BR112020006964A2 - dispositivo para o processamento de dados de material circulante - Google Patents
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Abstract
Um dispositivo (100) configurado para processar dados (10) compreendidos nas mensagens de dados (200) que são transmitidas nos barramentos de mensagens (20) de um material circulante, o referido dispositivo (100) compreendendo:
- uma interface de entrada universal (101) que recebe mensagens de dados (200) em conformidade com as três seguintes camadas físicas:
o RS232;
o RS485;
o CAN;
dos referidos barramentos de mensagens (20), as referidas mensagens de dados (200) compreendendo dados (10);
- um mecanismo de processamento (103) que recebe uma configuração solicitada remota (300) compreendendo uma ou mais de regras de processamento (400);
- uma unidade padronizada (102) que decodifica as referidas mensagens de dados (200) em fluxos de dados padronizados (201) em função da referida configuração remota solicitada (300);
e em que o referido mecanismo de processamento (103) aplica adicionalmente uma ou mais da(s) referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400) de referidos fluxos de dados padronizados (201) em função da referida configuração remota solicitada (300).
Description
“DISPOSITIVO PARA O PROCESSAMENTO DE DADOS DE MATERIAL CIRCULANTE” Campo da invenção
[001] A presente invenção refere-se geralmente à análise remota e à prova de falhas de mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens do material circulante. Antecedentes da Invenção
[002] A via férrea desempenha um papel importante na criação de um futuro sustentável para o transporte em todo o mundo. O transporte ferroviário pode ajudar a combater as mudanças climáticas, combater o congestionamento rodoviário, criar crescimento econômico para um país, contribuir para a (re)industrialização desse país, e prover mobilidade aos cidadãos. O material circulante é um item essencial nos sistemas ferroviário e de transporte, mas também é um dos mais complexos. O termo material circulante refere-se a qualquer veículo que se desloque em uma ferrovia. Geralmente compreende veículos com e sem motor, por exemplo, locomotivas, vagões ferroviários e veículos, carros, trens e vagões. Desde materiais circulantes à resistência e durabilidade, acionamentos, freios, sistemas de regulação e controle e até proteção contra incêndio e saúde e segurança no trabalho, todas as funcionalidades relevantes para a segurança do material circulante devem estar em pleno funcionamento o tempo todo.
[003] Atualmente, o monitoramento do desempenho dos ativos e dispositivos ferroviários do material circulante é planejado regularmente pelas equipes de manutenção para detectar e/ou prever um possível mau funcionamento e/ou uma falha de cada ativo e/ou dispositivo ferroviário a bordo do material circulante. Por exemplo, EP2133256A1 divulga um sistema computadorizado a bordo para controlar um trem ou veículo ferroviário, a fim de permitir um melhor arranjo da cabine para a provisão de dados de vários itens de equipamento do trem ou veículo ferroviário. Tipicamente, cada falha,
quebra ou insucesso de cada ativo ou dispositivo ferroviário é detectada(o) individual e independentemente, por exemplo, recuperando as informações manualmente ou via software em um laptop de um manipulador de material circulante a bordo do material circulante, por inspeção por especialista humano diretamente do trem. Cada vez que uma falha ou uma série de falhas é identificada, o material circulante é levado a uma oficina para inspeção em profundidade, diagnóstico e reparo. O monitoramento e/ou diagnóstico do desempenho dos ativos e dispositivos ferroviários a bordo de material circulante, portanto, requer imobilização temporária, mas repetitiva, durante todo o ano do material circulante. A inserção do material circulante para diagnóstico e reparo aumenta o tempo de inatividade do material circulante, o que é muito inconveniente, ineficiente e ineficaz no contexto do gerenciamento de uma frota ferroviária e operação ferroviária.
[004] Outra preocupação na gestão de frotas ferroviárias é que os operadores e mantenedores enfrentam uma enorme complexidade de dados: cada locomotiva ou vagão ferroviário, veículo ferroviário ou trem de passageiros compreende um conjunto diferente de dispositivos a bordo que podem ser compatíveis com diferentes protocolos de comunicação de barramento de mensagens desenvolvidos para a frota ferroviária, por exemplo, com um barramento de veículo multifuncional também conhecido como MVB, ou um Protocolo de Instrumentação de Fábrica também conhecido como FIP, ou um Profibus, ou uma Rede de Área de Controlador também conhecida como CAN. Adicionalmente, o conjunto de dispositivos a bordo varia de uma locomotiva ou um vagão ferroviário para outro. Os dispositivos na mesma locomotiva ou no mesmo vagão ferroviário ou no mesmo vagão ferroviário compreendem, portanto, diferentes interfaces de entrada e/ou saída para se comunicarem com os barramentos de mensagens e/ou para se comunicar com outros dispositivos. Por exemplo, vários dispositivos podem receber e/ou gerar mensagens de dados transmitidas em barramentos de mensagens usando a camada física de RS$232, enquanto outros dispositivos podem receber e/ou gerar mensagens de dados transmitidas em barramentos de mensagens usando a camada física de CAN.
Muitos conectores de plugue e/ou placas de interface e/ou placas de extensão são necessários no material circulante para permitir uma comunicação entre os próprios dispositivos e para permitir a comunicação dos dispositivos de e/ou para os diferentes barramentos de mensagens no material circulante, a fim de monitorar uma condição do material circulante e uma condição dos dispositivos a bordo que compreendem sinais que usam diferentes camadas físicas.
Os conectores de plugue e/ou as placas de interface e/ou as placas de extensão são extensões de hardware que compreendem conversores de interface configurados para, por exemplo, converter sinais de dados usando uma primeira camada física em sinais de dados usando outra camada física diferente da primeira camada física.
As placas de interface podem converter sinais de dados usando, por exemplo, a camada física de RS232 em sinais de dados usando, por exemplo, a camada física de R$485. Os sistemas de monitoramento da gestão de frotas ferroviárias devem então compreender uma pluralidade de conectores de plugue e de placas de interface ou extensão, tornando-os complexos para a fabricação e a implementação no material circulante.
Alternativamente, uma pluralidade de interfaces pode ser configurada para um único dispositivo usando jumperes de hardware.
Por exemplo, uma interface serial pode ser provida do tipo RS232 ou do tipo RS485. Os jumperes de hardware são pequenos jumperes que são plugados como conectores de curto-circuito nos pinos dos contatos.
Nesse caso, quando um jumper é plugado aos pinos, esses pinos são eletricamente conectados um ao outro.
Os jumperes de hardware também podem ser resistores de O Ohm ou comutadores em linha duplos.
Uma interface pode ser provida do tipo R$232 e comutada para trás e para frente para um tipo RS485, graças aos jumperes de hardware.
No entanto, a presença de jumperes de hardware deve ser levada em consideração durante o processo de produção dos dispositivos e eles devem ser colocados em um processo de montagem correspondente às interfaces solicitadas. A adição ou remoção de um ou mais de dispositivos e/ou barramentos de mensagens no material circulante pode alterar as interfaces solicitadas para cada dispositivo. Os jumperes de hardware só podem ser modificados a bordo, abrindo cada dispositivo, fazendo com que seu uso não seja flexível. Cada mudança é demorada, suscetível a erros e a abertura dos dispositivos também pode levar ao vencimento de sua garantia.
[005] Portanto, vários desafios permanecem hoje no acesso a dados do material circulante. Operadores e mantenedores confiam em uma pluralidade de PCs de diagnóstico e na disponibilidade de especialistas para realizar manutenção no material circulante. Cada PC de diagnóstico compreende conhecimento especializado e está configurado para monitorar e diagnosticar um determinado tipo de dispositivo a bordo da locomotiva ou do vagão ferroviário. Devido ao uso de diferentes camadas físicas pelos dispositivos, um PC de diagnóstico pode exigir o uso de uma pluralidade de conectores de plugue e/ou de placas de interface ou extensão para poder se comunicar com uma pluralidade de dispositivos a bordo, por exemplo, três, quatro, cinco placas de extensão diferentes ou até mais. Isso aumenta a complexidade de acessar dados de dispositivos a bordo do material circulante. Adicionalmente, o uso de PC de diagnóstico resulta na criação de bancos de dados locais, inseguros e incompletos em cada PC de diagnóstico, que precisam ser exportados manualmente posteriormente pelos operadores e mantenedores, por exemplo, através de pen drives etc. Conhecimento detalhado e confiável sobre o estado da locomotiva ou do vagão ferroviário não é, portanto, generalizado e não pode ser compartilhado. O acesso a dados do material circulante não é, portanto, acionável, consome muito tempo devido ao uso de vários PCs e pen drives, e usualmente acontece tarde demais. De fato, uma intervenção de um especialista para diagnosticar a causa de uma falha de um dispositivo é planejada após a falha já ter ocorrido. Isso é incompatível com a implementação de um suporte em tempo real para o condutor da locomotiva ou do vagão e manutenção preditiva, que visa antecipar falhas antes que elas aconteçam.
[006] Atualmente, o acesso a dados do material circulante suscita ainda mais preocupações de segurança. Todo o sistema que compreende o material circulante deve atender aos requisitos de segurança de acordo com as normas e diretrizes nacionais e internacionais. Os PCs de diagnóstico e os pendrives usados pelos operadores e mantenedores formam uma intrusão no sistema de material circulante e ameaçam a integridade da segurança do material circulante. De fato, a execução de um software desenvolvido para testar e diagnosticar o equipamento original no material circulante pode redefinir as configurações do barramento de mensagens ao qual o equipamento é acoplado. Existe o risco de o acesso a dados do material circulante, durante a operação, comprometer a segurança da locomotiva ou do vagão ferroviário.
[007] Um desafio adicional restante ao monitorar o desempenho dos ativos e dispositivos ferroviários do material circulante é o paradigma atual quando se trata de coletar dados do material circulante. Os dados de ativos e dispositivos ferroviários a bordo do material circulante geralmente são coletados, de preferência, em servidores remotos, e os dados são, por exemplo, enviados do material circulante para a, e armazenados na, nuvem. Isso usualmente requer redução da taxa de amostragem de dados em 10 segundos a 1 minuto para reduzir a taxa de dados e/ou o tamanho dos dados devido ao custo de transmissão e ao custo de armazenamento de dados. Portanto, não é possível detectar com precisão regimes de transição a partir dos dados, tais como, por exemplo, picos de corrente. As conexões intermitentes ou irregulares entre o material circulante e os servidores remotos, bem como a latência, também podem comprometer a precisão e a relevância dos dados coletados no contexto de um diagnóstico em tempo real da condição do material circulante. A grande quantidade de dados gerados pode facilmente exceder a largura de banda disponível ou ser muito proibitiva para enviar à nuvem. Além disso, quando os dados são carregados na nuvem, processados na central de dados e os resultados transferidos de volta para a periferia de rede, pode ser tarde demais para qualquer ação. Adicionalmente, ao coletar dados do material circulante em um ou mais de servidores remotos, pode ser necessário vários segundos de latência para processar os dados no servidor. Obstáculos, tais como, taxa de transferência de rede, custos de comunicação, capacidade disponível do servidor para tratar os dados e custos de processamento associados formam limitações adicionais a esse paradigma.
[008] É um objetivo da presente invenção divulgar um dispositivo que supere as deficiências identificadas acima das soluções existentes. Mais particularmente, é um objetivo divulgar um dispositivo para processamento de dados compreendidos em mensagens de dados que transmitem barramentos de mensagens do material circulante que permite reunir de forma segura e centralizada os dados do material circulante de maneira flexível, minimizando assim o tempo de inatividade do material circulante e o esforço de monitoramento. Sumário da invenção
[009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, os objetivos acima definidos são alcançados por um dispositivo para processar dados compreendidos em mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante, o dispositivo compreendendo - uma interface de entrada universal, configurada para receber mensagens de dados em conformidade com as três seguintes camadas físicas: o RS232; o RS485; o CAN;
dos barramentos de mensagens, as mensagens de dados compreendendo dados; - um mecanismo de processamento, configurado para receber uma configuração solicitada remota compreendendo uma ou mais de regras de processamento; - uma unidade de padronização, configurada para decodificar em função da configuração remota solicitada as mensagens de dados em fluxos de dados padronizados que compreendem os dados; e em que o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para receber os fluxos de dados padronizados da unidade de padronização, e em que o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para processar os dados aplicando uma ou mais de uma ou mais de regras de processamento nos dados dos fluxos de dados padronizados em função da configuração solicitada remota.
[0010] O dispositivo de acordo com a presente invenção compreende uma interface de entrada universal. O dispositivo está configurado para processar dados de um material circulante a partir de mensagens de dados transmitidas em barramentos de mensagens usando a camada física de R$232 e em barramentos de mensagens usando a camada física de R$485 e em barramentos de mensagens usando a camada física de CAN. Em outras palavras, o dispositivo de acordo com a presente invenção compreende uma única interface de entrada universal, na qual podem ser recebidas mensagens de dados de diferentes barramentos usando diferentes camadas físicas e/ou protocolos diferentes. Os dispositivos dentro da mesma locomotiva ou do mesmo vagão ferroviário, veículo ou trem de passageiros, que compreendem diferentes interfaces de entrada e/ou saída que podem ser incompatíveis entre si, são todos capazes de se comunicar com o dispositivo de acordo com a presente invenção através da única interface de entrada universal do dispositivo de acordo com a presente invenção. O dispositivo de acordo com a presente invenção oferece, portanto, uma plataforma unificada à qual a maioria e, de preferência, todos os dispositivos a bordo do material circulante podem ser acoplados sem a necessidade de interpor, por exemplo, placas de extensão ou conectores de plugue entre um dispositivo a bordo e o dispositivo de acordo com a presente invenção. O dispositivo de acordo com a presente invenção converte todas as mensagens de dados recebidas na interface de entrada universal em fluxos de dados padronizados, independentemente da camada física usada pelo barramento de mensagens no qual as mensagens de dados são transmitidas. Ao usar o dispositivo de acordo com a presente invenção, os sistemas de monitoramento para gerenciamento de frota ferroviária não devem mais compreender uma pluralidade de conectores de plugue e de placas de interface ou extensão, tornando sua implementação no material circulante simples e fácil. O dispositivo de acordo com a presente invenção torna-se, portanto, uma plataforma centralizada a partir da qual todos os ativos, componentes e dispositivos acoplados a um ou mais de barramentos de mensagens podem ser verificados e caracterizados.
[0011] Graças ao dispositivo de acordo com a presente invenção, o processamento de dados compreendidos de mensagens de dados que são transmitidas em barramentos de mensagens do material circulante e de dispositivos a bordo do material circulante, por exemplo, a bordo de uma locomotiva e/ou vagões ferroviários ou veículo de passageiros, é executado continuamente ao longo do tempo e, portanto, pode ser usado para suportar, por exemplo, o condutor de uma locomotiva em tempo real ou uma linha direta central remota. Dessa forma, uma avaliação precisa do estado ou da condição do material circulante e dos dispositivos a bordo do material circulante pode ser caracterizada a partir de mensagens de dados transmitidas pelos barramentos de mensagens pelo dispositivo de acordo com a presente invenção, e eventos transitórios e regimes transitórios que ocorram a bordo, o material circulante pode ser detectado pelo dispositivo de acordo com a presente invenção em tempo real, sem amostragem dos dados. O uso do dispositivo de acordo com a presente invenção pode, portanto, suportar um operador e/ou um técnico a prever uma falta ou falha de um ou mais de dispositivos a bordo do material circulante e/ou pode suportar o operador e/ou o técnico a diagnosticar a falta ou falha. Deste modo, o uso do dispositivo de acordo com a presente invenção suporta um operador e/ou um técnico continuamente ao longo do tempo na manutenção do material circulante, sem exigir uma imobilização repetitiva ou tempo de inatividade do material circulante ao longo de sua vida útil. O acesso a dados do material circulante em tempo real permite que uma reação oportuna aos problemas seja resolvida no material circulante. De fato, um operador e/ou um técnico podem ser alertados em tempo real sobre falhas em um ou mais de dispositivos a bordo do material circulante e/ou no material circulante, e/ou podem ser alertados em tempo real sobre falhas futuras em um ou mais de dispositivos do material circulante e/ou no material circulante. Isso é compatível com a implementação de um suporte em tempo real para o condutor da locomotiva ou do vagão ferroviário ou do veículo de passageiros.
[0012] O dispositivo de acordo com a presente invenção processa dados de uma pluralidade de dispositivos a bordo do material circulante de maneira centralizada. As mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens compreendem informações indicativas para um estado de um ou mais de dispositivos acoplados aos barramentos de mensagens. O dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado para transmitir e receber mensagens de dados para/de dispositivos a bordo e/ou para processar dados de dispositivos a bordo ouvindo ou recebendo as mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens acoplados aos dispositivos a bordo. Em outras palavras, o dispositivo de acordo com a presente invenção está configurado para analisar e/ou monitorizar a partir das mensagens de dados o estado e/ou o desempenho de uma pluralidade de dispositivos a bordo e sistemas a bordo. Além disso, o dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado para determinar falhas nos dispositivos e nos sistemas a bordo do material circulante quando o estado do material circulante não cumpre uma ou mais de regras de processamento após análise dos dados das mensagens de dados.
Um dispositivo de acordo com a presente invenção realiza um monitoramento centralizado de uma pluralidade de ativos a bordo.
Operadores e mantenedores, portanto, não precisam contar com uma pluralidade de PCs de diagnóstico e/ou na disponibilidade de especialistas para realizar manutenção no material circulante.
Isso elimina a complexidade de acessar dados de dispositivos a bordo do material circulante.
Adicionalmente, o dispositivo de acordo com a presente invenção cria um banco de dados local e completo de mensagens de dados e fluxos padronizados que podem ser exportados com segurança, individualmente ou como um todo para sistemas remotos, por exemplo, para sistemas remotos usados pelos operadores e mantenedores do material circulante.
Como alternativa, o banco de dados criado pode ser acessado por sistemas remotos, por exemplo, por sistemas remotos usados pelos operadores e mantenedores do material circulante.
O conhecimento detalhado e confiável sobre o estado da locomotiva ou vagão é, portanto, generalizado e pode ser compartilhado facilmente a partir de um banco de dados centralizado compreendido no dispositivo de acordo com a presente invenção.
Essa plataforma uniformizada permite a centralização do histórico do monitoramento e do diagnóstico do material circulante, por exemplo, na nuvem, e torna o acesso a dados do material circulante amplamente acessível à equipe operacional e especialistas que podem se beneficiar com o software de análise de dados.
O acesso a dados do material circulante é, portanto, acionável.
De fato, torna-se possível com o dispositivo de acordo com a presente invenção acessar dados ativos sobre o material circulante, por exemplo on-line, despachar a ordem de serviço de manutenção com um clique, acompanhar as intervenções da equipe móvel e estender periodicidades de manutenção preditiva.
[0013] Adicionalmente, o dispositivo de acordo com a presente invenção realiza um monitoramento remoto à prova de falhas de uma pluralidade de dispositivos e sistemas a bordo, por exemplo, de centenas de dispositivos ou milhares de dispositivos ou sistemas, por exemplo simultaneamente.
Portanto, não é necessário que um operador e/ou técnico do material circulante acesse física e individualmente e abra cada dispositivo e sistema a bordo do material circulante para realizar a análise de seu desempenho e/ou solucioná-lo.
Isso garante que a garantia de todos os dispositivos a bordo permaneça válida e reduz consideravelmente o tempo de inatividade do material circulante.
Além disso, o dispositivo de acordo com a presente invenção é adicionado ao material circulante após o processo de produção do material circulante, e o dispositivo de acordo com a presente invenção é simplesmente plugado a um ou mais de barramentos de mensagens a bordo do material circulante, tornando assim sua instalação fácil no material circulante.
A implementação do dispositivo de acordo com a presente invenção é não intrusiva para o material circulante, e particularmente não intrusiva para os barramentos de mensagens.
O dispositivo de acordo com a presente invenção realiza uma análise à prova de falhas e totalmente passiva dos dados do material circulante a partir das mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens, enquanto cumpre os requisitos de segurança de acordo com as normas e diretrizes nacionais e internacionais.
Não são necessários mais PCs de diagnóstico ou pen drives USB usados pelos operadores e mantenedores para acessar os dados do dispositivo a bordo, e o dispositivo de acordo com a presente invenção não forma uma intrusão no sistema de material circulante, ou ameaça a integridade da segurança do material circulante.
De fato, a execução de software desenvolvido para testar e diagnosticar o equipamento original no material circulante no dispositivo de acordo com a presente invenção não redefine as configurações dos barramentos de mensagens aos quais o dispositivo de acordo com a presente invenção está acoplado. Adicionalmente, se uma reconfiguração do dispositivo de acordo com a presente invenção for solicitada após a adição e/ou a remoção de dispositivos a bordo no material circulante, o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser reconfigurado remotamente sem a necessidade de uma intervenção manual no dispositivo ou nos dispositivos a bordo. Isso reduz a ocorrência de erros ao intervir manualmente nos dispositivos a bordo, o que pode levar a uma imobilização do material circulante, e isso garante adicionalmente que a configuração remota do dispositivo de acordo com a presente invenção permaneça flexível.
[0014] O dispositivo de acordo com a presente invenção demonstra a capacidade de computação em periferia de rede. A computação em periferia de rede significa que a computação dos dados é feita no dispositivo dentro do material circulante, em vez de em um servidor remoto. A principal vantagem disso é que o dispositivo de acordo com a presente invenção pode fazer o cálculo de dados sem perdas em dados em tempo real das mensagens de dados na frequência de milissegundos. Por exemplo, o dispositivo de acordo com a presente invenção será capaz de observar uma corrente anormal transitória durante 10 milissegundos no motor de tração ou no motor da porta, enquanto isso seria impossível ao depender do processamento em um servidor remoto. Por exemplo, centenas de Gigabit por mês seriam necessárias para armazenar dados completos de um barramento de material rodante em um servidor, o que criaria altos custos de transmissão de dados por trem por mês, por exemplo, cartão SIM, que não é considerado econômico. Por outro lado, uma computação em periferia de rede pode fazer todo o processamento localmente e enviar apenas alertas anormais. Essa arquitetura permite decodificar e expor barramentos de mensagens de alto rendimento de acordo com a presente invenção a um mecanismo de regras altamente configurável, permitindo o cálculo a cada milissegundo ou frequência mais alta, o que é particularmente relevante para fins de manutenção preditiva. A maioria das soluções de computação em periferia de rede existentes permite salvar dados em um repositório de armazenamento local e, opcionalmente, oferecem a possibilidade de publicar os dados não processados em um ambiente em nuvem para análise fora de linha dos dados. Em outras palavras, a maioria das soluções de computação em periferia de rede existentes provê um “armazenamento-e- encaminhamento” ou alguma forma de capacidades de filtragem básica. Por outro lado, o dispositivo de acordo com a presente invenção provê uma plataforma de análise em periferia de rede altamente escalonável e eficiente, que permite o processamento de dados em fluxo em tempo real no local, compreendidos nas mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens do material circulante. O dispositivo de acordo com a presente invenção provê uma solução completa de computação em periferia de rede, que compreende um mecanismo miniaturizado de Processamento de Eventos Complexos, também conhecido como mecanismo de CEP, também conhecido como mecanismo de análise para ajudar a obter percepções em tempo real diretamente na periferia de rede, por exemplo, com o uso de modelos de aprendizado de máquina. É então possível definir condições de falha e detectar eventos complexos interessantes nos inúmeros dados recebidos do material circulante. O processamento dos dados do material circulante com o dispositivo de acordo com a presente invenção evita diretamente falhas dispendiosas da máquina ou tempo de inatividade. Os dados também podem ser inseridos em algoritmos apropriados, tais como, por exemplo, algoritmos de aprendizado de máquina, para intensificar a detecção e previsão de anomalias ou condições de falha do material circulante. O dispositivo de acordo com a presente invenção melhora a eficiência geral e a segurança do material circulante em tempo real.
[0015] O termo material circulante refere-se a qualquer veículo que circule em uma rede ferroviária. Usualmente compreende veículos com e sem motor, por exemplo, um(a) ou mais de locomotivas e/ou um ou mais de vagões ferroviários, e/ou um ou mais veículos ferroviários, e/ou um ou mais de trens de passageiros e/ou um ou mais de carros e/ou um ou mais de vagões. Em outras palavras, o material circulante compreende motores e carrinhos usados em uma via férrea. Em outras palavras, o material circulante compreende um ou mais de veículos de levitação magnética de uma ou mais de rodas, ou hiperloop, usados em uma ferrovia, por exemplo, uma ou mais locomotiva(s) e/ou um ou mais carro(s) de passageiros e/ou um ou mais vagões de carga e/ou um ou mais de carros de condução, etc.
[0016] Os dispositivos a bordo, também denominados dispositivos a bordo do material circulante, podem ser, por exemplo, sensores de temperatura, sensores de pressão, freios, portas, detectores de incêndio, motores, sistemas de ar condicionado, sistemas de aquecimento, motores de tração, conversores de energia, baterias, pantógrafos, motores a diesel, sistema de refrigeração, sistemas de navegação, etc. O dispositivo de acordo com a presente invenção é acoplado a esses dispositivos e/ou ativos e/ou componentes ferroviários por meio de um ou mais de barramentos de mensagens nos quais uma ou mais de mensagens de dados são transmitidas. As mensagens de dados são geradas por dispositivos a bordo e/ou sistemas a bordo e/ou pelo dispositivo de acordo com a presente invenção, permitindo assim uma comunicação entre os dispositivos a bordo e o dispositivo de acordo com a presente invenção. Cada mensagem de dados compreende dados que compreendem bits e/ou bytes e/ou cadeias de dados. Os bits e/ou bytes e/ou cadeias de dados compreendem informações indicativas para o funcionamento do respectivo dispositivo a bordo do material circulante e/ou do próprio material circulante. O dispositivo de acordo com a presente invenção é, portanto, configurado para transmitir e receber mensagens de dados para/de dispositivos a bordo e/ou para analisar os dados coletados ouvindo as mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens acoplados aos dispositivos a bordo. Por exemplo, o dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado para ler e/ou analisar dados de um sistema de bateria de uma locomotiva e/ou do sistema de mancais de uma locomotiva ou um vagão ferroviário, e/ou do sistema de controle e gerenciamento de trens de um trem, também conhecido como TCMS, e/ou o sistema de diagnóstico remoto do motor de uma locomotiva, e/ou o sistema de monitoramento remoto de energia de um trem, etc. A unidade de padronização do dispositivo de acordo com a presente invenção decodifica as mensagens de dados recebidas pela interface de entrada universal em fluxos de dados padronizados em função de uma configuração solicitada remota. O mecanismo de processamento do dispositivo de acordo com a presente invenção monitora o estado do material circulante a partir dos fluxos de dados padronizados em função da configuração solicitada remota compreendendo uma ou mais de regras de processamento. O mecanismo de processamento diagnostica a condição do material circulante quando uma ou mais regra(s) de processamento não é(são) atendida(s) pela condição do material circulante.
[0017] Ao processar dados compreendidos em mensagens de dados de acordo com a presente invenção, entende-se que o mecanismo de processamento lê e/ou analisa as mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens em função da configuração solicitada, analisando os fluxos de dados padronizados correspondentes e, em seguida, coletar e/ou determinar parâmetros, por exemplo, indicativos e caracterizadores de um estado físico, técnico e elétrico de um ou mais de respectivos dispositivos a bordo do material circulante. O mecanismo de processamento é configurado para avaliar em um dado instante de tempo, de acordo com uma ou mais de regras de processamento e/ou durante um determinado período de tempo, de acordo com uma ou mais de regras de processamento, um estado do material circulante, por exemplo, coletando dados, tais como, parâmetros do material circulante predefinido nas regras de processamento da configuração solicitada remota a partir de mensagens de dados recebidas e/ou determinando dados, tais como, parâmetros do material circulante predefinido nas regras de processamento da configuração solicitada remota, computando os dados compreendidos nas mensagens de dados recebidas.
Em outras palavras, o dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado remotamente para ler dados compreendidos em mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante.
O dispositivo pode ser configurado adicionalmente remotamente para transmitir os dados lidos via, por exemplo, um módulo GSM e/ou uma porta de Ethernet e/ou um transmissor sem fio.
Alternativamente, o dispositivo de acordo com a presente invenção é configurado remotamente para analisar e/ou manipular e/ou gerenciar e/ou tratar e/ou preparar dados compreendidos em mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante.
O dispositivo pode ser adicionalmente configurado remotamente para transmitir os dados processados via, por exemplo, um módulo GSM e/ou uma porta de Ethernet e/ou um transmissor sem fio.
O mecanismo de processamento aplica uma ou mais regra(s) de processamento para ler e/ou extrair e/ou computar as mensagens de dados que transmitem nos barramentos de mensagens dados, tais como, parâmetros e características do material circulante, tais como, por exemplo, sua velocidade em tempo real e seu consumo de combustível ou energia elétrica, a carga de estado de suas baterias, etc.
Os parâmetros e as características identificado(a)s formam a condição do material circulante.
O mecanismo de processamento adicionalmente executa regras de processamento para determinar se os dados identificados estão em conformidade com as regras de processamento.
Por exemplo, uma regra de processamento pode compreender uma regressão linear e o mecanismo de processamento pode, por exemplo, receber fluxos de dados padronizados compreendendo a tensão, a corrente e a temperatura do motor do material circulante.
De acordo com uma configuração solicitada, o mecanismo de processamento executa a regressão linear compreendida na regra de processamento sobre a tensão, a corrente e a temperatura do material circulante para determinar a carga de estado da bateria do material circulante.
A condição do material circulante compreende então a carga de estado da bateria do material circulante. O mecanismo de processamento executa adicionalmente uma regra em função da configuração solicitada para determinar se a carga de estado da bateria está em conformidade com a regra de processamento. Por exemplo, uma regra de processamento compreende um limiar mínimo da carga de estado da bateria e uma solicitação para comparar a carga de estado determinada da bateria com o limiar mínimo da carga de estado da bateria e uma indicação de que uma carga de estado da bateria menor que o limiar da carga do estado da bateria não está em conformidade com as especificações do fabricante. No exemplo, o diagnóstico compara a carga de estado determinada da bateria com o limiar mínimo da carga de estado da bateria. Quando os dados não estão em conformidade com uma ou mais regras, isto é, no exemplo, quando a carga de estado determinada da bateria é maior que o limiar mínimo da carga de estado da bateria, isso é uma indicação para o dispositivo de acordo com a presente invenção de que o material circulante demonstra uma ou mais falhas/problemas/transtornos futuros que precisam ser solucionados.
[0018] De acordo com um aspecto opcional da invenção, a interface de entrada universal compreende: - pelo menos um módulo de entrada RS232 configurado para receber mensagens de dados em conformidade com a camada física de RS232, tais como, uma ou mais mensagem(ens) de dados em conformidade com interfaces seriais; - pelo menos um módulo de entrada RS485 configurado para receber mensagens de dados em conformidade com a camada física de RS485, tais como, uma ou mais de mensagens de dados em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1708, Barramento de veículo multifuncional, Profibus, Modbus, Diagnóstico a bordo, uma interface serial; e - pelo menos um módulo de entrada da CAN configurado para receber mensagens de dados em conformidade com a camada física da CAN, como uma ou mais de mensagens de dados em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1939, Rede de Área do Controlador.
[0019] De acordo com um aspecto opcional da invenção, a interface de entrada universal compreende adicionalmente: - pelo menos um módulo de entrada de Ethernet configurado para receber mensagens de dados em conformidade com o padrão PROFINET e/ou uma ou mais de mensagens de dados em conformidade com uma Rede de Comunicação de Trens, tal como Rede Dorsal de trens por Ethernet; e - pelo menos um módulo de entrada digital configurado para receber mensagens de dados digitais.
[0020] Por exemplo, um barramento de mensagens é um barramento de campo. Mais particularmente, um barramento de mensagens é, por exemplo, um barramento de veículo multifuncional ou ... um barramento de campo de veículo usando a | ... e compreendendo o seguinte protocolo: seguinte camada física ...
Camada Física de RS$485 Barramento de Veículo Multifuncional ou MVB Camada Física de R$485 Protocolo de Instrumentação de Fábrica ou FIP ou WorldFIP Camada Física de RS485 SAE J1708 Camada Física de RS485 Barramento de Trem com Fio ou WTB Camada física da CAN SAE J1939 Camada física da CAN Rede de área de Controlador ou CANopen
[0021] O Barramento de campo é um sistema de rede industrial para controle distribuído em tempo real. O barramento de campo acopla uma pluralidade de instrumentos, dispositivos, componentes e sistemas a bordo de um trem. O Barramento de campo trabalha em uma estrutura de rede que tipicamente permite topologias de rede em cascata, estrela, anel, ramificação e árvore. Anteriormente, os computadores eram conectados usando conexões seriais, por exemplo RS232, pelas quais apenas dois dispositivos podiam se comunicar. O barramento de campo requer apenas um ponto de comunicação no nível do controlador e permite que uma pluralidade de pontos analógicos e digitais a bordo de um trem ou material circulante sejam conectados ao mesmo tempo. Isso reduz o comprimento do cabo solicitado e o número de cabos solicitado. Inicialmente, existia uma forma inicial do padrão IEC 61158 para Barramento de campo com oito conjuntos de protocolos diferentes chamados “Tipos”, mas os tipos de barramento de campo foram reorganizados em Famílias de Perfis de Comunicação, também conhecidas como CPFs, por exemplo, Profibus.
[0022] A Rede de Comunicação de Trens, também conhecida como TCN, é uma combinação hierárquica de dois barramentos de campo para transmissão de dados nos trens. Ele inclui o Barramento de Veículo Multifuncional, também conhecido como MVB, dentro de cada veículo e o Barramento de Trem com Fio, também conhecido como WTB, para conectar diferentes vagões ferroviários.
[0023] O barramento de trens com fio ou WTB foi projetado para trens internacionais de passageiros com composição variável. O meio compreende um cabo de par trançado blindado duplicado, que passa nos cabos UIC entre os veículos. O conector entre os veículos é o conector UIC de 18 polos. O conector padrão para os nós WTB é um conector de 9 pinos DIN. O nível físico usa os níveis de RS485 na taxa de dados de 1 Mbit/s. A codificação usa um código Manchester II e um protocolo de estrutura de HDLC com balanceamento de tensão adequado para evitar componentes de CC nos transformadores de isolamento galvânico. O decodificador Manchester usa uma desmodulação de fase/quadratura, exceto o RS485, que opera com cruzamento de zero, que permite abranger 750 m nas piores condições, especialmente quando apenas os dois veículos extremos estão equipados, como é o caso da tração múltipla para trens de carga. Uma propriedade exclusiva do WTB é a inauguração do trem, na qual os veículos recém-conectados recebem um endereço em sequência e podem identificar o lado do veículo (chamado de bordo e estibordo, como no mar), para que as portas se abram do lado correto. Até 32 endereços podem ser alocados dinamicamente. Quando duas composições de trem se unem, os endereços são realocados para formar uma nova composição de veículos com um endereço sequencial. Veículos sem nó de WTB não são contados. Os quadros têm uma carga útil máxima de 1024 bits. O WTB opera ciclicamente para prover operação determinística, com um período de 25 ms, usado principalmente para o controle de tração. O WTB também suporta transmissão de dados esporádicos para diagnóstico. O conteúdo dos quadros periódicos e esporádicos é regido pelo padrão UIC 556. Como o tamanho do quadro é limitado, uma versão do TCP com sobrecarga reduzida foi usada para segmentação e remontagem de mensagens, que ao mesmo tempo permite lidar com mudanças na composição, chamadas Protocolo em Tempo Real ou RTP.
[0024] O MVB conecta nós individuais dentro de um veículo ou em um conjunto de trens fechado. Quando o barramento de campo é um Barramento de Veículo Multifuncional, o conjunto de cabos está disponível em três padrões: Distâncias médias elétricas, também conhecidas como EMD, que usam par trançado blindado com transmissores e transformadores RS485 para isolamento galvânico e para um comprimento do conjunto de cabos até algumas centenas de metros, Distâncias Curtas Elétricas, também conhecidas como ESD, que usa uma fiação simples do backplane sem isolamento galvânico e para um comprimento do conjunto de cabos até algumas dezenas de metros, e, finalmente, linhas ópticas para distâncias de comunicação muito longas e isolamento galvânico. O MVB opera com 1,5 Mbps por pares de fios trançados e por fibras ópticas. É estruturado com dois canais para garantir uma maior confiabilidade da transmissão. Esses dois canais são separados em passagens de um veículo para outro. A transmissão das mensagens de dados no MVB é controlada por vários gerenciadores de barramento ou apenas por um gerenciador de barramento. Com isso, a transferência de dados é assíncrona. Para o sistema, isso significa que cada gerenciador de barramento tem seu próprio relógio. O MVB é baseado no princípio mestre-escravo. O mestre pode ser acoplado ao barramento em qualquer localização.
[0025] As mensagens de dados são transmitidas periodicamente no barramento de campo e/ou esporadicamente no barramento de campo. Por exemplo, o MVB transfere principalmente dois tipos de dados: variáveis de processo, isto é, dados periódicos e mensagens, isto é, dados esporádicos. Variáveis de processo são dados curtos, tais como, por exemplo, mensagens de dados compreendendo 16, 32, 64, 128 ou 256 bits, que provêm informações sobre o estado do trem, por exemplo, sua velocidade. Alternativamente, as mensagens de dados compreendem 256 bits. As variáveis de processo são transportadas em ciclos, de modo a garantir baixa latência, ou seja, abaixo, por exemplo, 15ms dentro de um vagão ferroviário, e abaixo, por exemplo, 100ms dentro de um trem. As mensagens são informações mais longas e permitem análises, por exemplo, do gerenciamento de rede. A carga útil da mensagem pode variar de alguns bytes a megabytes. As mensagens são enviadas de acordo com a demanda, sem restrições de tempo. Mensagens de dados periódicas e esporádicas estão que são transmitidas no mesmo barramento nos dispositivos, mas são transmitidas alternadamente e nunca juntas. As mensagens de dados do processo são transmitidas para todos os dispositivos no barramento. O mestre é responsável pela pesquisa regular de escravos enviando um “Quadro Mestre”. Os escravos monitoram o barramento e, quando um escravo obtém um Quadro Mestre solicitando um parâmetro que possui, o escravo envia de volta uma mensagem compreendendo os dados solicitados.
[0026] O Protocolo de Instrumentação de Fábrica ou FIP é um protocolo de barramento de campo padronizado definido na norma europeia
ENS0170. Vários fabricantes do Japão e da América se uniram ao FIP no grupo de padronização WorldFIP. O primo mais próximo da família FIP pode ser encontrado hoje no Barramento de Trem com Fio para carros de trem. No entanto, um subconjunto específico do WorldFIP, conhecido como protocolo FIPIO, pode ser encontrado amplamente nos componentes da máquina.
[0027] Um Barramento de Rede de Área de Controlador, também conhecido como barramento de CAN, é um padrão robusto de barramento de veículo projetado para permitir que microcontroladores e dispositivos se comuniquem entre si em aplicações sem um computador hospedeiro. É um protocolo baseado em mensagens. Como o padrão de CAN não inclui tarefas de protocolos da camada de aplicação, tais como, controle de fluxo, endereçamento de dispositivo, e transporte de blocos de dados maiores que uma mensagem e, acima de tudo, dados de aplicação, muitas implementações de protocolos de camada superior foram criadas. Entre essas implementações estão o CANopen - EN 50325-4. CANopen é um protocolo de comunicação e especificação de perfil de dispositivo para sistemas embutidos usados em automação. Em termos do modelo OSI, o CANopen implementa as camadas acima e incluindo a camada de rede. O padrão de CANopen consiste em um esquema de endereçamento, vários pequenos protocolos de comunicação e uma camada de aplicação definida por um perfil de dispositivo. Os protocolos de comunicação têm suporte para gerenciamento de rede, monitoramento de dispositivos e comunicação entre nós, incluindo uma camada de transporte simples para segmentação/dessegmentação de mensagens. O protocolo de nível inferior que implementa o enlace de dados e as camadas físicas é usualmente a Rede de área de Controlador, embora os dispositivos que usam outros meios de comunicação, tais como, por exemplo, Powerlink por Ethernet, EtherCAT também possam implementar o perfil de dispositivo CANopen.
[0028] A rede operacional local, também conhecida, tal como LonWorks, é uma plataforma de rede criada especificamente para atender às necessidades dos aplicativos de controle. A plataforma é construída em um protocolo criado pela Echelon Corporation para dispositivos de rede por mídias, tais como, par trançado, powerlines, fibra ótica e RF. Duas tecnologias de sinalização de camada física, “topologia livre" de par trançado e portadora de linha de força, tipicamente são incluídas em cada um dos padrões criados em torno da tecnologia LonWorks. A camada de dois fios opera a 78 kbit/s usando a codificação diferencial de Manchester, enquanto a linha de energia atinge 54 ou 3,6 kbit/s, dependendo da frequência. Adicionalmente, a plataforma Lon Works usa um padrão de tunelamento de protocolo de Internet afiliado ISO/IEC 149084 em uso por vários fabricantes para conectar os dispositivos em redes já implantadas e novas redes baseadas na plataforma LonWeorks a aplicativos com reconhecimento de IP ou ferramentas de gerenciamento de rede remotas. Muitos aplicativos de controle baseados na plataforma LonWorks estão sendo implementados com algum tipo de integração de IP, no nível da Ul/aplicativo ou na infraestrutura de controles. Isso é realizado com serviços da Rede ou produtos de roteamento de IP disponíveis no mercado.
[0029] O SAE J1708 é um padrão usado para comunicações seriais entre Unidades de Controle Eletrônicas em veículos pesados, e também entre um computador e o veículo. Com relação ao Modelo de Interconexão de Sistema Aberto ou OSI, o J1708 define a camada física. Os protocolos comuns de camada superior que operam sobre o J1708 são o SAE J1587 e o SAE J1922. O padrão define um cabo de fio de calibre 18 de 2 fios que opera a 9600 bit/s. Uma mensagem é composta de até 21 caracteres, a menos que o mecanismo seja interrompido e o veículo não esteja em movimento em cujo caso transmissores podem exceder o comprimento máximo da mensagem de 21 bytes. As mensagens começam com um ID da mensagem ou um caractere MID e terminam com uma soma de verificação no final. Os caracteres são transmitidos no formato 8Nl comum. O hardware utilizado são transceptores
RS-485 conectados por fio para operação de coletor aberto através do uso de um pullup e pulldown das linhas de dados separadas. A transmissão é realizada controlando o pino de habilitação do acionador do transceptor. Este método permite que vários dispositivos compartilhem o barramento sem a necessidade de um único nó mestre. As colisões são evitadas monitorando o barramento enquanto transmite o MID para garantir que outro nó não tenha transmitido simultaneamente um MID com uma prioridade mais alta.
[0030] SAE J1939 é a prática recomendada de barramento de veículo usada para comunicação e diagnóstico entre os componentes do veículo. SAE J1939 é usado na área de veículos comerciais para comunicação em todo o veículo, com a camada física definida na ISO 11898. SAE J1939 define cinco camadas no modelo de rede OSI de sete camadas, e isso inclui a especificação ISO 11898 da Rede de Área do Controlador usando apenas o identificador de 29 bits/“estendido” para as camadas física e de enlace de dados. Sob J1939/11 e JI939/15, a taxa de dados é especificada como 250 kbit/s, com J1939/14 especificando 500 kbit/s. Todos os pacotes JI939, exceto o pacote de solicitação, contêm oito bytes de dados e um cabeçalho padrão que contém um índice chamado Número de Grupos de Parâmetros ou PGN, que é incorporado ao identificador de 29 bits da mensagem. Um PGN identifica a função de uma mensagem e os dados associados.
[0031] Modbus é um protocolo de comunicação serial que permite a comunicação entre muitos dispositivos conectados à mesma rede. O Modbus é frequentemente usado para conectar um computador de supervisão a uma unidade terminal remota em sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados. Cada dispositivo destinado a se comunicar usando o Modbus recebe um endereço exclusivo. Nas redes seriais e MB+, apenas o nó designado como Mestre pode iniciar um comando. Na Ethernet, qualquer dispositivo pode enviar um comando Modbus, embora usualmente apenas um dispositivo mestre o faça. Um comando Modbus contém o endereço de Modbus do dispositivo a que se destina. Somente o dispositivo pretendido atuará no comando, mesmo que outros dispositivos possam recebê-lo. Todos os comandos do Modbus compreendem informações de soma de verificação, para permitir que o destinatário detecte erros de transmissão.
[0032] A interface de entrada universal é adicionalmente configurada para receber dados análogos. A interface de entrada universal, por exemplo, compreende adicionalmente uma unidade de coleta de dados análogos que é configurada para coletar dados análogos. Por exemplo, a unidade de coleta de dados análogos é configurada para receber dados análogos do material circulante e/ou de ativos e/ou dispositivos a bordo do material circulante. Opcionalmente, o dispositivo compreende adicionalmente uma unidade interna de coleta de dados configurada para coletar dados internos do dispositivo. Por exemplo, os dados internos compreendem um nível de bateria de uma bateria do dispositivo que é coletada do dispositivo pela unidade interna de coleta de dados e/ou os dados internos compreendem, por exemplo, uma temperatura do dispositivo e/ou do material circulante e/ou de um componente a bordo, e/ou os dados internos compreendem informações de localização sobre o material circulante, e/ou os dados internos compreendem informações geradas pelo módulo GSM e/ou pelo transmissor sem fio, por exemplo, dados celulares do módulo GSM, e/ou os dados internos compreendem parâmetros elétricos determinados do dispositivo, e/ou os dados internos compreendem dados de vibração do dispositivo, etc.
[0033] De acordo com um aspecto opcional da invenção, a unidade de padronização compreende uma pluralidade de codecs configurados para decodificar as mensagens de dados nos fluxos de dados padronizados.
[0034] Dessa maneira, a pluralidade de codecs decodifica as mensagens de dados recebidas dos barramentos de mensagens usando a camada física de RS$232 e dos barramentos de mensagens usando a camada física de RS485 e dos barramentos de mensagens usando a camada física de CAN em fluxos de dados padronizados que compreendem os dados das correspondentes mensagens de dados recebidas dos barramentos de mensagens. Para cada barramento de mensagens usando uma camada física específica é associado um codec configurado para converter as mensagens de dados correspondentes, de modo que todas as mensagens de dados recebidas pelo dispositivo sejam convertidas em um formato uniforme de fluxos de dados padronizados, compreendendo os dados das mensagens de dados correspondentes recebidas dos barramentos de mensagens. Em outras palavras, todas as mensagens de dados recebidas pelo dispositivo são padronizadas em um formato uniforme, convertendo-as em fluxos de dados padronizados, compreendendo os dados das mensagens de dados correspondentes recebidas dos barramentos de mensagens.
[0035] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o dispositivo compreende adicionalmente um receptor de configuração remoto, em que o receptor de configuração remoto é configurado para receber a configuração solicitada remota; e em que a configuração solicitada remota compreende uma seleção de um ou mais de barramentos de mensagens e uma seleção de endereço.
[0036] A configuração solicitada remota pode ser recebida do material circulante. Alternativamente, a configuração solicitada remota pode ser recebida de um sistema remoto via, por exemplo, uma conexão por Ethernet e/ou uma conexão sem fio. Dessa forma, o dispositivo pode ser (re)configurado remotamente sem a necessidade de uma intervenção manual no dispositivo ou nos dispositivos a bordo, por exemplo, o dispositivo pode ser atualizado pelo ar, e uma grande frota de dispositivos pode ser atualizada simultaneamente no ar e em uma grande frota de componentes a bordo do material circulante. Em outras palavras, a configuração solicitada remota é recebida de, por exemplo, um editor de regras remoto, e a configuração solicitada remota é configurada para configurar e/ou atualizar o dispositivo enquanto em progresso. Isso diminui a ocorrência de erros que ocorrem ao intervir manualmente no dispositivo, o que pode levar a uma imobilização do material circulante, e isso garante adicionalmente que a configuração do dispositivo permaneça flexível. A configuração solicitada remota é, portanto, programada remotamente e enviada ao dispositivo.
[0037] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para configurar a unidade de padronização em função da configuração remota solicitada, de modo que a unidade de padronização receba as mensagens de dados da interface de entrada universal em função da seleção de um ou mais de barramentos de mensagens.
[0038] A unidade de padronização é configurada pelo mecanismo de processamento para receber seletivamente mensagens de dados de um ou mais de barramentos de mensagens que estão incluídos na configuração solicitada remota recebida. A unidade de padronização é configurada pelo mecanismo de processamento para receber seletivamente dados em endereços específicos, por exemplo, parâmetros do material circulante, que são compreendidos na configuração solicitada. Dessa forma, o dispositivo é configurado para ler e/ou processar e/ou monitorar um ou mais de parâmetros específicos do material circulante e/ou um ou mais de componentes específicos do material circulante, por exemplo, um ou mais de dispositivos a bordo específicos. Em outras palavras, um operador ou um técnico pode, portanto, estabelecer uma configuração solicitada remota e enviar a configuração solicitada remota para o dispositivo, de modo que o dispositivo seja configurado remotamente para recuperar dados de um ou mais parâmetros selecionados a bordo ou dispositivos a bordo que são compreendidos na configuração solicitada remota, recebendo assim mensagens de dados dos parâmetros selecionados ou de dispositivos a bordo, e de modo que o dispositivo seja configurado remotamente para recuperar dados em endereços específicos que estão compreendidos na configuração solicitada remota.
[0039] De acordo com um aspecto opcional da invenção, uma ou mais de regras de processamento compreende(m) um ou mais dos seguintes: o uma ou mais de métricas predefinidas; o uma ou mais de chaves predefinidas; o uma ou mais de marcas temporais predefinidas; o um ou mais de limiares predefinidos; o uma ou mais de funções algorítmicas; o uma ou mais de regras analógicas; o um ou mais de contadores; o uma ou mais de funções de redução da taxa de amostragem ou aumento da taxa de amostragem; o uma execução de um ou mais de modelos de aprendizado de máquina pré-treinados; o uma execução de um ou mais de modelos de aprendizado profundo pré-treinados.
[0040] O mecanismo de processamento do dispositivo é um mecanismo de regras configurado para executar uma ou mais de regras de processamento nos dados compreendidos nos fluxos de dados padronizados que o mecanismo de processamento recebe da unidade de padronização do dispositivo. Em outras palavras, o mecanismo de processamento é configurado para aplicar uma ou mais de regras de processamento aos dados compreendidos nos fluxos de dados padronizados. O mecanismo de processamento é, por exemplo, uma unidade de processamento central ou CPU, com, por exemplo, 1 GHz de potência de processamento.
[0041] As regras de processamento são usadas ou executadas pelo mecanismo de processamento para analisar os dados compreendidos nos fluxos de dados padronizados correspondentes às mensagens de dados recebidas de um ou mais de barramentos de mensagens selecionados e dos endereços selecionados correspondentes à seleção de endereço. O mecanismo de processamento é configurado para ler e/ou extrair e/ou analisar dados dos dispositivos a bordo correspondentes. Por exemplo, quando os dados nos fluxos de dados padronizados excedem um limiar predefinido, embora não devam estar de acordo com uma regra de processamento, o mecanismo de processamento determina que os dados não estão em conformidade com o limiar predefinido e o mecanismo de processamento, por exemplo, transmite os dados.
[0042] As regras de processamento, por exemplo, compreendem métricas predefinidas, indicando, por exemplo, um valor métrico ao qual os dados do barramento de mensagens selecionado e o endereço selecionado correspondente à seleção de endereço devem ser iguais. As regras de processamento, por exemplo, compreendem métricas predefinidas que correspondem a dados e/ou parâmetros que devem ser recuperados pelo mecanismo de processamento das mensagens de dados dos barramentos de mensagens selecionados e no endereço selecionado correspondente à seleção de endereços, e que podem ser opcionalmente transmitidos via módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio. As regras de processamento, por exemplo, compreendem chaves predefinidas, indicando assim, por exemplo, uma chave à qual os dados do barramento de mensagens selecionado e o endereço selecionado correspondente à seleção de endereço devem ser iguais. As regras de processamento, por exemplo, compreendem chaves predefinidas que correspondem a dados e/ou parâmetros que devem ser recuperados pelo mecanismo de processamento das mensagens de dados dos barramentos de mensagens selecionados e no endereço selecionado correspondente à seleção de endereços, e que podem ser opcionalmente transmitidos via módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio.
[0043] As regras de processamento, por exemplo, compreendem marcas temporais predefinidas que correspondem a marcas temporais que devem ser recuperadas pelo mecanismo de processamento a partir das mensagens de dados, e que podem opcionalmente ser transmitidas via módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio.
As regras de processamento, por exemplo, compreendem marcas temporais predefinidas, indicando, por exemplo, uma marca temporal na qual os dados do barramento de mensagens selecionado e o endereço selecionado correspondente à seleção de endereço devem mudar ou ser iguais a um valor métrico predefinido.
As regras de processamento, por exemplo, compreendem limiares predefinidos, indicando, por exemplo, um limiar em que os dados do barramento de mensagens selecionado e o endereço selecionado correspondente à seleção de endereço não devem ser maiores ou menores que o limiar.
As regras de processamento, por exemplo, compreendem funções digitais e/ou funções algorítmicas, tais como, por exemplo, processamento de sinal digital ou DSP, funções de integração, funções derivadas, funções de multiplexação, funções de conversão, transformadas de Fourier etc.
As regras de processamento, por exemplo, compreendem uma ou mais de regras analógicas a serem aplicadas nos dados análogos recebidos pelo dispositivo.
Por exemplo, as regras de processamento compreendem métricas analógicas predefinidas que devem ser recuperadas pelo mecanismo de processamento a partir das mensagens de dados, e que podem opcionalmente ser transmitidas via módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio.
Por exemplo, as regras de processamento compreendem regras analógicas predefinidas que devem ser aplicadas pelo mecanismo de processamento nos dados compreendidos nas mensagens de dados recuperadas do barramento selecionado e no endereço selecionado correspondente à seleção de endereço, e que opcionalmente podem ser transmitidas via Módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio.
As regras de processamento, por exemplo, compreendem um ou mais de contadores que são executados pelo mecanismo de processamento para contar, por exemplo, com métricas predefinidas que são recuperadas pelo mecanismo de processamento das mensagens de dados durante um período de tempo predefinido, e os um ou mais de contadores podem opcionalmente ser transmitidos via módulo GSM e/ou módulo Ethernet e/ou transceptor sem fio. As regras de processamento, por exemplo, compreendem a execução de um ou mais de modelos de aprendizado de máquina pré-treinados, tais como, por exemplo, árvores de decisão, regressões lineares ou polinomiais, rede neural recorrente ou RNN. As regras de processamento, por exemplo, compreendem a execução de um ou mais de modelos de aprendizado profundo pré-treinados. O treinamento dos modelos de aprendizado de máquina e/ou dos modelos de aprendizado profundo não é realizado pelo dispositivo, mas o dispositivo é alimentado aos modelos de aprendizado de máquina pré-treinado e/ou modelos de aprendizado profundo pré-treinado que são treinados remotamente, economizando assim poder e capacidade de processamento para o dispositivo.
[0044] De acordo com um aspecto opcional da invenção, a unidade de padronização compreende: - pelo menos um transceptor RS232, configurado para converter mensagens de dados com a camada física de R$232 em sinais de nível lógico de TTL; - pelo menos um transceptor RS485, configurado para converter mensagens de dados com a camada física de R$485 em sinais de nível lógico de TTL; - pelo menos um transceptor de CAN, configurado para converter mensagens de dados com a camada física de CAN em sinais de nível lógico de TTL; - pelo menos um seletor de camada física, configurado para receber a seleção de um ou mais de barramentos de mensagens do mecanismo de processamento e adicionalmente configurado para selecionar o transceptor RS232 ou o transceptor R$485 ou o transceptor de CAN em função da seleção de um ou mais de barramentos de mensagens; e - uma matriz de porta programável em campo compreendendo:
o a pluralidade de codecs, configurados para decodificar os referidos sinais de nível lógico de TTL em fluxos de dados padronizados; o um multiplexador, configurado para selecionar um dos codecs em função da configuração solicitada; e o uma unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados, configurada para filtrar os fluxos de dados padronizados.
[0045] Um seletor de camada física é configurado pelo mecanismo de processamento para selecionar um dos transceptores da unidade de padronização em função da seleção dos barramentos de mensagens compreendidos na configuração solicitada remota recebida pelo mecanismo de processamento. Em outras palavras, os transceptores são selecionados um de cada vez para recuperar mensagens de dados da seleção de barramentos de mensagens compreendidos na configuração solicitada remota. Adicionalmente, um único multiplexador da matriz programável em campo, também conhecido como FPGA, seleciona, para cada mensagem de dados recebida de um barramento de mensagem selecionado, conforme configurado pela configuração solicitada remota, que um ou mais de codecs usa(m) para decodificar as mensagens de dados correspondentes, de modo que todas as mensagens de dados recebidas desse barramento de mensagens sejam convertidas em um formato uniforme de fluxos de dados padronizados. À unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados filtra os fluxos de dados padronizados conforme solicitado pela configuração solicitada remota, por exemplo, excluindo dados dos fluxos de dados padronizados que não podem ser encontrados em um endereço compreendido na seleção de endereço. A unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados roteia adicionalmente os fluxos de dados padronizados para, por exemplo, o mecanismo de processamento. Alternativamente, o dispositivo opcionalmente compreende uma memória, tal como, por exemplo, um cache da CPU ou uma memória compartilhada entre o FPGA e o mecanismo de processamento,
configurado para armazenar mensagens de dados e/ou fluxos de dados padronizados e/ou configurações solicitadas remotas e/ou regras de processamento e/ou dados do material circulante.
[0046] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para executar uma ou mais de uma ou mais de regras de processamento nos dados dos fluxos de dados padronizados, analisando assim os dados compreendidos nas mensagens de dados.
[0047] O mecanismo de processamento executa as regras para ler e/ou analisar os dados contidos nos fluxos de dados padronizados recebidos de um ou mais de barramentos de mensagens selecionados e dos endereços selecionados correspondentes à seleção de endereço. Em outras palavras, o mecanismo de processamento atua como um mecanismo de regras que executa as regras de processamento nos fluxos de dados padronizados filtrados pelo FPGA da unidade de padronização. O mecanismo de processamento determina, assim, um estado físico do material circulante. Os dados análogos e/ou dados internos podem opcionalmente ser usados pelo mecanismo de processamento quando o mecanismo de processamento executa uma ou mais de regras de processamento.
[0048] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o dispositivo compreende adicionalmente um módulo GSM e/ou uma porta de Ethernet e/ou um transmissor sem fio, e em que o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para enviar os dados através do módulo GSM e/ou a porta de Ethernet e/ou o transceptor sem fio.
[0049] O módulo GSM e/ou a porta de Ethernet e/ou o transceptor sem fio são usados para enviar os dados do material circulante para um sistema remoto, que pode estar a bordo do material circulante, alertando assim em tempo real um operador ou um técnico no material circulante, ou não a bordo do material circulante, por exemplo, na nuvem. Por exemplo, o dispositivo opcionalmente compreende uma conectividade sem fio que permite que sistemas remotos acessem o banco de dados remotamente, compartilhando assim conhecimento sobre o estado físico do material circulante em tempo real. Dessa forma, as intervenções da equipe móvel podem, por exemplo, acompanhar dados do material circulante, por exemplo, em um aplicativo da rede. Adicionalmente, a conectividade sem fio provida pelo módulo GSM e/ou uma porta de Ethernet e/ou um transmissor sem fio torna a configuração do dispositivo flexível. Atualizações da configuração do dispositivo, tais como, por exemplo, atualizações no mapeamento de barramento, podem ocorrer por via aérea sem causar impacto no caso de segurança do material circulante.
[0050] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o dispositivo compreende adicionalmente um módulo de GPS configurado para gerar informações de localização, e em que o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para acoplar as informações de localização aos dados.
[0051] Uma localização geográfica do material circulante pode ser acoplada aos seus dados. Dessa forma, os dados do material circulante podem ser transmitidos a um operador e/ou técnico, juntamente com uma indicação geográfica de onde os dados do material circulante foram coletados e/ou processados e/ou monitorados. Isso ajuda um operador e/ou um técnico a desenhar um mapa da condição do material circulante em função da localização geográfica do material circulante e permite adicionalmente que um operador e/ou técnico identifique(m) as localizações geográficas da leitura e/ou dados processados do material circulante. Dessa forma, pode ser possível relacionar as mudanças nas condições do material circulante com os eventos aos quais o material circulante está submetido em uma determinada localização geográfica.
[0052] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um conjunto configurado para processar dados compreendidos em mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante, o conjunto compreendendo um dispositivo de acordo com um primeiro aspecto da invenção e em que o conjunto compreende adicionalmente barramentos de mensagens em conformidade com as três seguintes camadas físicas: - RS$232; - R485; - CAN.
[0053] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é provido um sistema compreendendo um dispositivo de acordo com um primeiro aspecto da invenção e compreendendo adicionalmente um editor de regras remoto configurado para gerar a configuração solicitada remota; e em que o dispositivo está operacionalmente acoplado ao editor de regras remoto via receptor de configuração remoto.
[0054] Dessa forma, o dispositivo é atualizado e configurado remotamente por uma rede de comunicação e em progresso. Usualmente, os sistemas de monitoramento de desempenho compreendem códigos de falhas de TCMS que são programados uma vez durante a fabricação dos sistemas de monitoramento de desempenho e atualizados apenas por motivos de segurança e conformidade, raramente por razões de manutenção. Como o dispositivo é seguro e não interfere necessariamente no software do material circulante e/ou nos barramentos de mensagens, o sistema provê uma taxa de iteração muito mais rápida para projetar novas regras. O editor de regras, por exemplo, compreende um aplicativo da Rede em que uma terceira parte pode programar regras no dispositivo e recuperar mensagens telemáticas, como via Rede, Transporte de Telemetria de Enfileiramento de Mensagens ou MQTT ou HTTP Rest, por exemplo.
[0055] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o editor de regras remoto compreende uma interface de usuário geradora de regras que permite a um ou mais usuário(s) gerar as uma ou mais de regras de processamento.
[0056] O dispositivo é, de preferência, operacionalmente acoplado ao editor de regras remoto via receptor de configuração remoto. O dispositivo pode, alternativamente, compreender o editor de regras remoto. De preferência, o editor de regras remoto não está de preferência compreendido no dispositivo, permitindo assim atualizações remotas da configuração do dispositivo. O editor de regras remoto está configurado para permitir que um operador e/ou um técnico editem uma configuração solicitada remota para o material circulante. A configuração solicitada remota compreende uma ou mais de regras de processamento que é(são) gerada(s) ao lado de um operador e/ou técnico. Portanto, é possível selecionar quais barramentos de mensagens devem ser monitorados.
[0057] De acordo com um aspecto opcional da invenção, o sistema compreende adicionalmente um ou mais de módulos de aquisição deportados e um ou mais enlace(s) de comunicação; e em que: - cada um dos módulos de aquisição deportados compreende: o uma interface de entrada universal deportada, configurada para receber mensagens de dados deportadas em conformidade com as três seguintes camadas físicas: = RS232; = RS485; "CAN; dos barramentos de mensagens, as mensagens de dados deportados compreendendo dados deportados; o uma unidade de padronização deportada, configurada para decodificar, em função de uma configuração remota solicitada, as mensagens de dados deportadas em fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados deportados; - o mecanismo de processamento do dispositivo é adicionalmente configurado para configurar, através de um ou mais enlace(s) de comunicação, cada uma das unidades de padronização deportadas em função da configuração solicitada remota, de modo que cada uma das unidades de padronização receba mensagens de dados deportadas da respectiva interface de entrada deportada universal em função da seleção de um ou mais de barramentos de mensagens; - cada um dos módulos de aquisição deportados é adicionalmente configurado para prover ao mecanismo de processamento do dispositivo com os fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados deportados através de um ou mais enlace(s) de comunicação - o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para receber os fluxos de dados deportados padronizados dos módulos de aquisição deportados; e - o mecanismo de processamento é adicionalmente configurado para processar os dados deportados aplicando uma ou mais de uma ou mais de regras de processamento nos dados deportados dos fluxos de dados deportados padronizados em função da configuração solicitada remota.
[0058] Dessa forma, uma malha de módulos de aquisição deportados é criada no material circulante para processar dados deportados do material circulante. O dispositivo configura remotamente cada módulo de aquisição deportado e cada módulo de aquisição deportado provê o dispositivo com fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados deportados. Dessa forma, o dispositivo recebe fluxos de dados deportados padronizados que compreendem dados deportados de ou mais barramentos de mensagens aos quais são acoplados através de módulos de aquisição deportados. Em outras palavras, quando, por exemplo, a interface de entrada universal não pode receber mensagens de dados de barramentos de mensagens adicionais, por exemplo, quando todas as portas de conexão da interface de entrada universal já estão ocupadas pelos barramentos de mensagens, um ou mais de módulos de aquisição deportados é(são) configurado(s) para receber mensagens de dados deportados que compreendem dados deportados desses barramentos de mensagens adicionais, e um ou mais de módulos de aquisição deportados é(são) adicionalmente configurado(s) para decodificar as mensagens de dados deportadas em fluxos de dados deportados padronizados que compreendem os dados deportados em função de uma configuração remota solicitada que receberam do dispositivo. O dispositivo é então configurado para receber os fluxos de dados deportados padronizados através de um ou mais enlace(s) de comunicação e, a partir daí, processar os dados deportados do material circulante. Em outras palavras, o mecanismo de processamento processou os dados deportados do material circulante em função de uma ou mais de referidas regras de processamento da configuração solicitada remota.
[0059] De acordo com um aspecto opcional da invenção, os um ou mais enlace(s) de comunicação compreendem um ou mais dos seguintes: - um enlace de comunicação sem fio; - um enlace de comunicação por Ethernet.
[0060] Opcionalmente, os módulos de aquisição deportados podem se comunicar apenas com o dispositivo de acordo com a presente invenção.
[0061] De acordo com um quarto aspecto da invenção, é provido um método para processar dados de mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante, o método compreendendo as etapas de: - receber em uma interface de entrada universal mensagens de dados em conformidade com as três seguintes camadas físicas: o RS232; o RS485; o CAN; dos barramentos de mensagens, as mensagens de dados compreendendo dados; - receber uma configuração solicitada remota compreendendo uma ou mais de regras de processamento; - decodificar em função da configuração solicitada remota as mensagens de dados em fluxos de dados padronizados que compreendem os dados; e - processar os dados aplicando uma ou mais de uma ou mais de regras de processamento nos dados dos fluxos de dados padronizados em função da configuração solicitada remota.
[0062] O método de acordo com a presente invenção compreende o uso de uma interface de entrada universal. O método é configurado para processar dados compreendidos nas mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens usando a camada física de R$232 e nos barramentos de mensagens usando a camada física de RS485 e nos barramentos de mensagens usando a camada física de CAN. Em outras palavras, o método de acordo com a presente invenção compreende o recebimento de mensagens de dados em conformidade com três camadas físicas diferentes e/ou protocolos diferentes. Os dispositivos dentro da mesma locomotiva ou do mesmo vagão ferroviário, que compreendem diferentes interfaces de entrada e/ou saída que podem ser incompatíveis entre si, são todos capazes de se comunicar através da única interface de entrada universal. O método de acordo com a presente invenção oferece, portanto, uma plataforma unificada à qual a maioria e, de preferência, todos os dispositivos a bordo do material circulante podem ser acoplados sem a necessidade de interpor, por exemplo, placas de extensão ou conectores de plugue. O método de acordo com a presente invenção converte todas as mensagens de dados recebidas na interface de entrada universal em fluxos de dados padronizados, independentemente da camada física usada pelo barramento de mensagens no qual as mensagens de dados são transmitidas. Ao usar o método de acordo com a presente invenção, os sistemas de monitoramento para gerenciamento de frota ferroviária não devem mais compreender uma pluralidade de conectores e de interface ou placas de extensão, tornando assim sua implementação no material circulante simples e fácil. O método de acordo com a presente invenção permite um monitoramento contínuo, em tempo real, à prova de falhas, não intrusivo e centralizado da condição de um material circulante.
[0063] De acordo com um quinto aspecto da invenção, é provido um método para dados compreendidos em mensagens de dados que são transmitidas nos barramentos de mensagens de um material circulante, o método compreendendo as etapas de: - prover um ou mais de módulos de aquisição deportados e um ou mais enlace(s) de comunicação, em que cada um dos módulos de aquisição deportados compreende uma interface de entrada universal deportada e uma unidade de padronização deportada; - receber, através das interfaces de entrada universais deportadas, mensagens de dados deportadas em conformidade com as três seguintes camadas físicas: o RS232; o RS485; o CAN; dos barramentos de mensagens, as mensagens de dados deportados compreendendo dados deportados; - decodificar, em função de uma configuração solicitada remota e através das unidades de padronização deportadas, as mensagens de dados deportadas em fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados deportados; - configurar, através de um ou mais enlace(s) de comunicação, cada uma das unidades de padronização deportadas em função da configuração solicitada remota, de modo que cada uma das unidades de padronização receba mensagens de dados deportadas da respectiva interface de entrada universal deportada em função de uma seleção de uma ou mais barramentos de mensagens;
- prover, através de cada um dos módulos de aquisição deportados, o mecanismo de processamento do dispositivo de acordo com um primeiro aspecto da invenção com os fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados deportados através dos um ou mais enlace(s) de comunicação; - receber os fluxos de dados deportados padronizados dos módulos de aquisição deportados; e - processar os dados deportados aplicando uma ou mais das regras de processamento nos dados deportados dos fluxos de dados deportados padronizados em função da configuração solicitada remota. Breve Descrição dos Desenhos
[0064] A Fig. 1 ilustra esquematicamente uma forma de realização de um dispositivo de acordo com a presente invenção.
[0065] A Fig. 2 ilustra esquematicamente uma forma de realização de um dispositivo de acordo com a presente invenção.
[0066] A Fig. 3 ilustra esquematicamente uma forma de realização de uma unidade de padronização de acordo com a presente invenção.
[0067] A Fig. 4 ilustra esquematicamente uma forma de realização de um sistema de acordo com a presente invenção.
[0068] A Fig. 5 ilustra esquematicamente uma forma de realização de uma interface de entrada universal de acordo com a presente invenção.
[0069] A Fig. 6 ilustra esquematicamente formas de realização de uma unidade de padronização de acordo com a presente invenção.
[0070] A Fig. 7 ilustra esquematicamente uma forma de realização das etapas de um método de acordo com a presente invenção. Descrição Detalhada da(s) Forma de realização(s)
[0071] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 1, um dispositivo 100 compreende uma interface de entrada universal 101, uma unidade de padronização 102 e um mecanismo de processamento 103. O material circulante compreende o dispositivo 100. De preferência, o dispositivo 100 está a bordo de um material circulante.
A interface de entrada universal 102 recebe mensagens de dados 200 de um ou mais de barramentos de mensagens 20. As mensagens de dados 200 são transmitidas em barramentos de mensagens 20 usando a camada física de RS$232 e a camada física de R$485 e a camada física de CAN.
As mensagens de dados 200 transmitidas nos diferentes barramentos são diferentes entre si.
Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de RS$232, tais como, uma ou mais de interfaces seriais.
Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de RS485, tais como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1708, Barramento de veículo multifuncional, Modbus, Diagnóstico a Bordo, uma interface serial, etc.. Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de CAN, tal(tais) como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1939, Rede de Área do Controlador, etc.. Um ou mais de barramentos 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos Ethernet.
Um ou mais de barramentos 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos digitais.
Um ou mais de barramentos 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos analógicos.
Em outras palavras, a interface de entrada universal 102 recebe mensagens de dados 200 em conformidade com as três camadas físicas a seguir: RS232, RS485, CAN, dos barramentos de mensagens 20, e as mensagens de dados 200 compreendem os dados 10. A unidade de padronização 102 recebe as mensagens de dados 200 a partir da interface de entrada universal 101. A unidade de padronização 102 decodifica as mensagens de dados 200 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 em função de uma configuração solicitada remota
300 recebida pelo dispositivo 100, em que a configuração solicitada remota 300 compreende uma ou mais de regras de processamento 400. O mecanismo de processamento 103 recebe a configuração solicitada remota 300 e recebe os fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 da unidade de padronização 102. A configuração solicitada remota 300 compreende uma ou mais de regras de processamento 400. O mecanismo de processamento 103 processa a dados 10 do material circulante dos fluxos de dados padronizados 201 em função da configuração solicitada remoto 300 aplicando uma ou mais das uma ou mais de regras de processamento 400 nos dados 10 dos fluxos de dados padronizados 201.
[0072] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 2, um dispositivo 100 compreende uma interface de entrada universal 101, uma unidade de padronização 102 e um mecanismo de processamento 103. O material circulante compreende o dispositivo 100. De preferência, o dispositivo 100 está a bordo de um material circulante. O dispositivo 100 compreende adicionalmente uma bateria 109. Opcionalmente, a interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 compreende adicionalmente uma unidade de coleta de dados análogos 160 que é configurada para coletar dados análogos 310 do material circulante e/ou qualquer dispositivo a bordo do material circulante. Por exemplo, a unidade de coleta de dados análogos 160 é configurada para receber dados análogos 310 do material circulante. Opcionalmente, o dispositivo 100 compreende adicionalmente uma unidade de coleta de dados interna 161 configurada para coletar dados internos 162 do dispositivo 100. Por exemplo, os dados internos 162 compreendem um nível de bateria da bateria 109 do dispositivo 100 que é coletado do dispositivo 100 pela unidade interna de coleta de dados 161, e/ou os dados internos 162 compreendem, por exemplo, uma temperatura do dispositivo 100, e/ou os dados internos 162 compreendem informações de localização 500 sobre o material circulante e/ou os dados internos 162 compreendem informações geradas pelo módulo GSM 105 e/ou pelo transmissor sem fio 107, por exemplo, dados celulares 163 do módulo GSM 105. De acordo com uma forma de realização alternativa, o dispositivo 100 compreende um plugue de fonte de alimentação 109 configurado para ser acoplado a uma fonte da fonte de alimentação. O dispositivo 100 compreende adicionalmente um receptor de configuração remoto 104 configurado para receber uma configuração solicitada remota 300, em que a configuração solicitada remota 300 compreende uma ou mais de regras de processamento 400. A interface de entrada universal 101 recebe mensagens de dados 200 de um ou mais de barramentos de mensagens
20. A interface de entrada universal 101 compreende pelo menos um módulo de entrada RS232 61 configurado para receber mensagens de dados 200 em conformidade com a camada física de RS232, tal(tais) como, uma ou mais de mensagens de dados 200 em conformidade com interfaces seriais, etc. À interface de entrada universal 101 compreende adicionalmente pelo menos um módulo de entrada RS485 62 configurado para receber mensagens de dados 200 em conformidade com a camada física de RS485, tal(tais) como, uma ou mais de mensagens de dados 200 em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes itens: J1708, Barramento de Veículo Multifuncional, Profibus, Modbus, Diagnóstico a Borda, uma interface serial, etc. A interface de entrada universal 101 compreende adicionalmente pelo menos um módulo de entrada CAN 63 configurado para receber mensagens de dados 200 em conformidade com a camada física de CAN, tal(tais) como, uma ou mais de mensagens de dados 200 em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes itens: JI939, Rede de área de Controlador, etc.. Opcionalmente, a interface de entrada universal 101 compreende adicionalmente pelo menos um módulo de entrada Ethernet 64 configurado para receber mensagens de dados 200 em conformidade com o padrão PROFINET e/ou uma ou mais de mensagens de dados 200 em conformidade com uma Rede de Comunicação de Trens, tal como a Rede
Dorsal de trens por Ethernet.
Opcionalmente, a interface de entrada universal 101 compreende adicionalmente pelo menos um módulo de entrada digital 65 configurado para receber mensagens de dados digitais 200. As mensagens de dados 200 que são transmitidas em barramentos de mensagens 20 usando a camada física de RS232 e a camada física de RS485 e a camada física de CAN.
As mensagens de dados 200 transmitidas nos diferentes barramentos são diferentes entre si.
Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de RS232, tal(tais) como, uma ou mais de interfaces seriais.
Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de R$485, tal(tais) como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: JI708, Barramento de Veículo Multifuncional, Modbus, Diagnóstico a Bordo, uma interface serial, etc.
Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de CAN, tal(tais) como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1939, Rede de área do controlador, etc.. Um ou mais de barramentos 20 pode(m), por exemplo, compreender um ou mais de barramentos Ethernet.
Um ou mais de barramentos 20 pode(m), por exemplo, compreender um ou mais de barramentos digitais.
Em outras palavras, a interface de entrada universal 102 recebe mensagens de dados 200 em conformidade com as três camadas físicas a seguir: RS232, RS485, CAN, dos barramentos de mensagens 20 e as mensagens de dados 200 compreendem os dados 10. A unidade de padronização 102 recebe as mensagens de dados 200 a partir da interface de entrada universal 101. Na Fig. 1, a interface de entrada universal 101 recebe mensagens de dados 200 de um barramento de mensagens 20. A unidade de padronização 102 compreende um seletor de camada física 142, um transceptor RS232 112, um transceptor R$485 122, um transceptor de CAN 132 e um
46 / 59 matriz de porta programável em campo 152 também referida como FPGA 152. O seletor de camada física 142 da unidade de padronização 102 recebe as mensagens de dados 200 da interface de entrada universal 101. A unidade de padronização 102 decodifica as mensagens de dados 200 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 em função da configuração solicitada remota 300. O seletor de camada física 142 recebe uma seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20 do mecanismo de processamento 103 a partir do qual o dispositivo 100 lê e/ou processa mensagens de dados 200 de modo a processar dados 10 do material circulante.
Em outras palavras, o mecanismo de processamento 103 configura a unidade de padronização 102 em função da configuração solicitada remota 300, de modo que a unidade de padronização 102 leia e/ou colete mensagens de dados 200 para processamento a partir da interface de entrada universal 101 em função da seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20. À configuração solicitada remota 300 compreende a seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20 e uma seleção de endereço 302. O seletor de camada física 142 seleciona o transceptor R$232 112 ou seleciona o transceptor RS485 122 ou seleciona o transceptor de CAN 132 em função da seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20. O transceptor RS$232 112 converte as mensagens de dados 200 com camada física de R$232 em sinais de nível lógico de TTL 202. O transceptor R$485 122 converte as mensagens de dados 200 com a camada física de R$485 em Sinais de nível lógico TTL 202. O transceptor de CAN 132 converte as mensagens de dados 200 com a camada física de CAN em sinais de nível lógico TTL 202. O FPGA 152 compreende uma pluralidade de codecs 120, em que cada um dos codecs 120 decodifica os correspondentes sinais de nível lógico de TTL 202 em fluxos de dados padronizados 201. O FPGA 152 compreende adicionalmente um multiplexador 153 que seleciona um dos codecs 120 em função da configuração solicitada remota 300. Em outras palavras, o mecanismo de processamento 103 configura o multiplexador 153 do FPGA 152 em função da configuração solicitada remota 300 para selecionar e ativar um dos codecs 120 para decodificar os sinais de nível lógico de TTL correspondentes 202 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10. O multiplexador 153 é adicionalmente configurado para coletar os fluxos de dados padronizados 201 decodificados pelo codec ativado 120 e adicionalmente configurado para transmitir os fluxos de dados padronizados 201 para uma unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154. De acordo com uma forma de realização alternativa, o FPGA 152 compreende adicionalmente um segundo multiplexador configurado para coletar os fluxos de dados padronizados 201 decodificados pelo codec ativado 120 e adicionalmente configurado para transmitir os fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 para uma unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154. O FPGA 152 compreende adicionalmente uma filtragem de mensagens de dados e unidade de roteamento 154 que filtra os fluxos de dados padronizados 201. Por exemplo, o mecanismo de processamento 103 é configurado para configurar a unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 em função da configuração solicitada remota 300. Mais particularmente, o mecanismo de processamento 103 é configurado para configurar a unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 em função da seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota 300. A unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 filtra então a partir dos fluxos de dados padronizados 201 recebidos do multiplexador 153 apenas os fluxos de dados padronizados 201 correspondentes à seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota 300. A unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 emite então fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 correspondentes à seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota 300. O mecanismo de processamento 103 recebe a configuração solicitada remota 300 do receptor de configuração remoto 104. O mecanismo de processamento 103 também recebe os fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 da unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 da unidade de padronização 102. Opcionalmente, o dispositivo 100 compreende adicionalmente uma memória 110. A memória 110 é compartilhada entre o FPGA 152 da unidade de padronização 102 e o mecanismo de processamento 103. Por exemplo, a memória é cache da CPU.
De acordo com uma forma de realização alternativa, o mecanismo de processamento 103 compreende a memória 110. De acordo com uma forma de realização alternativa adicional, o FGPA 152 compreende a memória 110. À unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 pode opcionalmente armazenar fluxos de dados padronizados 201 correspondentes à seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota 300 na memória 110 e o mecanismo de processamento 103 pode opcionalmente recuperar fluxos de dados padronizados filtrados 201 da memória 110. A configuração solicitada remota 300 recebida do receptor de configuração remoto 104 compreende uma ou mais de regras de processamento 400. Uma ou mais de regras de processamento 400 compreende(m) um ou mais dos seguintes: uma ou mais de métricas predefinidas, uma ou mais de chaves predefinidas, uma ou mais marcas temporais predefinidas, um ou mais de limiares predefinidos, um ou mais de modelos de aprendizado de máquina pré-treinados, um ou mais de modelos de aprendizado profundo pré-treinados, um ou mais de contadores, uma ou mais de funções de redução da taxa de amostragem e/ou funções de aumento da taxa de amostragem, uma ou mais de funções algorítmicas.
O mecanismo de processamento 103 processa dados 10 do material circulante a partir dos fluxos de dados padronizados 201 em função da configuração solicitada remota 300. O mecanismo de processamento 103 compreende um receptor de configuração de dados 113, um receptor de regras de processamento 123 e um mecanismo de regras 133. O receptor de configuração de dados 113 recebe a configuração solicitada remota 300 do receptor de configuração remoto 104. O receptor de regras de processamento 123 recebe uma ou mais de regras de processamento 400 do receptor de configuração remoto e recebe adicionalmente os dados análogos 310 da unidade de coleta de dados análogos 160 do dispositivo 100 e/ou adicionalmente recebe os dados internos 162 da unidade interna de coleta de dados 161. O mecanismo de processamento 103 executa uma ou mais das regras de processamento 400 nos dados 10 dos fluxos de dados padronizados 201, processando assim os dados 10 do material circulante 10. Em outras palavras, o mecanismo de processamento 103 compreende um mecanismo de regras 133 que executa uma ou mais de regras de processamento 400. Os dados análogos 310 e/ou os dados internos 162 podem opcionalmente ser usados pelo mecanismo de regras 133 ao executar uma ou mais de regras de processamento 400. Por exemplo, o dispositivo 100 executa uma regra de processamento 400 de acordo com uma configuração solicitada remota 300 para acessar a temperatura dos freios de um ativo do material circulante, a configuração solicitada remota 300 compreendendo uma seleção 301 do barramento de mensagens 20 no qual as mensagens de dados 200 que compreendem os dados 10 indicativos da temperatura dos freios desse ativo são transmitidas.
A configuração solicitada remota 300 compreende adicionalmente uma seleção de endereço 302 que compreende informações indicativas para o endereço no qual a temperatura dos freios pode ser encontrada nas mensagens de dados 200 que são transmitidas nesse barramento de mensagem 20. O transceptor correspondente que corresponde à configuração solicitada remota 300 então converte as mensagens de dados recebidas 200 em sinais de nível lógico de TTL 202 que são decodificados em fluxos de dados padronizados 201 que compreendem os dados 10 pelo codec 120 correspondente à configuração solicitada remota 300 recebida pelo multiplexador 153 que seleciona o codec solicitado 120. A unidade de filtragem e roteamento de mensagens 154 extrai então a temperatura dos freios dos fluxos de dados padronizados 201 que compreendem os dados 10 no endereço nos fluxos de dados padronizados 201 correspondentes à seleção de endereço 302. O mecanismo de processamento 103 recebe os fluxos de dados padronizados 201 correspondentes à temperatura dos freios do ativo.
O mecanismo de processamento 103 recebe a configuração solicitada remota 300 do receptor de configuração 104. O receptor de regras 123 recebe uma regra de processamento 400 e/ou opcionalmente os dados análogos 310 e/ou opcionalmente os dados internos 162. O mecanismo de regras 133 do mecanismo de processamento 103 executa uma regra de processamento 400 em comparação com a temperatura dos freios com um limiar de temperatura predefinido para os freios do ativo.
Quando a temperatura dos freios do material circulante excede o limiar de temperatura predefinido, o mecanismo de regras 133 do mecanismo de processamento 103 determina que os dados 10, isto é, por exemplo, a temperatura dos freios do material circulante 10 devem ser transmitidos.
O dispositivo 100 compreende adicionalmente um módulo GSM 105 e/ou uma porta de Ethernet 106 e/ou um transmissor sem fio 107. O mecanismo de processamento 103 envia os dados 10 do material circulante para, por exemplo, um sistema remoto através do módulo GSM 105 e/ou a porta de Ethernet 106 e/ou o transmissor sem fio 107. O dispositivo 100 compreende adicionalmente um módulo de GPS 108 que gera informações de localização 500 sobre o material circulante.
O mecanismo de processamento 103 recebe essas informações de localização 500 do módulo de GPS 108 e acopla as informações de localização 500 aos dados 10 do material circulante ao enviar os dados 10 do material circulante ao módulo GSM 105 e/ou à porta de Ethernet 106 e/ou o transmissor sem fio 107. Dessa maneira, o mecanismo de processamento 103 envia os dados 10 do material circulante juntamente com as informações de localização 500. De acordo com uma forma de realização alternativa, a carga de estado da bateria de um ativo ferroviário pode ser monitorada precisamente e em tempo real pelo dispositivo 100 ao usar uma regra de processamento 400 compreendendo uma regressão linear da tensão e da corrente e da temperatura do motor de um ativo ferroviário.
[0073] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 3, uma unidade de padronização 102 compreendida no dispositivo da Fig. 1 ou Fig. 2 recebe mensagens de dados 200 de um ou mais conectores da interface de entrada universal 101, por exemplo, três conectores. A Fig. 3 é uma aproximação em uma forma de realização da unidade de padronização 102 da Fig. 1 ou Fig. 2. Componentes com números de referência idênticos aos componentes das Fig. 1 ou Fig. 2 desempenham a mesma função. Cada seletor de camada física 142 da unidade de padronização 102 recebe mensagens de dados 200 de um conector da interface de entrada universal 101. De acordo com uma forma de realização alternativa, a interface de entrada universal 101 compreende uma pluralidade de conectores, por exemplo, dois, três, quatro, cinco , seis, sete, oito, nove ou dez, para receber mensagens de dados 200 dos barramentos de mensagens 20, e a unidade de padronização 102 compreende uma pluralidade de grupos correspondentes de seletores de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132, tais como, por exemplo, dois grupos de seletores de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132, ou três, ou quatro, ou cinco, Ou seis, ou sete, ou oito, ou nove, ou dez grupos de seletores de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132. Em outras palavras, a unidade de padronização 102 recebe mensagens de dados 200 da interface de entrada universal 101 que recebe mensagens de dados 200 que são transmitidas em um ou mais de barramentos de mensagens 20 usando a camada física de RS8232 e a camada física de RS485 e a camada física de CAN e a unidade de padronização 102 compreende, por exemplo, como muitos grupos de seletores de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132 do que o número de conectores da interface de entrada universal 101. As mensagens de dados 200 que são transmitidas nos barramentos diferentes são diferentes umas das outras. Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de RS232, tal(tais)
como, uma ou mais de interfaces seriais. Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de RS485, tal(tais) como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1708, Barramento de Veículo Multifuncional, Modbus, Diagnóstico a Bordo, uma interface serial, etc.. Um ou mais de barramentos de mensagens 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos 20 usando a camada física de CAN, tal(tais) como, um ou mais de barramentos de mensagens 20 com camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1939, Rede de área do controlador, etc.. Um ou mais de barramentos 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos de Ethernet. Um ou mais de barramentos 20, por exemplo, compreende(m) um ou mais de barramentos digitais. Em outras palavras, a interface de entrada universal 102 recebe mensagens de dados 200 em conformidade com as três camadas físicas a seguir: RS232, RS485, CAN, dos barramentos de mensagens 20, e as mensagens de dados 200 compreendem os dados 10. A unidade de padronização 102 decodifica as mensagens de dados 200 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 em função de uma configuração solicitada remota
300. A configuração solicitada remota 300 compreende uma seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20 e uma seleção de endereço 302. O seletor de camada física 142 recebe a seleção 301 da configuração solicitada remota 300 de um ou mais de barramentos de mensagens 20 a partir dos quais a unidade de padronização 102 decodifica as mensagens de dados 200 de modo a processar os dados 10 do material circulante. Em outras palavras, a unidade de padronização 102 coleta mensagens de dados 200 da interface de entrada universal 101 em função da seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20. A cada seletor de camada física 142 é acoplado um transceptor RS232 112, um transceptor R$485 122, um transceptor de CAN 132 e um matriz de porta programável em campo 152 também conhecido como FPGA
152. Cada seletor de camada física 142 seleciona o transceptor RS232 correspondente 112 ou seleciona o transceptor RS$485 correspondente 122 ou seleciona o transceptor 122 correspondente 122 em função da seleção 301 de um ou mais de barramentos de mensagens 20. Cada transceptor R8232 112 converte as mensagens de dados 200 com a camada física de R$232 em sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207. Cada transceptor RS$485 122 converte as mensagens de dados 200 com a camada física de RS$485 em sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207. Cada transceptor de CAN 132 converte as mensagens de dados 200 com a camada física de CAN em sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207. À unidade de padronização 102 compreende adicionalmente um FPGA 152 que compreende seis codecs 120, em que cada um dos codecs 120 decodifica os correspondentes sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207 em fluxos de dados padronizados 201 em função da configuração solicitada 300 recebida de um único multiplexador 153. Cada codec é configurado para decodificar os sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207 correspondentes ao tipo de interface física na qual as mensagens de dados 200 são transmitidas.
De acordo com uma forma de realização alternativa, o FPGA 152 compreende uma pluralidade de codecs, por exemplo, dois, três, quatro, cinco, dez, dezenas, centenas de codecs 120. O FPGA 152 compreende adicionalmente o multiplexador único 153 que seleciona e ativa um codec 120 para cada grupo de seletor de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132 e, portanto, para cada conector da interface de entrada universal 101, em função da configuração solicitada remota 300. Por exemplo, na Fig. 3, o FPGA 152 seleciona um codec 120 para o primeiro grupo de seletor de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132 e seleciona outro codec 120 para o segundo grupo de seletor de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132 e seleciona ainda outro codec 120 para o terceiro grupo de seletor de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132. O multiplexador único 153 do FPGA 152 é configurado através da configuração solicitada remota 300 para selecionar um ou mais de codecs 120 para decodificar os sinais de nível lógico de TTL correspondentes 205; 206; 207 em fluxos de dados padronizados 201 que compreendem os dados 10. De acordo com uma forma de realização alternativa, o multiplexador 153 pode selecionar e ativar uma pluralidade de codecs 120 para cada grupo de seletor de camada física 142 e transceptores 112; 122; 132 e, portanto, para cada conector da interface de entrada universal 101, em função da configuração solicitada remota 300. Por exemplo, o multiplexador 153 pode selecionar e ativar dois codecs 120 quando as mensagens de dados 200 correspondentes aos sinais de nível lógico de TTL são transmitidas em um barramento de mensagens usando a camada física de RS485, tal como, Barramento de Veículo Multifuncional, e os dois codecs 120 decodificam o sinais de nível lógico de TTL correspondentes em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10. Por exemplo, o multiplexador 153 pode selecionar e ativar três codecs 120 quando as mensagens de dados 200 correspondentes aos sinais de nível lógico de TTL são transmitidas em um barramento de mensagens usando a camada física de CAN, e os três codecs 120 decodificam os sinais de nível lógico de TTL correspondentes em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10. Os codecs 120 da FPGA 152 que não é ativada pelo multiplexador 153 permanecem inativos durante a decodificação dos sinais de nível lógico de TTL 205; 206; 207 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10. A FPGA 152 compreende adicionalmente um segundo multiplexador 155 que é configurado para coletar os fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 de todos os codecs selecionados e ativados 120. A FPGA 152 compreende adicionalmente uma unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 que filtra os fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados recebidos do segundo multiplexador 155. De acordo com uma forma de realização alternativa, o multiplexador 153 compreende o segundo multiplexador 155. Por exemplo, o mecanismo de processamento 103 é configurado para configurar a unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 via configuração solicitada remota 300. Mais particularmente, a unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 é configurada através da seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota 300. À unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154, em seguida, filtra a partir dos fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados recebidos do multiplexador 153 apenas os fluxos de dados padronizados 201 correspondentes com a seleção de endereço 302 da configuração solicitada 300. A unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados 154 emite então fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 correspondentes à seleção de endereço 302 da configuração solicitada remota
300. Os fluxos de dados padronizados de saída 201 compreendendo os dados 10 são então alimentados ao mecanismo de processamento do dispositivo 100 da Fig. 1 ou Fig. 2, como explicado na descrição da Fig. 1 e da Fig. 2.
[0074] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 4, um sistema 1 compreende um dispositivo 100 idêntico ao dispositivo 100 representado na Fig. 1 e na Fig. 2 ou na Fig. 3. Componentes tendo os mesmos números de referência desempenham a mesma função. O sistema 1 da Fig. 4 compreende adicionalmente um editor de regras remoto 30 configurado para gerar a configuração solicitada remota 300. O editor de regras remoto 30 compreende uma interface de usuário de geração de regras 31, permitindo que um ou mais usuário(s) 2 gere(m) uma ou mais de regras de processamento 400. O dispositivo 100 é operacionalmente acoplado ao editor de regras remoto 30 através do receptor de configuração remoto 104. Opcionalmente, o sistema 1 compreende adicionalmente um ou mais de módulos de aquisição deportados 40, por exemplo, dezenas ou centenas de módulos de aquisição deportados 40. Adicionalmente, o sistema | compreende adicionalmente um ou mais enlace(s) de comunicação 50, por exemplo, dezenas ou centenas de enlaces de comunicação 50. Um ou mais enlace(s) de comunicação 50 compreende(m) um ou mais dos seguintes: um enlace de comunicação sem fio, um enlace de comunicação por Ethernet. Os enlaces de comunicação 50 estão posicionados entre o dispositivo 100 e cada um dos módulos deportados 40, de modo que cada um dos módulos deportados 40 seja operacionalmente acoplado ao dispositivo 100. De acordo com uma forma de realização alternativa, os enlaces de comunicação 50 são posicionados entre a interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 e cada um dos módulos deportados 40. Cada um dos módulos deportados 40 compreende uma interface de entrada universal deportada 41 e uma unidade de padronização deportada 42. A interface de entrada universal deportada 41 recebe mensagens de dados deportadas 203 dos barramentos de mensagens 20 usando a camada física de RS232 e a camada física de RS485 e a camada física de CAN. As mensagens de dados deportadas 200 transmitidas nos diferentes barramentos são diferentes entre si. A unidade de padronização deportada 42 decodifica as mensagens de dados deportadas 203 em fluxos de dados deportados padronizados 204 compreendendo dados deportados 11 em função da configuração solicitada remota 300. O mecanismo de processamento 103 do dispositivo 100 configura cada uma das unidades de padronização deportadas 42 por um ou mais dos enlaces de comunicação 50 em função da configuração solicitada remota 300. Desta forma, cada uma das unidades de padronização 42 recebe mensagens de dados deportadas 203 compreendendo dados deportados 11 da respectiva interface de entrada universal deportada 41 em função da seleção 301 de uma ou mais barramentos de mensagens 20. Cada um dos módulos de aquisição deportados 40 é adicionalmente configurado para prover ao mecanismo de processamento 103 do dispositivo 100 com os fluxos de dados deportados padronizados compreendendo os dados 11 através dos um ou mais enlace(s) de comunicação
50.
[0075] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 5, a interface de entrada universal 101 do dispositivo 100, como representado nas
Figs. 1 a 4 compreende cinco conectores de entrada universal idênticos 81; 82; 83; 84; 85. De acordo com uma forma de realização alternativa, a interface de entrada universal 101 compreende um ou mais de conectores de entrada universais, por exemplo, um, dois, três, quatro, seis, sete, oito, nove, dez etc. Desta forma, a interface de entrada universal 101 é capaz de receber mensagens de dados transmitidas em barramentos de mensagens usando a camada física de RS232 e a camada física de R$485 e a camada física de CAN. A interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 compreende adicionalmente dois conectores 88; 89 para dados análogos que permitem que a interface de entrada universal 101 receba dados análogos. A interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 compreende adicionalmente um conector Ethernet 86 configurado para receber e/ou transmitir dados do dispositivo 100. A interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 compreende adicionalmente opcionalmente um LED ACT 92 que provê informações indicativas para um nível da bateria do dispositivo 100. A interface de entrada universal 101 do dispositivo 100 compreende adicionalmente opcionalmente um conector USB 87, um conector GPS 90 e/ou um conector GSM 91.
[0076] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 6, são mostrados vários exemplos de configuração da interface de entrada universal 101 da Fig. 5. Os conectores de entrada universal 81; 82; 83; 84; 85 da Fig. 5 são usados para receber e/ou transmitir mensagens de dados de barramentos de mensagens usando a camada física de CAN, como representado na configuração CAN 93. Os conectores de entrada universal 81; 82; 83; 84; 85 da Fig. 5 são usados para receber e/ou transmitir mensagens de dados de barramentos de mensagens usando a camada física de RS485, como representado na configuração de RS485 94. Os conectores de entrada universal 81; 82; 83; 84; 85 da Fig. 5 são usados para transmitir e/ou receber dos barramentos de mensagens usando a camada física de RS232, como representado na configuração de RS232 95. Os conectores de entrada universal
81; 82; 83; 84; 85 da Fig. 5 são usados para receber e/ou transmitir mensagens de dados de barramentos de mensagens usando a camada física de RS485, como representado na configuração de RS485 totalmente duplex 96. Os conectores de entrada universal 81; 82; 83; 84; 85 da Fig. 5 são usados para transmitir e/ou receber de ou respectivamente para Solicitar envio e Limpar para Enviar nos barramentos de mensagens usando a camada física de RS232, como representado na Configuração de Controle de Fluxo de Hardware RS232 97.
[0077] De acordo com uma forma de realização mostrada na Fig. 7, um método é usado para processar dados 10 de um material circulante a partir de mensagens de dados 200 que são transmitidas em barramentos de mensagens. O método compreende a etapa 901 de receber mensagens de dados 200 em conformidade com as três camadas físicas a seguir: RS232, RS485, CAN, dos barramentos de mensagens 20 através de uma interface de entrada universal 101, em que as mensagens de dados 200 compreendem os dados 10. O método compreende adicionalmente a etapa 902 de receber uma configuração solicitada remota 300 compreendendo uma ou mais de regras de processamento
400. O método compreende adicionalmente a etapa 903 de decodificar as mensagens de dados 200 em fluxos de dados padronizados 201 compreendendo os dados 10 em função da configuração solicitada remota 300. Na etapa 904, o método compreende processar os dados 10 do material circulante a partir dos fluxos de dados padronizados 201 aplicando uma ou mais das regras de processamento 400 da configuração solicitada remota 300 nos referidos dados dos fluxos de dados padronizados 201 em função da configuração solicitada remota 300.
[0078] Embora a presente invenção tenha sido ilustrada por referência a formas de realização específicas, será evidente para os habilitados na técnica que a invenção não se limita aos detalhes das formas de realização ilustrativas anteriores, e que a presente invenção pode ser incorporada com várias alterações e modificações sem se afastar do escopo da mesma. As presentes formas de realização devem, portanto, ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas, o escopo da invenção sendo indicado pelas reivindicações anexas, e não pela descrição anterior, e todas as alterações que se enquadram no significado e na faixa de equivalência das reivindicações, portanto, destinam-se a ser adotadas nesse documento.
Em outras palavras, é contemplado cobrir todas e quaisquer modificações, variações ou equivalentes que se enquadram no escopo dos princípios básicos subjacentes e cujos atributos essenciais são reivindicados nesse pedido de patente.
Além disso, o leitor deste pedido de patente entenderá que as palavras “compreendendo” ou “compreendem” não excluem outro(a)s elementos ou etapas, que as palavras “um” ou “uma” não excluem uma pluralidade, e que um único elemento, tais como, um sistema de computador, um processador ou outra unidade integrada, pode cumprir as funções de vários meios mencionados nas reivindicações.
Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitativos das respectivas reivindicações em questão.
Os termos “primeiro”, “segundo”, “terceiro”, “a”, “b”, “c” e similares, quando usados na descrição ou nas reivindicações, são introduzidos para distinguir entre elementos ou etapas semelhantes e não são descrevendo necessariamente uma ordem sequencial ou cronológica.
De forma similar, os termos “topo”, “fundo”, “sobre”, “sob" e similares são introduzidos para fins descritivos e não necessariamente para indicar posições relativas.
Deve ser entendido que os termos assim usados são intercambiáveis sob circunstâncias apropriadas e as formas de realização da invenção são capazes de operar de acordo com a presente invenção em outras sequências, ou em orientações diferentes das descritas ou ilustradas acima.
Claims (15)
1. Dispositivo (100) configurado para processar dados (10) compreendidos nas mensagens de dados (200) que são transmitidas nos barramentos de mensagens (20) de um material circulante, o referido dispositivo (100) caracterizado pelo fato de compreender: - uma interface de entrada universal (101), configurada para receber mensagens de dados (200) em conformidade com as três seguintes camadas físicas: o RS232; o RS485; fe] CAN; dos referidos barramentos de mensagens (20), as referidas mensagens de dados (200) compreendendo dados (10); - um mecanismo de processamento (103), configurado para receber uma configuração solicitada remota (300) compreendendo uma ou mais de regras de processamento (400); - uma unidade de padronização (102), configurada para decodificar, em função da referida configuração remota solicitada (300), as referidas mensagens de dados (200) em fluxos de dados padronizados (201) compreendendo os referidos dados (10); e em que o referido mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para receber os referidos fluxos de dados padronizados (201) da referida unidade de padronização (102), e em que o referido mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para processar os referidos dados (10) aplicando um ou mais de referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400) nos referidos dados (10) dos referidos fluxos de dados padronizados (201) em função da referida configuração solicitada remota (300).
2. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 1,
caracterizado pelo fato de que a referida interface de entrada universal (101) compreende: - pelo menos um módulo de entrada RS232 (61) configurado para receber mensagens de dados (200) em conformidade com a camada física de RS$232, tal(tais) como uma ou mais de mensagens de dados (200) em conformidade com interfaces seriais; - pelo menos um módulo de entrada RS485 (62) configurado para receber mensagens de dados (200) em conformidade com a camada física de RS485, tal(tais) como, uma ou mais de mensagens de dados (200) em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1708, Barramento de Veículo Multifuncional, Profibus, Modbus, Diagnóstico a Bordo, uma interface serial; e - pelo menos um módulo de entrada da CAN (63) configurado para receber mensagens de dados (200) em conformidade com a camada física de CAN, tal(tais) como, uma ou mais de mensagens de dados (200) em conformidade com as camadas físicas definidas por um ou mais dos seguintes: J1939, Rede de Área do Controlador.
3. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação | ou 2, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de padronização (102) compreende uma pluralidade de codecs (120) configurados para decodificar as referidas mensagens de dados (200) nos referidos fluxos de dados padronizados (201).
4. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um receptor de configuração remoto (104), em que o referido receptor de configuração remoto (104) é configurado para receber a referida configuração remota solicitada (300); e em que a referida configuração solicitada remota (300) compreende uma seleção (301) de um ou mais de barramentos de mensagens (20) e uma seleção de endereço (302).
5. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para configurar a referida unidade de padronização (102), em função da referida configuração remota solicitada (300), de modo que a referida unidade de padronização (42) receba as referidas mensagens de dados (203) da referida interface de entrada universal (41) em função da referida seleção (301) de um ou mais de barramentos de mensagens (20).
6. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações | a 5, caracterizado pelo fato de que a(s) referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400) compreende(m) um ou mais dos seguintes: o uma ou mais de métricas predefinidas; o uma ou mais de chaves predefinidas; o uma ou mais de marcas temporais predefinidas; o um ou mais de limiares predefinidos; o uma ou mais de funções algorítmicas; o uma ou mais de regras analógicas; o um ou mais de contadores; o uma ou mais funções de redução da taxa de amostragem ou aumento da taxa de amostragem; o uma execução de um ou mais de modelos de aprendizado de máquina pré-treinados; o uma execução de um ou mais de modelos de aprendizado profundo pré-treinados.
7. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a referida unidade de padronização (102) compreende: - pelo menos um transceptor RS232 (112), configurado para converter mensagens de dados (200) com camada física de RS$232 em sinais de nível lógico de TTL (202);
- pelo menos um transceptor RS485 (122), configurado para converter mensagens de dados (200) com camada física de RS485 em sinais de nível lógico de TTL (202); - pelo menos um transceptor de CAN (132), configurado para converter mensagens de dados (200) com camada física de CAN em sinais de nível lógico de TTL (202); - pelo menos um seletor de camada física (142), configurado para receber a referida seleção (301) de um ou mais de barramentos de mensagens (20) do referido mecanismo de processamento (103) e adicionalmente configurado para selecionar o referido transceptor RS232 (112) ou o referido transceptor RS$485 (122) ou o referido transceptor de CAN (132) em função da referida seleção (301) de um ou mais de barramentos de mensagens (20); e - uma matriz de porta programável em campo (152) compreendendo: o referida pluralidade de codecs (120), configurados para decodificar os referidos sinais de nível lógico de TTL (202) em fluxos de dados padronizados (201); o um multiplexador (153), configurado para selecionar um dos referidos codecs (120) em função da referida configuração solicitada (300); e fe] uma unidade de filtragem e roteamento de mensagens de dados (154), configurada para filtrar os referidos fluxos de dados padronizados (201).
8. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para executar uma ou mais de referidas uma ou mais de regras de processamento (400) nos referidos dados (10) de referidos fluxos de dados padronizados (201), analisando assim os referidos dados (10) compreendidos nas referidas mensagens de dados (200).
9. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações | a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo GSM (105) e/ou uma porta de Ethernet (106) e/ou um transmissor sem fio (107), e em que o referido mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para enviar os referidos dados (10) através do referido módulo GSM (105) e/ou a referida porta de Ethernet (106) e/ou o referido transceptor sem fio (107).
10. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações | a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de GPS (108) configurado para gerar informações de localização (500), e em que o mecanismo de processamento (103) é adicionalmente configurado para acoplar a referida informação de localização (500) aos referidos dados (10).
11. Conjunto configurado para processar dados (10) compreendidos nas mensagens de dados (200) que são transmitidas nos barramentos de mensagens (20) de um material circulante, o referido conjunto caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo (100) como definido nas reivindicações 1 a 10 e compreendendo adicionalmente barramentos de mensagens (20) em conformidade com as três seguintes camadas físicas: - RS$232; - RS485; - CAN.
12. Sistema (1) compreendendo um dispositivo (100) como definido nas reivindicações 4 a 10, o referido sistema (1) caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um editor de regras remoto (30) configurado para gerar a referida configuração solicitada remota (300); e em que o referido dispositivo (100) é operacionalmente acoplado ao referido editor de regras remoto (30) através do referido receptor de configuração remoto (104).
13. Sistema (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido editor de regras remoto (30) compreende uma interface de usuário de geração de regras (31) que permite que um ou mais usuário(s) (2) gere(m) a(s) referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400).
14. Sistema (1), de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais de módulos de aquisição deportados (40) e um ou mais enlace(s) de comunicação (50); e em que: - cada um dos referidos módulos de aquisição deportados (40) compreende: o uma interface de entrada universal deportada (41), configurada para receber mensagens de dados deportadas (203) em conformidade com as três seguintes camadas físicas: =RS232; =RS485; "CAN; dos barramentos de mensagens (20), as referidas mensagens de dados deportados (203) compreendendo dados deportados (11); o uma unidade de padronização deportada (42), configurada para decodificar, em função de uma configuração solicitada remota (300), as referidas mensagens de dados deportadas (203) em fluxos de dados deportados padronizados (204) compreendendo os referidos dados deportados (11); - o referido mecanismo de processamento (103) do referido dispositivo (100) é adicionalmente configurado para configurar, através de referidos um ou mais enlace(s) de comunicação (50), cada uma das referidas unidades de padronização deportadas (42), em função da referida configuração solicitada remota (300), de modo que cada uma das referidas unidades padronizadas (42) receba mensagens de dados deportadas (203) da referida respectiva interface de entrada universal deportada (41) em função da referida seleção (301) de um ou mais de barramentos de mensagens (20); - cada um dos referidos módulos de aquisição deportados (40) é adicionalmente “configurado para prover o referido mecanismo de processamento (103) do referido dispositivo (100) com os referidos fluxos de dados deportados padronizados (204) compreendendo os referidos dados deportados (10) através de referidos um ou mais enlace(s) de comunicação (50); - o referido mecanismo de processamento (103) do referido dispositivo (100) é adicionalmente configurado para receber os referidos fluxos de dados deportados padronizados (204) dos referidos módulos de aquisição deportados (40); e - o referido mecanismo de processamento (103) do referido dispositivo (100) é adicionalmente configurado para processar os referidos dados deportados (11) aplicando uma ou mais da(s) referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400) nos referidos dados deportados (11) dos referidos fluxos de dados deportados padronizados (204) em função da referida configuração solicitada remota (300).
15. Método para processamento de dados (10) compreendidos nas mensagens de dados (200) que são transmitidas nos barramentos de mensagens (20) de um material circulante, o referido método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - receber, em uma interface de entrada universal, mensagens de dados (200) em conformidade com as três seguintes camadas físicas: fe] RS232; o RS485; o CAN; dos barramentos de mensagens (20), as referidas mensagens de dados (200) compreendendo dados (10); - receber uma configuração solicitada remota (300) compreendendo uma ou mais de regras de processamento (400); - decodificar em função da referida configuração solicitada remota (300) as referidas mensagens de dados (200) em fluxos de dados padronizados (201)
compreendendo os referidos dados (10); e - processar os referidos dados (10) aplicando uma ou mais da(s) referida(s) uma ou mais de regras de processamento (400) nos referidos dados (10) dos referidos fluxos de dados padronizados (201) em função da referida configuração solicitada remota (300).
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