦП через блок обработки данных бортовых измерений подключен ко входу регистра памяти, выход которого подключен ко входу блока преобразования формата данных, вход управления которого через блок формирования команд управления соединен с выходом решающего устройства, вход которого связан с выходом АЦП.
Данная система позволяет обеспечить возможность восстановления более полной картины ДТП по данным, полученным различными бортовыми измерителями, а также возможности оперативного анализа этих данных с использованием экспертной информации из внешних источников с целью поддержки принятия решений об оказании экстренной медицинской помощи и о спасении водителя и пассажиров, пострадавших в ДТП.
Однако недостатком данной системы является то, что она привязана к навигационной системе GPS, требующей взаимосвязи всех узлов системы на навигационный блок. Конкретно это выражается в необходимости включения в систему таких узлов как блок беспроводной передачи данных, блок сбора и анализа информации о ДТП, содержащий последовательно соединенные приемник беспроводной связи, связанный по радиоэфиру с установленным на борту ТС блоком беспроводной передачи данных, блок первичной обработки данных, блок вторичной обработки данных и блок поддержки принятия решений, выполненный с возможностью информационной поддержки служб экстренной медицинской помощи и спасения.
Все это делает данную систему громоздкой и дорогостоящей. Между тем, в большинстве случаев потребителю не требуются столь сложные системы. Основные задачи для большинства автовладельцев - это наличие и получение своевременной и объективной информации об обстоятельствах ДТП.
Кроме того, ни одна из вышеупомянутых известных систем не позволяет решать такие задачи как ДТП с неподвижным автомобилем. В большинстве случаев восстановить картину такого ДТП автовладельцу крайне затруднительно.
Задачей данной полезной модели является устранение указанных недостатков путем создания компактной и недорогой системы, сочетающей в себе функции, цифрового регистратора звуковых и видеосигналов, а так же других сигналов, поступающих с датчиков системы с последующей их обработкой, хранением и выдачей.
Задача решается за счет того, что система мониторинга информационных каналов мобильных и стационарных объектов в режиме реального времени с возможностью регистрации возникновения нештатных ситуаций и фиксации состояния контролируемых параметров объекта, содержащая установленные на транспортном средстве: датчики удара или штатные датчики подушек безопасности, датчики звука, тензорные или вибрационные датчики, датчики объема, датчики тормоза, а так же АЦП, информационное табло, дополнительно содержит: архив цифровой информации, входной и выходной интерфейсы, передатчик, сервисный интерфейс, состоящий из процессора и микросхем, блок внешнего управления сервисным процессором, центральный процессор, ОЗУ, контроллер ОЗУ, контролирующий запись по принципу замещения в ОЗУ информации, поступающей с датчиков и обработанной центральным процессором. Архив цифровой информации выполнен с возможностью постоянной записи информации о состоянии объекта за заданный временной интервал с перезаписью по своим же адресам памяти. Процессор выполнен с возможностью обращения при возникновении нештатной ситуации в виде дорожно-транспортного происшествия за информацией о состоянии объекта по адресам памяти, соответствующих его состоянию с удаленностью не более 30 секунд, с последующим формированием массива информации, соответствующего определенно заданному интервалу времени DT, рассчитываемого по формуле:
события
события
DT=(Т+N1)-(Т-N2),
события
где Т - это момент дорожно-транспортного происшествия, N1 и N2 - постоянные значения номера ячейки начала и конца интервала, выраженные в секундах, причем 5≤N1≤30,5≤N2≤30.
При этом архив цифровой информации выполнен с возможностью записи информации за период DT, ее маркировки и хранении до момента востребования.
Также в состав системы могут входить датчики основного и дополнительного оборудования автомобиля и средства передачи оперативной видеоинформации в реальном режиме времени.
Краткое описание чертежей.
события
события
На Фиг.1 показан принцип работы системы, где: 1 - Автомобиль, 2 - АЦП, 3 - входной интерфейс, 4 - блок формирования сигнала Т, 5 - центральный процессор, 6 - сервисный интерфейс, 7 - контроллер ОЗУ, 8 - ОЗУ, 9 - архив цифровой информации, 10 -блок охраны, 11 - беспроводной выходной интерфейс, 12 - блок внешнего управления сервисным процессором, 13 - узел конфликтов (УК), 14 - информационное табло, 15 - блок цифровой съемки, 16 - входной интерфейс видео, 17 - ОЗУ видео, 18 - архив видеоинформации, 19 - терминал, 20 - датчики освещения, 21 - датчики формирующие полезный сигнал, 22 - датчики систем автомобиля, 23 - аудио вход, 24 - датчики салона, 25 - цифровой видеосигнал или фото сигнал, А - сигналы с систем, контролируемых в автомобиле, Б - сигналы с датчиков автомобиля, В - сигналы с систем, участвующих в формировании сигнала Т.
На Фиг.2 показана организация работы блока временного окна (БВО), где 26 - блок датчиков, состоящий из датчиков: удара или штатных датчиков подушек безопасности, акселерометра, датчиков звука (электронный стетоскоп), тензорных датчиков или вибрационных, датчиков объема, датчиков тормоза.
Принцип работы
Принцип работы системы отражен на Фиг.1.
При активации системы (см. Фиг.1) происходит самодиагностика работоспособности блока обработки информации и целостности электроцепей информационных датчиков.
Начинается запись.
события
события
события
Сигналы с систем, контролируемых в автомобиле (А) поступают на АЦП (2), сигналы с датчиков автомобиля (Б) поступают на входной интерфейс (3), сигналы с систем, участвующих в формировании сигнала Т (В) поступают на блок формирования сигнала Т (4). С АЦП и блока формирования сигнала Т обработанная информация поступает на входной интерфейс (3), откуда передается на обработку центральным процессором (5). Обратная связь и управление входным интерфейсом (3) осуществляется через сервисный интерфейс (6), который передает управляющие сигналы на центральный процессор (5), а с него они поступают на входной интерфейс. Сервисный интерфейс состоит из процессора и микросхем.
После обработки процессором (5) информация поступает на контролер ОЗУ (7) и через него фиксируется в ОЗУ (8) по принципу замещения. В случае возникновения нештатной ситуации активизируется процесс сохранения массива информации о состоянии параметров объекта в указанном секторе временного интервала.
Интересующая нас информация за заданный временной интервал перезаписывается в область архива цифровой информации (9) и хранится там до ее востребования и момента считывания или съема пользователем с последующей реактивации системы.
Результаты диагностики отображаются на информационном табло (14).
Дальнейшее использование и архивация информации производится дополнительными техническими средствами, имеющиеся у пользователя, в соответствии с поставленными задачами.
После реактивации системы процесс мониторинга возобновляется. Количество фиксируемых внештатных ситуаций, без дальнейшей реактивации, определяется типом и назначением контролируемого объекта, а так же выбором элементной базы построения системы.
При переходе объекта в режим ожидания, система активизирует охранную функцию с возможностью аудивизуального открытого или скрытого оповещения оператора объекта. Для решения задачи организации «временного окна» используется схема управления ОЗУ с распределением управляющих сигналов.
Сервисный интерфейс (6) связан с блоком охраны (10), беспроводной выходной интерфейс (11) связан с ОЗУ и перераспределяет информацию, поступающую с ОЗУ на терминал (19), блок внешнего управления сервисным процессором (12) контролирует работу сервисного интерфейса (6), данные с блока цифровой съемки (15) поступают на входной интерфейс видео (16), откуда идут на блок ОЗУ видео (17), а с него поступают в архив видеоинформации (18), куда также записывается звуковая информация с датчиков звука, поступающая в архив видеоинформации (18) с ОЗУ (8).
Информация с датчиков автомобиля записывается в ОЗУ в строго определенном временном интервале по методу «замещения». При появлении управляющего сигнала происходит фиксация номера ячейки ОЗУ в момент обращения и формирование (расчет) временного интервала (временного окна), согласно предварительно заданным размерам по формуле [1].
Формирование секторов записи происходит следующим образом.
Тн=Тч-N1,
события
события
где Тн - начало сектора записи (или временного интервала), Тч - время прихода сигнала Т, N1 - число отнимаемых секунд, от времени прихода сигнала Т.
Конец сектора (или временного интервала) рассчитывается по формуле:
Тк=Тч+N2
события
Тк - конец сектора записи (или временного интервала), Тч - время прихода сигнала Т, N2 - фиксированное число прибавляемых секунд, от времени прихода сигнала Тсобытия.
ПРИМЕР 1:
события
сигнал Т пришел на 25-й секунде работы системы.
Тн=25-20=5 сек
Тк=25+10=35 сек
Таким образом с 5 по 35 секунду и есть наш сформированный сектор.
ПРИМЕР 2:
события
сигнал Т пришел на 5-й секунде работы системы.
Тн=5-20=-15 сек
Тк=5+10=15 сек
Таким образом с -15 по 15 секунду (т.к. у нас непрерывная запись) и есть наш сформированный сектор.
По окончании записи сектора (окна) его содержимое передается в область хранения ОЗУ (архив). По заполнению данной области формируется сигнал обратной связи, сообщающий процессору об окончании данной операции. Работа системы продолжается в штатном режиме.
Информация из памяти архива идентифицируется и считывается посредством технологий беспроводной связи на терминал пользователя. Это возможно как в автоматическом режиме, так и по запросу. Так же возможен вариант ее физического съема с устройства. Схемотехнической и конструкционной особенностью системы допускается возможность подключения дополнительных модулей для реализации возможностей тахографа, маршрутного компьютера, спутниковой навигации и т.д. Набор датчиков входного интерфейса определяется типом объекта и его функциональностью.
При использовании на стационарных объектах меняется набор датчиков, поставляющих полезный сигнал.
Принцип формирования полезного сигнала и считывание информации
события
Для формирования полезного сигнала - Т берется сумма срабатывания нескольких датчиков. Основными из них являются датчики удара, шок-сенсорные или вибрационные, объемные и шумовые (стетоскопические).
Основываясь на том, что ДТП могут быть разнообразными, и, следовательно, могут быть задействовано разные датчики, был разработан и описан алгоритм принятия решений о
наличии события. Детально эта схема отражена на Фиг.2, где показана организация работы блока временного окна (БВО).
Суть в том, что в формировании полезного сигнала участвует блок (26), состоящий из группы датчиков:
1. Датчики удара или штатные датчики подушек безопасности, акселерометр
2. Датчики звука (электронный стетоскоп)
3. Тензорные датчики или вибрационные
4. Датчики объема
5. Датчики тормоза
Остальные группы датчиков (салона, освещения, угла поворота руля, датчик скорости видео или цифровые фото) являются информационными. Запись производится автоматически без участия человека.
Участие объекта (ТС) в зависимости от класса ДПТ, виды повреждений и последовательность срабатывания датчиков (по нумерованной шкале вышеупомянутой группы) отражены в Таблице 1.
Непременное наличие оператора для работы системы по патенту РФ №2222830 существенно сокращает круг потребителей или приводит к усложнению существующих служб. Наличие же биометрических датчиков неоправданно в связи с огромной погрешностью при принятии решения и наличием хотя бы минимального медицинского образования у оператора.
В функции же заявляемой системы не входит слежение за соблюдением водителем условий трудового договора и ПДД. Заявляемая система отвечает за наличие объективной информации о ДТП и обеспечение максимального установления обстоятельств, произошедшего ЧП.
Поскольку 80 процентов информации об окружающем мире человек получает посредством зрительных образов, в систему было включено дополнительное оборудование: видеокамеры для формирования аналогового или цифрового видеоряда. В качестве альтернативы могут быть использованы широкоугольные фотоаппараты с разрешением 1.2 МПикселей, ведущие непрерывную съемку по заданному временному интервалу.
Возможность получения нужной выборки информации появилась вследствие применения принципа временного окна.
Схожим аналогом, отражающим этот принцип могут служить разработки корпорации SONY в последних моделях цифровых видеокамер. Там суть процесса выглядит следующим образом.
При включении видеокамеры начинается автоматическая запись емкостью 5 секунд и если по истечении этих секунд происходит съемка оператором, то эта информация запоминается, а если нет, то она затирается новой.
В заявляемой системе процесс выглядит следующим образом: при включении системы идет полноценная запись в течение интервала времени до 1 минуты. Для постоянной записи информации выделяется 60 ячеек и после записи последней информация замещается.
При возникновении сигнала о ДТП процессор обращается по адресам памяти, предшествующим событию и дает команду на формирование временного файла через интервал времени, рассчитываемый по формуле [1].
По окончании формирования полезного сигнала срабатывает команда «запись последней ячейки» и по следующей команде «отправить сектор в архив» происходит запись архива.
Система переходит в штатный режим.
В процессе перезаписи может произойти второй или третий полезный сигнал. В этом случае начинает работать конфликтный узел (включается дублирование информации).
Данная ситуация возможна при групповых последовательных столкновениях.
Конкретно в системе это осуществляется путем включения в работу блока УК (13) в случае 2-го ДТП с временной разницей не более той, что указана в формуле [1], т.е. N1 и N2 (до 30 секунд). УК представляет собой фактически второй блок БВО.
Допуск к считыванию информации имеет только страховой комиссар или представитель страховой фирмы, который при помощи технологий беспроводной связи считывает содержимое архива. Информация представляется в табличном виде.
Новизна заключается в применении комплексного подхода, с использованием специализированных программно-аппаратных средств и методов, к регистрации, обработке и хранению данных телеметрии с возможностью получения и дальнейшего ее использования заинтересованными лицами и службами.
Технический результат системы заключается в возможности фиксации широкого спектра различных типов нештатных ситуаций, что позволяет на его базе улучшить системы охраны и безопасности различных объектов, а также разрешение страховых споров.