Пломба навигационная
NAVIGATION SEAL

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам, предназначенным для пломбирования грузов, запирания и пломбирования дверей автомобильных фургонов, железнодорожных грузовых вагонов и контейнеров, люков цистерн, штурвалов вагонов-хопперов и пр. устройств, подлежащих пломбированию.
Пломба навигационная (ПН) одновременно относится как к механическим средствам объективного контроля состояния материальных ценностей, их закрытия и пломбирования, при их хранении и транспортировке (выполняет все функции механического силового, усиленно силового запорно-пломбировочного устройства), так и 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, подписанных электронной цифровой подписью, посредством каналов радиосвязи с целью фиксации и документирования несанкционированного или аварийного срыва ПН; приведения в действие ПН, вскрытия, нарушения ее целостности с определением местоположения и времени произошедшего события; фиксации и документирования нарушения технологии транспортировки материальных ценностей и их хранении в части измерения превышений допустимых ударных и вибрационных ускорений, а так же температурных воздействий (средствами измерений, включенными в государственный реестр); определения с заданной периодичностью состояния опломбированных и закрытых объектов с автоматическим учетом их истинного местоположения, контроля взаимного удаления пломбируемых объектов с целью предотвращения несанкционированного пользования опломбированными объектами посторонними лицами, сигнализации о произошедших событиях, с автоматической передачей данных с использованием каналов радиосвязи и документирования фактов незаконных действий. ПН сертифицируются на стойкость к открыванию методами манипуляций без нанесения видимых повреждений по требованиям, предъявляемым, к запорно-пломбировочным устройствам.
ПН представляет собой единое устройство после его сборки и подготовки к работе.
Наиболее близким техническим решением является патент РФ №2596474 от 10.09.2016, где описано электронное пломбировочное устройство, выполненное в виде герметичного корпуса, внутри которого установлены блок питания, электронный блок, содержащий электронные компоненты, обеспечивающие выполнение функций управления, контроля замыкания, внутренней температуры, определения местоположения и параметров движения, приема, обработки, хранения и передачи, информации, а также светодиод и приемник излучения, связанные с электронным блоком и оптоволокном каната, проходящего через корпус с образованием внешней петли. Недостатком данного устройства является недостаточная стойкость пломбы к взлому.
Задачи, которые решает предлагаемая пломба навигационная:
- возможность установки на все виды транспортных средств и контейнеров без замены стальных канатов под конкретные условия эксплуатации с возможностью менять размер петли стального каната непосредственно на объекте установки посредством протягивания каната через корпус,
- контроль целостности ОЭ ЗПУ КТ оптическим способом,
- стойкость к внешним воздействиям по требованиям железнодорожного, автомобильного и водного транспорта,
- использование предлагаемой ПН в качестве универсального запорно-пломбировочного устройства на железнодорожном транспорте по требованиям для железнодорожного транспорта без совместного применения с ними механического ЗПУ,
- применение предлагаемой ПН в качестве средства измерения координат и времени по системам ГЛОНАСС/GPS,
- обмен данными предлагаемой ПН посредством подвижной сотовой связи, посредством радиочастотной идентификации на частотах 860 - 960МГц, посредством беспроводной связи стандарта IEEE 802.15, посредством беспроводной связи стандарта 802.11n диапазона частот 2,4 и 5 ГГц, посредством беспроводной связи ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2014,
- получение юридически значимых документов от предлагаемой ПН посредством их криптографической защиты,
- визуальная и тактильная сигнализация состояния предлагаемой ПН,
- хранение данных предлагаемой ПН с резервированием в энергонезависимой памяти.
- определение условий эксплуатации, предлагаемой ПН на грузе посредством измерений ускорений по 3 осям,
- определение температуры эксплуатации, предлагаемой ПН на грузе (важно для ряда опасных грузов),
- применение предлагаемой ПН в качестве средства измерения концентрации опасных веществ 1 и 2 категорий,
- повышение стойкости предлагаемой ПН к подмене, т.е. замене на внешне идентичное устройство или его деталей.
- снижение времени проверки подлинности предлагаемой ПН и его целостности.
- предоставление возможности дистанционной проверки истинной зарядки источников тока без их извлечения из предлагаемой ПН.
Технический результат - повышение стойкости пломбы к взлому.
Технический результат достигается выполнением пломбы навигационной в виде корпуса с крышкой, через который проходит жестко фиксируемый металлический канат с оптоволокном торцевого свечения и с образованием петли, фиксирующей пломбируемый объект. И внутри корпуса установлены:
- блок питания,
- электронный блок, содержащий электронные компоненты, обеспечивающие выполнение функций управления, контроля замыкания, контроля внутренней температуры, определения местоположения и параметров движения, приема, обработки, хранения и передачи информации,
- светодиод и приемник излучения открытия/закрытия крышки, связанные с электронным блоком и оптоволокном торцевого свечения, расположенного в крышке корпуса,
- светодиод и приемник излучения, связанные с электронным блоком и оптоволокном торцевого свечения каната.
При этом один конец каната с оптоволокном торцевого свечения жестко закреплен в корпусе и содержит начало и конец оптоволокна, которые соответственно связаны со светодиодом и приемником излучения, а другой конец каната выполнен свободным с возможностью фиксации в корпусе и содержит петлю оптоволокна, также канат с оптоволокном торцевого свечения обжат металлическими трубками через заданное расстояние, за счет которых осуществляется его фиксация в углублениях корпуса и крышки и выбирается размер петли, фиксирующей пломбируемый объект.
Крышка корпуса выполнена откидной и содержит металлический болт с одноразовой пластиковой крышкой и храповый механизм, позволяющий вращение болта только в сторону его закручивания, при этом болт выполнен с возможностью закрывать крышку на корпусе, поворотом одноразовой крышки, жестко фиксируя металлические трубки каната.
Также корпус и крышка содержат металлические пластины (могут быть выполнены и из иного твердого материала, либо быть частью корпуса), в углублениях которых, осуществляется фиксация металлических трубок, которыми обжат канат с оптоволокном торцевого свечения. Под пластиной корпуса предпочтительно выполнять отсек блока питания и располагать различные разъемы электронного блока, при этом пластина должна иметь средства для герметизации отсека блока питания. Также металлические пластины содержат отверстия с резьбой под болт одноразовой срывной крышки для запирания крышки и каната в ней.
Конец каната с оптоволокном торцевого свечения может быть жестко закреплен в корпусе посредством п-образного крепежа и посредством винтов, проходящих через отверстия каната, выполненных в торцевой части каната.
Торцевая металлическая трубка свободного конца каната желательно должна частично заливаться компаундом для защиты петли оптоволокна. Электронный блок и светодиод с приемником излучения оптоволокна торцевого свечения каната желательно устанавливать в пластиковом разъеме и заливать компаундом. Пластиковый разъем и корпус желательно должны образовывать герметичное соединение.
Блок питания предпочтительно выполнять в виде аккумуляторных литий-полимерных источников тока. А на электронной плате может быть выполнена беспроводная зарядка в виде индукционной катушки для заряда аккумуляторных литий-полимерных источников тока.
Также отверстие для пропуска металлического каната в корпусе должно быть усилено металлической трубкой для предотвращения повреждения материала корпуса при многократном пропуске через нее металлического каната.
Электронный блок желательно должен включать микросхему электронной цифровой подписи.
В торцевых частях корпуса и крышки могут быть выполнены соответствующие друг другу выступы с отверстиями, для дополнительного пломбирования.
Сущность заявленного изобретения поясняется фиг. 1-4, где показаны:
- на фигуре 1 изображен корпус каната с элементами каната и корпуса ПН в разрезе;
- на фигуре 2 изображена ПН в одной из проекций;
- на фигуре 3 изображена ПН в открытом состоянии в одной из проекций;
- на фигуре 4 изображена ПН в разрезе во фронтальной проекции;
- на фигуре 5 изображена ПН в открытом состоянии в одной из проекций.
На фиг. 1-5 обозначены следующие конструктивные элементы предлагаемого ножа:
1 - стальной канат 1;
2 - оптоволокно торцевого свечения;
3 - оболочка оптоволокна;
4 - светодиод;
5 - приемник излучения;
6 - печатная плата
7 - микроконтроллер;
8 - пластиковый разъем;
9 - провода;
10 - корпус пломбы навигационной;
11 - отверстия для крепления каната к корпусу 10;
12 - металлические трубки;
13 - торцевая металлическая трубка;
14 - компаунд;
15 - резиновое кольцо;
16 - п-образный крепеж;
17 - пластина корпуса;
18 - винты;
19 - винты;
20 - отверстие в корпусе 10 для пропуска стального каната;
21 - петля;
22 - ложементы для металлических трубок 12;
23 - светодиод открытия/закрытия крышки;
24 - приемник открытия/закрытия крышки;
25 - крышка корпуса;
26 - оптоволокна торцевого свечения открытия/закрытия крышки;
27 - винты;
28 - резиновый уплотнитель;
29 - площадка для нанесения маркировки;
30 - стальная трубка, усиливающая отверстие 20 корпуса;
31 - отверстие с резьбой под болт одноразовой срывной крышки;
32 - зубцы одноразовой срывной крышки;
33 - одноразовая срывная крышка;
34 - пластины «собачки» крышки;
35 - болт одноразовой срывной крышки;
36 - пластина крышки
37 - кольцо одноразовой срывной крышки
38 - резиновые демпферы
39 - подвижные магниты;
40 - винты для крепления крышки;
41 - отверстия для винтов крышки;
42 - полукруглый вырез;
43 - трехцветные светодиоды;
44 - ???
45 - выступы с отверстиями для таможенной пломбы. Пломба навигационная используется следующим образом
В круглопрядный стальной канат 1 (фиг. 1-5) закладывается оптоволокно торцевого свечения 2 в оболочке 3 замкнутое на светодиод 4 и приемник излучения - фототранзистор 5, контакты которых запаяны печатную плату 6 с микроконтроллером 7 контроля подлинности стального каната. Канат с оптоволокном торцевого свечения, печатная плата с микроконтроллером со светодиодом и фототранзистором устанавливаются в пластиковый разъем 8 и заливаются компаундом. Из пластикового разъема выходят провода 9 для их припаивания на печатной плате ПН внутри корпуса 10 Канат последовательно обжимается металлическими трубками, 12 (фиг. 2) торцевая металлическая трубка 13 частично заливается компаундом 14 для защиты петли оптоволокна. В корпусе каната конструктивно предусмотрены два отверстия 11 для крепления каната к корпусу ПН на винты 19 (фиг. 3), которые вкручиваются в отверстия. Для герметичности соединения на корпусе каната предусмотрено применение резинового кольца 15. Для смены каната после извлечения пластикового разъема каната из корпуса ПН становится доступен для обзора проводов в изолированной оболочке, которые перекусываются и к ним припаиваются провода от нового каната, после чего корпус нового каната устанавливается в корпус ПН и фиксируется на два винта в отверстиях 11. Для дополнительного удержания каната в теле корпуса ПН предусмотрена стальной П образный крепеж 16 (фиг. 3), который фиксируется на стальной пластине корпуса 17 посредством винтов 18. При попытке самостоятельно заменить стальной канат без привлечения сервисного центра микропроцессор ПН идентифицирует несоответствие микроконтроллера контроля подлинности стального каната. Поэтому стальной канат является частью конструкции ПН.
ПН перед ее установкой на объекте пломбирования свободный конец стального каната пропускается через отверстие в корпусе 20 (фиг. 2) для формирования петли 21 необходимого размера.
Стальные трубки каната при закрытии крышки укладываются в углубления - ложементы и окна металлических пластин 22 со сквозными полуотверстиями большего диаметра, чем диаметр стального каната и меньшего диаметра, чем металлическая трубка, таким образом средство удержания каната образует упор для стальной трубки, не давая канату смещаться вдоль продольной оси корпуса, а само тело П образного крепежа образует совместно со стальной пластиной сквозное отверстие для стального каната в пластиковом корпусе, которое не позволяет стальному канату выпасть из корпуса при открытой ПН;
Также на стальной канат методом лазерной гравировки наносится маркировка.
В корпус установлены светодиод 23 и приемник - фототранзистор 24 которые взаимодействуют друг с другом посредством оптоволокна торцевого свечения 26, установленным в крышку 25 ПН, при замкнутом оптическом контуре светодиод оптоволокно - фототранзистор процессор ПН фиксирует факт закрытия крышки, при разомкнутом оптическом контуре светодиод оптоволокно фототранзистор ПН фиксирует факт открытия крышки.
Корпус 10 выполнен из нескольких частей с плоскими поверхностями для нанесения специализированной служебной информации и товарных знаков.
Каждая часть корпуса и крышки выполнены методом литья пластика под давлением в термопласт-автоматах в пресс-формы, стальные пластины выполнены методом фрезерования и крепятся к пластиковым деталям посредством винтов 27, внутри пластикового корпуса устанавливаются ответные гайки для винтов нижней стальной пластины.
Нижняя стальная пластина совместно с резиновым уплотнителем 28 (см. фиг. 4) выполняет дополнительную функцию герметичной крышки для отсека аккумуляторных литий-полимерных источников тока.
Снятый резиновый уплотнитель 28 обеспечивает доступ к разъему Sim карты модема (на фигурах не показан) подвижной сотовой связи для установки в него Sim карты, а также к разъему Sim карты электронной цифровой подписи.
Снятый резиновый уплотнитель обеспечивает доступ к технологическому разъему (на фигурах не показан) для диагностирования и перепрограммирования ПН, технологический разъем располагается поверх аккумуляторных литий-полимерных источников тока.
На крышке ПН запроектирована плоская площадка для нанесения маркировки 29, площадка подготовлена и для установки на нее любых видов маркировочных табличек посредством заклепок.
Отверстие для пропуска стального каната корпуса ПН усилено (армировано) стальной трубкой 30 для предотвращения повреждения пластика корпуса при многократном пропуске через нее стального каната, ограниченного трубкой.
Стальные пластины дополнительно содержат отверстие 31 с резьбой под болт одноразовой срывной крышки 33 для запирания крышки ПН и каната в ней.
Зубцы 32 одноразовой срывной крышки 33 реализуют одновременно пластинами (собачками) 34 крышки ПН храповый механизм, совместно зубцы и собачки обеспечивают вращение болта 35 по резьбе отверстия только в сторону его закручивания, пластик одноразовой срывной крышки (одноразового элемента) является оптически прозрачным и диссипативным по статическому электричеству.
Одноразовая срывная крышка прижимает стальную пластину 36 крышки 25 к стальной пластине 17 корпуса посредством резьбового соединения, когда стальной канат находится внутри ПН. Вытянуть стальной канат из такого замка и разомкнуть полученную петлю без его разрыва невозможно, единственный способ без повреждения извлечь стальной канат из тела ПН - это разрушить пластик одноразовой срывной крышки, т.к. выкрутить ее без повреждения элементов ПН невозможно.
Разрушается срывная крышка без применения любых видов инструментов, за счет того, что изготовлена она из скрепленных между собой трех составных частей тонкими пластиковыми перегородками, и затрачиваемое усилие на разрыв которых существенно меньше, чем усилие на их повреждение.
Для разрушения срывной крышки необходимо потянуть за кольцо 37, при этом произойдет разрыв тонких перемычек, при дальнейшем приложении усилия оператора на отрыв кольца от одноразового элемента произойдет его разрушение на три части с высвобождением стального болта, при этом стальной болт остается залитым в пластик и на его к головке остается ухват из пластика, за который оператор его выкручивает из тела ПН. Срывная крышка имеет плоские грани для нанесения на них служебной информации. Срывная крышка вкручивается посредством стального болта в ПН в сервисном центре и фиксируется на ПН посредством пластин храпового механизма, в связи с чем является неотъемлемой частью конструкции ПН. Стальной болт является закладным элементом срывной крышки, который заливается пластиком до момента его отверждения при его изготовлении.
При попытке обрезать стальной канат с целью размыкания петли закрытой ПН уже невозможно вновь воткнуть стальной канат в закрытую ПН с целью имитации ее целостности с применением клеевого соединения поврежденного стального каната при неработающей электронике при температуре окружающей среды ниже минус 40°С, любые попытки соединения ранее поврежденного каната будут препятствовать прохождению света сквозь оптоволокно торцевого свечения в силу отсутствия возможности центрирования разрезанных частей каната, кроме того, обрезанные части каната с обжатыми вокруг него трубками невозможно извлечь из корпуса закрытой ПН без разрушения элементов ее конструкции.
При попытке разогнуть стальные пластины в их замкнутом состоянии вокруг каната срабатывает дополнительная защита в виде замкнутого оптического контура светодиод оптоволокно фототранзистор ПН, которая фиксирует факт закрытия крышки, при разомкнутом оптическом контуре светодиод оптоволокно фототранзистор ПН фиксирует факт открытия крышки.
Для предотвращения подделки элементов ПН на ее детали наносится служебная информация с применением красок, отвердевающих при их освещении ультрафиолетовым излучением, такие краски имеют повышенную стойкость к растворителям и маслам, так же на них наносится в заводских условиях маркировка различными типами граверов, повреждающих как краску, так и пластик, что увеличивает стойкость от подделки вне заводских условий их производства.
На корпусе применены сменные резиновые демпферы 38, обеспечивающие его сохранность при падении на бетонную поверхность, резиновые демпферы крепятся посредством винтов, резьбовое соединены выбрано по причине долгого жизненного цикла ПН, равного 5 годам, а в течении данного периода времени может неоднократно возникнуть причина, требующая их замены в силу возможного повреждения.
В корпусе применены 20 штук подвижных магнитов 39, которые имеют люфт после их установки за счет того, что они могут перемещаться вдоль осей удерживающих их винтов, люфт магнитам позволяет закреплять ПН на неровных поверхностях и компенсировать высоту резиновых ножек.
Крышка крепится к корпусу на винтовом соединении на двух винтах 40 с каждой из сторон корпуса, отверстия 41 под винты выполнены в форме эллипса с целью обеспечения люфта крышки при ее закрытии на металлических трубках в корпусе ПН до фиксации крышки одноразовой срывной крышкой.
На металлических пластинах, корпусе и крышке сделан полукруглый вырез 42, который препятствует поперечному смещению ПН при растягивающем усилии, приложенном на стальной канат, что препятствует развороту ПН и увеличивает стойкость ПН на разрыв стального каната.
Применены 4 штуки соединенных литий-полимерных источников электрического питания, а также беспроводная зарядка в виде индукционной катушки на электронной плате внутри ПН.
В электрических схемах применена микросхема электронной цифровой подписи (ЭЦП), предназначенная для блокирования возможности построения имитаторов работающей ПН, передающего через сеть интернет фиктивные данные в тот момент, когда ПН находится в неработоспособном состоянии.
Используется: запоминающее устройство для хранения операционной системы и управляющих программ, внутренняя энергонезависимая память для записи всех событий, резервная внутренняя энергонезависимая память;
Микропроцессор используется для управления работой всех электронных компонентов за исключением компонентов источников электрического питания;
Также в ПН используется акселерометр - датчик измерения ускорений по трем осям с интегрированным в него термометром, используемым для корректировки показаний акселерометра и контроля температуры электронных компонент; Для облегчения использования и настройки применен вибрационный сигнализатор и два трехцветных светодиода 43. Дополнительно для пропуска конца стального каната сквозь корпус ПН, в ее закрытом состоянии, предусмотрено отверстие усиленное (армированное) стальной трубкой 44 (фиг. 5). Такое решение позволяет избежать возникновение ситуаций при транспортировке опломбированных грузов ПН, когда конец стального каната ПН может выйти за габарит железнодорожного вагона;
Для применения ПН в системах контроля транспортировки транзитных грузов применен контроллер беспроводной связи ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2014 с антенной.
Для взаимодействия с микрокомпьютерами и персональными устройствами подвижной сотовой связи операторов, оснащенных Bluetooth каналом передачи данных со сверхнизким энергопотреблением в ПН применен канал радиосвязи малого радиуса действия частотного диапазона 2.4 ГГц стандарта IEEE 802.15.
Для взаимодействия с системами связи морских судов, предназначенных для опроса состояния транспортируемых грузов с применением судовой спутниковой связи и WiFi коммутаторами в ПН применен канал радиосвязи малого радиуса действия частотных диапазонов 2.44 ГГц и 5ГГц стандарта IEEE 802.11.
Для передачи данных в сотовых сетях связи применен радиомодем с антенным блоком подвижной сотовой связи, дополнительно радиомодем связан с разъемом для установки в него Sim карты.
Используется приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/GPS с антенным блоком.
Электронные компоненты закладываются в корпус, заливаются компаундом, корпус выполнен антистатическим в пыле и влагозащищенном и в пожаробезопасном исполнении.
Для дистанционного опроса цифровых термометров в опломбированных термосах и рефрижераторах используется канал радиосвязи LoRa частотного диапазона 867-869МГц.
Для обеспечения возможности дополнительного опломбирования ПН в закрытом состоянии таможенной пломбой на корпусе и крышке, в частности на торцах стальных пластин предусмотрена выступы с отверстиями 45, по диаметру превышающие толщину стального каната таможенной пломбы.
Вышеописанные аспекты, преимущества и особенности являются лишь примерами, а не строгими ограничениями рамок патентной заявки.