Устройство для контроля технического состояния и функционирования нестандартного приемо-передающего оборудования
Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в сокращении времени передачи служебной информации между терминалом сбора информации и устройством обработки информации. Технический результат достигается за счет того, что в устройство введены блок коммутации высокочастотных (ВЧ) сигналов, группа входов и выходов которого является группой входов и выходов устройства обработки информации, и предназначена для подключения ВЧ-сигналов тестируемых изделий (5.1…5n), группы входов-выходов которых подключены к соответствующим группам входов-выходов терминала сбора информации (1), выполненного с возможностью подключения n (n>1) датчиков информации (4.1…4.n). 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в создании устройств для проверки работоспособности нестандартно й приемо-передающей аппаратуры и в ведомственных системах связи, работающих с сигналами, отличающимися от общепринятых.
Известно устройство комплексной проверки бортовой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), приведенное в патенте № 2729318, B61L 3/10 от 22.01.2020 которое содержит блок управления генераторами, включающий приемопередатчик радиосигнала, блок управления и контроля работы испытательных шлейфов, индикатор режима работы генераторов и дисплей, клавиатуру, микросхему флэш-памяти сценариев автоматических проверок, модуль испытательного шлейфа; блок считывания показаний локомотивного светофора или локомотивного блока индикации, включающий модули WI-FI и Bluetooth, блок флэш-памяти хранения результатов проверок, микросхему флэш-памяти сценариев автоматических проверок, светодиодные индикаторы состояния проверки, кнопки управления, приемник радиосигнала. модуль управления устройством считывания показаний и предварительной обработки результатов проверки, модуль декодирования и анализа показаний локомотивного светофора, модуль синхронизации времени, блока выбора оптимального начала проверки, модуль управления проверкой вне зоны уверенного приема радиосигнала, блок фотодатчиков; блок дистанционного управления, включающий модуль полного дистанционного управления, блок флэш-памяти хранения результатов проверок, микросхему флэш-памяти сценариев автоматических проверок, модули WI-FI и Bluetooth, приемопередатчик радиосигнала, дисплей с клавиатурой; компьютер комплексной проверки АЛС с функцией фиксации результатов проверки и защиты от внесения исправлений.
В данном устройстве, состоящем из нескольких блоков, расположенных удаленно, под управлением компьютера производится тестирование аппаратуры локомотивной сигнализации, при этом исполнительные блоки, получают команды управления по радиоканалам, Wi-Fi, Bluetooth. Сценарий проверок считывается из флеш-памяти, и результаты проверок сохраняются во флеш-память.
У данного устройства можно выделить основной недостаток:
- узкая направленность на тестирование конкретного объекта.
Известно устройство связи и способ тестирования, по патенту США № 10412608, H04W 24/08, H04W 24/06, H04L 12/26, H04B 17/19, G06F 3/0484 от 10.09.2019 г., в котором содержится функциональный модуль, который сконфигурирован для коммуникаций в беспроводной сети, и тестовый модуль, подключенный к функциональному модулю и сконфигурированный управляемо обмениваться тестовыми данными с функциональным модулем. Предоставляется способ тестирования для такого устройства связи.
Недостатком известного устройства является ограниченное количество проверок, что может привести к неполному выявлению дефектов функционального модуля, а при массовом производстве наличие тестового модуля в изделии неизбежно приведет к заметному увеличению стоимости развертывания сетей на базе таких изделий.
Известны устройства по патентам на изобретение США № 10451653 B2, G01R 1/073, G01R 31/26, G01R 31/28 от 22 октября 2019 г. и № 10656206 B1, G06Q 10/08, G01R 31/319, G01R 31/01 G01R 31/28 от 19 мая 2020 г. Эти устройства предназначены для тестирования однотипных изделий в массовом производстве, в которых основное внимание уделяется автоматизации механической установки изделий в тестирующее устройство, при этом управление механикой и проверкой электрических параметров изделий проводится с помощью компьютера.
Недостатком таких устройств для тестирования изделий является узкая направленность использования, что целесообразно в массовом производстве, но неэффективно при эксплуатации, если требуется обеспечивать проверки параметров разнотипных устройств, имеющих разнообразные конструкции и интерфейсы.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство обработки информации по патенту RU № 2525746, G06F 15/16, G06F 9/44, G06F 17/40 от 24.02.2011 г., принятое за прототип.
На фиг. 1 представлена схема устройства-прототипа, где введены следующие обозначения:
1 – терминал сбора информации;
1.1 – блок сбора информации;
2 – устройство обработки информации;
2.2 – блок пересылки;
2.3, 2.5 – первый и второй блоки приемника;
2.4, 2.6 – первый и второй блоки передатчика;
2.7 – блок взаимодействия;
2.8, 2.9 – первый и второй блоки предоставления;
2.10 – блок анализа собранной информации;
2.11 – блок анализа начальной информации;
3 – терминал запроса сбора информации;
4.1 … 4.n – датчики информации.
Устройство-прототип содержит терминал сбора информации 1, устройство обработки информации 2 и терминал запроса сбора информации 3. Терминала сбора информации 1 включает в себя блок сбора информации 1.1, а также n входов датчиков информации 4.1 – 4.n.
Устройство обработки информации 2 содержит последовательно соединенные второй блок передатчика 2.6 и блок пересылки 2.2, выход которого является первым выходом устройства обработки информации 2 и соединен с первым входом терминала 1, первый выход которого соединен с первым входом устройства обработки 2, являющимся входом первого блока представления 2.8, выход которого является вторым выходом устройства обработки информации 2 и соединен со вторым входом терминала 1. Второй выход терминала 1 соединен со вторым входом устройства обработки 2, который является входом первого блока приемника 2.3, выход которого соединен с первым входом блока анализа начальной информации 2.11, выход которого подсоединен к входу блока предоставления 2.9, выход которого является третьим выходом устройства обработки 2 и соединен с третьим входом терминала 1, являющимся входом блока сбора информации 1.1. Выход блока сбора информации 1.1 является третьим выходом терминала 1 и соединен с третьим входом устройства обработки 2, который является входом второго блока приемника 2.5, выход которого через блок анализа начальной информации 2.10 соединен с входом первого блока передатчика 2.4, выход которого является пятым выходом устройства обработки информации 2 и соединен со вторым входом терминала запроса сбора информации 3. Первый выход терминала запроса сбора информации 3 соединен с четвертым входом устройства обработки 2, являющимся объединенными входами второго блока передатчика 2.6 и блока взаимодействия 2.7. Причем выход блока взаимодействия 2.7 является четвертым выходом устройства обработки 2 и соединен с первым входом терминала запроса сбора информации 3, второй выход которого соединен с пятым входом устройства обработки информации 2, являющимся вторым входом блока анализа начальной информации 2.11.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Первый блок предоставления 2.8 передает начальное программное обеспечение в терминал сбора информации 1, в ответ на уведомление о включении питания от терминала сбора информации 1.
Первый блок приемника 2.3 получает начальную информацию, собираемую посредством терминала сбора информации 1 путем исполнения начального программного обеспечения, от терминала сбора информации 1.
Полученная начальная информация передается в блок анализа начальной информации 2.11, в результате работы которого формируется или выбирается исполнимое программное обеспечение, которое с помощью второго блока предоставления 2.9 выдается в терминал 1 для управления процессом сбора информации. При этом из терминала запроса сбора информации 3 в блок анализа начальной информации 2.11 поступает требование к сбору информации.
Собранная блоком сбора информации 1.1, входящим в состав терминала сбора информации 1, информация через второй блок приемника 2.5 поступает в блок анализа собранной информации 2.10 и с помощью первого блока передатчика 2.4 передается в терминал запроса сбора информации 3.
Блок взаимодействия 2.7 принимает ответ на результат анализа информации от терминала запроса сбора информации 3 и взаимодействует с ним, с тем чтобы были сформированы или выбраны новые исполнимое программное обеспечение или данные, чтобы изменить управление, обеспечиваемое исполнимым программным обеспечением. Блок пересылки 2.2 принимает ответ на результат анализа информации, посредством второго блока передатчика 2.6 от терминала запроса сбора информации 3 и пересылает данный ответ в терминал сбора информации 1.
Терминал сбора информации 1 выполнен с возможностью подключения датчиков различных видов 4.1…4.n. Упомянутая начальная информация включает в себя информацию, представляющую вид датчика, подключенного к терминалу сбора информации 1, и блок начальной информации формирует или выбирает исполнимое программное обеспечение в соответствии с видом датчика, подключенного к терминалу сбора информации 1. При этом подключенных датчиков может быть больше одного, т.е. n>1.
Недостатками устройства-прототипа, являются неэффективное использование частотно-временных ресурсов каналов связи и ограниченный вид источников информации, от которых известное устройство способно принять информацию.
Указанные недостатки обусловлены тем, что перед началом работы устройства-прототипа производится дистанционная загрузка программного обеспечения от устройства обработки информации 2 в терминал сбора информации 1. На современном этапе развития полупроводниковой электроники дешевле ввести дополнительный блок памяти в терминал сбора информации, чем занимать канал связи на передачу необходимого программного обеспечения для каждого вида датчиков при каждом включении питания.
Устройство-прототип не позволяет получить от источника информации сведения о техническом состоянии самого источника.
Это обусловлено тем, что используемые датчики, например, температуры, влажности и т.п. только передают информацию своего окружения, и дистанционно можно принять только два решения относительно датчика: «работает – не работает». Для проверки работоспособности или калибровки датчик должен «получить на вход» известные, заданные значения параметра, который он измеряет. Такую возможность устройство прототип не предоставляет.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей, в частности, увеличение видов источников информации, от которых устройство может принять информацию, а также сокращение времени передачи служебной информации между терминалом сбора информации и устройством обработки информации.
Для решения поставленной задачи в устройство для контроля технического состояния и функционирования нестандартного приемопередающего оборудования, содержащее терминал сбора информации, устройство обработки информации и терминал запроса сбора информации, причем устройство обработки информации содержит первый и второй блоки приемников, первый и второй блоки передатчиков, блок взаимодействия, соединенный первой группой входов-выходов с терминалом запроса сбора информации, а второй группой входов-выходов соединенный с блоком пересылки, вторая группа входов-выходов которого соединена с терминалом сбора информации, согласно изобретению, введены в устройство обработки информации блок коммутации высокочастотных (ВЧ) сигналов, первый вход которого соединен с первой группой входов-выходов блока пересылки, первый выход блока коммутации ВЧ сигналов соединен со входом первого блока приемника, второй выход блока коммутации ВЧ сигналов соединен со входом второго блока приемника, первый вход блока коммутации ВЧ сигналов соединен с выходом первого блока передатчика, второй вход блока коммутации ВЧ сигналов соединен с выходом второго блока передатчика; группы входов-выходов первого и второго блоков приемников, а также первого и второго блоков передатчиков соединены с соответствующими группами входов-выходов блока взаимодействия, а группа входов и выходов блока коммутации ВЧ сигналов, являющаяся группой входов и выходов устройства обработки информации и предназначена для подключения ВЧ сигналов тестируемых изделий, группы входов-выходов которых подключены к соответствующим группам входов-выходов терминала сбора информации, выполненного с возможностью подключения n (n>1) датчиков информации.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства-прототипа;
на фиг. 2 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;
на фиг. 3 изображена функциональная схема предлагаемого терминала сбора информации;
на фиг. 4 представлен пример исполнения блока взаимодействия 2.7 из функциональной схемы предлагаемого устройства.
Функциональная схема заявляемого устройства представлена на фиг. 2, где обозначено:
1 – терминал сбора информации;
2 – устройство обработки информации;
2.1 – коммутатор ВЧ сигналов;
2.2 – блок пересылки;
2.3, 2.5 – первый и второй блоки приемника;
2.4, 2.6 – первый и второй блоки передатчика;
2.7 – блок взаимодействия;
3 – терминал запроса сбора информации;
4.1…4.n – датчики информации;
5.1…5.n – тестируемые изделия.
Заявляемое устройство содержит терминал сбора информации 1, соединенный с устройством обработки информации 2 первой группой входов-выходов, которая может представлять собой, например, соединение USB или Ethernet, или беспроводное соединение (например, Bluetooth). При этом устройство обработки информации 2 содержит блок пересылки 2.2, первый вход-выход которого является первой группой входов-выходов устройства обработки информации 2. Второй выход-вход блока пересылки 2.2 соединен группой выводов с первым входом-выходом блока взаимодействия 2.7, второй выход-вход которого является второй группой выводов устройства обработки информации 2 и соединен с входом-выходом терминала запроса сбора информации 3, это соединение также может быть выполнено в виде USB или Ethernet, или беспроводного соединения.
Первый выход коммутатора ВЧ сигналов 2.1 соединен с входом первого блока приемника 2.3, выход которого соединен с первым входом блока взаимодействия 2.7, первый выход которого соединен с входом первого блока передатчика 2.4, выход которого соединен с первым входом коммутатора ВЧ сигналов 2.1.
Второй выход коммутатора ВЧ сигналов 2.1 соединен с входом второго блока приемника 2.5, выход которого соединен со вторым входом блока взаимодействия 2.7, второй выход которого соединен с входом второго блока передатчика 2.6, выход которого соединен со вторым входом коммутатора ВЧ сигналов 2.1.
Соединения между блоком взаимодействия 2.7 и блоками первого 2.3 и второго 2.5 приемников, первого 2.4 и второго 2.6 передатчиков могут быть выполнены в виде проводных соединений. ВЧ входы первого 2.3 и второго 2.5 блоков приемников, а также ВЧ выходы первого 2.4 и второго 2.6 блоков передатчиков через коммутатор ВЧ сигналов 2.1 подключены к ВЧ выходам и ВЧ входам тестируемых изделий 5.1…5.n соответственно, а выходы-входы тестируемых изделий 5.1…5.n соединены с соответствующими входами-выходами терминала сбора информации 1 USB или Ethernet, или беспроводным соединением. При чем группа входов-выходов коммутатора ВЧ сигналов 2.1 подключена к первой группе входов-выходов устройства обработки информации 2. Датчики информации 4.1 – 4.n соединены с соответствующими входами-выходами терминала сбора информации 1 USB или Ethernet, или беспроводным соединением.
На фиг. 3 представлена блок-схема терминала сбора информации 1, где обозначено:
101 – процессор;
102, 108 – первое и второе постоянные запоминающие устройства
(ПЗУ);
103 – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
104, 110 – первый и второй блоки интерфейсов;
106 – блок управления связью;
107 – блок вывода;
109 – блок измерителей;
4.1…4.n – датчики информации;
5.1…5.n – проверяемые (тестируемые) изделия;
Терминал сбора информации 1 содержит соединенные общей шиной процессор 101, первое ПЗУ 102, первое ОЗУ 103, первый блок интерфейсов 104, выходы-входы которого являются входами-выходами соответствующих датчиков информации 4.1 – 4.n (фиг. 2). Кроме того, к общей шине терминала сбора информации 1 дополнительно подключены второе ПЗУ 108 для хранения исполнимого программного обеспечения, блок измерителей 109 для измерения параметров проверяемых изделий и второй блок интерфейсов 110 для подключения проверяемых изделий 5.1…5.n. Блок управления связью 106 и блок измерителей 109 могут быть выполнены на базе ПЛИС.
На фиг. 4 представлена схема блока взаимодействия 2.7, где обозначено:
271 – блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП);
272 – блок цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП);
273 – блок распределения команд управления;
274 – блок декодирования тестовых данных;
275 – блок формирования тестовых данных;
276 – процессор;
277 – блок управления связью;
278 – блок индикации;
279 – постоянного запоминающее устройство (ПЗУ).
Блок взаимодействия 2.7 содержит процессор 276, первая группа входов-выходов которого соединена с группой входов-выходов постоянного запоминающего устройства 279. Вторая группа входов-выходов процессора 276 соединена с первым входом-выходом блока управления связью 277, второй выход-вход которого является вторым выходом-входом блока взаимодействия 2.7. Третий выход-вход блока управления связью 277 соединен с входом-выходом блоком индикации 278.
Третья группа входов-выходов процессора 276 соединена с входом-выходом блока распределения команд управления 273, четыре входа-выхода (два входа и выхода) которого объединены в шину и являются соответствующими входами-выходами блока взаимодействия 2.7.
Четвертая группа входов-выходов процессора 276 соединена с первым входом-выходом блока декодирования тестовых данных 274, второй выход-вход которого соединен с АЦП 271, два входа которого являются выходами первого 2.3 и второго 2.5 блоков приемников (фиг. 2).
Пятая группа входов-выходов процессора 276 соединена с первым входом-выходом блока формирования тестовых данных 275, второй выход-вход которого соединен с входом-выходом ЦАП 272, два выхода которого являются входами первого 2.4 и второго 2.6 блоков передатчиков (фиг. 2).
Блок декодирования и блока формирования 274 и 275 могут быть выполнены на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС).
Терминал запроса сбора информации 3 может быть выполнен в виде компьютера, содержащего программное обеспечение для проверки изделий, 5.1 – 5.n, подключаемых к терминалу сбора информации 1 и приема информации об их техническом состоянии.
Входящий в заявляемое устройство упомянутый терминал для сбора информации 3 (фиг. 2), содержащий соединенные общей шиной центральный процессор, постоянное запоминающее устройство с программой начальной загрузки, оперативное запоминающее устройство, блок интерфейса, блок управления связью, блок вывода дополнительно снабжен вторым постоянным запоминающим устройством для хранения исполнимого программного обеспечения и различных драйверов, а также блоком измерителей и вторым блоком интерфейсов для подключения проверяемых изделий.
В конкретной форме выполнения в качестве терминала запроса сбора информации может использоваться компьютер.
В частном случае, связанном с использованием устройства для работы с удаленными, труднодоступными источниками информации, терминал запроса сбора информации 3 может быть выполнен в виде радиомодема.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В терминале запроса сбора информации (компьютере) 3 запускают программу проверки изделия, в которой выбирают тип проверяемого изделия, режимы и параметры проверок, в результате чего соответствующие команды управления поступают в устройство обработки информации 2. Если проверяемое изделие – передатчик, то в устройстве обработки информации 2 формируется тестовая информация, которая через терминал 1 сбора информации выдается в проверяемое изделие 5i. Проверяемое изделие (передатчик) 5i в соответствии со своим алгоритмом работы формирует кодированный модулированный сигнал, который подается на соответствующий вход устройства обработки информации 2. В устройстве обработки информации 2 сигнал передатчика демодулируется, декодируется и выделенная информация сравнивается с упомянутой тестовой информацией. Результат сравнения (количество ошибок) передается в терминал 3 запроса сбора информации.
Если проверяемое изделие – приемник, то по командам управления из терминала запроса сбора информации 3 в устройстве обработки информации 2 формируется тестовая информация, которая кодируется, модулируется и через блок передатчика 2.4 или 2.6 (в зависимости от частоты сигнала) поступает на вход проверяемого приемника 5j. Проверяемый приемник осуществляет демодуляцию и декодирование тестовой информации и через терминал сбора информации 1 выдает декодированную информацию в устройство обработки информации 2, в котором сравнивают тестовую информацию с информацией, поступившей из проверяемого приемника 5j. Результат сравнения (количество ошибок) передается в терминал запроса сбора информации 3.
При работе (или использовании) устройства технический результат изобретения обеспечивается за счет отсутствия передач программного обеспечения между устройством обработки информации 2 и терминалом сбора информации 1, а также между терминалом запроса сбора информации 3 и устройством обработки информации 2, поскольку проверяемые изделия предназначены для автономной работы и не требуют внешней загрузки программного обеспечения; программное обеспечение, необходимое для формирования тестовых сигналов и измерений, содержится в запоминающих устройствах терминала сбора информации 1 и устройства обработки информации 2. По каналам связи передаются только тестовые сигналы и коды команд, которые расшифровываются в блоке взаимодействия 2.7 устройства обработки информации 2 и распределяются исполнительным устройствам (блокам приемников 2.3, 2.5 и передатчиков 2.4, 2.6, коммутатору ВЧ сигналов 2.1, блоку пересылки 2.2).
Таким образом, в предлагаемом устройстве контроля по сравнению с прототипом обеспечивается существенная (до 50 %) экономия времени занятости каналов связи при сборе информации, а также расширение видов источников информации, от которых возможен прием информации. Это могут быть датчики температуры, влажности и т.п., как в устройстве-прототипе, и разнообразные радиотехнические изделия (приемники и передатчики) стандартных и нестандартных сигналов и протоколов, прием информации от которых (например, информации о техническом состоянии изделий) требует взаимодействия между изделием и устройством сбора и обработки информации. Заявляемое устройство позволяет на одной аппаратной платформе дополнять виды источников информации, от которых возможен прием информации, путем введения дополнительного программного обеспечения в постоянные запоминающие устройства терминалов 1, 3 и устройства обработки информации 2. При этом алгоритм взаимодействия нового вида источников информации останется неизменным.
Технический результат – расширение функциональных возможностей, в частности, увеличение видов источников информации, от которых устройство может принять информацию, а также сокращение времени передачи служебной информации между терминалом сбора информации и устройством обработки информации.
1. Устройство для контроля технического состояния и функционирования нестандартного приемопередающего оборудования, содержащее терминал сбора информации, устройство обработки информации и терминал запроса сбора информации, причем устройство обработки информации содержит первый и второй блоки приемников, первый и второй блоки передатчиков, блок взаимодействия, соединенный первой группой входов-выходов с терминалом запроса сбора информации, а второй группой входов-выходов соединенный с блоком пересылки, вторая группа входов-выходов которого соединена с терминалом сбора информации, отличающееся тем, что введены в устройство обработки информации блок коммутации высокочастотных (ВЧ) сигналов, первый вход которого соединен с первой группой входов-выходов блока пересылки, первый выход блока коммутации ВЧ-сигналов соединен со входом первого блока приемника, второй выход блока коммутации ВЧ-сигналов соединен со входом второго блока приемника, первый вход блока коммутации ВЧ-сигналов соединен с выходом первого блока передатчика, второй вход блока коммутации ВЧ-сигналов соединен с выходом второго блока передатчика; группы входов-выходов первого и второго блоков приемников, а также первого и второго блоков передатчиков соединены с соответствующими группами входов-выходов блока взаимодействия, а группа входов и выходов блока коммутации ВЧ-сигналов, являющаяся группой входов и выходов устройства обработки информации, и предназначена для подключения ВЧ-сигналов тестируемых изделий, группы входов-выходов которых подключены к соответствующим группам входов-выходов терминала сбора информации, выполненного с возможностью подключения n (n>1) датчиков информации.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что терминал для сбора информации, содержит соединенные общей шиной центральный процессор, первое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с программой начальной загрузки, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), первый блок интерфейсов, блок управления связью, блок вывода, второе ПЗУ для хранения исполнимого программного обеспечения и различных драйверов, а также блок измерителей и второй блок интерфейсов для подключения тестируемых изделий.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок взаимодействия содержит процессор, первая группа входов-выходов которого соединена с группой входов-выходов постоянного запоминающего устройства (ПЗУ); вторая группа выходов-входов процессора соединена с первой группой входов-выходов блока управления связью, вторая группа выходов-входов которого является второй группой выходов-входов блока взаимодействия, при этом третья группа входов-выходов блока управления связью соединена с группой выходов-входов блока индикации; третья группа выходов-входов процессора соединена с первой группой блока распределения команд управления, четыре другие группы выходов-входов которого являются соответствующими выходами-входами блока взаимодействия; четвертая группа выходов-входов процессора соединена с первой группой входов-выходов блока декодирования тестовых данных, вторая группа которого соединена с группой входов-выходов блока аналого-цифровых преобразователей (АЦП); пятая группа выходов-входов процессора соединена с первой группой входов-выходов блока формирования тестовых данных, вторая группа выходов-входов которого соединена с группой входов-выходов блока цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), при этом два входа блока АЦП являются выходами первого и второго блока приемников блока взаимодействия, а два выхода блока ЦАП являются входами первого и второго блока передатчиков блока взаимодействия.
