СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2006 года по МПК B66C13/18 G05D9/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах защиты и управления грузоподъемных машин для регистрации, обработки, накопления и хранения оперативной и долговременной информации о параметрах их работы.

Известен способ измерения и регистрации величины и времени работы грузоподъемной машины (крана) путем измерения нагрузки и угла наклона стрелы, воздействия на специальный суммирующий электродвигатель в соответствии с результатами этих измерений, и последующей регистрации числа оборотов электродвигателя, а также подсчета календарного времени его работы [1].

Устройство для реализации этого способа содержит датчики усилий и угла наклона стрелы, выходы которых подключены к специальному суммирующему электродвигателю с редуктором, а также отдельный счетчик календарного времени [1].

Недостатком этого способа и реализующего его устройства являются ограниченные функциональные возможности, в частности из-за отсутствия регистрации нагрузки на грузозахватных органах и координат груза относительно грузоподъемного крана.

Известен также способ фиксации характеристик грузоподъемных механизмов, основанный на измерении сигналов, пропорциональных этим характеристикам, первичной обработке преобразованных сигналов, совместно с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок этой обработки, формирования временного интервала и, в случае появления сигналов, пропорциональных результатам первичной обработки преобразованных сигналов и превысивших установленный пороговый уровень в сформированном временном интервале, запоминания их величин и времени появления [2].

Устройство для осуществления известного способа содержит выполненный с входом прерывания цифровой вычислительный блок, один из информационных входов которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй двунаправленный - с входом и выходом цифрового запоминающего блока, датчики аналоговых параметров крана, подключенные к входам аналого-цифрового преобразователя, датчики дискретных параметров и сигналов о работе крана, соединенные с третьими информационными входами цифрового вычислительного блока, а также таймер, подключенный выходами к входу прерывания цифрового вычислительного блока и к входу цифрового запоминающего блока [2].

В этом техническом решении осуществляется регистрация всех необходимых параметров грузоподъемной машины, а также регистрация времени возникновения критических состояний.

Однако регистрация параметров осуществляется только в случае их превышения установленных пороговых уровней, что является недостатком этого способа и реализующего его устройства. Кроме того, в этом регистраторе не предусмотрена перезапись (перенос) накопленной информации в персональную ЭВМ для последующей обработки.

Более совершенным и наиболее близким к предложенному является способ регистрации параметров грузоподъемной машины путем получения данных о ее аналоговых и дискретных параметрах, их первичной обработки, преобразования и последующей записи на грузоподъемной машине в запоминающее устройство, являющееся составной частью системы (устройства, прибора) безопасности грузоподъемной машины, а также копирования или перезаписи, по мере необходимости, указанных записанных данных в энергонезависимую память съемного мобильного носителя информации (прибора считывания, считывателя архивной информации, копировщика «черного ящика» и т.п.) и последующей перезаписи данных из мобильного носителя информации в персональную ЭВМ для вторичной обработки [3].

Устройство регистрации (регистратор) параметров грузоподъемной машины, реализующее известный способ и наиболее близкое к предложенному, содержит датчики рабочих параметров грузоподъемной машины и электронный блок, включающий в себя микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) и подключенное к нему запоминающее устройство (блок телеметрической памяти), причем электронный блок выполнен с возможностью подключения к его микропроцессорному вычислителю, непосредственно или через устройство ввода/вывода информации, съемного мобильного носителя информации (прибора считывания, считывателя архивной информации, копировщика «черного ящика» и т.п.), а также с возможностью подключения датчиков рабочих параметров к микропроцессорному вычислителю через устройство согласования, в частности через указанное или дополнительное устройство ввода/вывода информации или аналого-цифровой преобразователь, при этом съемный мобильный носитель информации содержит энергонезависимую память и выполнен с возможностью подключения к персональной ЭВМ [3].

В указанном способе и реализующем его устройстве осуществляется регистрация всех необходимых рабочих параметров грузоподъемной машины, а также перезапись (перенос) накопленной информации с помощью специального съемного мобильного носителя информации в персональную ЭВМ для последующей (вторичной) обработки.

Однако при этом отсутствует возможность обратной перезаписи информации с мобильного носителя информации в запоминающее устройство электронного блока, что является недостатком этого технического решения. По этой причине, в частности, не представляется возможным с помощью мобильного носителя информации перенести какие-либо данные от персональной ЭВМ или с другого мобильного носителя информации в электронный блок, например для его перепрограммирования под другой тип грузоподъемной машины (для изменения грузовой характеристики или характеристики отключения), для изменения алгоритмов первичной обработки информации в регистраторе, или для записи в регистратор информации о предыдущей работе грузоподъемной машины. Если, например, регистратор параметров по каким-либо причинам устанавливается на грузоподъемную машину, уже находящуюся в эксплуатации, например после замены регистратора, то накопленные данные в регистраторе, в частности о наработке машины, не будут соответствовать действительности, поскольку регистрация происходит только с момента установки регистратора на грузоподъемную машину без учета ее предыдущей наработки.

Кроме того, в известном техническом решении не обеспечивается защита накопленной информации от случайного или преднамеренного искажения во время перезаписи в мобильный носитель, а также при хранении и при чтении этой информации персональной ЭВМ. Не обеспечивается также ограничение доступа лиц, не имеющих права работы с регистратором параметров, к считыванию накопленной информации на грузоподъемной машине и к ее перезаписи из мобильного носителя в персональную ЭВМ.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предложенное техническое решение, является:

- обеспечение возможности записи данных о предыдущем периоде работы грузоподъемной машины в запоминающее устройство, расположенное на этой машине;

- повышение достоверности регистрации параметров грузоподъемной машины путем защиты накопленной информации от случайного или преднамеренного искажения (обеспечения релевантности данных регистратора параметров) и выявления ошибочных данных;

- исключение доступа к считыванию и обработке данных регистратора параметров лиц, не имеющих такого права;

- обеспечение возможности перепрограммирования параметров и алгоритмов работы как регистратора, так и электронного блока, в состав которого он входит, включая изменение программы первичной обработки информации в регистраторе параметров и характеристики отключения (грузовой характеристики) при реализации электронным блоком функций ограничителя грузоподъемности.

В способе регистрации параметров грузоподъемной машины путем получения данных о параметрах ее работы, в частности путем их измерения, первичной обработки или преобразования, и последующей записи при помощи микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) в запоминающее устройство на грузоподъемной машине, а также копирования или перезаписи, по мере необходимости, указанных записанных данных в мобильный носитель информации (в память прибора считывания) и последующей перезаписи или копирования этих данных из мобильного носителя информации в ЭВМ для вторичной обработки, указанный технический результат достигается за счет того, что дополнительно осуществляется копирование или перезапись дополнительных данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) на грузоподъемной машине или в ЭВМ. При этом указанные дополнительные данные получают, в частности, путем оценки технического состояния (диагностирования) грузоподъемной машины или путем считывания данных с ранее установленного на эту грузоподъемную машину регистратора параметров, записывают в мобильный носитель информации и после перезаписи в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) идентифицируют их как данные регистратора параметров за предыдущий период работы грузоподъемной машины. Кроме того, эти дополнительные данные могут быть получены при разработке программы первичной обработки или преобразования данных о параметрах работы грузоподъемной машины или программы работы микропроцессорного вычислителя в режиме защиты грузоподъемной машины, и после их перезаписи из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) использованы в программе работы микропроцессорного вычислителя, в частности как часть этой программы.

Для получения необходимого технического результата указанные дополнительные данные могут быть записаны в мобильный носитель информации как идентификатор или его индивидуальный неизменяемый номер и использованы при совместной обработке по заранее установленному и запомненному алгоритму со специально введенным ключом (кодом) для аутентификации - подтверждения принадлежности мобильного носителя информации к числу разрешенных для работы с регистратором. На мобильный носитель информации могут быть также записаны биометрические данные оператора, например отпечатки его пальцев, а в электронном блоке могут дополнительно считываться эти отпечатки пальцев, с последующим подтверждением права доступа оператора к работе с регистратором параметров.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что при перезаписи данных в мобильный носитель информации (прибор считывания) с помощью дополнительного контроллера, встроенного в мобильный носитель информации, дополнительно осуществляется шифрование данных, например по рекомендациям SDMI (Secure Digital Music Initiative). Для этого, в частности, в мобильный носитель информации дополнительно записывается (добавляется) код аутентификации (имитовставка), который по заранее установленному алгоритму вырабатывается из записываемых данных с использованием секретного кода (ключа), предварительно введенного в микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) или в ЭВМ, а при чтении хранимых в мобильном носителе информации данных дополнительно осуществляется чтение кода аутентификации, после чего путем их совместной обработки по заранее установленному алгоритму с использованием секретного кода (ключа) выявляется факт изменения хранимых в мобильном носителе информации данных и при наличии такого факта формируется соответствующее информационное сообщение.

Получение необходимого технического результата в предложенном способе достигается также за счет того, что при первичной или вторичной обработке данных о параметрах работы грузоподъемной машины дополнительно осуществляют проверку их достоверности, а также формирование предупреждающего сигнала при отсутствии этой достоверности. Эту проверку осуществляют, в частности, путем сравнения количественного значения по меньшей мере одного параметра с предварительно установленным и запомненным минимальным или максимальным значением этого параметра, путем выявления наличия приращения времени каждой последующей записи по отношению к предыдущей или путем сопоставления значений отдельных рабочих параметров и выявления их несоответствий в различных режимах работы грузоподъемной машины. Причем указанное выявление несоответствий может осуществляться, в частности, путем определения рабочих параметров, значения которых должны изменяться в установленном режиме работы грузоподъемной машины, и последующего выявления по меньшей мере одного рабочего параметра, значения которого остаются постоянными (неизменными).

В устройстве регистрации (регистраторе) параметров грузоподъемной машины, содержащем электронный блок, включающий в себя микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) и подключенное к нему запоминающее устройство (блок памяти), и выполненный с возможностью подключения к нему мобильного носителя информации (прибора считывания), который содержит энергонезависимую память, указанный технический результат достигается благодаря тому, что электронный блок выполняется с возможностью считывания (копирование или перезаписи) данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера). При этом параметры запоминающего устройства электронного блока, в частности его информационная емкость, устанавливаются с учетом возможности сохранения в нем данных о параметрах предыдущей работы грузоподъемной машины, а микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) выполняется с возможностью изменения программы его работы в соответствии с дополнительными данными, записанными в его память или в запоминающее устройство.

Для получения необходимого технического результата мобильный носитель информации может содержать идентификатор - его индивидуальный неизменяемый номер, а микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) может выполняться с возможностью ввода в него, например оператором, регистрационного ключа (кода), а также с возможностью расшифровки и последующего сравнения этого ключа (кода) с идентификатором мобильного носителя информации и, в случае их несовпадения, блокирования перезаписи данных из запоминающего устройства в мобильный носитель информации. Аналогичным образом, для исключения несанкционированного доступа к данным регистратора, мобильный носитель информации может быть выполнен с возможностью хранения биометрической информации, например отпечатков пальцев, а электронный блок - с возможностью считывания биометрической информации (биометрических характеристик), например отпечатков пальцев оператора.

Указанный технический результат получается также благодаря тому, что мобильный носитель информации содержит контроллер и подключенные к нему блок Flash-памяти и, при необходимости, механический переключатель защиты от записи. При этом контроллер мобильного носителя информации и устройство согласования электронного блока выполнены с возможностью осуществления обмена информацией по линиям связи со стандартным протоколом SPI, USB, CAN, LIN, RS-232, RS-485, I2C или с возможностью беспроводного обмена информацией по стандартному протоколу Bluetooth, Wi-Fi (или IEEE 802.11), ZigBee или IRDA. Кроме того, контроллер мобильного носителя информации может быть выполнен с возможностью реализации функций криптографической защиты информации, в частности по протоколу WEP 64/128-бит (Wired Equivalent Privacy) или по рекомендациями SDMI (Secure Digital Music Initiative).

Благодаря указанным отличительным признакам, в предложенном техническом решении обеспечивается возможность перепрограммирования как алгоритмов работы регистратора, так и алгоритмов работы системы защиты грузоподъемной машины, возможность записи в регистратор данных о предыдущем периоде работы грузоподъемной машины, эффективная защита накопленной информации от случайного или преднамеренного искажения, а также исключается доступ к считыванию и обработке данных регистратора параметров лиц, не имеющих такого права. Поэтому эти признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

Ранее в регистраторах параметров грузоподъемных машин мобильный носитель информации (устройство считывания телеметрической информации, копировщик «черного ящика», прибор считывания и т.п.) использовался только для считывания или переноса информации из установленного на грузоподъемной машине запоминающего устройства (памяти регистратора параметров) в ЭВМ для вторичной обработки. При этом обратный перенос какой-либо информации в расположенную на грузоподъемной машине память регистратора или в память микроконтроллера с помощью мобильного носителя информации, ранее не использовался. Соответственно, неизвестна реализация функций перепрограммирования регистратора параметров или прибора безопасности, в который он входит с помощью этого мобильного носителя информации.

Неизвестно также применение в мобильном носителе информации регистратора параметров какой-либо защиты от преднамеренного или непреднамеренного изменения информации, а также реализация ограничения доступа в работе с регистратором лиц, не имеющих такого права.

Из других областей техники известна защита (кодирование) информации в мобильных носителях. Однако она применяется с иными целями, в частности для защиты программ, музыкальных произведений, видеофильмов и т.п. от несанкционированного копирования, т.е. для защиты авторских прав. Известны также специальные мобильные носители информации - ключи, применяемые в системах ограничения доступа. Однако они не предназначены для переноса какой-либо информации и, соответственно, не могут быть использованы в регистраторах параметров грузоподъемных машин.

На чертеже, в качестве примера реализации предложенного технического решения, представлена функциональная схема системы безопасности грузоподъемной машины со встроенным регистратором параметров ее работы.

Система безопасности грузоподъемной машины содержит электронный блок 1, датчики 2 параметров работы грузоподъемной машины, исполнительный блок 3 и мобильный носитель информации 4, который может быть подключен поочередно или к электронному блоку 1 или к ЭВМ 5. Подключение мобильного носителя информации 4 к ЭВМ 5 может осуществляться непосредственно (если в мобильном носителе информации и в ЭВМ используется один и тот же интерфейс - USB, RS-232, IRDA, Bluetooth и т.д.) или через дополнительное устройство записи/чтения 6 (если мобильный носитель информации имеет интерфейс, например SPI, SD и т.д., не совпадающий с интерфейсом ЭВМ).

Для ограничения доступа посторонних лиц к работе с регистратором параметров или к работе с системой безопасности грузоподъемной машины, система безопасности может дополнительно содержать блок идентификации оператора 7, подключенный к электронному блоку 1 или входящий в его состав.

Электронный блок 1, выполненный в виде единого конструктивно законченного блока или разделенный на несколько отдельных блоков, содержит микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) 8 и подключенные к нему запоминающее устройство 9, органы управления 10, индикаторы 11, часы реального времени 12 и устройство ввода/вывода информации 13.

При этом запоминающее устройство может быть выполнено на основе микросхем Flash-памяти, например серии АТ45, органы управления 10 - в виде набора кнопок-клавиш, индикаторы 11 - в виде набора светодиодов и символьных жидкокристаллических индикаторов, а часы реального времени - на основе специализированной микросхемы с автономным источником питания, например литиевой батареей.

Подключение датчиков 2 к микропроцессорному вычислителю 8 осуществляется при помощи согласующего устройства, выполненного, в частности в виде многоканального аналого-цифрового преобразователя или устройства ввода/вывода информации 13. В последнем случае возможно применение как отдельных проводов для подключения этих датчиков, так и мультиплексной линии связи с использованием, например CAN или LIN интерфейса. Соответственно, особенности конструктивного исполнения устройства ввода/вывода информации 13 определяются исполнением выходных цепей датчиков 2.

Датчики рабочих параметров 2 в общем случае включают в себя датчики веса поднимаемого груза (силы или давления), угла подъема (наклона) и длины стрелы, угла поворота грузоподъемной машины (азимута), скорости ветра, предельного подъема грузозахватного органа, приближения к линии электропередачи и другие датчики, необходимость установки которых определяется конструкцией конкретной грузоподъемной машины, на которую устанавливается система безопасности.

Исполнительный блок 3 может быть выполнен в виде набора силовых электромагнитных реле или защищенных силовых электронных ключей, подключенных к электрогидравлическим клапанам или к распределителям системы управления грузоподъемной машины.

Мобильный носитель информации 4 содержит энергонезависимую Flash-память 14, подключенную к контроллеру 15. К этому контроллеру могут дополнительно подключаться идентификатор (постоянное или однократно программируемое запоминающее устройство) 16 и для предотвращения непреднамеренного повреждения информации механический переключатель 17 защиты от записи.

Контроллер 15 мобильного накопителя информации 4 выполнен по любой из известных схем, позволяющих реализовать обмен информации с этим накопителем в соответствии со стандартными протоколами и спецификациями SPI, USB, CAN, LIN, RS-232, RS-485, I2C, Bluetooth, Wi-Fi (IEEE 802.11), ZigBee или IRDA. Соответственно, аналогичную конструкцию имеет и устройство ввода/вывода информации 13 (в части подключения мобильного носителя информации 4).

Дополнительно контроллер 15 мобильного накопителя информации 4, а также устройство ввода/вывода информации 13 (в части подключения мобильного носителя информации 4) могут быть выполнены с возможностью аппаратурного или программного шифрования и дешифрования данных, например по рекомендациям SDMI (Secure Digital Music Initiative).

Для обеспечения возможности применения в качестве устройства чтения/записи 6 стандартного устройства для преобразования интерфейса мобильного носителя информации 4 в интерфейс ЭВМ, например USB, целесообразно применение стандартного носителя информации 4. В качестве такого носителя могут быть использованы Flash-карта, в частности по стандарту Secure Digital Card (SD), Smart Media-ID(SM), Content Protection Secure MMC (CP-SMMC), Memory Stick Magic Gate (MS MG), Secure Compact Flash, или накопитель JMTek Flash USB Drive.

Блок идентификации оператора 7 (при его наличии в системе безопасности) может быть реализован, в частности, в виде считывателя отпечатков пальцев, например на микросхеме АТ77С101В фирмы Atmel.

Поясним суть предложенного способа на примере работы системы безопасности грузоподъемной машины со встроенным регистратором параметров.

Перед началом работы грузоподъемной машины в память микропроцессорного вычислителя 8 или в запоминающее устройство 9 предварительно (до начала работы грузоподъемной машины) записываются величины нагрузок, допустимых для различных пространственных положений ее стрелы или грузозахватного органа. Эти величины определяются, как правило, расчетным путем при проектировании грузоподъемной машины и представлены в виде ее грузовых характеристик.

Дополнительно оператор при помощи органов управления 10, расположенных на электронном блоке 1, осуществляет ввод параметров, определяющих режимы работы грузоподъемной машины - положение выдвижных опор, степень запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д. Аналогичным образом оператор вводит параметры координатной защиты, определяющие зону допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования. Введенные оператором параметры также сохраняются в запоминающем устройстве 9 или в памяти микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) 8.

Во время работы грузоподъемной машины оператор воздействует на рычаги управления, например, гидравлическими распределителями отдельных гидравлических приводов механизмов машины, обеспечивая выполнение грузоподъемных операций - подъем и опускание стрелы, подъем и опускание груза лебедкой, поворот платформы грузоподъемной машины и т.д.

При этом микропроцессорный вычислитель 8 работает по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в запоминающем устройстве 9, и через модуль ввода/вывода информации 13 осуществляет обмен информацией с датчиками 2 по общей мультиплексной линии связи или по отдельным проводам. После получения информации от датчиков 2 микропроцессорный вычислитель 8 определяет действительные значения рабочих параметров грузоподъемной машины - текущую нагрузку и фактическое положение ее грузоподъемного (стрелового) оборудования. После чего микропроцессорный вычислитель 8 осуществляет сравнение текущего положения стрелы или грузозахватного органа с пороговыми уровнями, заданными оператором при введении параметров координатной защиты, а также сравнение текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа. Далее в зависимости от результатов этого сравнения, т.е. при приближении стрелы к границам разрешенной зоны работы по координатной защите или в случае превышения максимально допустимой нагрузки, микропроцессорный вычислитель 8 формирует предупреждающие сигналы, поступающие на индикаторы 11, и сигнал отключения работающего в данный момент исполнительного механизма грузоподъемной машины, который через модуль ввода/вывода информации 13 поступают на исполнительный блок 3, который снимает сигнал управления с соответствующего электрогидравлического клапана, блокируя данное движение грузоподъемной машины. Благодаря этому осуществляется координатная защита и защита грузоподъемной машины от перегрузки.

Одновременно микропроцессорный вычислитель 8, работая по программе, разработанной, в частности, при проектировании регистратора параметров или системы безопасности и предварительно записанной в его памяти, производит первичную обработку и преобразование полученной с датчиков 2 информации с целью подготовки необходимых оперативных данных о работе грузоподъемной машины для записи в запоминающее устройство 9 (в память регистратора). К ним относятся, в частности, данные о нагрузке на грузозахватном органе, о координатах груза относительно грузоподъемной машины, об управляющих воздействиях оператора, о состоянии и работоспособности узлов и механизмов грузоподъемной машины, о срабатывании ограничений (блокировок) отдельных движения грузоподъемной машины и другие показатели, предусмотренные техническим заданием на проектирование регистратора параметров. Кроме того, микропроцессорный вычислитель 8 аналогичным образом определяет основные сведения о работе грузоподъемной машины или ее механизмов за определенный период ее работы, например с момента установки на нее регистратора. К ним относятся общая наработка грузоподъемной машины, суммарное число рабочих циклов, суммарная масса поднятых грузов и другие показатели-параметры, предусмотренные техническим заданием на проектирование регистратора.

Указанные параметры микропроцессорным вычислителем 8 записываются в запоминающее устройство 9. При этом одновременно записывается дата и время записи оперативных параметров, которые определяются при помощи часов реального времени 12.

При необходимости считывания записанных данных к электронному блоку подключается мобильный носитель информации 4. Микропроцессорный вычислитель 8, в соответствии с программой его работы, выявляет факт подключения носителя информации 4 и по установленной стандартной процедуре через устройство ввода/вывода информации 13 и контроллер 15 осуществляет перезапись (копирование) данных из запоминающего устройства 9 в Flash-память 14. Далее мобильный носитель информации 4 отключается от электронного блока 1 и непосредственно или через устройство чтения/записи 6 подключается к ЭВМ для переноса (переписывания) данных из Flash-памяти 14 в эту ЭВМ 5 для вторичной обработки. Алгоритмы вторичной обработки заранее определяются при разработке регистратора параметров и заранее записываются в память ЭВМ 5.

В предложенном техническом решении микропроцессорный вычислитель 8, устройство ввода/вывода информации 13 и контроллер 15 выполнены с возможностью перезаписи данных из Flash-памяти 14 или из идентификатора (постоянного запоминающего устройства) 16 в запоминающее устройство 9 или в память микропроцессорного вычислителя 8.

Это дает возможность осуществлять изменения (корректировку) программы работы микропроцессорного вычислителя 8 как в части подготовки данных для записи в регистраторе параметров, так и в части реализации микропроцессорным вычислителем функций защиты грузоподъемной машины. Для этого предварительно разработанная уточненная программа микропроцессорного вычислителя 8 или фрагменты этой программы с помощью ЭВМ 5 записываются во Flash-память 14 и далее переписываются в запоминающее устройство 9 или в память микропроцессорного вычислителя 8, и далее используются в программе его работы. При указанной корректировке программы могут осуществляться изменения набора или вида регистрируемых параметров, корректировка или реализация вычислений дополнительных, в частности статистических, сведений о работе машины, а также перенастройка программы микропроцессорного вычислителя 8 для реализации функций защиты грузоподъемной машины другого типа, например функций защиты от перегрузки машины с другой грузовой характеристикой.

Если регистратор параметров устанавливается на грузоподъемную машину, которая ранее уже эксплуатировалась, то данные в запоминающем устройстве 9 о ее предыдущей работе, в частности наработке, не будут соответствовать действительности. Для исключения этого недостатка эти данные определяются путем оценки технического состояния (диагностирования) грузоподъемной машины или путем их считывания с ранее установленного на эту грузоподъемную машину регистратора параметров, записываются в мобильный носитель информации 4 с помощью ЭВМ 5, далее перезаписываются в запоминающее устройство 9 или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) 8 и идентифицируют как данные регистратора параметров за предыдущий период работы грузоподъемной машины. Т.е. данные о предыдущей работе грузоподъемной машины дописываются (добавляются) к текущим данным регистратора параметров. Запоминающее устройство при этом выбирается с необходимым запасом информационной емкости.

Согласно действующим правилам, в частности РД10-399, необходимо ограничить доступ к работе с регистратором параметров лиц, не имеющих такого права. Для реализации этого мобильный носитель информации 4 содержит идентификатор 16, выполненный, в частности, в виде постоянного запоминающего устройства с записанным в нем индивидуальным неизменяемым номером мобильного носителя информации.

Для работы с регистратором оператор, после установки мобильного носителя информации 4 в электронный блок 1, при помощи органов управления 10 вводит в микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) 8 специальный регистрационный код (ключ). Микропроцессорный вычислитель 8, согласно заложенной в него программы, производит расшифровку и последующее сравнения этого ключа (кода) с идентификатором мобильного носителя информации 4 и, в случае их несовпадения, отключает (блокирует) передачу (запись) данных из запоминающего устройства 9 в мобильный носитель информации 4.

В другом варианте ограничения доступа регистратор параметров дополнительно снабжается блоком идентификации оператора 7, выполненным в виде считывателя его биометрических характеристик, например отпечатков его пальцев. Данные об этих биометрических характеристиках оператора (эталонные данные для последующего сравнения) предварительно записываются в Flash-память 14 мобильного носителя информации 4 с ЭВМ 5. После копирования этих данных из мобильного носителя информации 4 в запоминающее устройство 9 или в память микропроцессорного вычислителя (микроконтроллера) 8 и считывания биометрических характеристик оператора при помощи блока идентификации оператора 7, например по запросу, формируемому микропроцессорным вычислителем 8 на индикаторах 11 после установки в электронный блок 1 носителя информации 4, микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) 8 производит сравнение фактических биометрических характеристик оператора с эталонными и, в случае их существенного несовпадения, запрещают обмен данными с мобильным носителем информации 4 и формируют соответствующее информационное сообщение на индикаторы 11.

Аналогичным образом реализуется ограничение доступа к вторичной обработке информации регистратора параметров на персональной ЭВМ 5. При этом код-ключ доступа вводиться оператором с клавиатуры ЭВМ, либо ЭВМ дополнительно снабжается устройством считывания отпечатков его пальцев.

В организационном плане оператор, после обучения работе с регистратором параметров, одновременно с соответствующим удостоверением получает носитель информации 4, например в виде карты Secure Digital Card (SD) или накопителя JMTek Flash USB Drive. На этом носителе информации 4 записаны его биометрические характеристики (отпечатки пальцев) и (или) шифр-идентификатор. Оператору дополнительно сообщается код-ключ, подлежащий вводу в электронный блок 1 или в ЭВМ 5.

Для считывания данных регистратора параметров или при необходимости перепрограммирования микропроцессорного вычислителя 8 оператор вставляет носитель информации 4 в слот электронного блока 1, вводит свой код-ключ или свои биометрические характеристики (в частности, прикасается пальцем к считывателю отпечатков пальцев - блоку идентификации оператора 7) и после этого получает право на выполнение всех необходимых операций с данными.

Для исключения возможности подделки (изменения) данных регистратора параметров, например с целью сокрытия действительной причины аварии грузоподъемной машины, при копировании или перезаписи данных из запоминающего устройства 9 в мобильный носитель информации (прибор считывания) 4, а также при последующей перезаписи или копировании этих данных из мобильного носителя информации 4 в ЭВМ 5 для вторичной обработки, дополнительно может применяться шифрование этих данных.

Алгоритм шифрования может быть реализован при помощи специального контроллера 15, встроенного в мобильный носитель информации 4, например, по рекомендациям SDMI (Secure Digital Music Initiative). В частности, при записи данных в Flash-память 14 мобильного носителя информации 4 в нее дополнительно записывают (добавляют) код аутентификации (имитовставку), который по заранее установленному алгоритму вырабатывают из записываемых данных с использованием секретного кода (ключа), предварительно введенного в микропроцессорный вычислитель (микроконтроллер) 8 или в ЭВМ 5, а при чтении хранимых в мобильном носителе информации 4 данных дополнительно осуществляют чтение кода аутентификации, после чего путем совместной обработки данных и имитовставки по заранее установленному алгоритму с использованием секретного кода (ключа), выявляют факт изменения хранимых в мобильном носителе информации 4 данных и, при наличии такого факта, формируют соответствующее информационное сообщение на индикаторы 11 или на экран монитора ЭВМ 5.

При соответствующем исполнении контроллера 15 мобильного носителя информации 4 в предложенном техническом решении осуществляется реализация функций криптографической защиты данных регистратора параметров по протоколу WEP 64/128-бит (Wired Equivalent Privacy). Механизм этой защиты основан на известном алгоритме открытого ключа, описанном в стандарте беспроводных сетей LAN.

Для повышения достоверности данных регистратора параметров в предложенном техническом решении при первичной или вторичной обработке этих данных осуществляется их дополнительная проверка с соответствующим формированием предупреждающего сигнала на индикаторы 11 или монитор ЭВМ 5.

Эта проверка производится микропроцессорным вычислителем 8 или ЭВМ 5, в частности, путем сравнения значений параметров работы грузоподъемной машины с предварительно установленным и запомненным (в запоминающем устройстве 9 или в памяти ЭВМ 5) минимальным или максимальным граничными значениями каждого параметра. Если, например, конструкция телескопической стрелы грузоподъемного крана такова, что ее длина находится в пределах от 7 до 20 метров, то очевидно, что значения длины стрелы, получаемые с датчиков 2 и записываемые в регистратор параметров, не могут выходить за указанные граничные значения. Поэтому, в случае выхода значений какого-либо параметра за установленные граничные значения, микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5 идентифицирует эти значения как недостоверные, и они не подлежат записи в запоминающее устройство 9 и не могут быть использованы при вторичной обработке (расшифровке) данных регистратора параметров на ЭВМ 5.

Дополнительная проверка достоверности данных регистратора параметров может быть реализована путем выявления наличия приращений времени каждой последующей записи по отношению к предыдущей. При этой проверке микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5 контролируют, что дата и время каждой последующей записи больше, чем предыдущей, т.е. что эта разность времени положительна. Такая проверка дает определенное подтверждение работоспособности часов реального времени 12, а также правильности работы микропроцессорного вычислителя 8 при выполнении записей времени и даты в запоминающее устройство 9.

Эффективная проверка достоверности записанных данных в регистратор параметров (в запоминающее устройство 9) или достоверности результатов их перезаписи в ЭВМ 5 реализуется путем сопоставления между собой значений отдельных рабочих параметров и выявления их несоответствий в различных режимах работы грузоподъемной машины. Для этого, например, при проектировании грузоподъемной машины определяются и запоминаются зоны возможных значений каждого рабочего параметра грузоподъемной машины в различных режимах ее работы. Эти зоны могут быть записаны в память запоминающего устройства 9 или в память ЭВМ 5 в виде функций или многомерных таблиц.

Микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5, после получения данных от датчиков 2 или считывания информации с носителя информации 4, сопоставляет фактические значения этих данных с зоной возможных значений и, в случае выхода текущих или считанных значений какого-либо рабочего параметра за границы запомненной зоны, формирует сигнал о недостоверности значений этого параметра. Например, перемещение стреловым грузоподъемным краном груза, близкого к максимальной грузоподъемности крана, на больших вылетах принципиально невозможно. Поэтому если в регистраторе параметров по каким-либо причинам получены такие данные, то микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5 указанным способом устанавливает их недостоверность.

В частном случае, для упрощения алгоритмов проверки достоверности данных регистратора параметров, вместо контроля нахождения значений какого-либо рабочего параметра в зоне допустимых значений, микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5 может контролировать только наличие изменений этого параметра в установленном режиме работы грузоподъемной машины. Если, например, по увеличению показаний датчика угла наклона стрелы установлено, что происходит подъем стрелы, а показания датчика нагрузки (или датчика давления в гидроцилиндре подъема стрелы) при этом не изменяются, то микропроцессорный вычислитель 8 или ЭВМ 5 идентифицирует значения этих параметров как недостоверные.

Изобретение обеспечивает эффективную защиту и проверку достоверности данных регистратора параметров, дает возможность перепрограммирования системы безопасности грузоподъемной машины со встроенным регистратором параметров, позволяет осуществить учет в регистраторе предыдущей работы машины, а также ограничить доступ к работе с регистратором лиц, не имеющих такого права.

Источники информации

1. SU 998309, МПК3 В 66 С 13/16, 23.02.1983.

2. RU 2116240 С1, МПК6 В 66 С 23/90, 27.07.1998.

3. Ограничитель нагрузки крана ОНК-140-13. Блок телеметрической памяти ограничителя нагрузки крана ОНК-140. Новые нормативные материалы по безопасной эксплуатации подъемных сооружений. Вып. 2, 1999. - М.: Изд-во ПИО ОБТ, с.47-99.

Группа изобретений относится к подъемно-транспортному машиностроению. В обоих вариантах способа регистрацию параметров грузоподъемной машины (ГПМ) осуществляют путем получения, первичной обработки и преобразования данных о параметрах работы и последующей записи этих данных при помощи микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в запоминающее устройство на ГПМ, а также копирования или перезаписи, по мере необходимости, записанных данных в мобильный носитель информации и последующей перезаписи или копирования этих данных из мобильного носителя информации в ЭВМ для вторичной обработки. В одном из вариантов дополнительно осуществляют копирование или перезапись дополнительных данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера на ГПМ или в ЭВМ. Эти дополнительные данные используют в качестве данных регистратора параметров за предыдущий период работы ГПМ или для изменения программы работы микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в режиме первичной обработки, или преобразования данных о параметрах работы грузоподъемной машины перед их записью в запоминающее устройство или в режиме реализации функций защиты грузоподъемной машины, а также для разрешения обмена данными с мобильным носителем информации. В последнем случае дополнительные данные представляют в виде идентификатора мобильного носителя информации или биометрических данных оператора. Во втором варианте дополнительно осуществляют проверку достоверности данных, а также формирование предупреждающего сигнала при отсутствии этой достоверности. Проверку достоверности осуществляют путем сопоставления значений отдельных параметров работы ГПМ и выявления их несоответствий в различных режимах работы ГПМ. В устройстве регистрации параметров грузоподъемной машины электронный блок включает в себя микропроцессорный вычислитель или микроконтроллер, а также запоминающее устройство и выполнен с возможностью подключения к нему мобильного носителя информации с энергонезависимой памятью. Кроме того, электронный блок выполнен с возможностью считывания данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера, а также с возможностью использования этих данных в качестве данных регистратора параметров за предыдущий период работы ГРМ или в качестве части программы работы микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в режиме обработки или преобразования данных о параметрах работы ГПМ перед их записью в запоминающее устройство или в режиме реализации функций защиты грузоподъемной машины, или с возможностью ограничения доступа к обмену данными с мобильным носителем информации в зависимости от этих дополнительных данных, представленных в виде идентификатора мобильного носителя информации или биометрических данных оператора. Группа изобретений обеспечивает возможность перепрограммирования алгоритмов работы регистратора и системы защиты ГПМ, возможность записи в регистратор данных о предыдущем периоде работы ГПМ, защиту накопленной в регистраторе информации от случайного или преднамеренного искажения, а также позволяет исключить доступ к считыванию и обработке данных регистратора параметров лиц, не имеющих такого права. 3 н. и 16 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Способ регистрации параметров грузоподъемной машины путем получения данных о параметрах ее работы, при необходимости их первичной обработки или преобразования и последующей записи при помощи микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в запоминающее устройство на грузоподъемной машине, а также копирования или перезаписи по мере необходимости записанных данных в мобильный носитель информации и последующей перезаписи или копирования этих данных из мобильного носителя информации в ЭВМ для вторичной обработки, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют копирование или перезапись дополнительных данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера на грузоподъемной машине или в ЭВМ, причем эти дополнительные данные используют в качестве данных регистратора параметров за предыдущий период работы грузоподъемной машины, или для изменения программы работы микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в режиме первичной обработки или преобразования данных о параметрах работы грузоподъемной машины перед их записью в запоминающее устройство или в режиме реализации функций защиты грузоподъемной машины, или для разрешения обмена данными с мобильным носителем информации, причем в последнем случае эти дополнительные данные представляют в виде идентификатора мобильного носителя информации или биометрических данных оператора.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные дополнительные данные получают путем оценки технического состояния грузоподъемной машины или путем считывания данных с регистратора параметров, ранее установленного на эту грузоподъемную машину, и записывают в мобильный носитель информации, причем после копирования или перезаписи этих дополнительных данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера на грузоподъемной машине осуществляют их указанное использование в качестве данных регистратора параметров за предыдущий период работы грузоподъемной машины.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные дополнительные данные записывают в мобильный носитель информации при его изготовлении или программировании как идентификатор этого мобильного носителя информации, а после копирования или перезаписи этих дополнительных данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера на грузоподъемной машине или в ЭВМ используют их для подтверждения принадлежности мобильного носителя информации к числу разрешенных для работы с регистратором.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное подтверждение осуществляют путем ввода регистрационного ключа или кода в микропроцессорный вычислитель, или микроконтроллер, или в ЭВМ, при помощи микропроцессорного вычислителя, или микроконтроллера, или ЭВМ расшифровывают его по заранее установленному и запомненному алгоритму, сравнивают с указанным идентификатором мобильного носителя информации и в случае несовпадения запрещают обмен данными с мобильным носителем информации.5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при указанном копировании или перезаписи данных в мобильный носитель информации и при последующей перезаписи или копировании этих данных из мобильного носителя информации в ЭВМ для вторичной обработки дополнительно осуществляют шифрование данных с помощью дополнительного контроллера, встроенного в мобильный носитель информации.6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при записи данных в мобильный носитель информации на него записывают дополнительный код, который по заранее установленному алгоритму вырабатывают из записываемых данных с использованием секретного кода (ключа), предварительно введенного в микропроцессорный вычислитель, или микроконтроллер, или в ЭВМ, а при чтении данных, хранимых в мобильном носителе информации, дополнительно осуществляют чтение дополнительного кода, после чего путем их совместной обработки по заранее установленному алгоритму с использованием секретного кода (ключа) выявляют факт изменения хранимых в мобильном носителе информации данных и при наличии такого изменения формируют соответствующее информационное сообщение.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительные данные записывают в мобильный носитель информации в виде биометрических данных оператора, например отпечатков его пальцев, а после копирования или перезаписи этих данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство, или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера на грузоподъемной машине, или в ЭВМ, используют эти дополнительные данные для подтверждения права доступа оператора к работе с регистратором параметров, для чего на грузоподъемном кране или на пульте управления ЭВМ дополнительно считывают биометрические данные оператора, при помощи микропроцессорного вычислителя, или микроконтроллера, или ЭВМ осуществляют их сравнение с данными, скопированными или перезаписанными из мобильного носителя информации, и в случае их несовпадения запрещают обмен данными с мобильным носителем информации и при необходимости формируют соответствующее информационное сообщение.8. Способ регистрации параметров грузоподъемной машины путем получения данных о параметрах ее работы, при необходимости их первичной обработки или преобразования и последующей записи при помощи микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в запоминающее устройство на грузоподъемной машине, а также копирования или перезаписи, по мере необходимости, указанных записанных данных в мобильный носитель информации и последующей перезаписи или копирования этих данных из мобильного носителя информации в ЭВМ для вторичной обработки, отличающийся тем, что при указанной первичной или вторичной обработке данных о параметрах работы грузоподъемной машины дополнительно осуществляют проверку их достоверности, а также формирование предупреждающего сигнала при отсутствии этой достоверности, причем указанную проверку достоверности осуществляют путем сопоставления значений отдельных параметров работы грузоподъемной машины и выявления их несоответствий в различных режимах работы грузоподъемной машины.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанное выявление несоответствий осуществляют путем определения рабочих параметров, значения которых должны изменяться в установленном режиме работы грузоподъемной машины, и последующего выявления, по меньшей мере, одного рабочего параметра, значения которого остаются неизменными.10. Устройство регистрации параметров грузоподъемной машины, содержащее датчики параметров ее работы и электронный блок, включающий в себя микропроцессорный вычислитель или микроконтроллер и подключенное к нему запоминающее устройство, причем электронный блок выполнен с возможностью подключения к его микропроцессорному вычислителю или микроконтроллеру мобильного носителя информации и датчиков параметров работы грузоподъемной машины, при этом мобильный носитель информации содержит энергонезависимую память и выполнен с возможностью подключения к ЭВМ, отличающееся тем, что электронный блок выполнен с возможностью считывания данных из мобильного носителя информации в запоминающее устройство или в память микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера, а также с возможностью использования этих данных в качестве данных регистратора параметров за предыдущий период работы грузоподъемной машины или в качестве части программы работы микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в режиме обработки или преобразования данных о параметрах работы грузоподъемной машины перед их записью в запоминающее устройство или в режиме реализации функций защиты грузоподъемной машины, или с возможностью ограничения доступа к обмену данными с мобильным носителем информации в зависимости от этих дополнительных данных, представленных в виде идентификатора мобильного носителя информации или биометрических данных оператора.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что информационная емкость запоминающего устройства или памяти микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера установлена с учетом возможности хранения в ней данных о параметрах предыдущей работы грузоподъемной машины.12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что мобильный носитель информации содержит идентификатор, выполненный в виде запоминающего устройства с записанным в нем индивидуальным номером мобильного носителя информации.13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что микропроцессорный вычислитель или микроконтроллер выполнен с возможностью ввода в него регистрационного ключа (кода), а также с возможностью расшифровки и последующего сравнения этого ключа (кода) с идентификатором мобильного носителя информации и в случае их несовпадения блокирования передачи данных из запоминающего устройства или из памяти микропроцессорного вычислителя или микроконтроллера в мобильный носитель информации.14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что мобильный носитель информации содержит контроллер и подключенный к нему блок Flash-памяти.15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что контроллер мобильного носителя информации и электронный блок выполнены с возможностью осуществления обмена информацией по последовательному протоколу связи.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что контроллер мобильного носителя информации и электронный блок выполнены с возможностью осуществления беспроводного обмена информацией.17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что контроллер мобильного носителя информации выполнен с возможностью реализации криптографической защиты информации.18. Устройство по п.14, отличающееся тем, что мобильный носитель информации дополнительно содержит механический переключатель защиты от записи, подключенный к его контроллеру.19. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит устройство идентификации оператора, например считывания отпечатков его пальцев, подключенное к микропроцессорному вычислителю или микроконтроллеру непосредственно или через устройство ввода/вывода информации, а мобильный носитель информации выполнен с возможностью хранения идентификационных данных оператора.