УСТРОЙСТВО И УЗЕЛ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШИН ПРОХОДЯЩИХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
DEVICE AND ASSEMBLY FOR DETECTING TIRE PARAMETERS OF TRANSITING VEHICLES

Настоящее изобретение относится к устройству и узлу для автоматического обнаружения параметров шин, установленных на проходящих транспортных средствах, в особенности на тяжелых транспортных средствах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В сфере автодорожного транспорта тщательное техническое обслуживание транспортных средств - лучшая стратегия минимизации возможности внезапного и неожиданного выхода из строя, который может привести к большим потерям времени и часто к значительным расходам, связанным как с возможными затратами на ремонт возникших неисправностей, так и с временным бездействием самих транспортных средств, особенно если они используются в работе (например, для транспортировки товаров). Точно так же должны учитываться возможные риски дорожных аварий, вызванных поломками транспортных средств в процессе движения.
Чтобы не допустить технических затруднений, которые могут встретиться с любыми типами дорожных транспортных средств, и тем самым избежать экономических проблем, а также связанных с ними проблем безопасности, необходимо проводить тщательное периодическое техническое обслуживание механических компонентов используемого транспортного средства, которое должно проводиться на самом высоком уровне, в частности таких элементов, как шины, техническим обслуживанием которых часто пренебрегают. Такое техническое обслуживание главным образом предусматривает два этапа: измерение и возможная регулировка давления в шине, оптимальное значение которого определяется на основе массы транспортного средства и используемой шины, а также оценка толщины и общего состояния протектора шины.
К сожалению, большинство транспортных средств не проходят такого рода периодической проверки шин, часто из-за халатности человека, отвечающего за транспортное средство, или просто по причине отсутствия времени и/или денег. Если человек, который обычно использует транспортное средство, не обнаруживает конкретных проблем с удерживанием руля в процессе езды, он не посчитает нужным проводить какие-либо вмешательства по техническому обслуживанию. С другой стороны, если человек, использующий транспортное средство, привычно обнаруживает сложности с управлением, связанные с шинами, он вполне вероятно столкнется с тем, что проводить обычное техническое обслуживание будет слишком поздно, поскольку может иметь место чрезмерный или, во всяком случае, неравномерный износ протектора шины, вызванный недостаточным давлением в шине, что потребует ее замены.
В последнее время в связи с развитием телеметрии разработаны системы для автоматического измерения и/или анализа параметров транспортных средств, в частности также параметров, касающихся шин, например давления. Однако данные системы не используются регулярно операторами транспортных средств, поскольку они требуют большого потребления энергии вследствие непрерывной подачи энергии на задействованные в них электронные компоненты, что является необходимым условием, чтобы иметь возможность контролировать такие параметры. Потребление энергии, однако, не приводит к проведению большого числа операций по измерению/анализу, выполняемых системами, т.к. упомянутые системы в нормальных условиях пребывают в основном в активном состоянии, но в режиме ожидания, пока не приблизится транспортное средство, которое требуется подвергнуть заданным проверкам.
Кроме того, известные системы главным образом являются разрозненными и обрабатывают данные исключительно локально, лишая пользователя возможности получения каким-либо способом более широкого набора информации, например связанной со всеми транспортными средствами (такими как легкие и тяжелые дорожные тракторы, грузовики, прицепы, полуприцепы, автомобили-фургоны), принадлежащими компании, работающей в сфере перевозок товаров.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в создании устройства и узла, способных усовершенствовать предшествующий уровень техники в одном или нескольких из вышеуказанных аспектов.
В рамках реализации этой цели, задача изобретения заключается в создании устройства и узла, которые позволят автоматически определять параметры, связанные с шинами проходящего транспортного средства, сохраняя при этом низкое потребление энергии.
Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в получении устройства и узла, которые позволят проводить вмешательство по техническому обслуживанию на шинах транспортного средства, только если это действительно необходимо.
Другая задача изобретения заключается в создании устройства и узла, которые обладают высокой надежностью, их создание является относительно простым и конкурентноспособным по расходам.
Данная цель, а также решение этих и других задач, которые станут более понятными из дальнейшего описания, достигаются с помощью устройства для обнаружения параметров шин проходящих транспортных средств, содержащего электронный блок для обработки радиосигналов, содержащих результаты измерения по меньшей мере одного параметра по меньшей мере одной шины транспортного средства, например давления, отличающегося тем, что оно дополнительно содержит датчик обнаружения прохождения транспортных средств с целью активации упомянутого электронного блока для обработки радиосигналов.
Данная цель и решение этих задач также достигаются с помощью узла для обнаружения параметров шин проходящих транспортных средств, отличающегося тем, что он содержит расположенные в разных точках вдоль пути следования главный блок, содержащий упомянутое устройство обнаружения, а также по меньшей мере один подчиненный блок, содержащий соответствующий блок для приема упомянутых радиосигналов, при этом упомянутый главный блок и упомянутый по меньшей мере один подчиненный блок взаимно соединены посредством локальной коммуникационной сети.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут более понятными из описания предпочтительного, но не эксклюзивного, варианта осуществления устройства и узла согласно изобретению, проиллюстрированного на неограничивающем примере, представленном на сопроводительных чертежах, где
на Фигуре 1 показана блок-схема, связанная с архитектурой узла для обнаружения параметров, касающихся шин проходящих транспортных средств согласно изобретению;
на Фигуре 2 схематично показан вид сверху возможного применения изобретения;
на Фигуре 3 показана блок-схема предпочтительного варианта осуществления электронных компонентов устройства обнаружения согласно изобретению;
на Фигуре 4 показана блок-схема предпочтительного варианта осуществления электронных компонентов подчиненного блока согласно изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Как показано на Фигурах, узел для обнаружения параметров шин проходящих транспортных средств, в общем обозначенный ссылочной позицией 1, содержит главный блок 12, а также необязательно один или несколько соответствующих подчиненных блоков 11, осуществляющих связь с главным блоком 12 посредством локальной коммуникационной сети 16, которая предпочтительно представляет собой сеть беспроводного типа, работающую на частоте в ISAM (индустриальном, научном и медицинском) диапазоне или частоте, предназначенной для систем SRD (устройство малого радиуса действия), например 868 МГц.
Главный блок 12 и подчиненные блоки 11 расположены на поперечно противоположных сторонах пути 22 следования, при этом общее число блоков узла 1 может варьироваться от 1 до 16.
Блоки 11 и 12 могут снабжаться энергией посредством по меньшей мере одной солнечной панели 17, 47 соответственно или посредством по меньшей мере одной батареи.
Главный блок 12 содержит внутри замкнутого пространства, например башни, устройство для обнаружения параметров шин проходящих транспортных средств, содержащее электронный блок 31 для обработки радиосигналов, содержащих результаты измерения по меньшей мере одного параметра по меньшей мере одной шины 23, 24 проходящего транспортного средства 21. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения определяемый параметр представляет собой давление в каждой из шин 23, 24 проходящего транспортного средства.
Данное измерение может выполняться известным способом в отношении транспортного средства 21, в каждой из шин 23, 24 которого имеется соответствующий датчик давления, связанный или соединенный с радиопередатчиком для измеренных данных давления, в частности TPMS (система контроля давления в шинах) передатчиком любого типа. TPMS-передатчик, который на чертежах не показан, может быть, например, объединен с датчиком давления в одной накладке, закрепляемой на внутренней поверхности шины либо на жестком соединителе, который может крепиться к клапану накачки шин, как описано в европейской заявке на патент EP-A-1787831, включенной в настоящее описание путем ссылки.
TPMS-передатчик имеет идентификационный код и связан исключительно с конкретной шиной 23, 24 конкретного транспортного средства 21 известным способом для передачи данных на дистанционный блок 15 обработки оператора транспортного средства, например компании по грузовым перевозкам.
Каждый подчиненный блок 11 содержит соответствующий блок 41 для приема упомянутых радиосигналов, содержащих результаты измерения по меньшей мере одного параметра по меньшей мере одной шины.
Особенность главного блока 12 заключается в том, что он содержит датчик обнаружения прохождения транспортных средств, способный формировать внутренний сигнал активации, используемый для активации обработки радиосигналов, содержащих результаты измерения давления в шинах, в частности для доступа в электронный блок 31 для обработки упомянутых радиосигналов, переводя его из неактивного состояния/состояния ожидания или низкого потребления энергии в активное состояние вместе с подсоединенными к нему периферийными устройствами или модулями.
Данные радиосигналы, содержащие результаты измерения давления и/или других параметров шин, сами по себе являются радиосигналами известного типа, например импульсно-модулированными сигналами. Передача информации, связанной с измерением, предпочтительно достигается известным способом посредством PPM (фазово-импульсной) модуляции машинных слов, соответствующих значениям результата измерения, например последовательностей битов, соответствующих кодированию измеренных значений, при этом упомянутая модуляция сопровождается модуляцией на заданной несущей RF частоте (предпочтительно на IASM частоте, например 434 МГц), как описано, например, в европейской заявке на патент EP-A-1787831, включенной в настоящее описание путем ссылки.
Датчик обнаружения прохождения транспортного средства предпочтительно представляет собой магнитометр 35, который сам по себе способен обнаруживать наличие больших приближающихся металлических масс, а значит, всевозможных дорожных транспортных средств, формируя сигнал активации, который является внутренним по отношению к главному блоку 12 в случае положительного результата.
Благодаря использованию магнитометра 35 необходимость в установке на транспортном средстве 21 устройств, единственной задачей которых является активация обработки радиосигналов в главном блоке 12, полностью устраняется.
В более общем смысле, существует возможность использовать в качестве датчика обнаружения прохождения транспортного средства датчик обнаружения металла или датчик обнаружения изменения геомагнитного поля, каждый из которых сам по себе известен.
Главный блок 12 содержит ряд электронных компонентов, например тех, что показаны на Фигуре 3, которые обычно пребывают в неактивном состоянии/состоянии ожидания или низкого потребления энергии и могут активироваться посредством внутреннего сигнала активации, формируемого с помощью магнитометра 35 или, в более общем смысле, с помощью датчика обнаружения прохождения транспортного средства, который, наоборот, всегда поддерживается в активном состоянии.
В число электронных компонентов главного блока входит электронный блок 31 для обработки радиосигналов, содержащих результаты измерения давления или других параметров шин 23, 24. Упомянутый электронный блок может быть создан в блоке 30 управления посредством по меньшей мере одного микропроцессора, запрограммированного должным образом для обработки информации, извлеченной из радиосигналов, полученных на главном блоке 12, чтобы подготовить сообщения или сигналы, передаваемые по локальной коммуникационной сети 16 или дистанционно, а также управлять модулями, соединенными с блоком 30 управления.
Данные модули могут представлять собой приемник 32 радиосигналов, антенну 33 сети передачи данных, коммуникационный модуль 34 для соединения с мобильной телефонной сетью, магнитометр 35, а также необязательный Bluetooth-модуль 36.
Магнитометр 35, который может быть скалярным или векторным, позволяет активировать блок 30 управления, а также активировать или поддерживать в активном состоянии соединенные с ним вышеперечисленные модули.
Приемник 32 радиосигналов предпочтительно представляет собой TPMS (система контроля давления в шинах) приемник, предназначенный, в частности, для приема импульсных радиосигналов, например импульсов с PPM модуляцией, как описано выше, и позволяет блоку 31 обработки принимать на входе результаты измерения давления в шинах проходящего транспортного средства, оборудованного соответствующим TPMS-передатчиком на каждой шине. Приемник 32 радиосигналов сам по себе является приемником известного типа, например, он может представлять собой приемник, описанный в международной патентной заявке PCT WO2012/150565 A2, включенной в настоящее описание путем ссылки.
Антенна 33 сети передачи данных предусмотрена в том случае, если локальная коммуникационная сеть 16 между главным блоком 12 и подчиненными блоками 11 представляет собой сеть беспроводного типа. Такая антенна 33 может представлять собой, например, антенну, настроенную на некоторую частоту в ISM диапазоне или частоту, предназначенную для SRD систем (например, 868 МГц), и соединена с коммуникационным портом 33a блока 30 управления, посредством чего блок 30 управления передает и получает сигналы для обмена с подчиненными блоками 11, например внешний сигнал активации для подчиненных блоков 11 или сигналы, несущие сообщения, содержащие данные о дополнительных результатах измерения давления или других параметров шин 23, 24, извлеченные из подчиненных блоков 11, как будет описано ниже.
Необязательный Bluetooth-модуль 36 может использоваться для обеспечения связи между блоком 30 управления главного блока 12 и внешним компьютером, выполненным с возможностью конфигурирования главного блока 12 и/или локальной коммуникационной сети 16 и проверки корректности ее работы.
Коммуникационный модуль 34 для соединения с мобильной телефонной сетью 13 сам по себе является модулем известного типа и может представлять собой GSM/GPRS или UMTS приемо-передающее устройство, способное реализовать доступ к мобильной сети 13 и осуществлять связь, возможно посредством адаптированных шлюзов и сети Интернет 14, с дистанционным блоком 15 обработки, чтобы передать в упомянутый дистанционный блок 15 обработки результаты измерения, полученные посредством PPM радиосигналов и/или через коммуникационный порт 33a или посредством сигналов тревоги.
Как уже отмечалось, блок 30 управления запрограммирован подготавливать сообщения или сигналы, которые должны передаваться по локальной коммуникационной сети 16, и направления их на соответствующий коммуникационный порт 33a. Среди этих сообщений или сигналов имеется, в частности, внешний сигнал активации, формируемый блоком 30 управления, когда магнитометр 35 детектирует прохождение транспортного средства 21 и, соответственно, активирует электронные компоненты главного блока 12 с помощью внутреннего сигнала активации.
Внешний сигнал активации формируется и передается от главного блока 12 на подчиненные блоки 11 по локальной коммуникационной сети 16 посредством антенны 33.
Каждый из подчиненных блоков 11 выполнен с возможностью удерживания соответствующих электронных компонентов в неактивном состоянии/состоянии ожидания или низкого потребления энергии и активации их при получении упомянутого внешнего сигнала активации, при этом подчиненный блок 11 остается в режиме ожидания на соответствующем коммуникационном порту по отношению к локальной коммуникационной сети 16. Данные электронные компоненты подчиненного блока 11 включают в себя блок 41 для приема радиосигналов, содержащих результаты измерения по меньшей мере одного параметра по меньшей мере одной шины 23, 24 проходящего транспортного средства 21. Данный приемный блок 41 может быть создан в блоке 40 управления посредством по меньшей мере одного микропроцессора, запрограммированного должным образом для обработки информации, извлеченной из радиосигналов, полученных на подчиненном блоке 11, для подготовки сообщений, передаваемых в главный блок 12 посредством локальной коммуникационной сети 16, и управления модулями, соединенными с блоком 40 управления, которые содержат приемник 42 радиосигналов и антенну 43 сети передачи данных, например антенну, настроенную на частоту в ISM диапазоне или частоту, предназначенную для SRD систем (например, 868 МГц).
Приемник 42 идентичен приемнику 32, используемому в главном блоке 12; в частности, он представляет собой TPMS-приемник, выполненный с возможностью приема импульсных радиосигналов, например с PPM модуляцией, как описано выше, передаваемых TPMS-передатчиками, имеющимися на шинах транспортных средств, и позволяет блоку 40 управления принимать на входе результаты измерения давления в шинах 23, 24 проходящего транспортного средства, оборудованного TPMS-передатчиком в каждой шине.
Радиосигналы, передаваемые TPMS-передатчиками всех шин транспортного средства, могут приниматься и обрабатываться только главным блоком 12. Однако с целью повышения разрешения, достигаемого полученными результатами измерения, предпочтительно также использовать один или несколько из упомянутых подчиненных блоков 11, каждый из которых способен принимать, обрабатывать и передавать на главный блок 12 посредством коммуникационной сети 16 полученные результаты измерения.
Проиллюстрированный вариант осуществления работает следующим образом.
Блоки 30 и 40 управления главного блока 12 и необязательных подчиненных блоков 11 обычно пребывают в неактивном состоянии или состоянии низкого потребления энергии, либо в состоянии ожидания, а также удерживают в выключенном состоянии все модули или периферийные устройства, соединенные с ними, за исключением магнитометра 35 и антенны 43, которые, наоборот, сохраняют активное состояние. Когда транспортное средство 21 приближается к участку пути 22 следования, вдоль которого расположены блоки 11 и 12, предпочтительно со скоростью, не превышающей 10 или 15 км/ч, магнитометр 35 главного блока 12 детектирует его присутствие и формирует внутренний сигнал активации, который он посылает в блок 30 управления, переводя его из неактивного состояния/состояния ожидания или низкого потребления энергии в активное состояние.
Блок 30 управления главного блока 12, в свою очередь, активирует TPMS-приемник 32, коммуникационный порт 33a и антенну 33 и посредством локальной коммуникационной сети 16 посылает внешний сигнал активации на все подчиненные блоки 11, связанные с упомянутой сетью, чтобы активировать их электронные компоненты, пребывающие в неактивном состоянии/состоянии ожидания или низкого потребления энергии.
Упомянутый внешний сигнал активации может содержать сообщение сбора данных для подчиненных блоков 11, в ответ на которое подчиненные блоки 11 передадут в главный блок 12 результаты измерения, выявленные после активации TPMS-приемника 42.
Упомянутое сообщение в любом случае может передаваться следующим шагом с помощью отдельного сигнала, посылаемого главным блоком 12 по локальной коммуникационной сети 16.
TPMS-приемники 32 и 42 проводят демодуляцию радиосигналов, передаваемых TPMS-передатчиками, имеющимися в шинах 23, 24 транспортного средства 21, и направляют демодулированные данные в соответствующий блок 30 или 40 управления. Эти демодулированные данные, представленные в виде последовательностей битов, соответствуют полученным результатам измерения давления и идентификатору TPMS-передатчика, который их отправил, однозначно связанному с соответствующей шиной транспортного средства 21.
Наличие подчиненных блоков 11, а также расположение упомянутых блоков и главного блока 12 на противоположных сторонах пути 22 следования позволяют повысить разрешение и точность результатов измерения, полученных TPMS-приемниками.
После того как результаты измерения зарегистрированы для первого интервала времени, например 30 секунд, подчиненные блоки 11 через коммуникационную сеть 16 передают в главный блок 12 соответствующие сообщения, содержащие распознанные результаты измерения совместно с идентификаторами соответствующих TPMS-передатчиков, сформировавших их. После этой передачи либо по истечении первого временного интервала все электронные компоненты подчиненных блоков 11 возвращаются в неактивное состояние или в состояние низкого потребления энергии, либо в состояние ожидания, за исключением антенны 43.
Необязательно, если магнитометр 35 в конце первого временного интервала детектирует наличие дополнительных проходящих транспортных средств, главный блок 12 посредством локальной коммуникационной сети 16 посылает дополнительный внешний сигнал активации на подчиненные блоки 11, чтобы поддержать их в активном состоянии в течение следующего периода времени, равного первому временному интервалу.
Результаты измерения, собранные на подчиненных блоках 11, извлекаются из соответствующих сообщений в блоке 31 обработки главного блока 12 и обрабатываются совместно с результатами измерения, полученными из упомянутого главного блока 12 посредством его собственного TPMS-приемника 32. Блок 31 обработки формирует своего рода базу данных собранных результатов измерения, разделяемых исходным TPMS-передатчиком, необязательно удаляя избыточные результаты измерения.
Периодически, когда завершается второй заданный временной интервал, блок 30 управления главного блока 12 предпочтительно может передавать на дистанционный блок 15 обработки посредством коммуникационного модуля 34 одно или несколько сообщений, содержащих все эти результаты измерений. Данное сообщение может передаваться с использованием протокола HTTP либо в виде одного или нескольких SMS- или email-сообщений.
Дистанционный блок 15 обработки проводит соответствующий анализ полученных результатов измерения, так что оператор транспортных средств может контролировать состояние шин некоторого количества транспортных средств, находящихся под его контролем, и принимать решение о каком-либо вмешательстве по техническому обслуживанию транспортного средства 21 либо телефонном оповещении водителя или собственника транспортного средства.
Предпочтительно блок 31 обработки главного блока 12 выполнен с возможностью сравнения в режиме реального времени результатов измерения, полученных из главного блока 12 и отправленных необязательными подчиненными блоками 11 для каждой шины по меньшей мере с одним пороговым значением или с интервалом пороговых значений, хранящимся в блоке 30 управления. Если для некоторого идентификатора TPMS-передатчика соответствующий распознанный результат измерения давления выходит за пределы этих пороговых значений, блок 30 управления главного блока 12 посредством коммуникационного модуля 34 незамедлительно передает на дистанционный блок 15 обработки тревожное сообщение, содержащее идентификатор TPMS-передатчика соответствующей шины, не дожидаясь окончания второго временного интервала.
Таким образом, оператор транспортных средств может запланировать или распорядиться осуществить вмешательство по техническому обслуживанию транспортного средства, в шине которого давление выходит за пределы порогового значения, или предупредить водителя транспортного средства.
На практике обнаружено, что устройство и узел согласно изобретению полностью достигают поставленной цели, поскольку позволяют посредством радиосигналов измерить параметры, связанные с шинами проходящего транспортного средства, в частности давление, сохраняя потребление энергии на чрезвычайно низком уровне, что в особенности ценно в случае подачи питания с использованием неперезаряжаемой батареи.
Хотя устройство согласно изобретению было задумано, в частности, для определения давления в шинах находящегося в пути тяжелого транспортного средства, оно может использоваться в более общих целях для обнаружения любого параметра, связанного с шинами транспортного средства любого типа, в том числе двухколесного.
Предложенное устройство допускает различные модификации и изменения, не выходящие за границы объема изобретения; все детали, кроме того, могут быть заменены технически эквивалентными элементами.
На практике используемые материалы и размеры могут быть любыми в соответствии с требованиями и существующим уровнем техники.