Автоматизированная система мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом

Изобретение относится к системе мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом. Автоматизированная система мониторинга перевозок груза железнодорожным транспортом включает центральный пункт мониторинга, подвижной пункт мониторинга, центральный диспетчерский пункт предприятия, дополнительные диспетчерские пункты предприятия, выносные автоматизированные рабочие места. Подвижной пункт мониторинга взаимосвязан с центральным пунктом мониторинга, который взаимосвязан по каналам связи с выносными автоматизированными рабочими местами и центральным диспетчерским пунктом предприятием, который взаимосвязан по каналам связи с дополнительными пунктами мониторинга предприятия. Подвижной пункт мониторинга включает блок связи и навигации, аварийный радиомаяк, автоматизированное рабочее место, модуль радиоканала межвагонной связи, источник бесперебойного питания. Комплекс технических средств мониторинга груза включает устройство измерения и регистрации ускорений по трем ортогональным осям, базовую станцию, комплект контактных датчиков, модуль радиоканала межвагонной связи, аккумуляторную батарею. Решение направлено на расширение функциональных возможностей системы мониторинга. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к системе мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом, предназначенной для реализации мер по своевременному прогнозированию, выявлению и предупреждению угроз и критических ситуаций в отношении грузов с учетом данных автоматического сбора, обработки и анализа поступающей информации с транспортных средств (ТС), осуществляющих перевозку грузов.

Из уровня техники известен способ управления и мониторинга подвижного транспортного средства (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2254616, опубл. 20.06.2005), предназначенный для централизованного контроля мест нахождения транспортных средств, состояния их подсистем и фиксирования текущих событий, происходящих на транспортном средстве.

Недостатками известного способа являются:

- от ТС передаются только данные о местоположении и событиях ТС, однако информация о состоянии перевозимого груза не передается;

- передача данных осуществляется только с помощью SMS сообщений, что требует, во-первых, необходимости введения в состав центрального диспетчерского пункта (ЦДП) приемопередатчика пакетов цифровой информации и, во-вторых, постоянного нахождения ТС в зоне покрытия сети сотовых операторов для оперативного оповещения ЦДП о сложившейся обстановке, что снижает зону применения системы.

Из уровня техники известна информационно-аналитическая система мониторинга грузов, требующих особых условий перевозки (см. патент Российской Федерации на полезную модель RU 85011, опубл. 20.07.2009), используемая в железнодорожном транспорте, морском и автомобильном транспорте и других областях промышленности в части мониторинга перевозки с использованием данных автоматического сбора, обработки и анализа поступающей информации с объектов, осуществляющих транспортировку, либо хранение грузов. Система может быть использована для формирования электронного документооборота транспортного предприятия. Сущность полезной модели заключается в использовании системы датчиков собирающих информацию, интеллектуального контроллера для обработки информации датчиков, базы SCADA-системы, GPRS модема, GSM связи, UNIX-сервера и программного обеспечения для автоматического сбора данных с объектов мониторинга и передачи их по общеприменимым сетевым ресурсам. А также обработки и анализа поступающей информации с объектов посредством создания баз данных, настроенных на двусторонний обмен с сервером.

Недостатками известной из уровня техники системы является ограниченный список датчиковой аппаратуры, позволяющей контролировать работу подсистем ТС, на котором она установлена. Кроме того, не производится непосредственный контроль состояния груза, например отсутствует контроль за механико-динамическими параметрами груза. Все датчики системы располагаются непосредственно на ТС, оборудованном системой. В системе отсутствуют средства отображения информации для лиц, сопровождающих груз.

Из уровня техники известна система контроля, навигации и мониторинга подвижных объектов (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2268175, опубл. 20.01.2006). Сущность известной системы заключается в следующем. На подвижном объекте расположены приемник дистанционного считывания кода с антенной, бортовой компьютер, управляющий контроллер, шина обмена данных, группа охранных датчиков, индикатор режимов работы охранных датчиков, модем, спутниковый трансивер с антенной, сотовый трансивер с антенной, блок оптимального сложения, делитель мощности, спутниковый навигационный приемник сигналов GPS, телекамера, аналого-цифровой преобразователь видеосигналов, цифроаналоговый преобразователь аудиосигналов, электроакустический преобразователь, блок ручного ввода данных и блокиратор функциональных органов охраняемого объекта. Диспетчерский центр выполнен с двумя высокочастотными входами, подключенными к антеннам соответственно спутниковой и сотовой связи, а также с абонентским входом. Система позволяет эффективно противодействовать несанкционированному воздействию на охраняемый объект, а также оперативно изменять порядок функционирования блоков в зависимости от выполняемых ею функций.

Недостатками известной системы являются:

- отсутствие возможности приема навигационной информации спутниковой системы ГЛОНАСС;

- отсутствие средств отображения информации для лиц, сопровождающих груз.

Из уровня техники известен способ мониторинга, сопровождения и управления наземными транспортными средствами (ТС) (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2288509, опубл. 27.11.2006) для централизованного контроля состояния и местоположения контролируемых ТС, дистанционного управления узлами и агрегатами ТС, а также для поиска ТС и оказания помощи водителю и пассажирам в нештатных ситуациях, например в случаях кражи или угона ТС.

Недостатками указанного способа являются:

- отсутствие возможности приема навигационной информации системы ГЛОНАСС;

- отсутствие средств отображения информации для лиц, сопровождающих груз;

- отсутствие резервного канала передачи данных, что требует постоянного нахождения ТС в зоне покрытия сети сотовых операторов для оперативного оповещения ЦДП о сложившейся обстановке, что снижает зону применения системы.

Из уровня техники известна территориальная система контроля транспортировки особо важных и опасных грузов (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2403623, опубл. 10.11.2010), содержащая оборудование на каждом специальном транспортном средстве, на пункте управления и на каждом контрольном посту. На каждом специальном транспортном средстве имеются датчик координатной информации, датчик характера груза, сигнальные датчики, устройство кодирования, устройство регистрации, радиостанция с приемопередающей антенной, а на пункте управления - радиостанция с приемопередающей антенной, два процессора, блок сравнения, устройство кодирования и рабочее место оператора.

Недостатками известной из уровня техники системы являются:

- наличие канала передачи данных внутри системы, построенного на использовании радиостанций, не имеющих выход в глобальные сети передачи данных, что ограничивает зону использования системы;

- использование собственного датчика координатной информации, не привязанного к глобальным спутниковым навигационным системам, что ограничивает зону ее применения;

- отсутствие средств отображения информации для лиц, сопровождающих груз.

Заявленная автоматизированная система направлена на устранение вышеперечисленных недостатков известных из уровня техники технических решений. Для этого в заявленной системе содержится набор датчиковой аппаратуры для контроля состояния перевозимого груза, информация от которого передается в центральный пункт мониторинга (ЦПМ) вместе с текущими координатами ТС, при этом датчиковая аппаратура может быть распределена по нескольким ТС и связана в единую сеть при помощи УКВ-радиоканала, что необходимо при осуществлении перевозки железнодорожным транспортом, при которой груз распределен по отдельным вагонам, входящим в единый состав. Кроме канала передачи данных, предоставляемого сотовыми операторами (GPRS), используются резервные каналы спутниковых систем связи, что значительно повышает надежность и оперативность доставки информации в ЦПМ. В составе подвижного диспетчерского пункта (ПДП), располагаемого в вагоне сопровождения железнодорожного транспорта, имеется АРМ оператора, позволяющий наблюдать текущее местоположение и параметры перевозимого груза. Кроме того, в заявляемой системе используется двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, совместное использование навигационной информации от двух независимых систем позволяет увеличить точность определения географических координат в любой точке Земли и повысить надежность. В заявляемой системе передача данных осуществляется через глобальные сети передачи данных (Интернет), что значительно расширяет зону ее применения.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение функциональных возможностей системы мониторинга: своевременное прогнозирование, выявление и предупреждение угроз и критических ситуаций в отношении перевозимых грузов на железнодорожном транспорте с учетом данных автоматического сбора, обработки и анализа поступающей информации с железнодорожного транспорта, контроль состояния железнодорожного транспорта, а также перевозимых грузов одновременно по многим параметрам, повышение степени защиты от несанкционированного доступа, снижение уровня риска воздействия на грузы факторов техногенного, террористического, а также природного характера с использованием современных технических средств радиосвязи, спутниковой связи и навигации и вычислительной техники. Все данные могут передаваться по множеству каналов связи, в качестве которых используются: проводной канал связи, волоконно-оптический канал связи, спутниковые каналы связи, каналы сотовой сети подвижной связи, УКВ-радиоканал связи.

Технический результат заявленного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно автоматизированная система мониторинга перевозок груза железнодорожным транспортом включает:

- центральный пункт мониторинга с автоматизированными рабочими местами;

- подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте предприятия с автоматизированным рабочим местом;

- центральный диспетчерский пункт предприятия с автоматизированными рабочими местами;

- дополнительные диспетчерские пункты предприятия для заинтересованных лиц предприятия (директор, начальники транспортных служб и пр.) с автоматизированными рабочими местами;

- выносные автоматизированные рабочие места;

при этом подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте по каналам связи взаимосвязан с центральным пунктом мониторинга, который взаимосвязан по каналам связи с выносными автоматизированными рабочими местами и центральным диспетчерским пунктом предприятия, который, в свою очередь, взаимосвязан по каналам связи с дополнительными пунктами мониторинга предприятия,

при этом центральный пункт мониторинга выполнен с возможностью:

- приема информации о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза;

- автоматической обработки и анализа принятой информации на корректность и внесения ее в базу данных;

- наблюдения за получением информации в режиме реального времени на автоматизированные рабочие места;

- передачу принятой и обработанной информации;

при этом центральный диспетчерский пункт предприятия и выносные автоматизированные рабочие места выполнены с возможностью:

- формирования запросов, приема информации о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза;

- автоматической обработки и анализа принятой информации на корректность и внесения ее в базу данных;

- наблюдения за получением информации в режиме реального времени на автоматизированные рабочие места;

- передачу принятой и обработанной информации;

при этом дополнительные диспетчерские пункты предприятия выполнены с возможностью:

- получения и отображения на АРМ информации от ЦДПП о местонахождении железнодорожного транспорта, параметрах перевозки грузов и составе группы сопровождения;

- наблюдения за получением информации в режиме реального времени.

Подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте предприятия состоит из: подвижного диспетчерского пункта, располагаемого в вагоне сопровождения железнодорожного транспорта и включающего:

а) блок связи и навигации с Wi-Fi точкой доступа (беспроводным каналом связи с автоматизированным рабочим местом подвижного диспетчерского пункта), в состав которого входят:

- двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, подключенный к антенне;

- модем цифрового стандарта GSM с поддержкой обмена по протоколу GPRS-пакетной беспроводной передачи данных, подключенный к приемопередающей антенне GSM/GPRS;

- модем спутниковой системы связи «Гонец» или Inmarsat и др. с приемопередающей антенной;

- многопортовый преобразователь интерфейсов;

- блок питания блока связи и навигации;

при этом вход-выход навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS, вход-выход GSM/GPRS модема, вход-выход модема спутниковой системы связи соединены по интерфейсу через многопортовый преобразователь интерфейсов с входом-выходом автоматизированного рабочего места подвижного диспетчерского пункта, при этом двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, GSM/GPRS модем, модем спутниковой системы связи, многопортовый преобразователь интерфейсов и модуль радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта подключены к блоку питания блока связи и навигации;

б) персональный аварийный радиомаяк космической системы поиска и спасания КОСПАСС/SARSAT;

в) автоматизированное рабочее место подвижного диспетчерского пункта на базе ноутбука с возможностью работы как автономно, так и от источника бесперебойного питания и взаимосвязанного с блоком связи и навигации по одному из каналов: кабелю Ethernet и через Wi-Fi точку доступа (беспроводному каналу связи);

г) модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной, вход-выход которого через многопортовый преобразователь интерфейсов соединен с входом-выходом автоматизированного рабочего места подвижного диспетчерского пункта;

д) источник бесперебойного питания, подключенный к блоку связи и навигации и автоматизированным рабочим местам подвижного диспетчерского пункта;

комплекса технических средств мониторинга груза, располагаемого в вагоне с грузом, включающего:

- устройство измерения и регистрации ускорений по трем ортогональным осям, температуры и влажности воздуха, регистрации состояния контактных датчиков типа «сухой контакт» с возможностью использования автономного источника питания, выполненное с возможностью в фоновом режиме выполнять функции автономного регистратора («черного ящика») со встроенной Flash памятью;

- базовую станцию;

- комплект контактных датчиков типа «сухой контакт»;

- комплект беспроводных датчиков с автономными источниками питания;

- модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной, взаимосвязанный по радиоканалу с аналогичным модулем радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта с приемопередающей антенной;

- аккумуляторную батарею для питания модуля радиоканала комплекса технических средств мониторинга груза, базовой станции и устройства измерения и регистрации,

при этом n контактных датчиков типа «сухой контакт» подключены к n входам устройства измерения и регистрации, где n=1-4, базовая станция взаимосвязана по каналам связи с комплектом беспроводных датчиков, выход устройства измерения и регистрации и выход базовой станции соединены по интерфейсу для выдачи информации на модуль радиоканала межвагонной связи комплекса технических средств мониторинга груза,

при этом подвижной диспетчерский пункт выполнен с возможностью:

- формирования запросов и приема данных по радиоканалу от комплекса технических средств мониторинга груза;

- обработки и внесения данных в базу данных;

- анализа полученных данных на предмет отклонения от заданных пределов;

- отображения полученных данных на автоматизированном рабочем месте подвижного диспетчерского пункта;

- передачи полученных и обработанных данных по каналам связи на центральный пункт мониторинга;

при этом комплекс технических средств мониторинга груза выполнен с возможностью:

- измерения и регистрации температуры, влажности, ускорений по трем ортогональным осям;

- контроля состояния, например, дверей, люков, окон, наличия дыма в вагоне, силы натяжения элемента крепления груза и наличия в воздухе вредных примесей;

- автоматической записи полученных данных о температуре, влажности, ускорений по трем ортогональным осям и о состоянии датчиков типа «сухой контакт» на встроенную Flash память устройства измерения и регистрации;

- передачи данных по радиоканалу по запросу на модуль радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта.

Устройство измерения и регистрации включает:

- емкостной трехосевой акселерометр;

- блок приема, предварительной обработки и передачи данных;

- микроконтроллер;

- датчик температуры и влажности воздуха;

- встроенные часы-календарь реального времени;

- блок памяти;

- стабилизатор напряжения питания;

при этом выход емкостного трехосевого акселерометра соединен со вторым входом блока приема, предварительной обработки и передачи данных, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, первый выход которого соединен со вторым входом блока памяти, выход стабилизатора напряжения соединен с входами емкостного трехосевого акселерометра, датчика температуры и влажности и встроенных часов-календаря реального времени, а также с первыми входами блока приема, предварительной обработки и передачи данных, микроконтроллера и блока памяти, выход датчика температуры и влажности соединен с четвертым входом микроконтроллера, второй выход которого является выходом устройства измерения и регистрации, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы микроконтроллера являются n-ми входами устройства измерения и регистрации, где n=1-4, подключенными к выходам n контактных датчиков типа «сухой контакт», а вход стабилизатора напряжения является n+1 входом устройства измерения и регистрации и напряжения, подключенным к выходу аккумуляторной батареи комплекса технических средств мониторинга груза. В качестве каналов связи могут использоваться: проводной канал связи, волоконно-оптический канал связи, спутниковые каналы связи, каналы сотовой сети подвижной связи, УКВ-радиоканал связи.

Заявленная система мониторинга решает следующие задачи:

- сбор, обработка, анализ, хранение и представление информации об обобщенных показателях защищенности маршрутах транспортировки грузов, а также о техногенных воздействиях грузов на окружающую среду;

- контроль перевозок грузов;

- прогнозирование угроз грузам и динамики изменения состояния их защищенности под влиянием техногенных, природных и других факторов;

- информационная поддержка работ, выполняемых в целях подготовки и реализации мер по обеспечению безопасной транспортировки грузов, предупреждению и локализации кризисных ситуаций, а также ликвидации их последствий;

- обеспечение автоматизированной поддержки принятия управленческих решений по защите грузов;

- информационно-аналитическое обеспечение работ в сфере противодействия угрозам террористического, техногенного и природного характера;

- формирование единого информационного пространства системы мониторинга на основе унификации и совместимости информационных, программных и аппаратных средств.

Применение технических средств в составе системы мониторинга перевозок грузов позволяет обеспечить решение следующих задач по контролю железнодорожного транспорта и перевозимых грузов:

- отображение местоположения ТС на электронных картах пиктограммами разного вида и цвета, характеризующие состояние ТС (грузов);

- автоматическое и ручное масштабирование сдвига карты в соответствии с перемещением ТС с грузами;

- поиск и слежение как за отдельным выбранным ТС, так и за выбранной группой ТС в информационном окне;

- отображение сигнала тревоги, информации о технической неисправности ТС и информации от датчиков, установленных на ТС и грузах;

- вывод в случае поступления от ТС с грузами сигнала тревоги специального сообщения на экран оператора (диспетчера) с сопровождением звуковой сигнализацией, автоматического формирования окна ТС, подающего сигнал тревоги;

- нанесение на карту дополнительных пользовательских слоев без изменения базовой картографической информации;

- ведение базы данных, хранящей данные о местоположении всех ТС, выполняющих рейсы, и всех нештатных ситуациях.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее:

Фиг.1. Структурная схема заявленной автоматизированной системы мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом, где:

1 - подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте предприятия, включающий:

1₁ - подвижной диспетчерский пункт, располагаемый в вагоне сопровождения железнодорожного транспорта, состоящий из:

2 - модуля радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной;

3 - блока связи и навигации;

4 - источника бесперебойного питания;

5 - автоматизированного рабочего места;

6 - персонального аварийного радиомаяка;

l₂ - комплекс технических средств мониторинга груза, располагаемый в вагоне с грузом, включающий:

7 - модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной;

8 - устройство измерения и регистрации;

9 - комплект датчиков типа «сухой контакт»;

10 - аккумуляторную батарею;

11 - базовую станцию;

12 - комплект беспроводных датчиков;

13 - центральный пункт мониторинга с автоматизированными рабочими местами и средствами отображения информации;

14 - центральный диспетчерский пункт предприятия с автоматизированными рабочими местами и средствами отображения информации;

15₁…15_N - дополнительные диспетчерские пункты предприятия для заинтересованных лиц предприятия (директор, начальники транспортных служб и пр.) с автоматизированными рабочими местами (АРМ) на базе ноутбука;

16₁…16_N - выносные автоматизированные рабочие места на базе ноутбука.

Фиг.2. Структурная схема блока связи и навигации, где:

17 - двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS с антенной;

18 - GSM/GPRS модем с приемопередающей антенной;

19 - модем спутниковой системы связи (ССС), например «Гонец», Inmarsat и др. с приемопередающей антенной;

20 - многопортовый преобразователь интерфейсов;

21 - Wi-Fi точка доступа;

22 - блок питания.

Фиг.3. Структурная схема устройства измерения и регистрации, где:

23 - емкостной трехосевой акселерометр;

24 - блок приема, предварительной обработки, фильтрации и оцифровки данных;

25 - микроконтроллер;

26 - стабилизатор напряжения питания;

27 - часы-календарь реального времени;

28 - блок памяти;

29 - датчик температуры и влажности.

Принцип работы заявленной автоматизированной системы мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом заключается в следующем.

ЦПМ принимает информацию о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза, автоматически обрабатывает и анализирует принятую информацию на корректность и вносит ее в базу данных, наблюдает за получением информации в режиме реального времени на АРМ и передает принятую и обработанную информацию.

ЦДПП и выносные АРМ формируют запросы, принимают информацию о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза, автоматически обрабатывают и анализируют принятую информацию на корректность и вносят ее в базу данных, наблюдают за получением информации в режиме реального времени на АРМ и передают принятую и обработанную информацию.

На ЦПМ приходит вся информация о состоянии железнодорожного транспорта с грузом. АРМ ЦПМ выполняет следующие функции:

1) отображение местоположения ТС с грузами на экране монитора оператора с привязкой к электронной карте, с указанием курса и скорости движения, а также:

номер, тип транспортного средства, водитель и т.п.;

наличие экстренных сообщений от транспортных средств;

состояние транспортного средства, графическое и звуковое оповещение о наличии сигнала «Тревога»;

2) наблюдение за выбранным ТС с грузами с возможностью автономного масштабирования, в том числе имеется возможность:

задать перечень отслеживаемых ТС с грузами и частоту обновления информации для АРМ оператора;

3) оперативный прием, регистрация, долговременное хранение всех поступающих данных;

4) формирование и выдача статистических данных;

5) отображение информации в информационных таблицах.

ДДПП предназначены для заинтересованных лиц предприятия (директор, начальники транспортных служб и пр.) для получения и отображения на АРМ информации от ЦДПП о местонахождении железнодорожного транспорта, параметрах перевозки грузов, а также наблюдения за получением информации в режиме реального времени.

ППМ-ЖД состоит из комплекса технических средств мониторинга грузов (ТСМ-Г), располагаемого в грузовых вагонах, и подвижного диспетчерского пункта (ПДП), располагаемого в вагоне сопровождения.

ТСМ-Г включает устройство измерения и регистрации ускорений по трем ортогональным осям, температуры и влажности воздуха, регистрации состояния контактных датчиков типа «сухой контакт» (контроль состояния, например, дверей, люков, окон) с возможностью использования автономного источника питания и с возможностью в фоновом режиме выполнять функции автономного регистратора («черного ящика») со встроенной Flash памятью; базовую станцию; комплект контактных датчиков типа «сухой контакт»; комплект беспроводных датчиков с автономными источниками питания; модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной, взаимосвязанный по радиоканалу с аналогичным модулем радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта с приемопередающей антенной; аккумуляторную батарею с расширенным температурным диапазоном для питания модуля радиоканала комплекса технических средств мониторинга груза, базовой станции и устройства измерения и регистрации, при этом вся информация с контактных датчиков типа «сухой контакт» передается на устройство измерения и регистрации, на базовую станцию поступают данные с комплекта беспроводных датчиков, выход устройства измерения и регистрации и выход базовой станции соединены по интерфейсу для выдачи информации на МРК ТСМ-Г и дальнейшей передачи на МРК ПДП.

В качестве беспроводных датчиков (БД) могут использоваться, например: БД контроля компонентов ускорений, который измеряет ускорения по трем ортогональным осям; БД контроля состояния сухих контактов, который регистрирует состояния до датчиков типа «сухой контакт»; БД контроля концентрации газа, который применяется совместно с газоанализаторами для оценки концентрации вредных и опасных веществ; БД контроля силы натяжения элемента крепления груза, который работает совместно с датчиком силы (до 10 т) и может быть встроен в силовую цепь элемента крепления груза; БД контроля температурно-влажностного режима, который контролирует температуру и влажность окружающего воздуха и др.

Устройство измерения и регистрации ТСМ-Г работает следующим образом.

Емкостной трехосевой акселерометр измеряет ускорение по трем ортогональным осям и передает данные в виде электрических сигналов в блок приема, предварительной обработки и передачи данных, где происходят их фильтрация и передача полученного цифрового кода в микроконтроллер. Микроконтроллер получает данные об ускорениях по трем ортогональным осям в виде цифрового кода из блока предварительной обработки данных, а также данные о температуре и влажности в виде цифрового кода с датчика температуры и влажности воздуха, анализирует данные о состоянии четырех контактных датчиков типа «сухой контакт» (закрыто/открыто), подключенных к цифровым входам микроконтроллера, определяет максимальные значения ускорений и дисперсий по трем ортогональным осям, температуру и влажность, состояние контактных датчиков типа «сухой контакт», обрабатывает все полученные данные, привязывает данные о состоянии контактных датчиков к времени (календарю) встроенных часов реального времени и записывает их в блок памяти. Питание акселерометра, блока приема, предварительной обработки и передачи, микроконтроллера, встроенных часов-календаря реального времени, блока памяти и датчика температуры и влажности осуществляется через стабилизатор напряжения питания. Выдача всей информации в виде кода производится один раз в секунду через выход микроконтроллера устройства измерения и регистрации на МРК ТСМ-Г. Код содержит данные о максимальных значениях ускорений и дисперсию в интервале одной секунды по каждой из осей, текущих значений температуры и влажности, а также состоянии датчиков типа «сухой контакт».

ПДП формирует запросы и принимает данные по радиоканалу от ТСМ-Г, обрабатывает принятые данные и вносит их в базу данных, анализирует полученные данные на предмет отклонения от заданных пределов, отображает полученные данные на АРМ ПДП и передает полученные и обработанные данные по каналам связи на ЦПМ. Блок связи и навигации, входящий в состав ПДП, передает и принимает всю информацию по двум каналам связи: кабелю Ethernet и через Wi-Fi точку доступа (беспроводному каналу связи) на/с АРМ ПДП. Для определения текущего местоположении ППМ-ЖД блок связи и навигации содержит двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS с антенной. Для подачи сигналов тревоги через спутниковые каналы связи системы КОСПАС/SARSAT в состав ПДП включен персональный аварийный радиомаяк космической системы поиска и спасания КОСПАСС/SARSAT.

В настоящее время покрытие территории РФ сетями сотовой связи не обеспечивает требований по гарантированной непрерывной доставке информации в рамках системы мониторинга перевозки грузов. Возможности применения систем УКВ и транкинговой связи ограничены в связи с тем, что перевозки грузов могут осуществляться вне крупных населенных пунктов в основном в междугородном и межрегиональном сообщении по магистральным путям (часто в малонаселенной местности). В связи с этим применяются две системы связи: GSM и спутниковая связь.

При вхождении контролируемого железнодорожного транспорта в зону приема GSM-сигналов происходит автоматический переход на передачу информации по сетям GSM с поддержкой обмена по протоколу GPRS-пакетной беспроводной передачи данных, обеспечивающей высокоскоростной обмен информацией через сотовую сеть, с помощью встроенных GSM/GPRS-модемов.

Прием информации от контролируемого железнодорожного транспорта с грузом при использовании систем связи GSM и выбранной спутниковой связи производится следующим образом:

- передача информации о местоположении железнодорожного транспорта с грузом осуществляется в масштабе времени, близком к реальному;

- при нахождении транспорта в зоне покрытия сетями сотовой связи формата GSM передача информации ведется по каналам сотовой связи; на остальных участках трассы информация о местоположении предается по каналам спутниковой связи; при вхождении в зону приема GSM-сигналов происходит автоматический переход на передачу информации по сетям GSM.

Набор датчиков, устанавливаемых на контролируемом транспорте, позволяет оценивать состояние и сохранность его и грузов (открытие дверей, люков, удары, опрокидывание, включение специальных сигналов и т.п.).

Информация, вырабатываемая системой мониторинга перевозок грузов, содержит сведения, получаемые посредством спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, о местоположении в текущий момент времени вагонов с грузами, а также целостности грузов, состоянии грузов, включая ранние признаки возникновения аварий или чрезвычайных ситуаций. Кроме того, обеспечивается возможность оперативного оповещения о наступлении чрезвычайных с помощью персонального аварийного радиомаяка космической системы поиска и спасания КОСПАСС/SARSAT, который подает сигналы тревоги через спутниковые каналы связи системы КОСПАС/SARSAT, когда отсутствуют другие возможности сообщить о произошедшей аварии.

В заявленной системе мониторинга перевозок грузов железнодорожным транспортом для надежного информационно-навигационного обеспечения используются современные технические средства связи и навигации и вычислительной техники, обеспечивающие непрерывный мониторинг железнодорожного транспорта, перевозимого груз при невысоких эксплуатационных расходах.

1. Автоматизированная система мониторинга перевозок груза железнодорожным транспортом включает:
- центральный пункт мониторинга с автоматизированными рабочими местами (АРМ);
- подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте предприятия с автоматизированным рабочим местом;
- центральный диспетчерский пункт предприятия (ЦДПП) с автоматизированными рабочими местами;
- дополнительные диспетчерские пункты предприятия для заинтересованных лиц предприятия (директор, начальники транспортных служб) с автоматизированными рабочими местами;
- выносные автоматизированные рабочие места;
при этом подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте по каналам связи взаимосвязан с центральным пунктом мониторинга, который взаимосвязан по каналам связи с выносными автоматизированными рабочими местами и центральным диспетчерским пунктом предприятия, который, в свою очередь, взаимосвязан по каналам связи с дополнительными пунктами мониторинга предприятия, при этом центральный пункт мониторинга выполнен с возможностью:
- приема информации о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза;
- автоматической обработки и анализа принятой информации на корректность и внесения ее в базу данных;
- наблюдения за получением информации в режиме реального времени на автоматизированные рабочие места;
- передачу принятой и обработанной информации;
при этом центральный диспетчерский пункт предприятия и выносные автоматизированные рабочие места выполнены с возможностью:
- формирования запросов, приема информации о местонахождении железнодорожного транспорта и параметрах перевозки груза;
- автоматической обработки и анализа принятой информации на корректность и внесения ее в базу данных;
- наблюдения за получением информации в режиме реального времени на автоматизированные рабочие места;
- передачу принятой и обработанной информации;
при этом дополнительные диспетчерские пункты предприятия выполнены с возможностью:
- получения и отображения на АРМ информации от ЦДПП о местонахождении железнодорожного транспорта, параметрах перевозки грузов и составе группы сопровождения;
- наблюдения за получением информации в режиме реального времени;
при этом подвижной пункт мониторинга на железнодорожном транспорте предприятия состоит из:
подвижного диспетчерского пункта, располагаемого в вагоне сопровождения железнодорожного транспорта и включающего:
а) блок связи и навигации с Wi-Fi точкой доступа (беспроводным каналом связи с автоматизированным рабочим местом подвижного диспетчерского пункта), в состав которого входят:
- двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, подключенный к антенне;
- модем цифрового стандарта GSM с поддержкой обмена по протоколу GPRS-пакетной беспроводной передачи данных, подключенный к приемопередающей антенне GSM/GPRS;
- модем спутниковой системы связи (например «Гонец», Inmarsat) с приемопередающей антенной;
- многопортовый преобразователь интерфейсов;
- блок питания блока связи и навигации;
при этом вход-выход навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS, вход-выход GSM/GPRS модема, вход-выход модема спутниковой системы связи соединены по интерфейсу через многопортовый преобразователь интерфейсов с входом-выходом автоматизированных рабочих мест подвижного диспетчерского пункта, при этом двухсистемный навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, GSM/GPRS модем, модем спутниковой системы связи, многопортовый преобразователь интерфейсов и модуль радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта подключены к блоку питания блока связи и навигации;
б) персональный аварийный радиомаяк космической системы поиска и спасания КОСПАСС/SARSAT;
в) автоматизированное рабочее место подвижного диспетчерского пункта на базе ноутбука с возможностью работы как автономно, так и от источника бесперебойного питания и взаимосвязанного с блоком связи и навигации по одному из каналов: кабелю Ethernet и через Wi-Fi точку доступа (беспроводному каналу связи);
г) модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной, вход-выход которого через многопортовый преобразователь интерфейсов соединен с входом-выходом автоматизированного рабочего места подвижного диспетчерского пункта;
д) источник бесперебойного питания, подключенный к блоку связи и навигации и автоматизированному рабочему месту подвижного диспетчерского пункта;
комплекса технических средств мониторинга груза, располагаемого в вагоне с грузом, включающего:
- устройство измерения и регистрации ускорений по трем ортогональным осям, температуры и влажности воздуха, регистрации состояния контактных датчиков типа «сухой контакт» с возможностью использования автономного источника питания и с возможностью в фоновом режиме выполнять функции автономного регистратора «черного ящика» со встроенной Flash памятью;
- базовую станцию;
- комплект контактных датчиков типа «сухой контакт»;
- комплект беспроводных датчиков с автономными источниками питания;
- модуль радиоканала межвагонной связи с приемопередающей антенной, взаимосвязанный по радиоканалу с аналогичным модулем радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта с приемопередающей антенной;
- аккумуляторную батарею для питания модуля радиоканала комплекса технических средств мониторинга груза, базовой станции и устройства измерения и регистрации,
при этом n контактных датчиков типа «сухой контакт» подключены к n входам устройства измерения и регистрации, где n=1-4, базовая станция взаимосвязана по каналам связи с комплектом беспроводных датчиков, выход устройства измерения и регистрации и выход базовой станции соединены по интерфейсу для выдачи информации на модуль радиоканала межвагонной связи комплекса технических средств мониторинга груза, при этом подвижной диспетчерский пункт выполнен с возможностью:
- формирования запросов и приема данных по радиоканалу от комплекса технических средств мониторинга груза;
- обработки и внесения данных в базу данных;
- анализа полученных данных на предмет отклонения от заданных пределов;
- отображения полученных данных на автоматизированном рабочем месте подвижного диспетчерского пункта;
- передачи полученных и обработанных данных по каналам связи на центральный пункт мониторинга;
при этом комплекс технических средств мониторинга груза выполнен с возможностью:
- измерения и регистрации температуры, влажности, ускорений по трем ортогональным осям;
- контроля состояния, например, дверей, люков, окон, наличия дыма в вагоне, силы натяжения элемента крепления груза и наличия в воздухе вредных примесей;
- автоматической записи всех полученных данных на встроенную Flash память устройства измерения и регистрации;
- передачи данных по радиоканалу по запросу на модуль радиоканала межвагонной связи подвижного диспетчерского пункта.

2. Система по п.1, в которой устройство измерения и регистрации
включает:
- емкостный трехосевой акселерометр;
- блок приема, предварительной обработки и передачи данных;
- микроконтроллер;
- датчик температуры и влажности воздуха;
- встроенные часы-календарь реального времени;
- блок памяти;
- стабилизатор напряжения питания;
при этом выход емкостного трехосевого акселерометра соединен со вторым входом блока приема, предварительной обработки и передачи данных, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, первый выход которого соединен со вторым входом блока памяти, выход стабилизатора напряжения соединен с входами емкостного трехосевого акселерометра, датчика температуры и влажности и встроенных часов-календаря реального времени, а также с первыми входами блока приема, предварительной обработки и передачи данных, микроконтроллера и блока памяти, выход датчика температуры и влажности соединен с четвертым входом микроконтроллера, второй выход которого является выходом устройства измерения и регистрации, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы микроконтроллера являются n-ми входами устройства измерения и регистрации, где n=1-4, подключенными к выходам n контактных датчиков типа «сухой контакт», а вход стабилизатора напряжения является n+1 входом устройства измерения и регистрации, подключенным к выходу аккумуляторной батареи комплекса технических средств мониторинга груза.

3. Система по п.1 или 2, в которой в качестве каналов связи могут использоваться: проводной канал связи, волоконно-оптический канал связи, спутниковые каналы связи, каналы сотовой сети подвижной связи, УКВ радиоканал связи.