RU158049U1 - Устройство контрольно-сигнальное - Google Patents

Abstract

1. Устройство контрольно-сигнальное, включающее разборный корпус с размещенной в нем системной платой с центральным процессором, запоминающим устройством и многоконтактными разъемами, образующими гнезда на наружной поверхности корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено, интегрированным в центральный процессор, мультисистемным навигационным приемником и смонтированными на системной плате антенной мультисистемного навигационного приемника, приемником-передатчиком сетей мобильной радиотелефонной связи, приемником-передатчиком беспроводной персональной сети низкого энергопотребления с антенной, блоком питания и усилителем мощности звуковой частоты, при этом приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи содержит антенну и микросхему с интегрированным в нее модулем идентификации абонента, а блок питания содержит электронный стабилизатор, зарядное устройство и аккумулятор, гнездо одного из многоконтактных разъемов предназначено для подключения к нему оборудования транспортного средства, а гнездо другого - выполнено в виде гнезда разъема универсальной последовательной шины для подключения к нему периферийных устройств.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено тревожной кнопкой, взаимодействующей с приемником-передатчиком беспроводной персональной сети.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено микрофонной гарнитурой и/или комплектом громкой связи.4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено встроенным датчиком движения.5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что аккумулятор блока питания выполнен в виде высокотемпературной литий-ион

Description

Полезная модель относится к оборудованию транспортных средств, а более конкретно к электронным устройствам для оснащения преимущественно общественного и специального автотранспорта, и может быть использовано в бортовой информационной сети транспортного средства для удаленного доступа при осуществлении мониторинга.

Из уровня техники известен навигатор, включающий пластиковый корпус, состоящий из верхней крышки, световода, стойки и нижней крышки, в которых установлены печатная плата приемника, плата обработки, светоизлучающий элемент, см., описание к пат. RU на полезную модель №72807, кл. H05K 5/00, опубликован 27.04.2008. В известной полезной модели использована упрощенная конструкция прибора, не предполагающая наличия монитора для визуализации информации, и обеспечивающая облегченный процесс включения/выключения. Навигатор предназначен только для оперативного определения координат объекта с помощью приемника через спутниковые навигационные системы GPS, ГЛОНАСС и передачи этих координат по радиоканалу на стационарные и мобильные объекты сбора информации.

Известен маршрутный компьютер для автомобиля, включающий в себя корпус с кронштейном, закрытый лицевой панелью, и размещенные в корпусе дисплей, печатную плату с микроЭВМ, орган управления в виде поворотного и нажимного переключателя, см., описание к пат. RU на полезную модель №62364, кл. B60R 16/02, опубликован 10.04.2007. Маршрутный компьютер характеризуется расширенными возможностями для установки в салоне автомобиля и повышенным удобством эксплуатации. Вместе с тем известный прибор обладает ограниченным количеством функций и тактильным интерфейсом, что существенно сужает область его практического использования.

Известна автомобильная бортовая информационная система, содержащая корпус с цифровым дисплеем, экран, динамик, электронный блок с главной печатной платой, платой инвертора, платой управления, клавиатуру со светодиодными клавишами, контактный электрический соединитель, контактные гнезда для подключения внешней антенны, видеокамеры заднего вида и поддерживаемых интерфейсов, см., описание к пат. RU на изобретение №2268829, кл. B60R 16/02, опубликован 27.01.2006. Указанная известная бортовая система, принята в качестве прототипа как наиболее близкий по назначению, технической сущности и достигаемому результату аналог. Согласно описанию прототип характеризуется расширенными функциональными возможностями, быстродействием системы, возможностью оперативного перепрограммирования, адаптирования к легковому автомобилю любой модели, совместимости с различными электронными периферийными устройствами, повышенной надежностью.

Недостатком прототипа является необходимость постоянного визуального контакта водителя автомобиля с экраном цифрового дисплея и периодического ручного переключения многочисленных функций системы, что отрицательно сказывается на качестве управления автомобилем. Кроме того, для осуществления взаимодействия бортовой информационной системы с внешними автотранспортными региональными и локальными системами связи, контроля, учета и управления требуется подключение к системе сотового телефона, пользование которым во время движения автомобиля сопряжено с рядом ограничений. Указанные недостатки прототипа существенно ограничивают возможность его широкого применения в общественном и специальном автотранспорте.

Полезная модель направлена на достижение технического результата, который выражается в обеспечении постоянного контроля и управления общественным и специальным автотранспортом, а при необходимости и экстренного реагирования, со стороны диспетчерской и других централизованных служб автопредприятий в режиме реального времени. В конечном итоге, указанный технический результат позволяет повысить безопасность на транспорте и эффективность его использования. При этом в полезной модели максимально сохранены положительные свойства прототипа, в том числе его многофункциональность.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство контрольно-сигнальное, включающее разборный корпус с размещенной в нем системной платой с центральным процессором, запоминающим устройством и многоконтактными разъемами, образующими гнезда на наружной поверхности корпуса, отличается от прототипа тем, что оно снабжено, интегрированным в центральный процессор, мультисистемным навигационным приемником и смонтированными на системной плате: антенной мультисистемного навигационного приемника; приемником-передатчиком сетей мобильной радиотелефонной связи; приемником-передатчиком беспроводной персональной сети низкого энергопотребления с антенной; блоком питания и усилителем мощности звуковой частоты. Приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи содержит антенну и микросхему с интегрированным в нее, по меньшей мере одним, модулем идентификации абонента. Блок питания содержит электронный стабилизатор, зарядное устройство и аккумулятор. Гнездо одного из многоконтактных разъемов предназначено для подключения к нему оборудования транспортного средства, а гнездо другого - выполнено в виде гнезда разъема универсальной последовательной шины для подключения к нему периферийных устройств.

Оптимальным, с точки зрения достижения указанного технического результата, являются оснащение устройства отдельной тревожной кнопкой, дистанционно взаимодействующей с приемником-передатчиком беспроводной персональной сети и, подключаемыми в качестве периферийных устройств, микрофонной гарнитурой и/или комплектом громкой связи. Целесообразно оборудование устройства встроенным датчиком движения. Во всех случаях реализации устройства аккумулятор блока питания может быть выполнен в виде высокотемпературной литий-ионной батареи.

В основу полезной модели положено техническое решение заключающееся в создании на базе автотранспортных предприятий и муниципальных служб, автоматизированной системы мониторинга и диспетчеризации преимущественно общественного и/или специального транспорта, путем комплектования каждого транспортного средства устройством удаленного контроля маршрута его движения, технических параметров, а также двухсторонней связи и реагирования в случае возникновения экстренной ситуации. Контрольно-сигнальное устройство без участия водителя обеспечивает в непрерывном автоматическом режиме фиксирование и передачу на сервер диспетчерской службы информации о фактическом местонахождении транспортного средства, скорости и направлении его движения, расходе топлива, техническом состоянии различных систем, собирает и систематизирует статистическую информацию о пассажиропотоке, при необходимости поддерживает передачу сигналов экстренного вызова и голосовую связь диспетчера с водителем.

Устройство выполнено в компактном, защищенном корпусе, способно длительное время функционировать при отсутствии напряжения в бортовой сети транспортного средства за счет внутреннего источника электропитания.

Навигационный приемник встроен в центральный процессор (типа ARM9, 208 МГц) устройства и способен устойчиво и непрерывно принимать сигнал посредством встроенной в системную плату антенны как от спутниковой системы ГЛОНАСС так и от системы GPS в режиме автоматического переключения с одной системы на другую в зависимости от качества сигнала. Программные модули навигационного приемника работают независимо от остального программного обеспечения устройства, и их работа не может быть нарушена внешним воздействием и изменением настроек и конфигураций.

Приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи выполнен в виде микросхемы, с интегрированными в нее одним или двумя чипами SIM-карт (модуль идентификации абонента). Наличие двух каналов связи (чипов SIM-карт) позволяет использовать услуги различных операторов мобильной связи. Приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи, оснащенный собственной встроенной в системную плату планарной инвертированной антенной (PIFA), обеспечивает установление и поддержание двусторонней голосовой связи в диапазонах GSM-900 и GSM-1800, а также передачу навигационных данных на сервер автоматизированной системы мониторинга и диспетчеризации с использованием режима GPRS. Переход из одного диапазона GSM в другой происходит автоматически. Кроме того, приемник-передатчик посредством специального сервиса (обеспечивается встроенным в системную плату модулем с соответствующим профилем системы), основанного на европейском стандарте eCall/Е112, позволяет передавать оператору действующей в России системы экстренного реагирования при авариях «ЭРА ГЛОНАСС» информацию об аварии транспортного средства.

Приемник-передатчик (трансивер) персональной сети выполнен по беспроводной технологии с низким энергопотреблением Bluetooth Smart и представляет собой отдельный модуль (микросхему) и соответствующую антенну, встроенные в системную плату, обеспечивает прием и передачу сигнала «тревожной кнопки» при возникновении экстренной ситуации. Таким образом, приемник-передатчик персональной сети образует выделенный канал связи для приема информации при подаче водителем сигнала тревоги.

Устройство оснащено гнездом многоконтактного разъема к которому через специальный кабель могут быть подключены: бортовая сеть электропитания транспортного средства; система подсчета пассажиропотока; датчик расхода топлива или любые аналогичные импульсные датчики; бортовая видеокамера с возможностью записи фото- видео- и аудиоданных; датчик задымления, повышения температуры. Устройство оснащено гнездом разъема универсальной последовательной шины (USB) к которому могут быть подключены при необходимости микрофонная гарнитура, устройства громкой связи или персональный компьютер. Центральный процессор устройства поддерживает следующие интерфейсы USB, CAN, LIN, RS-485, RS-232.

Для обеспечения двусторонней голосовой связи с водителем по запросу диспетчера при использовании микрофонной гарнитуры или комплекта громкой связи устройство оснащено встроенным в системную плату усилителем мощности звуковой частоты. Для обеспечения бесперебойной работы, в том числе и при отсутствии напряжения в бортовой сеть электропитания транспортного средства, устройство оснащено встроенным в системную плату блоком питания, который содержит электронный стабилизатор, зарядное устройство и аккумулятор. Аккумулятор блока питания выполнен в виде высокотемпературной литий-ионной батареи характеризующейся повышенной энергоэффективностью и долговечностью.

Устройство может быть снабжено смонтированным на его печатной плате датчиком движения, состоящим из 6-D MEMS акселерометра и гироскопа, который автоматически переводит устройство из выключенного состояния или из режима пониженного энергопотребления в активный режим в момент начала движения транспортного средства.

Таким образом, контрольно-сигнальное устройство, функционирующее независимо от водителя транспортного средства выгодно отличается от бортовой информационной системы с дисплеем, управляемой вручную посредством разветвленного меню на экране.

Все отличительные от прототипа общие и частные признаки контрольно-сигнального устройства направлены на получение технического результата, а именно, повышение безопасности на транспорте и эффективности его использования путем обеспечения экстренного информирования и постоянного удаленного мониторинга автотранспортного средства со стороны диспетчерской и других централизованных служб.

Техническое решение, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.

Техническое решение иллюстрировано чертежами.

На фигуре 1 изображено устройство контрольно-сигнальное, вид сверху; на фиг. 2 - вид со стороны гнезд многоконтактных разъемов; на фиг. 3 - изображена структурная схема системной платы устройства с обозначением ее основных элементов и подключаемыми к ней периферийными устройствами и оборудованием автотранспортного средства.

Устройство контрольно-сигнальное состоит из разборного корпуса, включающего основание 1 и крышку 2, скрепленную с основанием 1 посредством четырех винтов. Внутри корпуса размещена системная печатная плата. На одной из наружных торцевых поверхностей корпуса имеются два гнезда 3 и 4, образованные многоконтактными разъемами. Гнездо 3 многоконтактного разъема выполнено в виде прямоугольной колодки типа SCART (гребенка) или SLOT и предназначено для надежного подключения к нему ответной вилки кабеля оборудования транспортного средства. Гнездо 4 представляет собой разъем универсальной последовательной шины (mini USB).

На системной плате, кроме многоконтактных разъемов, расположены:

- центральный процессор с интегрированным в него мультисистемным навигационным приемником системы ГЛОНАСС и GPS;

- запоминающее устройство, состоящее из модуля энергонезависимой и энергозависимой памяти (16 МБ флэш и 8 МБ ОЗУ);

- приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи GSM-900/1800, представлен микросхемой с интегрированными в нее одним или двумя чипами SIM-карт (на фиг. 3 чипы SIM-карт не показан);

- модуль (микросхема) с профилем системы «ЭРА ГЛОНАСС» обеспечивающий возможность взаимодействия с ней приемника-передатчика GSM-900/1800;

- приемник-передатчик беспроводной персональной сети низкого энергопотребления Bluetooth Smart;

- антенну мультисистемного навигационного приемника системы ГЛОНАСС и GPS;

- антенну приемника-передатчика сетей мобильной радиотелефонной связи GSM;

- антенну приемника-передатчика беспроводной персональной сети Bluetooth;

- блок питания, который содержит электронный стабилизатор, зарядное устройство и аккумулятор;

- усилитель мощности звуковой частоты.

На системной плате также может быть расположен датчик движения, состоящий из 6-D MEMS акселерометра и гироскопа (на фиг. 3 не показан).

Устройство контрольно-сигнальное функционирует следующим образом.

Устройство устанавливают на транспортные средства категории «М», используемые для коммерческих перевозок пассажиров и транспортные средства категории «N», используемые для перевозки опасных грузов. Корпус устройства крепиться внутри салона транспортного средства, вблизи водительского места при помощи винтов или самонарезов. Устройство остается постоянно подключенным к бортовой сети, датчикам и оборудованию транспортного средства при помощи кабеля питания и интерфейсов через гнездо 3 многоконтактного разъема. Устройство работает от бортовой сети электропитания транспортного средства номинальным напряжением 12 В или 24 В, при этом внутреннее энегопотребление устройства осуществляется посредством электронного стабилизатора встроенного блока питания, который также включает зарядное устройство, поддерживающее заряд аккумуляторной батареи. При аварийном отключении бортовой сети электропитания, устройство работает от высокотемпературной литий-ионной аккумуляторной батареи внутреннего блока питания. При включении зажигания и появлении напряжения на дискретном входе зажигания (Ign) происходит автоматическое включение устройства, переход его в активный режим, запуск режима самодиагностики, проверка и обновление версии его программного обеспечения. Переход в активный режим происходит также в случае пробуждения по таймеру или срабатывании встроенного датчика движения, при его наличии. Датчик движения подает сигнал перехода устройства в активный режим в момент начала движения транспортного средства при срабатывании акселерометра и гироскопа.

Во включенном состоянии мультисистемный навигационный приемник обеспечивает в автоматическом режиме с частотой 1 Гц прием через антенну навигационных сигналов систем ГЛОНАСС и GPS, центральный процессор их обрабатывает, а приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи стандарта GSM осуществляет в режим GPRS передачу на сервер автоматизированной системы мониторинга и диспетчеризации транспортных средств. При передаче навигационных данных приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи использует один из чипов SIM-карт с абонированным телефонным номером оператора мобильной связи. Таким образом, сервер накапливает, систематизирует и сохраняет информацию об идентификационном номере устройства, географической широте и долготе местоположения транспортного средства, скорости движения и путевом угле транспортного средства, времени и дате фиксации местоположения транспортного средства. При подключении оборудования транспортного средства для выполнения функций диспетчерского управления и контроля (например, датчика уровня топлива, видеокамеры, датчика задымления, системы подсчета пассажиропотока и т.д.) приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи обеспечивает через заданный промежуток времени (от 10 сек до 24 ч) передачу на сервер автоматизированной системы мониторинга данных и от этих приборов. Информация от бортовой видеокамеры записывается в память внутреннего запоминающего устройства.

Для организации голосовой связи с диспетчером автоматизированной системы мониторинга и диспетчеризации транспортных средств необходимо использовать либо микрофонную гарнитуру, либо комплект громкой связи, которые подключают к гнезду 4 многоконтактного разъема универсальной последовательной шины (mini USB). Для обеспечения достаточной громкости звучания при воспроизведении голосовой связи устройство оснащено встроенным усилителем мощности звуковой частоты. Запрос на голосовую связь с диспетчером осуществляется нажатием и удержанием кнопки микрофонной гарнитуры или кнопки комплекта громкой связи. Диспетчер может вызвать водителя транспортного средства на голосовую связь, позвонив на один из абонированных телефонных номеров оператора мобильной связи, чипы SIM-карт которых установлены в приемнике-передатчике сетей мобильной радиотелефонной связи. Для ответа на звонок диспетчера водителю необходимо нажать на кнопку микрофонной гарнитуры или кнопку комплекта громкой связи. К гнезду 4 многоконтактного разъема универсальной последовательной шины (mini USB) может быть подключен персональный компьютер для настройки и тестирования функций и интерфейсов устройства.

Тревожная кнопка представляет собой беспроводной брелок с единственной кнопкой, который размещается отдельно от корпуса контрольно-сигнального устройства в кабине ТС в зоне досягаемости рукой с рабочего места водителя без изменения положения тела. При возникновении экстренной ситуации (авария, пожар и т.п.) водитель нажимает кнопку на брелоке и тем самым посылает сигнал, который принимается антенной приемника-передатчика беспроводной персональной сети низкого энергопотребления Bluetooth Smart. Информация о нажатой тревожной кнопке с привязкой к мониторинговой информации немедленно предается по каналу приемника-передатчика сетей мобильной радиотелефонной связи стандарта GSM на сервер автоматизированной системы мониторинга и диспетчеризации транспортных средств диспетчеру автоматизированной системы и экстренным службам. Вместе с этим, в случае аварии информация о нажатой тревожной кнопке передается по каналу приемника-передатчика сетей мобильной радиотелефонной связи стандарта GSM оператору системы экстренного реагирования при авариях «ЭРА ГЛОНАСС» посредством встроенного в системную плату модуля с соответствующим профилем указанной системы.

Переход устройства из активного режима в режим пониженного энергопотребления происходит после отключения напряжения на дискретном входе зажигания (Ign) через интервал времени, заданный при конфигурировании устройства. В режиме пониженного энергопотребления основные модули изделия выключены, функционируют только часы реального времени и датчик движения. После отключения устройства от бортовой сети электропитания (выключении зажигания), оно работает от встроенного аккумулятора, а затем происходит автоматическое корректное выключение.

Описанные выше пример реализации контрольно-сигнального устройства не является исчерпывающим и приведен только с целью пояснения полезной модели и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и(или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данной полезной модели, отраженной в ее описании.

Claims (5)

1. Устройство контрольно-сигнальное, включающее разборный корпус с размещенной в нем системной платой с центральным процессором, запоминающим устройством и многоконтактными разъемами, образующими гнезда на наружной поверхности корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено, интегрированным в центральный процессор, мультисистемным навигационным приемником и смонтированными на системной плате антенной мультисистемного навигационного приемника, приемником-передатчиком сетей мобильной радиотелефонной связи, приемником-передатчиком беспроводной персональной сети низкого энергопотребления с антенной, блоком питания и усилителем мощности звуковой частоты, при этом приемник-передатчик сетей мобильной радиотелефонной связи содержит антенну и микросхему с интегрированным в нее модулем идентификации абонента, а блок питания содержит электронный стабилизатор, зарядное устройство и аккумулятор, гнездо одного из многоконтактных разъемов предназначено для подключения к нему оборудования транспортного средства, а гнездо другого - выполнено в виде гнезда разъема универсальной последовательной шины для подключения к нему периферийных устройств.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено тревожной кнопкой, взаимодействующей с приемником-передатчиком беспроводной персональной сети.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено микрофонной гарнитурой и/или комплектом громкой связи.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено встроенным датчиком движения.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что аккумулятор блока питания выполнен в виде высокотемпературной литий-ионной батареи.

Images