Устройство отображения информации
Владельцы патента RU 2584473:
Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко (ОАО "ЭЛАРА") (RU)
Изобретение относится к области автоматизированных рабочих мест операторов мобильных и стационарных пунктов управления автоматизированных систем управления различными объектами. Технический результат заключается в обеспечении минимального времени включения автоматизированного рабочего места АСУ, в том числе в неотапливаемых помещениях и отсеках, в условиях крайнего севера или арктической зоны при температуре окружающей среды от минус 65°C до минус 40°C. Устройство отображения информации содержит в корпусе процессор и устройство оперативной памяти, по меньшей мере, один дисплей с длительным временем включения с подключенным к нему блоком питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатуру, электроразъемы, также содержит процессорный модуль, в состав которого входят процессор и устройство оперативной памяти, содержит кросс-плату, к которой через электроразъемы подключены процессорный модуль, блок питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатура, модуль видеоконтроллера и модуль ввода-вывода, а также подключены электроразъемы через блок фильтров, а также содержит, по меньшей мере, один дисплей с коротким временем включения с подключенным к нему блоком питания; внутри дисплея с коротким временем включения и дисплея с длительным временем включения установлены датчики температуры, выходы которых подключены к кросс-плате, на лицевой поверхности дисплеев выполнены кнопочные обрамления, выходы которых связаны с модулем ввода-вывода. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области автоматизированных рабочих мест (далее АРМ) операторов мобильных и стационарных пунктов управления автоматизированных систем управления (далее АСУ) различными (в т.ч. подвижными) объектами и может быть использовано в изделиях электронной техники, работающих в неотапливаемых помещениях и отсеках в условиях крайнего севера или арктической зоны, при пониженной температуре окружающей среды от минус 65°C до минус 40°C (например, в неотапливаемых ангарах, служебных и технологических отсеках различных объектов).
Системы управления подвижными объектами представляют собой наиболее сложные технические комплексы, управление которыми требует отображения большого количества меняющейся информации от различных объектов и систем управления, что требует наличия нескольких экранов. При применении в условиях пониженных температур жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев) требуется дополнительное время для выхода их на рабочий режим работы после включения. В течение этого времени производится подогрев ЖК-дисплеев встроенными или внешними системами обогрева. Запуск комплексов, содержащих несколько мощных двигателей, насосов топливных систем, в условиях пониженной температуры требует контроля режимов в начальные моменты работы, в том числе и в течение времени выхода дисплеев на свои рабочие режимы. С учетом необходимости ожидания появления отображаемой информации на экранах дисплеев общее время запуска комплекса увеличивается, что недопустимо в условиях арктической зоны при безангарном хранении или при отказе устройств, обеспечивающих микроклимат эксплуатируемого оборудования.
В настоящее время известны многоэкранные мониторы, например марки MD230x3 или MD230x6, разработанные фирмой Samsung (http://www.samsung.com/-ua_ru/consumer/computer-printer/monitors/old/LS23MURHB/EN), состоящие из трех или шести ЖК-панелей, объединенных рамочной конструкцией, используя которые можно обеспечивать отображение видеоинформации от различных источников видеосигналов или от одного источника с отображением видеоизображения на едином экране, сформированном дисплеями.
Также известны специализированные многоэкранные устройства, например унифицированный пультовой модуль (УПМ), разработанный в ОАО «Концерн «НПО «Аврора», ). УПМ аппаратно имеет два независимых канала управления и обработки информации, каждый с отдельным вычислительным узлом (блоком системным) и отдельным средством отображения информации (монитором). Прибор УПМ содержит двухканальные средства ввода информации, подключаемые к обоим каналам управления и обработки информации:
- универсальную 10-дюймовую сенсорную панель;
- малогабаритную функциональную клавиатуру;
- шаровой манипулятор (трэкбол) для управления курсором на экране мониторов.
Недостатки перечисленных аналогов: указанные устройства могут работать лишь в отапливаемых помещениях, преимущественно при положительных температурах окружающего воздуха; являясь крупногабаритными устройствами, они размещаются, как правило, в больших отсеках подвижных объектов или в просторных стационарных помещениях.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому устройству является автоматизированное рабочее место оператора автоматизированной системы управления (Патент РФ №2133497, G06F 15/00, опубл. 20.07.1999), содержащее в корпусе процессор и устройство оперативной памяти, по меньшей мере, один дисплей с длительным временем включения с подключенным к нему блоком питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатуру, электроразъемы.
Недостатки прототипа: время запуска в рабочий режим - значительное, а одновременный обогрев всех дисплеев приводит к повышенному энергопотреблению; использование одинаковых типов дисплеев, даже при наличии систем подогрева, не может обеспечить время включения устройства менее 10 минут в условиях арктической зоны; дисплеи конструктивно объединены вокруг основного дисплея и не обеспечивают разнесение или подключение дополнительного (вынесенного) дисплея.
Технический результат заявляемого изобретения - обеспечение минимального времени включения автоматизированного рабочего места АСУ, в том числе в неотапливаемых помещениях и отсеках, в условиях крайнего севера или арктической зоны при температуре окружающей среды от минус 65°C до минус 40°C.
Технический результат достигается тем, что устройство отображения информации содержит в корпусе процессор и устройство оперативной памяти, по меньшей мере, один дисплей с длительным временем включения с подключенным к нему блоком питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатуру, электроразъемы, а также содержит процессорный модуль, в состав которого входят процессор и устройство оперативной памяти, содержит кросс-плату, к которой через электроразъемы подключены процессорный модуль, блок питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатура, модуль видеоконтроллера и модуль ввода-вывода, а также подключены электроразъемы через блок фильтров, а также содержит, по меньшей мере, один дисплей с коротким временем включения с подключенным к нему блоком питания; внутри дисплея с коротким временем включения и дисплея с длительным временем включения установлены датчики температуры, выходы которых подключены к кросс-плате, на лицевой поверхности дисплеев выполнены кнопочные обрамления, выходы которых связаны с модулем ввода-вывода. Причем процессорный модуль содержит дополнительный выход для дисплея с длительным временем включения. Причем блок питания выполнен в виде, по меньшей мере, модуля высокого напряжения и модуля низкого напряжения. Причем процессорный модуль выполнен в виде электронного блока с мезонинной платой, при этом процессорный модуль, модуль ввода-вывода, модуль видеоконтроллера, модуль питания низкого напряжения и модуль питания высокого напряжения выполнены сменными и установлены, по меньшей мере, в один корпус, выполненный в виде крейта. Причем дисплеи с длительным и коротким временем включения выполнены в виде корпусированных устройств.
Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются следующие признаки:
- процессор и устройство оперативной памяти входят в процессорный модуль;
- к кросс-плате через электроразъемы подключены процессорный модуль, блок питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатура, модуль видеоконтроллера и модуль ввода-вывода, а также подключены входные электроразъемы через блок фильтров;
- выполнен, по меньшей мере, один дисплей с коротким временем включения с подключенным к нему блоком питания;
- внутри дисплея с коротким временем включения и дисплея с длительным временем включения установлены датчики температуры, выходы которых подключены к кросс-плате;
- на лицевой поверхности дисплеев выполнены кнопочные обрамления, выходы которых связаны с модулем ввода-вывода.
В отличие от прототипа указанная совокупность существенных отличительных признаков заявляемого технического решения наряду с известными из уровня техники признаками позволяет устройству отображения информации обеспечить минимальное время включения автоматизированного рабочего места (АСУ) при работе в неотапливаемых помещениях и отсеках в условиях крайнего севера или арктической зоны при температуре окружающей среды от минус 65°C до минус 40°C и понизить энергопотребление.
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на Фиг. 1, 2.
На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства отображения информации.
На Фиг. 2 - структурная схема устройства отображения информации с увеличенным количеством дисплеев.
Цифрами на Фиг. 1, 2 обозначены следующие позиции:
1 - процессорный модуль (ПМ);
2 - процессор;
3 - устройство оперативной памяти (УОП);
4 - корпус;
5 - кросс-плата;
6 - модули видеоконтроллеров (МВК);
7 - блоки питания;
8 - модуль ввода-вывода (МВВ);
9 - модули питания высоких напряжений (МПВН);
10 - модули питания низких напряжений (МПНН);
11 - дисплеи с длительным временем включения;
12 - дисплеи с коротким временем включения;
13 - датчики температуры;
14 - электроразъемы;
15 - кнопочные обрамления;
16 - блок фильтров;
17 - приемник системы спутниковой навигации (ССН);
18 - антенна приемника ССН;
19 - клавиатура.
Устройство отображения информации (Фиг. 1, 2) содержит процессорный модуль 1 (ПМ), включающий процессор 2 и устройство 3 оперативной памяти (УОП). Процессорный модуль 1, установленный в слот крейтовой структуры корпуса 4, подключен к кросс-плате 5. Также устройство содержит модуль 6 видеоконтроллера (МВК), блок питания 7, модуль ввода-вывода (МВВ) 8, соединенные разъемами с кросс-платой 5. ПМ 1 также подключен к кросс-плате 5. Блок питания 7 состоит из модуля 9 питания высокого напряжения (МПВН) и модуля 10 питания низкого напряжения (МПНН).
Наличие в устройстве кросс-платы 5 позволяет упростить сборку и замену электронных модулей - ПМ1, МВК 6, блока питания 7, МВВ 8, а также обеспечить соответствие требованиям электромагнитной совместимости электронных модулей и всего устройства в целом. ПМ 1, МВК 6, МВВ 8, МПВН 9, МПНН 10 выполнены в виде сменных электронных блоков. МВК 6, МВВ 8, МПВН 9, МПНН 10 установлены в соответствующих слотах крейтовой структуры корпуса 4 и содержат в своем составе ответные части электрических соединителей (на Фиг. 1, 2 не показаны), соответствующие частям электрических соединителей кросс-платы 5. ПМ 1 конструктивно может быть выполнен в виде сменного блока с мезонинной платой. ПМ 1, МВК 6, МВВ 8, МПВН 9, МПНН 10 выполнены сменными и установлены, например, в один корпус 4, выполненный в виде крейта. Выполнение ПМ 1, МВК 6, МВВ 8, МПВН 9, МПНН 10 в виде сменных электронных блоков позволяет производить ремонт любого модуля простой заменой на аналогичный модуль, а конструкция ПМ 1 с мезонинной платой позволяет варьировать вычислительные возможности ПМ 1 быстрой заменой элементной базы мезонинной платы. Предложенное устройство также содержит, например, один дисплей 11 с длительным временем включения (более 5 минут) и, например, один дисплей 12 с коротким временем включения (менее 1 минуты), которые подключены к блокам питания 7, а другие входы дисплеев подключены к МВК 6.
В качестве дисплея 11 с длительным временем включения может быть использован жидкокристаллический дисплей диагональю до 15 дюймов со встроенной системой подогрева (на Фиг. 1, 2 не показана). В качестве дисплея 12 может быть использован плазменный газоразрядный дисплей диагональю до 15 дюймов производства ОАО «Плазма», г. Рязань. Дисплеи 11, 12 выполнены в виде корпусированных устройств с возможностью их установки на приборные панели подвижного объекта. Так, например, дисплей 12 может быть установлен либо на общей с дисплеем 11 панели объекта (на Фиг. 1, 2 не показана), либо на вынесенной собственной панели объекта (на Фиг. 1, 2 не показана), что обеспечивает разнесенную конструкцию предложенного устройства. Внутри дисплеев 11, 12 установлены датчики 13 температуры, выходы которых через соответствующие электроразъемы подключены к кросс-плате 5.
На лицевой поверхности дисплеев 11, 12 выполнены кнопочные обрамления 15, выходы которых связаны с МВВ 8 для формирования сигналов управления кадрами и сеансами отображения информации, которые через кросс-плату 5 поступают в ПМ 1. При этом дисплей 11 можно подключить к ПМ 1 через дополнительный (резервный) выход (на Фиг. 1, 2 не показан), расположенный в ПМ 1. Это позволяет осуществлять автономное тестирование работоспособности ПМ 1 и его программного обеспечения. Дисплеи 11, 12 могут быть подключены к устройству отображения информации как одновременно, так и по отдельности в зависимости от условий эксплуатации. Количество дисплеев 11, 12 устройства может быть увеличено (Фиг. 2) до необходимого количества. К соответствующим входам ПМ 1 через электроразъемы кросс-платы 5 подключены приемник 17 сигналов спутниковой навигации (ССН) с антенной ССН 18, а также клавиатура 19 для управления всеми режимами предложенного устройства, в том числе яркостью, контрастностью, управлением страниц и т.д. Между кросс-платой 5 и электроразъемами 14 включен блок 16 фильтров, обеспечивающий как фильтрацию различных помех, так и электромагнитную совместимость предложенного устройства с другим оборудованием.
Устройство отображения информации работает следующим образом. При подаче питания и входящих сигналов от автоматизированной системы управления на электроразъемы 14 одна часть сигналов поступает в блок 16 фильтров для удаления индустриальных шумов, а другая часть сигналов поступает в кросс-плату 5, где распределяется между электронными модулями - ПМ1, МВК 6, МВВ 8, МПВН 9, МПНН 10, расположенными внутри корпуса 4.
Одновременно с этим сигналы от клавиатуры 19 приемника 17 ССН с антенной 18 поступают через электроразъемы 14 на кросс-плату 5 и далее - на ПМ 1, где обрабатываются процессором 2 и сохраняются в УОП 3 для формирования отображаемой информации. Структура устройства отображения информации обеспечивает резервирование отображаемой информации и возможность автоматической передачи отображаемой информации при отказах отдельных дисплеев на дисплеи, сохраняющие работоспособность, при этом замена ПМ 1 не требуется. Обработанная таким образом информация передается через кросс-плату 5 на МВК 6, который суммирует сигналы ПМ 1 и входные сигналы и формирует окончательное изображение, которое отображается на дисплеях 11, 12. МПВН 9 и МПНН 10 блока питания 7 формируют необходимые напряжения питания для дисплеев 11 и 12.
В связи с тем, что для работы в условиях пониженной температуры требуется время на обогрев дисплея 11, информация выводится на дисплей 12, что позволяет оператору анализировать выводимую на дисплей информацию и принимать решения о состоянии объекта управления мгновенно. По мере выхода на рабочий режим дисплея 11 и нормального функционирования АСУ дисплей 12 может быть выведен в резервный режим или выключен с целью экономии энергоресурсов. Выключение дисплея 12 может производиться оператором или средствами АРМ по результатам анализа показаний датчиков температуры 13. Результаты измерений температуры дисплеев 11 и 12 с датчиков 13 температуры поступают в МВВ 8 через кросс-плату 5 и затем - в ПМ 1, который вырабатывает команду на отключение или формирует сообщение о возможности отключения дисплея 12. ПМ 1 имеет в своем составе собственный выход видеосигнала для подключения дополнительного дисплея 11 или 12 (показано пунктиром), что обеспечивает возможность подключения дополнительного дисплея АРМ.
При нажатии на кнопки кнопочных обрамлений 15, выходы которых связаны с МВВ 8, происходит формирование сигналов управления кадрами и сеансами отображения информации на каждом из экранов, которые через кросс-плату 5 поступают в ПМ 1.
Благодаря описанному выше устройство отображения информации имеет быстро изменяемую (ремонтопригодную и масштабируемую) структуру, от минимальной с одним дисплеем, до применения любого необходимого количества дисплеев, требующихся для решения задач управления и отображения информации (Фиг. 2), согласующихся с количеством операторов, количеством информации и временем принятия решения. Кроме того, устройство отображения информации может быть реализовано как в мобильном варианте (переносной, транспортируемый и т.п.), так и в стационарном варианте многопользовательских АСУ, связанных с различными температурными условиями выполнения работ (вынесенные рабочие места, например вышки, колодцы, неотапливаемые отсеки, отдельные посты и т.п.). Устройство повышает автономность АРМ за счет сокращения времени включения с 10-15 минут до 1 минуты, что существенно сокращает его энергопотребление в условиях арктической зоны.
Использование различных типов дисплеев приводит к тому, что устройство отображения информации обеспечивает рациональное использование энергоресурсов в условиях пониженной температуры, обеспечивая более эффективное энергопотребление от автономных источников питания. Обеспечивается возможность включения необходимых средств отображения информации в зависимости от условий окружающей среды (температура, освещение и т.п.) за счет исключения работы систем подогрева ЖК-дисплеев. Особенно важным данное обстоятельство является при кратковременных (порядка 2-3 минут) включениях (сеансах обслуживания) оборудования.
Устройство отображения информации обладает собственными средствами контроля и индикации состояния при выходе АСУ на рабочие режимы, что особенно актуально при эксплуатации АСУ в условиях пониженной температуры.
Применение предлагаемого технического решения позволяет обеспечить сохраняемость технологического, энергетического, насосного и т.п. оборудования при расконсервации, открытом хранении и в нештатных ситуациях, а также обеспечивает оперативный поиск неисправности и быструю замену отказавшего устройства, если таковая предусмотрена конструкцией.
Введение в состав устройства отображения дисплеев различных типов и применение модульной конструкции электронных блоков обеспечивает время готовности к работе мобильных пунктов управления АСУ подвижными объектами менее 1 минуты в условиях арктической зоны, в неотапливаемых помещениях, в служебных и технологических отсеках объектов, работающих при пониженной температуре воздуха от минус 65°C до минус 40°C. Таким образом, предложенное техническое решение способствует сокращению общего времени готовности объекта к работе.
Устройство может быть реализовано с использованием серийных ЖК-дисплеев, например, производства ЗАО «НПФ «ДОЛОМАНТ» БС04 или ОНИКС-12 и плазменных индикаторов, например, производства ОАО «ПЛАЗМА» В40ГП640.480.Ц1 ВАФЯ.467844.048 ТУ. Электронные модули и корпус в виде крейтовых структур могут быть изготовлены на приборостроительном предприятии при использовании компонентов в соответствии со стандартами Евромеханики, например IEC 60297-3-101. При согласовании программно-аппаратной структуры АРМ возможно размещение электронных модулей в раздельных корпусах, имеющих крейтовую структуру в соответствии с требованиями стандартов Евромеханики.
Таким образом, предлагаемое изобретение технически осуществимо и промышленно реализуемо на приборостроительном предприятии.
Заявленное техническое решение имеет отличия от наиболее близких аналогов, соответственно, оно удовлетворяет условию патентоспособности изобретения «новизна».
Заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного технического решения.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности изобретения, а именно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.
1. Устройство отображения информации, содержащее в корпусе процессор и устройство оперативной памяти, по меньшей мере, один дисплей с длительным временем включения с подключенным к нему блоком питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатуру, электроразъемы, отличающееся тем, что содержит процессорный модуль, в состав которого входят процессор и устройство оперативной памяти, кросс-плату, к которой через электроразъемы подключены процессорный модуль, блок питания, приемник системы спутниковой навигации с антенной, клавиатура, модуль видеоконтроллера и модуль ввода-вывода, а также подключены электроразъемы через блок фильтров, а также содержит, по меньшей мере, один дисплей с коротким временем включения с подключенным к нему блоком питания, внутри дисплея с коротким временем включения и дисплея с длительным временем включения установлены датчики температуры, выходы которых подключены к кросс-плате, на лицевой поверхности дисплеев выполнены кнопочные обрамления, выходы которых связаны с модулем ввода-вывода.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессорный модуль содержит дополнительный выход для дисплея с длительным временем включения.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок питания выполнен в виде, по меньшей мере, модуля высокого напряжения и модуля низкого напряжения.
4. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что процессорный модуль выполнен в виде электронного блока с мезонинной платой, при этом процессорный модуль, модуль ввода-вывода, модуль видеоконтроллера, модуль питания низкого напряжения и модуль питания высокого напряжения выполнены сменными и установлены, по меньшей мере, в один корпус, выполненный в виде крейта.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дисплеи с длительным и коротким временем включения выполнены в виде корпусированных устройств.
