ЭЛЕКТРОННАЯ МЕТКА Российский патент 2005 года по МПК B61L25/00 G06F13/00 

Изобретение относится к средствам идентификации перевозимых грузов при их прохождении через автоматический пункт считывания информации для оперативного слежения за дислокацией и обеспечения контроля за сохранностью при перевозках, осуществляемых в вагонах, контейнерах, автофургонах и т.д.

Электронная метка (ЭМ) предназначена для установки на электронном запорно-пломбировочном устройстве (ЭЗПУ), которое может быть использовано и размещено на транспортных средствах, на ответственных деталях подвижного состава железных дорог. ЭЗПУ используется для дистанционного считывания информации о состоянии ЭЗПУ при проходе подвижной единицы через автоматический пункт съема информации.

Известны два основных типа ЭМ: активные (RU 2170684), содержащие кодер, соединенный через модулятор с приемопередающей антенной, и автономный источник питания, при этом кодер содержит задающий генератор и узел программирования, соединенный с матрицей памяти, т.е. содержащие в составе передатчик и источник питания, и пассивные (RU 2170684, US 3633158, US 4068232) - не имеющие собственного источника питания. Дальность считывания первых ЭМ не зависит от энергии считывателя, а вторых - определяется энергией, поступающей от считывателя.

Преимуществом активных ЭМ по сравнению с пассивными является значительно большая, не менее чем в 2-3 раза, дальность считывания и высокая допустимая скорость движения ЭМ относительно считывателя. Однако существенным недостатком являются большие габариты и относительно высокая стоимость ЭМ.

Преимуществом пассивных ЭМ является практически неограниченный срок работы, а недостатком - необходимость применения более мощных устройств считывания.

В патенте RU 2203820 описана ЭМ, используемая в качестве идентификатора запорно-пломбировочного устройства или ответственной детали подвижного состава. Эта известная электронная метка содержит кодер, соединенный через модулятор с приемопередающей антенной, и автономный источник питания, при этом кодер состоит из генератора тактов и блока программирования, соединенного с матрицей памяти, кодер содержит двоичный счетчик, вход которого соединен с выходом генератора тактов, а выходы соединены с входами декодера вставки, декодера столбцов и декодера строк, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом декодера вставки, второй вход соединен с выходом матрицы памяти, соединенной с выходами декодера столбцов и декодера строк, преобразователь кода, вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход соединен со входом сумматора, выходы которого соединены с входами модулятора, причем третий вход коммутатора соединен с выходом бока состояния электронного запорно-пломбировочного устройства (ЭЗПУ), при этом автономный источник питания соединен только с матрицей памяти и генератором тактов. В одном частном случае выполнения модулятор является амплитудным и содержит СВЧ диоды, выполненные с возможностью функционирования в линейном режиме при превышении уровня импульсного сигнала напряжения отсечки СВЧ диодов. В другом частном случае выполнения модулятор является фазовым и содержит СВЧ диоды, напряжение на которых ограничено на уровне менее порога открывания, например 0,4 В. Блок состояния ЭЗПУ выполнен с возможностью формирования на его выходе одинаковых цифровых последовательностей, но в инверсном коде при подаче на его вход сигнала "0", характеризующего разомкнутое состояние ЭЗПУ, или сигнала "1, характеризующего замкнутое состояние ЭЗПУ. Эта известная ЭМ обеспечивает оптимальное соотношение дальности считывания, срока службы и требуемой мощности облучения считывающим устройством, но не позволяет производить запись дополнительной информации в условиях производства.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей и повышение надежности контроля за сохранностью грузов и объектов за счет обеспечения оперативного контроля за их состоянием при опросе считывающим устройством, передачи, помимо иных сведений, сведений об идентифицируемых признаках грузов и объектов, например тип объекта, место и год изготовления, текущее состояния объекта и т.д.

Это обеспечивается за счет того, что электронная метка выполнена с возможностью формирования и передачи закодированной пломбировочной информации для считывания переносными и/или стационарными считывающими устройствами и содержит блок СВЧ, подключенный к выходу импульсного кодового преобразователя с автономным источником питания, включающего в себя тактовый генератор, подключенный к адресному счетчику с дешифратором, первые выходы которого соединены с адресными входами запоминающего устройства, формирователь сигнала. При этом импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством программирования, выход которого подключен к информационным входам запоминающего устройства, мультиплексорами, устройством ввода информации о состоянии объекта, подключенным через устройство защиты от “дребезга” к одному из входов устройства фиксации состояния объекта, другим входом подключенного к выходу дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта. Формирователь сигнала выполнен в виде устройства формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы, которое включает в себя ячейки для фиксации контрольной суммы, причем первый вход формирователя сигналов подключен к выходу дешифратора адреса ячеек контрольной суммы, второй вход - к выходу запоминающего устройства, первый выход - к первым входам мультиплексоров, а второй выход - к первому входу двоичного сумматора, выход которого соединен с третьим входом формирователя сигнала. Входы дешифратора адреса ячеек контрольной суммы и дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта соединены со вторым выходом адресного счетчика, адресный счетчик соединен со вторыми входами соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров. Запоминающее устройство является программируемым и представляет собой матрицу памяти, ячейки которой разделены на две группы, программируемые раздельно и независимо одна от другой. Одна из указанных групп предназначена для хранения служебной информации, предназначенной только для чтения, а другая - для информации пользователя и может быть им перепрограммирована. В каждой из указанных групп организовано три банка данных, причем запоминающее устройство содержит устройство объединения банков, предназначенное для объединения кодовых последовательностей из выбранных банков данных в единую последовательность, а для выбора конкретного банка данных и подключения его к устройству объединения банков предусмотрены соответствующие каждому банку ключи. При этом мультиплексоры предназначены для приведения передаваемой кодовой последовательности в соответствие с заданным или требуемым стандартом передачи сигналов, а их выходом образован выход импульсного кодового преобразователя. Тактовый генератор выполнен с возможностью использования для задания частоты по выбору либо кварцевого резонатора, либо внутреннего RC-генератора, а импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством выбора типа генератора, выход которого подключен к входу тактового генератора.

Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг.1 схематически изображена электронная метка; на фиг.2 изображена функциональная схема программируемого импульсного кодового преобразователя; на фиг.3 изображена функциональная схема матрицы памяти.

На графических материалах изображена электронная метка, выполненная с возможностью формирования и передачи закодированной пломбировочной информации для считывания переносными и/или стационарными считывающими устройствами (на фиг. не показаны), содержащая блок СВЧ 1, подключенный к выходу импульсного кодового преобразователя 2 с автономным источником питания 3. Импульсный кодовый преобразователь 2 осуществляет генерирование и выдачу на вывод “Q_out” циклически повторяющейся кодовой последовательности разрядностью - 128 двоичных разрядов, каждый разряд которой выполнен в Манчестер коде и в соответствии со стандартом ISO 10374, состоит из восьми бит информации. Импульсный кодовый преобразователь 2 включает в себя тактовый генератор 4, подключенный к адресному счетчику 5 с дешифратором, первые выходы которого соединены с адресными входами запоминающего устройства 6, и формирователь сигнала 7. Запоминающее программируемое устройство 6 представляет собой матрицу памяти (двоичных разрядов (12×8×6×)) и предназначено для ввода при программировании и хранения полной информации об объекте: тип объекта, идентификационный номер, месяц, год изготовления и т.д. Импульсный кодовый преобразователь 2 снабжен устройством программирования 8, выход которого подключен к информационным входам запоминающего устройства 6, мультиплексорами 9, устройством ввода информации о состоянии объекта 10, подключенным через устройство защиты от “дребезга” 11 к одному из входов устройства фиксации состояния объекта 12, другим входом подключенного к выходу дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта 13. Формирователь сигнала 7 выполнен в виде устройства формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы, которое включает в себя ячейки для фиксации контрольной суммы, причем первый вход формирователя сигналов 7 подключен к выходу дешифратора адреса ячеек контрольной суммы 14, второй вход - к выходу запоминающего устройства 6, первый выход - к первым входам мультиплексоров 9, а второй выход - к первому входу двоичного сумматора 15, вторым входом соединенного со вторым выходом формирователя сигнала 7, а выходом - с третьим входом формирователя сигнала 7. Входы дешифратора адреса ячеек контрольной суммы 14 и дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта 13 соединены со вторым выходом адресного счетчика 5, третий, четвертый и пятый входы которого соединены со вторыми входами соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров 9. Запоминающее устройство 6 является программируемым и представляет собой матрицу памяти (двоичных разрядов (12×8×6×)), ячейки которой разделены на две группы, программируемые раздельно и независимо одна от другой, одна из указанных групп 16 предназначена для хранения служебной информации, предназначенной только для чтения, а другая 17 - для информации пользователя и может быть им перепрограммирована, в каждой из указанных групп 16 и 17 организовано три банка данных, причем запоминающее устройство 6 содержит устройство объединения банков 18, предназначенное для объединения кодовых последовательностей из выбранных банков данных в единую последовательность, а для выбора конкретного банка данных и подключения его к устройству объединения банков предусмотрены соответствующие каждому банку ключи 19. Мультиплексоры 9 предназначены для приведения передаваемой кодовой последовательности в соответствии с заданным или требуемым стандартом передачи сигналов, а их выходом образован выход импульсного кодового преобразователя 2. Тактовый генератор 4 выполнен с возможностью использования для задания частоты по выбору либо кварцевого резонатора, либо внутреннего RC-генератора, при этом импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством выбора типа генератора 20, выход которого подключен к входу тактового генератора 4.

На фиг.3, где изображена функциональная схема матрицы памяти запоминающего устройства 6, показано, что полный банк данных (12×8×6) разбит на отдельные банки, по 64 двоичных разряда в каждом (8×8) ячеек.

Для повышения надежности работы матрицы памяти запоминающего устройства 6 в ней предусмотрено избыточное кодирование согласно коду Хэмминга, поэтому каждый банк состоит из (12×8) ячеек памяти, образуя тем самым шесть банков хранения информации. Образовавшиеся банки памяти условно разбиты на две группы: три служебных банка 16 (СБ) и три банка пользователя 17 (БП). Банки 16 СБ размерами (3×64) двоичных разряда предназначены для хранения такой информации, как: вида объекта, принадлежность и т.д. Банки 17 БП, размерами (3×64) двоичных разряда предназначены для хранения информации пользователя: места установки изделия на объект, даты установки, данных установщика и т.д. Такое разделение основного объема памяти на два типа предназначено для обеспечения возможности раздельного и независимого программирования как при изготовлении импульсного кодового преобразователя 2, так и непосредственно перед установкой электронной метки на охраняемый объект. При этом пользователь может лишь просмотреть служебную информацию в банке 16 СБ, а изменить ее не может. Для обеспечения этого в состав импульсного кодового преобразователя 2 введены устройства, позволяющие по окончании программирования банка 16 СБ заблокировать возможность изменения информации в нем. Кодовая последовательность из каждого банка поступает на устройство объединения банков 18 через последовательно включенные ключи 19 К1-К6, соответственно из служебных банков 16 СБ через ключи с нечетными номерами (К1, К3, К5), а из банков пользователя 17 БП - через ключи с четными номерами (К2, К4, К6). В исходном состоянии устройство управления выбором банков 18 включает ключи К1 и К2. Кодовая последовательность через замкнутые выше указанные ключи и выключенные остальные ключи поступает на устройство объединения банков 18. По окончании программирования первого служебного банка СБ1, если оно прошло успешно, фиксируется состояние ключа К1. Одновременно фиксируются состояния ключей К3 и К5. Далее доступа к остальным служебным банкам нет. Если программирование первого служебного банка 16 СБ1 завершилось неудачей, то ключ К1 выключается, а ключ К3 включается. Проводится программирование служебного банка 16 СБ3 и т.д. По окончании программирования служебного банка 16 и фиксации состояния ключей 19 с нечетными номерами на устройство объединения банков 18 поступает кодовая последовательность из выбранного служебного банка. Информация из выбранного служебного банка может быть прочитана, но не может быть изменена. Аналогично осуществляется работа с банками пользователя. Основной задачей устройства объединения банков 18 является объединение кодовых последовательностей из банков разного назначения в единую кодовую последовательность. При этом появляется один банк размером 128 двоичных разрядов (без учета избыточности, обусловленной применением кода Хэмминга).

Работа матрицы памяти МП запоминающего устройства 6 осуществляется под управлением адресного счетчика 5 и дешифраторов 13 и 14. На тактовый вход адресного счетчика 5 поступает тактовая частота с выхода тактового генератора 4.

Тактовый генератор 4 может быть собран на основе RC генератора с внутренними RC элементами. Предусмотрена возможность применения кварцевого резонатора, подключаемого между выводами G₁ и G_т. При использовании внутреннего RC генератора имеется возможность работы с внутренним конденсатором “С” и набором встроенных резисторов “R_П”, подключаемых программно, либо с внешним резистором “R_H”.

Формирование кодовой последовательности осуществляется с помощью мультиплексоров 9: единицы, нуля и маркера. С выхода мультиплексоров 9 сформированная кодовая последовательность поступает на выход импульсного кодового преобразователя 2 (вывод “Q_out”, как показано на фиг.2).

Для осуществления ввода в выходную кодовую последовательность информации о состоянии объекта в схему импульсного кодового преобразователя 2 введены: дешифратор адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта 13, дешифратор адреса ячеек контрольной суммы 14, устройство ввода информации о состоянии объекта 10, устройство фиксации информации о состоянии объекта 12, устройство защиты от “дребезга” 11, устройство формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы 7, двоичный сумматор 15.

Биты информации о состоянии объекта зарезервированы в выходной кодовой последовательности, но информация о состоянии запираемого объекта не программируется при установке импульсного кодового преобразователя 2 на объект. Таким образом, необходимо из указанной последовательности “вырезать” информацию о состоянии запираемого объекта и вставить на это место текущую информацию.

Дешифратор адреса ячеек устройства фиксации 13 состояния объекта определяет место в выходной кодовой последовательности, а устройства ввода 10 и фиксации информации о состоянии объекта 12, получив текущую информацию о состоянии объекта, вводят ее в выходную кодовую последовательность. При пломбировании и запирании объекта, например, с помощью запорно-пломбировочного устройства с отрезком троса (на фиг. не показано), когда отрезок троса запорно-пломбировочного устройства проходит через корпус и перемещается относительно скользящего контакта, возможен переходный процесс, в течение которого информация о состоянии объекта может произвольно изменяться (“дребезг”). Для исключения влияния переходного процесса в импульсный кодовый преобразователь 2 введено устройство защиты от “дребезга”, представляющее собой таймер с временем выдержки, например, 20...60 секунд, по истечении которого информация о состоянии объекта фиксируется устройствами ввода 10 и фиксации информации о состоянии объекта 12. При перекусывании отрезка троса, т.е. при изменении состояния объекта, когда переходной процесс отсутствует, информация фиксируется без задержки на “дребезг”.

В выходной кодовой последовательности передается контрольная сумма, представляющая собой сумму всех двоичных разрядов кода. При изменении информации в выходной кодовой последовательности, вызванной вводом дополнительных бит состояния объекта, необходимо изменить контрольную сумму. Для этого в импульсный кодовый преобразователь 2 введены: устройство формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы 7 и двоичный сумматор 15. Из выходной кодовой последовательности “вырезается” информация о контрольной сумме, к ней добавляется с помощью двоичного сумматора 15 информация о текущем состоянии объекта, и полученная новая контрольная сумма “врезается” на место прежней контрольной суммы.

На фиг.2 показаны выводы “V_СС”и “V_PP” устройства питания 3 и предназначены для подведения соответственно напряжений питания и программирования. Для повышения стабильности тактовой частоты может быть введен стабилизатор напряжения (на фиг. не показан), преобразующий входное напряжение питания “V_CC” в рабочее напряжение.

Таким образом, изобретение в представленной совокупности признаков обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение надежности контроля за сохранностью, например, перевозимых грузов, за счет того, что позволяет производить запись информации как в “служебные банки” памяти в условиях производства, так и запись дополнительной информации в условиях эксплуатации. После записи служебной и дополнительной информации повторное занесение информации в служебный банк и банк пользователя исключено, для защиты вводимой информации одновременно с вводом осуществляется формирование контрольных сумм, что позволяет проконтролировать правильность считанной информации. При использовании с тросовыми запорно-пломбировочными устройствами позволяет оперативно в процессе эксплуатации контролировать состояние объекта, например, целостность троса: 01 - исправен, не замкнут, 10 - исправен, замкнут, 11 - нарушение целостности отрезка троса.

Изобретение относится к средствам идентификации перевозимых грузов при их прохождении через автоматический пункт считывания информации для оперативного слежения за дислокацией и обеспечения контроля за сохранностью при перевозках. Сущность: согласно изобретению импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством программирования, выход которого подключен к информационным входам запоминающего устройства, мультиплексорами, устройством ввода информации о состоянии объекта, подключенным через устройство защиты от “дребезга” к одному из входов устройства фиксации состояния объекта, другим входом подключенного к выходу дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта. Формирователь сигнала выполнен в виде устройства формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы. Первый вход формирователя сигналов подключен к выходу дешифратора адреса ячеек контрольной суммы, второй вход - к выходу запоминающего устройства, первый выход - к первым входам мультиплексоров, а второй выход - к первому входу двоичного сумматора, выходом соединенного с третьим входом формирователя сигнала, входы дешифратора адреса ячеек контрольной суммы и дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта соединены со вторым выходом адресного счетчика, который соединен со входами с мультиплексоров. Запоминающее устройство является программируемым и представляет собой матрицу памяти. Мультиплексоры предназначены для приведения передаваемой кодовой последовательности в соответствие с заданным или требуемым стандартом передачи сигналов, а их выходом образован выход импульсного кодового преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электронная метка, выполненная с возможностью формирования и передачи закодированной пломбировочной информации для считывания переносными и/или стационарными считывающими устройствами, содержащая блок СВЧ, подключенный к выходу импульсного кодового преобразователя с автономным источником питания, включающего в себя тактовый генератор, подключенный к адресному счетчику с дешифратором, первые выходы которого соединены с адресными входами запоминающего устройства, и формирователь сигнала, отличающаяся тем, что импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством программирования, выход которого подключен к информационным входам запоминающего устройства, мультиплексорами, устройством ввода информации о состоянии объекта, подключенным через устройство защиты от “дребезга” к одному из входов устройства фиксации состояния объекта, другим входом подключенного к выходу дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта, формирователь сигнала выполнен в виде устройства формирования сигнала состояния объекта и контрольной суммы, которое включает в себя ячейки для фиксации контрольной суммы, причем первый вход формирователя сигналов подключен к выходу дешифратора адреса ячеек контрольной суммы, второй вход - к выходу запоминающего устройства, первый выход - к первым входам мультиплексоров, а второй выход - к первому входу двоичного сумматора, выход которого соединен с третьим входом формирователя сигнала, входы дешифратора адреса ячеек контрольной суммы и дешифратора адреса ячеек устройства фиксации состояния объекта соединены со вторым выходом адресного счетчика, адресный счетчик соединен со вторыми входами первого, второго и третьего мультиплексоров, запоминающее устройство является программируемым и представляет собой матрицу памяти, ячейки которой разделены на две группы, программируемые раздельно и независимо одна от другой, одна из указанных групп предназначена для хранения служебной информации, предназначенной только для чтения, а другая - для информации пользователя и может быть однократно им перепрограммирована, в каждой из указанных групп организовано три банка данных, причем запоминающее устройство содержит устройство объединения банков, предназначенное для объединения кодовых последовательностей из выбранных банков данных в единую последовательность, а для выбора конкретного банка данных и подключения его к устройству объединения банков предусмотрены соответствующие каждому банку ключи, при этом мультиплексоры предназначены для приведения передаваемой кодовой последовательности в соответствие с заданным или требуемым стандартом передачи сигналов, а их выходом образован выход импульсного кодового преобразователя.2. Электронная метка по п.1, отличающаяся тем, что тактовый генератор выполнен с возможностью использования для задания частоты по выбору либо кварцевого резонатора, либо внутреннего RC-генератора, при этом импульсный кодовый преобразователь снабжен устройством выбора типа генератора, выход которого подключен к входу тактового генератора.