СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Система мониторинга состояния подвижных объектов может быть использована при построении систем управления подвижными объектами.
Из уровня техники известна дифференциальная глобальная навигационная спутниковая система Октябрьской железной дороги, которая принята за прототип [1]. Структурная схема дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системы Октябрьской железной дороги представлена на рис.1.
Дифференциальная глобальная навигационная спутниковая система Октябрьской железной дороги включает в себя (см. рис.1) сетевой центр - 1, четыре референсные станции - 2, 3, 4, 5, выделенные каналы связи - 6, систему передачи информации - 7, сегмент потребителей - 8. Система предназначена для навигационного обеспечения потребителей на железнодорожном транспорте и основана на использовании глобальных спутниковых радионавигационных систем. Потребители навигационной информации - 8 получают данные о местоположении с погрешностью, которая зависит от многих геофизических параметров. Уточнение данных о местоположении потребителей производится посредством внесения дифференциальных поправок от референсных станций - 2, 3, 4, 5. Местоположение каждой референсной станции известно с точностью, заведомо более высокой, чем точность измерения их координат посредством спутниковых радионавигационных систем. Данные о местоположении станции, полученные от навигационных космических аппаратов в реальном времени, сравниваются с истинным местоположением станции, чем определяется ошибка позиционирования. Данные об ошибках позиционирования в реальном масштабе времени, через выделенные информационные каналы - 6, поступают в сетевой центр - 1. В ответ на запросы потребителей - 9, из сетевого центра поступают данные об ошибках позиционирования - 10. Обмен информацией между потребителями и сетевым центром производится посредством системы передачи информации - 7. Определение местоположения подвижных единиц производится посредством глобальной навигационной спутниковой системы - 11.
Дифференциальная глобальная навигационная спутниковая система Октябрьской железной дороги не позволяет получать в реальном масштабе времени данные о состоянии подвижной единицы и не имеет возможности производить наблюдения за физиологическим состоянием операторов подвижных единиц.
Предлагаемая система мониторинга состояния подвижных объектов отличается от аналогов возможностью обмена информацией между пунктом диспетчерского контроля и подвижным объектом посредством навигационных космических аппаратов глобальных спутниковых радионавигационных систем. Под подвижным объектом (ПО) понимается эргатическая система «человек - транспортное средство».
Система мониторинга состояния подвижных объектов представляет собой совокупность элементов контроля и управления подвижного объекта и предназначена для увеличения степени безопасности работы ПО посредством внедрения систем контроля состояния электромеханических параметров транспортного средства и биологических параметров оператора, постоянного мониторинга местоположения объекта посредством спутниковых радионавигационных систем (СРНС), оперативного обмена информации ПО с центральным управляющим пунктом.
При использовании системы мониторинга состояния подвижных объектов достигается:
а) непрерывный контроль ПО со стороны управляющего пункта;
б) реагирование на появление предотказных, критических и аварийных состояний ПО как оператора, так и диспетчеров различных уровней;
в) возможность дистанционного управления ПО;
г) оповещение менеджеров всех уровней о характере и месте происшествия, в случае аварии.
Система мониторинга состояния подвижных объектов решает задачу постоянного мониторинга состояния ПО при помощи спутниковых радионавигационных систем. Обмен данными между ПО и диспетчерским пунктом может осуществляться также посредством многофункциональных навигационных космических аппаратов.
На рис.2 представлена структурная схема предлагаемой системы мониторинга состояния подвижных объектов, состоящая из пункта диспетчерского управления - 12, спутниковой радионавигационной системы 13, системы передачи информации - 14, подвижного объекта - 15.
Пункт диспетчерского управления - 12, расположенный в центре управления перевозками, состоит из диспетчерского пульта управления 16 и системы оповещения управляющего персонала 17. Пункт диспетчерского управления выполняет функции постоянного мониторинга и записи на магнитный носитель информации о состоянии электромеханических узлов ПО, медицинских показаний состояния оператора ПО, местоположении ПО. В случае наступления предотказных или критических состояний ПО управляющий персонал оповещается посредством системы оповещения 17, организованной посредством проводной или радиосвязи с использованием существующих информационных каналов.
Подвижный объект - 15 представляет собой эргатическую систему оператор - 18 - транспортное средство - 19. В узлах и агрегатах транспортного средства расположены системы датчиков возникновения критических и предотказных состояний электромеханической части ПО 20. Непосредственно в кабине оператора установлен комплекс датчиков контроля медицинских показателей состояния оператора - 21. Приемник навигационных сигналов - 22, устройство первичной обработки и хранения информации - 23, приемопередающее устройство - 24 находятся внутри одного конструктивного модуля, размещенного в кабине оператора.
Данные о состоянии ПО - 15 постоянно снимаются комплексом датчиков - 20, 21, 22 и анализируются в устройстве первичной обработки и хранения информации - 23. Информация о состоянии электромеханической части транспортного средства снимается посредством комплекса датчиков - 9, анализируется в устройстве первичной обработки и хранения информации - 23, поступает на пульт управления оператора ПО - 18 и в приемопередающее устройство - 24, откуда посредством системы передачи информации - 14 передается на пульт диспетчерского контроля - 16. В случае наступления предотказного или критического состояния одного или нескольких параметров электромеханической части ПО информация о виде отказа и его возможной причине поступает на пульт управления оператора ПО и на пункт диспетчерского управления. Данные медицинских показателей состояния оператора транспортного средства снимаются в реальном масштабе времени посредством системы датчиков - 21, также проходят первичную обработку в устройстве первичной обработки и хранения информации - 23, поступают в приемопередающее устройство - 24 и передаются на диспетчерский пункт управления - 12 с помощью системы передачи информации - 14. Данные, получаемые посредством системы медицинских датчиков, позволяют судить о психофизиологическом состоянии оператора в момент управления ПО. В случае отклонения параметров состояния оператора от допустимых пределов на диспетчерском пункте управления принимается решение о следующих действиях:
а) передача управления ПО дублеру оператора;
б) использование автоматических или дистанционных средств ведения ПО;
в) остановка ПО.
Система обмена информацией между диспетчерским пунктом управления и ПО - 14 может быть организована как посредством наземной проводной или радиосвязи, так и с помощью спутниковой радиосвязи, организованной через многофункциональные навигационные космические аппараты глобальных спутниковых радионавигационных систем.
Постоянный контроль местоположения ПО осуществляется посредством глобальных спутниковых радионавигационных систем - 13.
Функционально-структурная схема процесса контроля состояния ПО представлена на рис.3.
В момент включения система начинает процесс самодиагностики. Производится проверка исправности работы диспетчерского пульта - 16, системы оповещения управляющего персонала - 17, системы передачи информации - 14. В случае, если не обнаружено сбоев в работе, система производит определение местоположения подвижного объекта - 15. После того как установлено местоположение ПО, с пункта диспетчерского контроля поступает запрос о состоянии его электромеханической части - 19 и состоянии оператора - 18. В случае, если состояние транспортного средства и его оператора удовлетворяют установленным нормам, оператору - 18 поступает сигнал, разрешающий начать движение. После начала движения
системы диагностики состояния и определения местоположения ПО - 20, 21, 22 переходят в режим постоянного мониторинга и начинают передачу данных на пункт диспетчерского контроля - 16.
Применение системы мониторинга состояния подвижных объектов обеспечивает:
- получение в реальном масштабе времени достоверной информации о транспортном средстве и о состоянии оператора;
- постоянный контроль местоположения ПО;
- своевременное информирование о наступлении аварийной ситуации, о ее координатах;
- информирование о чрезвычайной ситуации менеджеров всех уровней.
Использованная литература:
1. Пилотный проект по применению спутниковых технологий на железнодорожном транспорте на опытном участке Москва - Клин. ВНИИАС МПС России. Ресурс Internet htpp://www.gismps.ru/content/viev/193/56/.