RU214652U1 - Модуль сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов - Google Patents
Модуль сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов Download PDFInfo
- Publication number
- RU214652U1 RU214652U1 RU2022120958U RU2022120958U RU214652U1 RU 214652 U1 RU214652 U1 RU 214652U1 RU 2022120958 U RU2022120958 U RU 2022120958U RU 2022120958 U RU2022120958 U RU 2022120958U RU 214652 U1 RU214652 U1 RU 214652U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- monitoring
- microcontroller
- car
- bluetooth
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к модулю сбора информации с датчиков контроля состояния вагона, входящему в состав системы дистанционного мониторинга состояния вагонов. Техническим результатом полезной модели является дальнейшее снижение энергопотребления при организации приемопередачи информации о состоянии и местонахождении вагона при обеспечении качества связи за счет конструктивных особенностей решения. Технический результат достигается при использовании модуля сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов, который содержит микроконтроллер, интегрально включающий в себя Bluetooth-модуль, соединенный через шины передачи данных с датчиками контроля состояния вагона и выполненный с возможностью соединения посредством беспроводной связи с аналогичным микроконтроллером с Bluetooth-модулем, расположенным в блоке телематики. 1 з.п. ф-лы, 1 фиг.
Description
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к модулю сбора информации с датчиков контроля состояния вагона, входящему в состав системы дистанционного мониторинга состояния вагонов, которая может быть использована на грузовых подвижных составах всех типов с целью контроля местоположения грузового вагона, автоматизированного снятия, регистрации, хранения и передачи данных по каналам мобильной сотовой связи телеметрической информации о ряде технических показателей, а также выявления ударных нагрузок, в том числе сверхнормативных, на грузовой вагон.
Модуль сбора информации телематической системы представляет собой блок, предназначенный для сбора информации с датчиков контроля, установленных на каждом вагоне, а также для передачи полученной информации в связанный с ним блок телематики, являющийся центральным управляющим блоком, и далее - на сервер для принятия управленческих решений.
Современные подвижные составы (особенно грузовые) могут достигать длины нескольких сотен метров. Поэтому организация связи между модулем сбора информации, включающим датчики контроля состояния вагона, и блоком телематики, предполагает использование высокомощных модулей приемопередатчиков информации, которые в процессе длительной эксплуатации могут перегреваться и выходить из строя с необходимостью срочной замены.
Из уровня техники известен модуль сбора информации системы дистанционного мониторинга состояния вагонов (патент РФ №2608206, опубликовано 17.01.2017 г.), содержащий микроконтроллер, соединенный с модулем радиочастотного канала с радиоантенной для приема и хранения информации с датчиков контроля состояния вагона, а также передачи полученной информации на микроконтроллер центрального управляющего блока и сервер. При этом микроконтроллер выполнен с возможностью соединения с часами реального времени, блоком памяти, автономным источником питания.
Существенным недостатком такого модуля сбора информации является необходимость подключения к его микроконтроллеру отдельного высокомощного модуля радиочастотной связи, что предполагает использование громоздкого и мощного автономного источника питания, который перегревается особенно в летний период и в климатических зонах с высокими температурами. В таком случае могут возникать сбои в работе модуля сбора информации, что приводит к задержкам приемопередачи данных о состоянии вагона. Использование же модуля радиочастотной связи недостаточной мощности может сказаться на формировании слабого сигнала приемопередачи информации и потере необходимых для анализа данных о состоянии вагона, что может негативно отразится на безопасности грузовых перевозок.
Известен модуль сбора информации, входящий в состав устройства для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов грузового поезда (патент РФ №150994, опубликовано 10.03.2015 г.), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, содержащий микроконтроллер буксы, соединенный с Bluetooth-модулем связи версии Bluetooth 4.0, обеспечивающим прием и хранение информации с датчиков, установленных на букве, и ее передачу на микроконтроллер центрального блока и сервер. При этом микроконтроллер буксы выполнен с возможностью соединения с блоком памяти, автономным источником питания.
Модуль связи Bluetooth версии Bluetooth 4.0 представляет собой модуль, обладающий более низким энергопотреблением, чем в случае использования радиочастотного модуля, что позволяет установить зону уверенной приемопередачи сигнала на значительные расстояния, снизить массогабариты используемого аккумулятора, а также использовать освободившуюся мощность для подключения дополнительного оборудования о состоянии вагонов грузового поезда.
Однако такой модуль связи Bluetooth представляет собой отдельный готовый модуль, в котором наряду с интегральными микросхемами, закреплёнными посредством пайки на текстолитовом основании, используются другие навесные элементы (DC-DC преобразователи, пассивные элементы, антенны, защитные экраны и т.д.), предусматривающие наличие дополнительных линий связи между ними, что делает энергопотребление для приемопередачи информации по-прежнему повышенным.
Технической проблемой настоящей полезной модели является создание модуля сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов, который позволяет своевременно получить необходимую информацию о состоянии вагона для принятия управленческих решений и снижения риска развития аварийных ситуаций.
Техническим результатом полезной модели является дальнейшее снижение энергопотребления при организации приемопередачи информации о состоянии вагона при обеспечении качества связи за счет конструктивных особенностей решения.
Технический результат достигается при использовании модуля сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов, который содержит микроконтроллер, интегрально включающий в себя Bluetooth-модуль, соединенный через шины передачи данных с датчиками контроля состояния вагона и выполненный с возможностью соединения посредством беспроводной связи с аналогичным микроконтроллером с Bluetooth-модулем, расположенным в блоке телематики.
В качестве микроконтроллера, интегрально включающего в себя Bluetooth-модуль, применен микроконтроллер nRF52832. В качестве альтернативного варианта также может быть использован микроконтроллер nRF52810.
У микроконтроллеров подобного типа Bluetooth-антенна выполняется топологически на участке поверхностного токопроводящего слоя печатной платы.
Микроконтроллер на базе микросхемы nRF52832 имеет высокую производительность, высокую скорость связи, большое количество периферийных устройств, минимально потребляемую энергию и рабочий диапазон частот 2360-2500 МГц (например, интернет-ресурс https://russianblogs.com/ article/7496883468/, просмотрено 15.07.2022 г.). В данном случае реализуется канал беспроводного соединения, при котором существенно минимизируется энергопотребление по сравнению с использованием отдельных готовых Bluetooth-модулей, как это имеет место в случае наиболее близкого аналога.
С использованием данного микроконтроллера между блоком телематики и модулем сбора информации возможно организовать связь Bluetooth версии 5.3.
При этом микроконтроллер с Bluetooth-модулем, расположенный в блоке телематики, в свою очередь соединяется с микроконтроллером, соединенным через стандартные шины передачи данных с модулем сотовой связи GSM, модулем глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, блоком памяти, акселерометром, автономным источником питания, часами реального времени, а также RFID-устройством для считывания и передачи данных c блока телематики на интегрированные посты автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях. С данного управляющего микроконтроллера блока телематики полученные данные поступают на внешний сервер.
Таким образом, модуль сбора информации обеспечивает прием информации от датчиков, контролирующих состояние грузового вагона, передачу информации на блок телематики, который далее по каналу связи (GSM) передает полный массив данных в универсальном (стандартизированном) формате на внешний сервер для последующей интеграции, хранения, обработки и использования в удобном формате. Блок телематики выполняет привязку зарегистрированных данных о состоянии вагона к мировому времени и позиционированию (текущим координатам), определенным по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS.
В итоге, один микроконтроллер в составе модуля сбора информации телематической системы позволяет подключить необходимое количество датчиков для отслеживания состояния вагона, а также организовать качественную приемопередачу информации на блок телематики с низким энергопотреблением.
Представленная на фигуре телематическая система мониторинга эксплуатации грузовых вагонов содержит блок телематики 1 и соединенный с ним посредством беспроводной Bluetooth-связи заявляемый модуль сбора информации 2.
Блок телематики 1 содержит микроконтроллер 3, соединенный через стандартные шины передачи данных (например, RS-485) с другим микроконтроллером 4, интегрально включающим в себя Bluetooth-модуль 5.
При этом микроконтроллер 3 через стандартные шины передачи данных соединен с модулем сотовой связи GSM 6, модулем глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS 7, блоком памяти 8, акселерометром 9, автономным источником питания 10, часами реального времени 11, а также RFID-устройством 12.
Микроконтроллер 4 блока телематики 1, интегрально включающий в себя Bluetooth-модуль 5, посредством беспроводной связи соединен с Bluetooth-модулем 13, встроенным в микроконтроллер 14, входящий в состав модуля сбора информации 2. К данному микроконтроллеру 14через стандартные шины передачи данных подключаются датчики контроля состояния вагона 15, а также блок памяти 16 и источник автономного питания 17.
Микроконтроллер 3 блока телематики 1 обеспечивает контроль геолокации грузового вагона (посредством модуля глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS 7), выявление ударных нагрузок на грузовой вагон (посредством акселерометра 9), передачу по каналам связи на внешний сервер телеметрических данных о состоянии вагона с привязкой к мировому времени (посредством модуля сотовой связи GSM 6 и часов реального времени 11). При отсутствии сотовой связи накопление данных происходит в блоке памяти 8 с последующей передачей данных при восстановлении связи.
В конструкции блока телематики 1 используется трехосевой акселерометр 9 типа LIS3DH, позволяющий регистрировать значения ускорений в продольном направлении, вертикальные и боковые ускорения при внешнем воздействии на грузовой вагон.
За счет использования акселерометра 9 контролируют:
ненадлежащую эксплуатацию грузовых вагонов в процессе соударения вагонов при проведении маневровых работ, в том числе при роспуске с сортировочных горок;
также осуществляется мониторинг состояния колесных пар тележек грузовых вагонов, имеющих основные дефекты колес (ползун, выщербина и пр.), в процессе эксплуатации.
Акселерометр 9 расположен внутри блока телематики 1 - на плате, которая обеспечивается герметизирующей изоляцией (инкапсуляцией) всех без исключения ее элементов от внешней среды посредством заливки компаундом.
За счет использования датчиков 15, соединенных с микроконтроллером 14 в составе модуля сбора информации 2, отслеживают:
превышение нормативного показателя по грузоподъемности (перегруз);
нагрев корпуса буксы, нагрев корпуса подшипника кассетного типа или адаптера;
давление в тормозной системе (тормозном цилиндре, запасном резервуаре);
контроль устройств слива груза из котла вагона-цистерны (танк-контейнера).
положения зоны повышенного риска отказов в боковой раме тележки грузовых вагонов (на основании регистрации повышенных напряжений в указанных зонах при движении тележки под вагоном в составе поезда);
несанкционированное вскрытие вагона закрытого типа;
сход грузового вагона с рельсов (оповещение о сходе грузового вагона с рельсов).
В блоке телематики 1 используется RFID-устройство 12 для считывания и передачи данных c блока телематики на интегрированные посты автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях. При наступлении события: «превышение порогового значения ускорения встроенного в техническое решение акселерометра» в RFID-устройстве 12 сохраняются параметры события. Классификация сохраняемых данных производится следующим образом «0» - эксплуатации грузового вагона при штатных условиях; «1» - эксплуатация грузового вагона с отклонением от установленных нормативов.
Диагностические данные, передаваемые от блока телематики 1 в интегрированные посты автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях, содержат:
инвентарный номер грузового вагона;
критерий оценки диагностических данных («0» или «1»);
отношение к передаваемым диагностическим данным (ударные нагрузки на грузовой вагон; отклонение от параметров мониторинга требуемых заказчику параметров, в том числе мониторинга технического состояния грузового вагона - при расширении функциональных задач в процессе эксплуатации телематической системы).
Телематическая система, содержащая модуль сбора информации 2 и блок телематики 1, может быть расположена на кузове, раме грузового вагона, а также на тележках грузовых вагонов.
Телематическая система в процессе эксплуатации находится в энергосберегающем режиме. При возникновении сверхнормативных ударных нагрузок на грузовой вагон в процессе эксплуатации происходит автоматическое включение телематической системы и запуск цикла сбора, хранения (при временном отсутствии сотовой связи GSM) и передачи данных на сервер. Регистрация данных о нагрузках на грузовой вагон, возникающих в процессе эксплуатации, производится при достижении пороговых значений. При этом безопасность и защита передачи данных обеспечивается с использованием средств сквозного шифрования данных.
Микроконтроллер 3 блока телематики 1 предусматривает возможность перезагрузки (аппаратный сброс и перезапуск) удаленно по команде, принятой по каналу мобильной сотовой связи GSM. Также предусмотрена возможность удаленного обновления встроенного ПО этого микроконтроллера 3.
Микроконтроллеры 3 и 4 блока телематики 1 предусматривают возможность перезагрузки (аппаратный сброс и перезапуск) и удаленного обновления встроенного программного обеспечения по команде, принятой по каналу мобильной сотовой связи GSM. Такая же возможность перезагрузки и обновления ПО предусмотрена для микроконтроллера 14 модуля сбора информации 2.
В процессе эксплуатации телематическая система, в состав которой входит заявляемый модуль сбора информации 2, выполняет следующие функции:
контроль движения и местоположения грузового вагона/танк-контейнера (с накоплением архива данных при невозможности их передачи в условиях отсутствия сотовой связи с телематической системой и последующей передачей данных при восстановлении сотовой связи с телематической системой);
мониторинг операций в части ненадлежащей эксплуатации грузового вагона/танк-контейнера (с накоплением архива данных при невозможности их передачи в условиях отсутствия сотовой связи с телематической системой и последующей передачей данных при восстановлении сотовой связи с телематической системой);
контроль ударных воздействий на грузовой вагон/танк-контейнер (при проведении маневровых работ, погрузочно-разгрузочных операций танк-контейнерами);
мониторинг состояния грузового вагона по параметрам, снимаемым с датчиков, подключенных к модулю сбора информации;
сбор и передачу данных, с привязкой к мировому времени, с целью дальнейшего контроля фактического пробега грузового вагона и анализа зафиксированных событий.
При этом за счет использования микроконтроллера 14со встроенным Bluetooth-модулем13 в составе модуля сбора информации 2, а также микроконтроллера 4 со встроенным Bluetooth-модулем5 в составе блока телематики 1 обеспечивается возможность беспроводного соединения на достаточном расстоянии при отсутствии условий «прямой видимости» и существенно низком энергопотреблении.
Таким образом, заявляемая полезная модель значительно расширяет функциональные возможности как модуля сбор информации, так и телематической системы мониторинга состояния грузового вагона.
Claims (2)
1. Модуль сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов, характеризующийся тем, что содержит микроконтроллер, интегрально включающий в себя Bluetooth-модуль, соединенный через шины передачи данных с датчиками контроля состояния вагона и выполненный с возможностью соединения посредством беспроводной связи с аналогичным микроконтроллером с Bluetooth-модулем, расположенным в блоке телематики.
2. Модуль сбора информации по п. 1, характеризующийся тем, что микроконтроллер, интегрально включающий в себя Bluetooth-модуль, выполнен на базе микросхемы nRF52832.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU214652U1 true RU214652U1 (ru) | 2022-11-09 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521902A (ja) * | 2005-12-23 | 2009-06-04 | エーエスエフ−キーストーン インコーポレイテッド | 列車監視システム |
| RU2524805C2 (ru) * | 2008-11-19 | 2014-08-10 | Эурека Навигейшн Солюшнз Аг | Устройство и способ для рельсового транспортного средства |
| RU150994U1 (ru) * | 2014-06-11 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НК-Инфо НН" | Устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов грузового поезда |
| CN102012321B (zh) * | 2010-11-17 | 2015-12-09 | 北京高铁三瑞电子技术有限公司 | 铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法 |
| RU2608206C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ" | Система дистанционного мониторинга состояния вагонов |
| RU2721366C1 (ru) * | 2017-02-02 | 2020-05-19 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Интерфейсный элемент транспортного средства |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521902A (ja) * | 2005-12-23 | 2009-06-04 | エーエスエフ−キーストーン インコーポレイテッド | 列車監視システム |
| RU2524805C2 (ru) * | 2008-11-19 | 2014-08-10 | Эурека Навигейшн Солюшнз Аг | Устройство и способ для рельсового транспортного средства |
| CN102012321B (zh) * | 2010-11-17 | 2015-12-09 | 北京高铁三瑞电子技术有限公司 | 铁路列车车辆空气制动机性能监测系统及方法 |
| RU150994U1 (ru) * | 2014-06-11 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НК-Инфо НН" | Устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов грузового поезда |
| RU2608206C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ" | Система дистанционного мониторинга состояния вагонов |
| RU2721366C1 (ru) * | 2017-02-02 | 2020-05-19 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Интерфейсный элемент транспортного средства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2640389C1 (ru) | Система управления поездом и железнодорожным депо | |
| RU2457131C2 (ru) | Система мониторинга железнодорожного поезда | |
| EP3025926B1 (en) | Condition monitoring system for monitoring a condition of a bearing unit for a vehicle | |
| US20040246104A1 (en) | Method for monitoring goods | |
| RU2380261C2 (ru) | Система слежения за железнодорожными вагонами | |
| EP1638832B1 (en) | Atps for controlling train using data communication | |
| EP0748083A1 (en) | Use of mutter mode in asset tracking for gathering data from cargo sensors | |
| WO2014184253A2 (en) | Sensing device method and system | |
| EA028937B1 (ru) | Система мониторинга для слежения за осями несамоходных транспортных единиц | |
| CN112581056B (zh) | 铁路货车运行状态监测系统 | |
| KR101676840B1 (ko) | 화물열차용 사물 통신 시스템 | |
| CN111510855B (zh) | 煤矿井下车辆乘人定位防漏识别系统和方法 | |
| CN103727978A (zh) | 一种基于北斗通信的铁路货车状态实时监测终端及方法 | |
| CN104090517A (zh) | 一种智能环卫车辆监管系统 | |
| RU214652U1 (ru) | Модуль сбора информации телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов | |
| CN108058719A (zh) | 一种铁路货车及其监控系统 | |
| CN203323919U (zh) | 一种轴承温度检测系统 | |
| RU214769U1 (ru) | Блок телематики телематической системы мониторинга эксплуатации грузовых вагонов | |
| CN212649610U (zh) | 基于移动通信网络技术的可视化车载监控设备及运载车辆 | |
| CN113313218B (zh) | 一种轨道列车的货物管理系统 | |
| CN113479237A (zh) | 一种铁路智慧货车系统 | |
| CN115335271A (zh) | 用于验证轨道车位置的系统和方法 | |
| EP3028920B1 (en) | Communication method and system for exchanging information between guided vehicles | |
| CN210083231U (zh) | 列车轴温检测装置及列车监控系统 | |
| RU93526U1 (ru) | Диагностическая измерительная система для подвижного железнодорожного состава |