Автоматизированная система считывания идентификационной информации с подвижных объектов

Изобретение относится к области радиочастотной идентификации. Система содержит неподвижное считывающее устройство, соединенное с линией связи и имеющее устройство включения-выключения, срабатывающее при прохождении состава, и пассивные приемоответчики идентификации объекта, размещенные на локомотиве, вагоне, колесных парах, которые для съема информации разнесены в пространстве, пассивные кодовые датчики идентификации контейнеров, выполненные с возможностью перепрограммирования кода, позволяющего считывающему устройству отличить его от кодов других приемоответчиков, замыкающее запорное устройство на открывающихся частях контейнера. Запорное устройство снабжено приемоответчиком, который выдает при нарушении целостности запорного устройства код, регистрируемый считывающим устройством. В системе реализован антиколлизионный механизм считывания в виде считывающего устройства, содержащего четыре приемопередающих канала, каждый из которых содержит приемопередающую антенну, циркулятор, передатчик, блок управления, приемник, блок обработки информации, устройство согласования. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение достоверности считывания информации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы., 13 ил.

 

Изобретение относится к области управления транспортом и может быть использовано для получения информации с подвижных объектов, в частности железнодорожного транспорта с идентификаторами, не имеющих автономных источников питания.

Известна система идентификации множества предметов [патент РФ № 2126165, G01S 13/75], состоящая из устройства опроса и множества импульсных повторителей. Устройство опроса содержит передатчик, который передает по крайней мере два независимых дискретных сигнала опроса, а приемник принимает сигналы ответа от импульсных повторителей. Устройство опроса включает также процессор для идентификации импульсных повторителей из данных в полученных сигналах ответа. Каждый импульсный повторитель содержит средство приема, генератор кода и средство передатчика, соединенное с этим генератором кода.

Недостатком данного изобретения является использование широкой полосы передатчика для передачи цифровых сигналов с целью блокировки отдельных идентификационных меток. Использование способа блокировки отдельных идентификационных меток ведет к значительному увеличению времени идентификации объектов при увеличении количества меток, что снижает достоверность считывания информации с движущихся объектов, например идентификацию транспортных средств.

Известна выбранная в качестве ближайшего аналога система [патент РФ № 2191127, кл. B61L 25/02], состоящая из пассивных кодовых датчиков с возможностью перепрограммирования кода, пассивных приемоответчиков идентификации объекта с постоянным кодом, размещенных на локомотиве, платформе, вагоне, колесных парах, пассивных кодовых датчиков идентификации контейнеров и замыкающих запорных устройств на открывающихся частях контейнера, и стационарных считывателей, расположенных вдоль путей следования. Установленные на всех возможных частях железнодорожного подвижного транспортного средства датчики и приемоответчики, попадая в диаграмму направленности антенны считывателя, начинают работать и одновременно переизлучать кодовую информацию на считыватель.

Недостатками данного устройства являются очень низкая достоверность считывания информации с идентификационных датчиков и приемоответчиков за счет того, что на блок приема считывателя одновременно поступают сигналы с нескольких датчиков.

Задачей предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение достоверности считывания информации.

Данная задача решается тем, что в считыватель информации с подвижных объектов железнодорожных составов системы введено дополнительное устройство, реализующее антиколлизионные механизмы.

Работа предложенного устройства реализуется с помощью схем, показанных на чертежах 1-7.

На фиг.1а и 1б показаны вагоны с установленными на них датчиками и приемоответчиками.

На фиг.2 показана блок-схема пассивного кодового датчика с возможностью перепрограммирования по радиоканалу.

На фиг.3 показана блок-схема известного считывающего устройства.

На фиг.4 показана схема известного пассивного приемоответчика.

На фиг.5 показан первый вариант реализации системы с антиколлизионным механизмом.

На фиг.6 показано размещение антенн при первом варианте реализации системы.

На фиг.7 показан вариант исполнения канала для перепрограммирования информации в пассивных кодовых датчиках идентификации контейнеров.

На фиг.8 показан второй вариант реализации системы с антиколлизионным механизмом.

На фиг.9 показано размещение антенны при втором варианте реализации системы.

На фиг.10а показан пример команды для записи.

На фиг.10б показан пример команды «ответить датчику №...».

На фиг.1а показан вагон 1 с установленными на нем контейнерами 2. На контейнерах 2 установлены кодовые датчики 3, а на открывающихся частях контейнеров 2 установлены запорные устройства с приемоответчиками 4 идентификации объекта. На вагоне 1 установлены пассивные приемоответчики 5 (по одному с каждой стороны вагона), на колесных парах установлены пассивные приемоответчики 6.

На фиг.1б показан вагон 1 с открывающимися дверьми, на которых установлено запорное устройство с приемоответчиком 4. На самом вагоне 1 также установлены пассивные приемоответчики 5 и на колесных парах установлены пассивные приемоответчики 6.

На фиг.2-3 показаны известные технические решения.

На фиг.2 показано считывающее устройство 12, содержащее приемную антенну 13, блок 14 приема и обработки информации, блок 15 питания и управления, генератор 16, индуктор 17, передающую антенну 18, устройство 19 включения.

На фиг.3 показан приемоответчик 4 идентификации объекта с постоянным кодом, замыкающегося запорным устройством, содержащего приемоответчик 20 с постоянным кодом, подсоединенные к нему гибкий стальной канат 21 и запорное устройство 22.

На фиг.4 показана блок-схема пассивного кодового датчика 3 с возможностью перепрограммирования по радиоканалу. Он содержит антенну 7, соединенную с согласующим устройством 8, с выхода которого сигнал поступает на преобразователь 9 высокочастотного сигнала в постоянное напряжения для питания блока 10 выделения информации из радиосигнала и генератора 11 кода. Сигнал с выхода согласующего устройства 8 поступает также на вход блока 10 выделения информации из радиосигнала.

Анализ существующих технических решений показал, что на железнодорожном вагоне можно выделить четыре зоны расположения датчиков и приемоответчиков:

- зона колесных пар;

- зона датчиков, устанавливаемых на вагоны и локомотивы;

- зона запорно-пломбировочных устройств;

- зона маркировки контейнеров.

По первому варианту реализации (фиг.5) считывающее 12 устройство состоит из четырех идентичных каналов, каждый из которых состоит из приемопередающей антенны 31 (41, 51 или 61), соединенной с двунаправленным выводом циркулятора 32 (42, 52 или 62), вход которого соединен с выходом передатчика 33 (43, 53 или 63), управляющий вход которого соединен с одним из четырех выходов блока 36 управления, а выход циркулятора 32 (42, 52 или 62) соединен со входом приемника 34 (44, 54 или 64), выход которого, в свою очередь, соединен с блоком 35 (45, 55 или 65) обработки информации, выход которого соединен с одним из четырех входов блока 36 управления, к пятому входу которого подключено устройство 19 включения, а к двунаправленному выводу блока 36 управления подключено устройство 37 согласования с сетью передачи данных.

Антенны 31 (41, 51 или 61) устанавливаются таким образом, чтобы каждая из четырех антенн имела свою зону считывания (фиг.6), не пересекающуюся с зонами считывания других антенн и в которой считываются приемоответчики и бортовые датчики, расположенные в определенных соответствующих зонах железнодорожного состава.

Считывающее 12 устройство устанавливается недалеко от антенн.

Для процедуры перепрограммирования пассивного кодового датчика 3 по радиоканалу по первому варианту системы передатчик 33 имеет дополнительный вход для модулирующего сигнала, формируемого блоком 36 управления (фиг.7).

Вариант второго варианта реализации системы показан на фиг.8. Приемопередающая 71 антенна имеет такую диаграмму направленности в вертикальной плоскости, чтобы по вертикали охватить все имеющиеся в системе датчики и приемоответчики (фиг.9).

Антенна 71 соединена с двунаправленным выводом циркулятора 72, вход которого соединен с выходом передатчика 73, управляющий и модулирующий входы которого соединены с первым и вторым выходом блока 76 управления, а выход циркулятора 72 соединен со входом приемника 74, выход которого, в свою очередь, соединен со входом блока 75 обработки информации, выход которого соединен со входом блока 76 управления, ко второму входу которого подключено устройство 19 включения, а к двунаправленному выводу блока 76 управления подключено устройство 77 согласования с сетью передачи данных.

Система работает следующим образом.

При прохождении железнодорожного состава, состоящего из вагонов 1, вдоль устройства включения 19 подается сигнал на блок 36 (76) управления считывателя 12. В качестве устройства 19 включения может быть использована катушка индуктивности, при прохождении над ней колесной тележки ее индуктивность резко изменяется. Изменение индуктивности служит сигналом для блока 36 (76) управления на включение и выключение передатчиков 33, 43, 53 и 63 (или 73), которые формируют высокочастотный запросный сигнал, который с выхода передатчиков 33, 43, 53 и 63 (или 73) через циркуляторы 32, 42, 52 и 62 (или 72) поступают в антенну 31, 41, 51 и 61 (или 71) и далее на датчики 3, 4, 5 и 6.

В первом варианте исполнения системы датчики и приемоответчики 4, 5 и 6 при попадании в зону считывания начинают формировать кодовые последовательности независимо от наличия и вида модуляции сигнала.

Датчик 3 работает следующим образом. При облучении монохромным сигналом (команды, а следовательно, модуляция облучающего сигнала отсутствует) часть энергии, в зависимости от качества согласования антенны 7 и согласующего 8 устройства, поступает с антенны 7 и согласующего 8 устройства на преобразователь 9 высокочастотного сигнала в постоянное напряжение для питания активных элементов датчика. Часть сигнала поступает в блок 10 выделения информации из радиосигнала, где он детектируется и анализируется. Если в приходящем сигнале нет команд, блок 10 выделения информации из радиосигнала не выдает никаких управляющих сигналов на генератор 11 кода и по умолчанию генератор 11 кода начинает выдавать на согласующее 8 устройство записанный код, изменяя согласование антенны. Изменение согласования антенны ведет к изменению отражающих характеристик самого датчика и на входе считывающего устройства получается амплитудно-модулированный сигнал. Если в приходящем сигнале есть команда на запись (фиг.10а), то блок 10 выделения информации из радиосигнала декодирует эту информацию, формирует и выдает управляющий сигнал на генератор 11 кода, запрещая ему генерацию и переводя в режим записи поступившей информации.

В случае поступления команды «ответить №...» (фиг.10б) блок 10 выделения информации из радиосигнала декодирует эту информацию, сравнивает пришедшую информацию с хранимой в генераторе 11 кода и, если она не совпала, формирует и выдает управляющий сигнал на генератор 11 кода запрещая ему генерацию. Если совпала, то выдается команда на генерацию.

По такому принципу строятся все датчики и приемоответчики по второму варианту выполнения системы.

Приемоответчик 5, установленный на платформе вагона 1, может содержать информацию о номере и типе вагона 1, владельце, дате изготовления и ремонта.

Датчик 4 содержит информацию о целостности цепи, а при повреждении приемоответчика 20, стального каната 21 или запорного устройства 22 выдает сигнал аварии.

Пассивный кодовый датчик 3 может содержать сменную информацию об отправителе и получателе груза, о пунктах отправления и назначения, о характере перевозимого груза.

Если нет необходимости получать подробную информацию о перевозимом грузе, на контейнере 2 устанавливают приемоответчик 3 с постоянным кодом, содержащий информацию о заводском номере контейнера 2 и его принадлежности.

Отраженный, модулированный кодом сигнал, поступает соответственно на антенны 31, 41, 51 и 61 (или 71) и далее через циркуляторы 32, 42, 52 и 62 (или 72) в приемники 34, 44, 54 и 64 (или 74), где демодулируется, и выделенный сигнал поступает на блоки 35, 45, 55 и 65 (или 75) обработки сигналов, после чего блок управления 36 (76) формирует информацию для передачи в сеть через устройство 37 согласования с сетью.

Блок 76 формирует команды для модуляции по следующему алгоритму. Для простоты предположим, что в системе находятся 8 датчиков с номерами от 000 до 111 в двоичном счислении.

На фиг.11 показан один из вариантов алгоритма, реализующий способ формирования команд.

На фиг.11:

101 - поступил сигнал с устройства 19 включения;

102 - включить передатчик без модуляции или с модуляцией командой «ответить всем»;

103 - есть ответ?;

104 - ответил один?;

105 - выдать команду «ответить датчику c номером N=111»;

106 - есть ответ?;

107 - принять N=N-1;

108 - N=000?;

109 - принять N=111;

110 - вагон прошел? (по срабатыванию устройства 19 включения);

111 - демодулировать информацию и запомнить в блоке 76 управления.

Все остальные узлы системы, входящие в нее и не описанные в тексте, выполнены в виде стандартных известных устройств.

Таким образом, за счет введения в систему трех дополнительных каналов приема/передачи или новых связей и алгоритма в блок обработки удалось значительно повысить достоверность считывания идентификационной информации за счет внедрения методов и средств антиколлизии.

1. Автоматизированная система считывания информации с подвижных объектов железнодорожных составов, содержащая неподвижное считывающее устройство, соединенное с линией связи и имеющее устройство включения-выключения, срабатывающее при прохождении состава, и пассивные приемоответчики идентификации объекта с постоянным кодом, размещенные на локомотиве, вагоне, колесных парах, которые для съема информации разнесены в пространстве, пассивные кодовые датчики идентификации контейнеров, выполненные с возможностью перепрограммирования кода, позволяющего считывающему устройству отличить его от кодов приемоответчиков локомотива, вагона, колесных пар, и замыкающее запорное устройство на открывающихся частях контейнера, причем каждое запорное устройство снабжено приемоответчиком, который выдает при нарушении целостности запорного устройства код, регистрируемый считывающим устройством, отличающаяся тем, что в системе реализован антиколлизионный механизм считывания в виде считывающего устройства, содержащего четыре приемопередающих канала, каждый из которых содержит приемопередающую антенну, соединенную с двунаправленным выводом циркулятора, вход которого соединен с выходом передатчика, управляющий вход которого соединен с одним из четырех выходов блока управления, а выход циркулятора соединен со входом приемника, выход которого соединен с блоком обработки информации, выход которого соединен с одним из четырех входов блока управления, к пятому входу которого подключено устройство включения, а к двунаправленному выводу блока управления подключено устройство согласования с сетью передачи данных и при этом каждая из четырех антенн имеет зону считывания, не пересекающуюся с зонами считывания других антенн и в которой считываются приемоответчики и бортовые датчики, расположенные в зонах колесных пар, запорно-пломбировочных устройств, маркировки контейнеров, датчиков, устанавливаемых на вагоны и локомотивы.

2. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что передатчик выполнен в виде передатчика с возможностью модуляции, причем модулирующий вход соединен с пятым выходом блока управления.

3. Автоматизированная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что запорные устройства, снабженные приемоответчиком, располагаются на открывающихся частях вагона.

4. Автоматизированная система считывания информации с подвижных объектов железнодорожных составов, содержащая неподвижное считывающее устройство, соединенное с линией связи и имеющее устройство включения-выключения, срабатывающее при прохождении состава, и пассивные приемоответчики идентификации объекта с постоянным кодом, размещенные на локомотиве, вагоне, колесных парах, которые для съема информации разнесены в пространстве, пассивные кодовые датчики идентификации контейнеров, выполненные с возможностью перепрограммирования кода, позволяющего считывающему устройству отличить его от кодов приемоответчиков локомотива, вагона, колесных пар, и замыкающее запорное устройство на открывающихся частях контейнера, причем каждое запорное устройство снабжено приемоответчиком, который выдает при нарушении целостности запорного устройства код, регистрируемый считывающим устройством, отличающаяся тем, что в системе реализован антиколлизионный механизм считывания в виде считывающего устройства, содержащего приемопередающую антенну, соединенную с двунаправленным выводом циркулятора, вход которого соединен с выходом передатчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а модулирующий вход соединен со вторым выходом формирующего команды записи или считывания в соответствии с заложенным в него алгоритмом блока управления, а выход циркулятора соединен со входом приемника, выход которого соединен с блоком обработки информации, выход которого соединен с первым входом блока управления, ко второму входу которого подключено устройство включения, а к двунаправленному выводу блока управления подключено устройство согласования с сетью передачи данных и при этом каждый приемоответчик и каждый бортовой датчик содержит блок выделения информации из радиосигнала, причем его вход соединен со входом преобразователя высокочастотного сигнала в постоянное напряжение и подключен к выходу согласующего устройства, первый вход которого соединен с антенной, а второй управляющий вход соединен с выходом генератора, питающий вход которого соединен с выходом преобразователя высокочастотного сигнала в постоянное напряжение и питающим входом блока выделения информации из радиосигнала, который и выделяет информацию в соответствии с заложенным алгоритмом.

5. Автоматизированная система по п.4, отличающаяся тем, что запорные устройства, снабженные приемоответчиком, располагаются на открывающихся частях вагона.