УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2020 года по МПК G01S5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам связи и обработки данных, и, более конкретно, к устройству и системе для контроля объектов.

Уровень техники

Постоянно возрастающие потребности пользователей обуславливают стремительное развитие технологий в области связи и в смежных областях. В настоящее время ведется активная разработка систем определения местоположения в реальном времени (RTLS). RTLS – это автоматизированная система, обеспечивающая идентификацию, определение координат, отображение на плане местонахождения контролируемых объектов в пределах территории, охваченной необходимой инфраструктурой. RTLS накапливает, обрабатывает и хранит информацию о местонахождении и перемещениях людей, предметов, мобильных механизмов и транспортных средств с целью мониторинга технологических и бизнес-процессов, сигнализации об отклонениях от регламентов, а также с целью ретроспективного анализа тех или иных процессов и ситуаций.

Основные требования, предъявляемые к RTLS, заключаются в достаточной точности позиционирования как внутри помещений, так и снаружи, работе в реальном времени, надёжности анкеров и меток, а также в малых габаритах и весе и низком энергопотреблении меток.

Из уровня техники известны различные решения, которые относятся к позиционированию объектов в пределах заданной области, такие как RU 2660839 C1, US 9526422 B2 (и другие решения автора James Proud), WO 2018/011792 A1, WO 2016/160799 A1, US 9285453 B2, однако все они описывают лишь какие-то узкоспециальные задачи (например, контроль сна, контроль сотрудников при помощи дрона и т.д.) или особенности передачи данных (например, использование электромагнитных особенностей сигнала в ближнем поле для целей определения местоположения, использование UWB в сочетании с GPS), но не предоставляют системы, которые имели бы возможность точной и надежной работы при приемлемом уровне энергопотребления и малых габаритах меток с учетом множества требований различных применений.

Одной из сложностей, возникающих в процессе контроля за объектами, является умышленное или неумышленное нарушение регламентов, предписывающих правила поведения персонала, такое как передача своих меток другим людям, оставление меток на рабочем месте, порча меток и другие подобные случаи.

Из уровня техники известны различные решения, которые предлагают варианты решения по выявлению и пресечению подобных ситуаций, такие как US 10152668 B2, US 2013/0185193 A1, CN 207081671 U, но они не являются достаточно эффективными, простыми, точными и быстрыми.

Другой проблемой при контроле за объектами является возможное ухудшение самочувствие работника, например, при его резком падении с высоты.

Из уровня техники известны решения, в которых рассматривается подобная ситуация, такие как RU 2628026 C1 или WO 2016075013 A1, однако они либо предназначены для узкоспециальных систем, либо не являются достаточно эффективными, простыми, точными и быстрыми.

Ещё одной задачей при контроле за объектами является обработка и анализ данных, получаемых от меток, с целью выявления особенностей поведения сотрудников, однако существующие решения не позволяют проводить его с высокой степенью точности, наглядности и понятности.

Таким образом, существующие решения в той или иной степени непригодны для целей создания системы, которая устраняла бы вышеуказанные недостатки и обладала бы достаточной функциональностью.

Сущность изобретения

С целью устранения по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники, настоящее изобретение направлено на создание устройства и системы для контроля объектов, имеющих повышенный и гибкий функционал с учетом множества требований различных применений и поддержании высокой точности позиционирования и обработки данных.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложено портативное устройство для контроля объекта, содержащее: блок определения местоположения, выполненный с возможностью определения координат, соответствующих местоположению данного устройства, с помощью локальной системы позиционирования в пределах охваченной ей области; набор датчиков, выполненных с возможностью регистрации параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды; блок связи, выполненный с возможностью осуществления связи с целевой информационной системой и с соседними устройствами; и блок управления, выполненный с возможностью: получения, от блока определения местоположения, информации о местоположении данного устройства, получения, от набора датчиков и через блок связи от соседних устройств, параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды, обработки полученных параметров и информации о местоположении данного устройства, и отправки через блок связи в целевую информационную систему информации о местоположении данного устройства и информации о результатах обработки.

В одном из вариантов осуществления портативное устройство для контроля объекта дополнительно содержит блок ввода/вывода, выполненный с возможностью ввода данных и/или управляющих воздействий от и/или вывода данных для пользователя данного устройства и содержащий по меньшей мере одно из: микрофона, динамика, разъема для подключения наушников светового индикатора, экрана, сенсорного экрана, кнопок.

В одном из вариантов осуществления упомянутые соседние устройства содержат по меньшей мере один внешний датчик, расположенный на контролируемом объекте или вблизи него и предназначенный для регистрации параметров объекта и/или параметров окружающей среды, причем блок связи выполнен с возможностью, при осуществления связи с соседними устройствами, получать от упомянутого по меньшей мере одного внешнего датчика информацию о регистрации параметров объекта и/или параметров окружающей среды.

В одном из вариантов осуществления локальная система позиционирования содержит множество узлов, основанных на технологии UWB (сверхширокополосной связи), RFID (радиочастотной идентификации), Bluetooth и/или радиочастотной связи, включая или не включая LoRa-модуляцию, и блок определения местоположения, соответственно, основан на методах: ToA (времени прибытия сигнала), TDoA (разности во времени прибытия сигнала), TWR (двунаправленного измерения расстояния), RSSI (индикатора интенсивности принимаемого сигнала).

В одном из вариантов осуществления целевая информационная система содержит сервер и множество базовых станций, расположенных в пределах области, охваченной локальной системой позиционирования, и блок связи выполнен с возможностью осуществления связи с целевой информационной системой через базовые станции по технологии беспроводной связи.

В одном из вариантов осуществления блок связи выполнен с возможностью осуществления связи с соседними устройствами по технологии Bluetooth, RFID, ZigBee, радиочастотной связи и/или WiFi.

В одном из вариантов осуществления набор датчиков содержит по меньшей мере одно из: гироскопа, акселерометра, барометра, гигрометра, датчика пульса, алкотестера, датчика температуры тела, датчика температуры окружающей среды, акустического датчика, камеры, сканера отпечатков пальцев, дозиметра радиации, газоанализатора.

В одном из вариантов осуществления портативное устройство для контроля объекта дополнительно содержит аккумулятор и блок беспроводной зарядки, выполненный с возможностью беспроводной зарядки аккумулятора с использованием приемопередатчиков локальной системы позиционирования, целевой информационной системы и/или соседних устройств.

В одном из вариантов осуществления набор датчиков содержит акселерометр, причем блок управления выполнен с возможностью: определения, что происходит падение данного устройства с высоты, на основании определения с помощью акселерометра, что происходит ускорение вниз, превышающее по времени предел длительности падения.

В одном из вариантов осуществления упомянутые соседние устройства содержат внешнюю метку, закрепленную на контролируемом объекте, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения, что падение данного устройства с высоты происходит вместе с контролируемым объектом, на основании определения того, что на момент падения внешняя метка по-прежнему находится вблизи данного устройства.

В одном из вариантов осуществления контролируемым объектом является человек или животное, причем данное устройство закреплено на контролируемом объекте и набор датчиков дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, или соседние устройства содержат датчик, закрепленный на контролируемом объекте и выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения, что падение данного устройства с высоты происходит вместе с контролируемым объектом, на основании определения того, что регистрация параметров жизнедеятельности контролируемого объекта по меньшей мере в части процесса падения указывала на то, что данное устройство или упомянутый датчик по-прежнему закреплены на контролируемом объекте, и/или на основании определения того, что в процессе или по окончании падения параметры жизнедеятельности контролируемого объекта указывают на ухудшение его самочувствия.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения возможного нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта.

В одном из вариантов осуществления контролируемым объектом является человек, набор датчиков содержит алкотестер или соседние устройства содержат алкотестер, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения степени алкогольного опьянения контролируемого человека по результатам прохождения им теста с помощью алкотестера.

В одном из вариантов осуществления алкотестер содержится в наборе датчиков, и набор датчиков дополнительно содержит сканер отпечатков пальцев, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения того, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью сканера отпечатков пальцев, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек.

В одном из вариантов осуществления алкотестер содержится в наборе датчиков, и набор датчиков дополнительно содержит датчик ориентации данного устройства в пространстве и камеру, выполненную с возможностью биометрической идентификации контролируемого человека по сетчатке глаза и/или геометрии лица, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения того, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью датчика ориентации и камеры, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек, в процессе прохождения теста в области идентификации камеры выявлено несколько человек или ориентация данного устройства в процессе прохождения теста не позволяет однозначно соотнести контролируемого человека с человеком, проходившим тест.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения возможного нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, что данное устройство находится в статическом положении в течение времени, которое превышает порог статического положения.

В одном из вариантов осуществления порог статического положения соответствует конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения возможного нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, что данное устройство было установлено на другом подвижном объекте, характер движений и перемещений которого отличается от контролируемого объекта.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения возможного нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, что по меньшей мере один блок данного устройства, датчик из набора датчиков данного устройства и/или соседнее устройство утратили работоспособность.

В одном из вариантов осуществления соседние устройства содержат по меньшей мере одно устройство для контроля другого объекта, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения возможного нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и блока связи, что данное устройство и упомянутое по меньшей мере одно устройство для контроля другого объекта находятся на расстоянии меньше порога сближения в течение времени, превышающего порог длительности сближения.

В одном из вариантов осуществления порог сближения и порог длительности сближения соответствуют конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: отправки информации о возможном нарушении регламента, установленного для контролируемого объекта, целевой информационной системе через блок связи.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: получения информации о возможном нарушении регламента, установленного для контролируемого объекта, от целевой информационной системы через блок связи, причем упомянутая информация сформирована целевой информационной системой на основании данных, получаемых от данного устройства и/или от устройств для контроля других объектов.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: управления блоком ввода/вывода для выполнения команд, соответствующих типу определенного нарушения.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: получения информации о возникновении нетипичной ситуации от целевой информационной системы через блок связи, перехода в режим нетипичной ситуации, и управления блоком ввода/вывода для ввода/вывода информации, связанной с режимом нетипичной ситуации.

В одном из вариантов осуществления контролируемым объектом является человек или животное, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, на основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств.

В одном из вариантов осуществления набор датчиков содержит по меньшей мере одно из акселерометра и гироскопа, данное устройство закреплено на контролируемом объекте и набор датчиков дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, или соседние устройства содержат датчик, закрепленный на контролируемом объекте и выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, на основе данных о местоположении, данных о характере движений, получаемых от по меньшей мере одного из акселерометра и гироскопа, и данных о параметрах жизнедеятельности контролируемого объекта, получаемых от соответствующего датчика.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: определения скорости перемещения контролируемого объекта на основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств, причем блок определения местоположения дополнительно выполнен с возможностью определения местоположения с частотой, соответствующей скорости перемещения контролируемого объекта.

В одном из вариантов осуществления блок определения местоположения дополнительно выполнен с возможностью определения местоположения с учетом усреднения предыдущих координат или предсказания будущих координат на основе координат, фактически полученных ранее на основе взаимодействия с узлами локальной системы позиционирования.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: отправки в целевую информационную систему необработанной полной информации о местоположении и параметрах данного устройства с частотой, меньшей, чем частота отправки в целевую информационную систему обработанной информации о местоположении и параметрах данного устройства.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: отправки в целевую информационную систему обработанной информации для построения тепловой карты перемещений контролируемого объекта на основе статистики нахождения данного устройства в каждом местоположении за заданный период времени.

В одном из вариантов осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью: хранения или получения плановой тепловой карты перемещений контролируемого объекта, построения текущей тепловой карты перемещений контролируемого объекта на основе статистики нахождения данного устройства в каждом местоположении за заданный период времени, и определения, соответствует ли текущая тепловая карта плановой тепловой карте.

В одном из вариантов осуществления контролируемым объектом является человек, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью: оценки времени, затраченного за заданный период времени контролируемым человеком на производственные действия и на непроизводственные действия.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена система для контроля объектов, содержащая: локальную систему позиционирования, по меньшей мере одно портативное устройство для контроля объекта по любому из пп. 1-33, и целевую информационную систему.

Настоящее изобретение обеспечивает повышенную и гибкую функциональность устройства и системы для контроля объектов, демонстрируя при этом улучшенные характеристики по сравнению с решениями, известными из уровня техники, такие как повышенная точность контроля и анализа данных, повышенная защита от мошеннических действий персонала и защита от ложных срабатываний при определении таких действий.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показана система для контроля объектов.

На Фиг. 2 показана схема портативного устройства для контроля объекта.

На Фиг. 3 показан пример тепловой карты, которая строится на основе данных от устройств для контроля объектов.

Подробное описание

Обзор системы для контроля объектов

На Фиг. 1 показана система для контроля объектов согласно настоящему изобретению. Система 100 контроля объектов содержит локальную систему 110 позиционирования, по меньшей мере одно портативное устройство 120 для контроля объекта и целевую информационную систему 130.

Локальная система 110 позиционирования содержит множество узлов 111 позиционирования - устройств приема и/или передачи (например, анкеров и шлюзов), основанных на технологии UWB (сверхширокополосной связи), RFID (радиочастотной идентификации), Bluetooth и/или радиочастотной связи, включая или не включая LoRa-модуляцию, и охватывает тем самым определенную область, в рамках которой узлы 111 позиционирования содействуют портативным устройствам 120 (например, меткам) в определении их местоположения. Технология UWB позволяет реализовать определение местоположения с точностью до 10-100 см на расстоянии до 50 м от узла, при этом сложность и стоимость такой системы является относительно низкой, и она не требует прямой видимости и нечувствительна к звуковым помехам. В вариантах осуществления изобретения локальной системой позиционирования может быть система определения местоположения в реальном времени (RTLS) - в качестве примера, BRIO® RTS. Принципы построения локальной системы позиционирования и взаимного расположения её узлов известны специалисту в данной области техники и не рассматриваются подробно в данном документе. Ниже приводится сводная таблица характеристик, обеспечиваемых разными технологиями обмена данными для целей локальной системы позиционирования. При необходимости в настоящем изобретении локальная система позиционирования, помимо вышеуказанных, может быть выполнена на основе или сочетать в себе также технологии LoRa, Bluetooth, Irda, Z-Wave, WLAN, ZigBee и т.д.

Таблица 1

Тип RTLS Точность, м Дистанция, м Стоимость Примечания Пассивные RFID - менее 1 Низкая GPS/ГЛОНАСС 10-15 Низкая Outdoor Сотовая связь 100-500 Низкая Outdoor Wi-Fi 5-15 50 Высокая Массовое применение Инфракрасное 0,1 3-10 Средняя Требует прямой видимости Ультразвуковое 5 3-10 Средняя Требует прямой видимости, чувствительна к звуковым помехам Активные RFID 5 20-100 Средняя UWB 0,1 50 Низкая BRIO RTS

Область, охваченная локальной системой 110 позиционирования, может располагаться внутри здания или помещения (indoor-исполнение) или вне его (outdoor-исполнение) и в общем случае ограничивается лишь покрытием территории узлами 111 позиционирования, при этом система является расширяемой. В качестве иллюстративного неограничивающего примера, эта область может представлять собой пять 3-этажных корпусов предприятия, в которых каждый этаж оснащен надлежащим количеством узлов 111 позиционирования, и остальную территорию предприятия, в рамках периметра которой установлены надлежащим образом узлы 111 позиционирования, а также при необходимости прилегающие территории и дороги, оборудованные инфраструктурой позиционирования. В качестве других неограничивающих примеров, эта область может представлять собой строительную площадку, стадион, шахту и т.д. Система 110 имеет самовосстанавливающуюся ячеистую структуру и резервированные шлюзы, что обеспечивает повышенную живучесть сети – способность продолжать работу при выходе из строя любого элемента.

Портативное устройство 120 может быть выполнено в виде брелка, браслета, метки, смартфона, умных часов и т.д., и предназначено для контроля (отслеживания, мониторинга) объектов 140 в рамках локальной системы 110 позиционирования. В качестве объекта 140, подлежащего контролю, может выступать как человек, так и животное, техника, контейнер с грузом или в общем случае любой объект, который выполняет или в отношении которого выполняются какие-либо действия, такие как перемещение, рабочие операции и т.д. Например, человек может носить портативное устройство 120 при себе (например, в кармане) или крепить на теле (например, в виде браслета), в зависимости от комплектации и требований применения. Портативное устройство 120 может быть прикреплено к любому другому объекту, который требуется контролировать.

Портативное устройство 120 с помощью узлов 111 локальной системы 110 позиционирования определяет своё местоположение в рамках этой системы, при необходимости собирает другие данные и передает информацию о местоположении другие собранные данные в целевую информационную систему 130.

Целевая информационная система 130 содержит сервер 131 и множество базовых станций 132, расположенных в пределах области, охваченной локальной системой 110 позиционирования. Базовые станции 132 могут быть подключены к серверу 131 по проводной и/или беспроводной сети. Сигналы от портативного устройства 120 могут сначала передаваться по радиоканалу на ближайшую доступную базовую станцию 132, а затем из неё по проводной и/или беспроводной сети передаваться на сервер 131. Сервер 131 может содержать базу данных 133, в которой сохраняется информация от всех подключенных портативных устройств 120, а также программно-аппаратно реализованные комплексы систем контроля управления доступом (СКУД) 133, автоматизированные системы управления (АСУ) 134 и т.д., предназначенные для дистанционного контроля активности (например, перемещения) объектов в реальном времени, управления правами их доступа в различные зоны в пределах области позиционирования и управления процессами, связанными с контролем за объектами и с событиями, происходящими в течение активности объектов и контроля за ними.

Обзор устройства для контроля объекта

На Фиг. 2 показана схема портативного устройства для контроля объекта согласно настоящему изобретению. В предпочтительном варианте осуществления портативное устройство 200 (аналогичное вышеупомянутому устройству 120 на Фиг. 1) для контроля объекта содержит блок 210 определения местоположения, набор 220 датчиков, блок 230 связи и блок 240 управления.

Блок 210 определения местоположения предназначен для определения координат, соответствующих местоположению данного устройства, с помощью локальной системы позиционирования в пределах охваченной ей области. Блок 210 определения местоположения может содержать 4 или более анкеров, 1 или более меток и другие модули. Блок 210 определения местоположения может содержать элементы, основанные на технологии UWB (например, с возможностью работы в диапазонах 2,85 - 10,6 ГГц), RFID, Bluetooth и/или радиочастотной связи, включая или не включая LoRa-модуляцию, и соответственно, функционирующие на методах: ToA (времени прибытия сигнала), TDoA (разности во времени прибытия сигнала), TWR (двунаправленного измерения расстояния), RSSI (индикатора интенсивности принимаемого сигнала), в соответствии с тем, на каких технологиях основана локальная система позиционирования. Сочетание нескольких таких технологий в одной системе позволяет снизить энергопотребление портативного устройства 200 и в целом системы 100 при поддержании высокой точности (до 1 м и менее) и надежности определения местоположения и сохранении относительно небольшой сложности.

Набор 220 датчиков предназначен для идентификации контролируемого объекта и для регистрации параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды. Например, для регистрации параметров данного устройства набор датчиков может содержать по меньшей мере одно из гироскопа, акселерометра и магнитометра (в основном они используются вместе); для регистрации параметров контролируемого объекта - по меньшей мере одно из датчика пульса, алкотестера, датчика температуры тела, акустического датчика, камеры, сканера отпечатков пальцев; для регистрации параметров окружающей среды - по меньшей мере одно из акселерометра, гироскопа, барометра, гигрометра, датчика температуры окружающей среды, акустического датчика, камеры, дозиметра радиации, газоанализатора. Конкретный набор датчиков зависит от требований конкретного применения.

С помощью набора 220 датчиков в режиме реального времени может производиться, например, отслеживание жизненных показателей, таких как снятие кардиограммы и температуры тела человека, определение степени алкогольного опьянения; отслеживание активности контролируемого объекта и отслеживание положения устройства, например, измерение угловых и поступательных ускорений, наклонов, ориентации в пространстве (до 6 степеней свободы с применением гироскопов и акселерометров); поддержание связи с другими устройствами, с оператором, с руководителем или с целевой информационной системой с применением акустического датчика и камеры; биометрическая идентификация персонала, например, по геометрии лица, сетчатке глаза, голосу или отпечаткам пальцев с применением камеры, сканера или акустического датчика; измерение условий окружающей среды, таких как температура, влажность, давление атмосферного воздуха, вибрация, ионизирующее излучение, химический состав воздуха, уровень шума. Набор 220 датчиков может содержать любую комбинацию перечисленных выше функций.

Блок 230 связи предназначен для осуществления связи с целевой информационной системой 130 и с соседними устройствами. Соседними устройствами могут быть внешние датчики, расположенные на контролируемом объекте или вблизи него и предназначенные для регистрации параметров объекта и/или параметров окружающей среды, а также другие устройства для контроля других объектов. Таким образом, при осуществления связи с соседними устройствами блок связи может получать от внешних датчиков и устройств информацию о регистрации параметров данного объекта или других объектов, а также информацию о регистрации параметров окружающей среды. Тем самым, если в заданной системе данный объект или соседние объекты уже содержат некоторый набор датчиков и устройств контроля, то в некоторых случаях может использоваться упрощенное портативное устройство 200 с минимальным или со своим собственным набором датчиков, так как недостающие сведения оно может получать от соседних устройств. Это может касаться, в частности, датчиков для измерения параметров окружающей среды или датчиков измерения параметров жизнедеятельности, которые могут быть относительно габаритными и энергозатратными и могут требовать специального крепления. Например, если предполагается совместная работа бригады в составе 4 человек в сложных условиях, то портативные устройства 200 у всех участников бригады могут содержать акселерометр, гироскоп, микрофон, динамик и камеру, и в то же время первое устройство может дополнительно содержать газоанализатор, второе устройство - дозиметр, а третье и четвертое устройство не содержать дополнительных датчиков. Это снижает сложность и стоимость системы и позволяет уменьшить габариты портативных устройств без потери важных данных. Блок связи осуществляет связь с соседними устройствами по технологии Bluetooth, RFID, ZigBee, радиочастотной связи и/или WiFi, в зависимости от того, на основе каких технологий связи работают эти соседние устройства.

Как указывалось выше, целевая информационная система 130 содержит один или более серверов и множество базовых станций, расположенных в пределах области, охваченной локальной системой позиционирования. Блок 230 связи выполнен с возможностью осуществления связи с целевой информационной системой через базовые станции по технологии беспроводной связи, например, LoRa, ZigBee, GSM/LTE, нестандартизированный протокол и т.д.

Блок 240 управления выполнен с возможностью: получения, от блока 210 определения местоположения, информации о местоположении данного устройства 200; получения, от набора датчиков 220 и через блок 230 связи от соседних устройств, параметров данного устройства 200, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды; обработки полученных параметров и информации о местоположении данного устройства; а также отправки через блок 230 связи в целевую информационную систему 130 информации о местоположении данного устройства 200 и информации о результатах обработки. Блок управления может быть реализован на базе по меньшей мере одного из контроллера, микроконтроллера, процессора, микропроцессора, процессора обработки сигналов, специализированной микросхемы ASIC и т.п. Блок управления может содержать функционально связанные друг с другом физические модули и/или хранимые в памяти программные модули, предназначенные для выполнения функций, описываемых в данном документе применительно к блоку управления, с помощью собственно указанных физических модулей и/или с помощью процессора.

Такое исполнение портативного устройства 200 позволяет должным образом реализовать контроль объектов в заданной области с учетом множества требуемых параметров, при этом оптимизируя баланс между компактностью, функциональностью, энергопотреблением и сложностью системы.

В дополнительном варианте осуществления портативное устройство 200 может содержать блок 250 ввода/вывода, выполненный с возможностью ввода данных и/или управляющих воздействий от и/или вывода данных для пользователя данного устройства. Для этого блок 250 ввода/вывода может содержать по меньшей мере одно из: микрофона, динамика, разъема для подключения наушников, светового индикатора, экрана, сенсорного экрана, кнопок, с которыми может взаимодействовать пользователь, чтобы управлять устройством 200, вводить в него данные для отправки на сервер или получать из целевой информационной системы 130 рекомендации, команды, обратную связь и другую информацию, которая может ему понадобиться.

Питание портативного устройства 200 может производиться от типовых элементов питания (батареек) или от встроенного аккумулятора 260. Также при необходимости портативное устройство 200 может содержать блок 270 беспроводной зарядки, предназначенный для беспроводной зарядки аккумулятора 260. Это увеличивает срок непрерывной работы устройства 200 и увеличивает точность и надежность его работы и работы системы в целом. Беспроводная зарядка может производиться с использованием зарядных площадок и станций. Еще в одном варианте осуществления беспроводная зарядка может производиться при содействии приемопередатчиков локальной системы позиционирования, чтобы излучатели энергии могли формировать направленное излучение с максимумом именно в той точке, где располагается устройство 200, что повышает эффективность зарядки. Беспроводная зарядка может также производиться с использованием целевой информационной системы, соседних устройств и/или любых других стационарных или портативных устройств, способных беспроводным образом заряжать устройство 200 – это еще больше увеличивает портативность устройства и его независимость от наличия поблизости зарядных площадок.

В некоторых вариантах осуществления портативное устройство 200 может выполняться в пылевлагозащищённом и антивандальном исполнении, с возможностью работы в экстремальных температурах, например, в соответствии со стандартом IP68 или лучше. Это увеличивает надежность устройства.

Принцип работы системы и устройств для контроля объектов

Система (100) для контроля объектов и множество входящих в нее портативных устройств (120, 200) для контроля объектов работают следующим образом.

На контролируемой территории установлены узлы 111 локальной системы 110 позиционирования (например, BRIO® RTS). Портативное устройство 200, например, может быть выполнено в виде брелка на базе мобильной платформы с сенсорным экраном и камерой, и далее в данном документе может взаимозаменяемо называть брелком, но без ограничения таковым. Брелок 200 для отслеживания работника, носимый работником в кармане, определяет своё местоположение, взаимодействуя с узлами 111 локальной системы 110 позиционирования (например, по UWB) и собирает данные со встроенных датчиков, с внешних датчиков, которые закреплены на контролируемом объекте или находятся рядом с ним (например, с пульсометра, расположенного на запястье, по Bluetooth), а также с других меток, например, размещенных на экипировке (например, с Bluetooth-датчика, вшитого в каску), и других брелков, которые выполняют контроль за другими работниками (например, тоже по Bluetooth). После предварительной обработки данные передаются в целевую информационную систему 130 по беспроводному каналу (например, WiFi) на ближайшую базовую станцию 132. Базовая станция 132 подключена к серверу 131 системы 130 по проводной сети. На сервере 131 вычисляется позиция брелка 200 и анализируются дополнительные данные (пульс, шагомер и пр.) с помощью набора программных алгоритмов. Информация сохраняется в базе данных. Визуализация и доступ к данным реализованы через web-интерфейс. Обработка данных от датчиков и данных о местоположении может производиться как самим брелком 200, так и целевой информационной системой 130.

Частота (то есть периодичность, число повторений за заданный промежуток времени) и формат отправки данных на сервер 131 может меняться в зависимости от требований конкретного применения, от окружающих условий, от возможностей обработки брелка 200, от состояния брелка 200, от показателей жизнедеятельности отслеживаемого работника. Например, необработанная полная информация о местоположении и параметрах брелка 200 может отправляться на сервер 131 с частотой, меньшей, чем частота отправки обработанной информации о местоположении и параметрах брелка. Обработка информации может заключаться в ее сжатии, в отбрасывании повторяющихся и близких данных, в преобразовании данных в формат индикаторов/флагов, указывающих на те или иные особенности перемещения, параметров жизнедеятельности и событий. Например, если брелок не перемещается или перемещается лишь в пределах узкой ограниченной области, то данные о местоположении могут вообще не отправляться или отправляться редко, и при этом могут отправляться в виде флага, указывающего, что перемещение отсутствует. Если перемещение стало значительным, частота отправки данных может увеличиться, формат отправляемых данных может смениться на полный. В другом варианте даже при наличии перемещения может быть достаточно лишь передачи индикатора, указывающего номер зоны, в которой в данный момент находится брелок. Если жизненные показатели человека находятся в рамках нормы, то данные о жизнедеятельности могут вообще не отправляться или отправляться редко, и при этом могут отправляться в виде индикатора, указывающего диапазон, в котором в данный момент находятся эти показатели, или флага, указывающего, что состояние работника в пределах нормы. Если состояние работника ухудшилось, частота отправки данных может увеличиться, формат отправляемых данных может смениться на расширенный. Также в расширенном или полном формате может передаваться тот показатель, который вышел за пределы нормы. Аналогичным образом, если параметры окружающей среды находятся в норме, может лишь изредка отправляться флаг «ОК», если же какой-то параметр стал указывать на опасность или нетипичные условия, передача может участиться, а ее формат может смениться на расширенный. Если требуется максимально долгое время работы брелка без подзарядки или если заряд аккумулятора является низким, то данные могут передаваться редко и лишь в формате флагов или индикаторов. Такой подход позволяет сократить объем передаваемых данных и снизить нагрузку на брелок, на сервер и на сеть связи, а также улучшить показатели энергопотребления без потери качества контроля. Если брелок оснащен блоком управления с недостаточными возможностями обработки, данные могут отправляться на сервер в необработанном виде. Такой подход позволяет снизить сложность и стоимость брелка, переложив функции обработки на сервер. Если время, требуемое на обработку данных и их передачу на сервер в обработанном виде, больше времени, требуемого на передачу данных в необработанном виде, а ситуация требует максимально быстрой передаче в режиме реального времени, данные могут передаваться с высокой частотой в необработанном виде. Аналогичным образом, например, при достижении работником определенной зоны, может потребоваться передача максимально подробных данных от акустического датчика и камеры, и тогда данные с них могут передаваться с высокой частотой в необработанном виде, в отличие от других зон, из которых эти данные вообще не передаются или передаются в сжатом виде. Несмотря на возможное увеличение энергопотребления, такой подход позволяет повысить точность контроля, чтобы на стороне сервера имелись все необходимые данные в режиме реального времени, например, в важных или в критических ситуациях.

В одном из вариантов осуществления, блок 240 управления брелка 200 может самостоятельно выявить нетипичную ситуацию (ситуацию, при которой условия окружающей среды или показатели жизнедеятельности значительно отличаются от предварительно заданных типовых значений, или ситуацию, указывающую на наличие чрезвычайного происшествия или иного события, не предусмотренного регламентом или правилами) на основании окружающих условий, состояния брелка 200 и показателей жизнедеятельности отслеживаемого объекта или получить информацию о возникновении нетипичной ситуации от целевой информационной системы 130 через блок 230 связи. В таком случае брелок 200 может перейти в режим нетипичной ситуации, в котором могут быть активированы те или иные принципы обработки и передачи данных (например, упомянутые выше частота и формат отправки данных на сервер 131), а также может быть активирован блок ввода/вывода для ввода/вывода информации, связанной с режимом нетипичной ситуации (например, могут включиться камера, динамик и микрофон для оперативной связи сотрудника с руководителем или вывода персонала из здания в случае ЧП). Это позволяет оперативно реагировать не изменение ситуации и увеличить точность передаваемых данных.

Блок 210 определения местоположения определяет местоположение с различной частотой, например, 1-50 раз в секунду, в зависимости от окружающих условий, от состояния брелка 200, от показателей жизнедеятельности отслеживаемого работника. В одном из вариантов осуществления, на основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора 220 датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств, блок 240 управления определяет скорость перемещения работника, и блок 210 определения местоположения определяет местоположение с частотой, соответствующей скорости перемещения работника. Например, если брелок 200 находится в статике, он переходит в режим энергосбережения, и частота определения местоположения снижается. Если брелок 200 движется с большой скоростью, частота определения местоположения является максимальной, чтобы сохранять точность контроля. Такой подход позволяет улучшить показатели энергопотребления без потери точности контроля объекта.

Анализ данных

Как указывалось выше, обработка и анализ данных от датчиков и данных о местоположении может производиться как самим портативным устройством 200, так и целевой информационной системой 130. Далее будут подробно описаны возможности анализа и обработки данных, предусмотренные настоящим изобретением, с точки зрения портативного устройства 200, но следует понимать, что по меньшей мере часть этой обработки может выполнять сервер 131, на который портативное устройство 200 может отправлять необработанные или частично обработанные данные.

Выявление падения с высоты

На основании определения с помощью акселерометра, что происходит долгое ускорение вниз, превышающее по времени предел длительности падения, блок управления брелка может определить, что происходит его резкое падение с высоты. Тем самым, реализуется простой и быстрый способ определения данного события.

Если у контролируемого объекта имеются другие закрепленные на нем соседние устройства (например, метка, вшитая в экипировку), то определение того, что на момент падения внешняя метка по-прежнему находится вблизи данного устройства, дает основание определить, что падение брелка с высоты происходит вместе с контролируемым объектом. Это позволяет разделять случаи падения объекта вместе с брелком от случаев падения только самого брелка (например, от случаев, когда человек просто уронил или выбросил свой брелок, но сам не упал).

Более того, если контролируемым объектом является человек или животное, а брелок сам закреплен на контролируемом объекте и содержит датчик жизнедеятельности (например, пульса), или соседние устройства содержат внешний датчик жизнедеятельности, закрепленный на контролируемом объекте, то блок управления брелка может определять, что падение брелка с высоты происходит вместе с контролируемым объектом, на основании определения того, что регистрация параметров жизнедеятельности контролируемого объекта по меньшей мере в части процесса падения указывала на то, что брелок или упомянутый внешний датчик по-прежнему закреплены на контролируемом объекте (то есть могут осуществлять измерения и предоставлять показания измерений), и/или на основании определения того, что в процессе или по окончании падения параметры жизнедеятельности контролируемого объекта указывают на ухудшение его самочувствия. Например, если выявлено, что в процессе падения показания пульса по-прежнему передаются и пульс работника резко участился, а после падения пульс стал слабым, то это может указывать на то, что этот человек упал с высоты и получил травму. Это позволяет быстро и своевременно выявлять травмоопасные ситуации, связанные с падением людей с высоты.

В одном из вариантов осуществления, если выявлено резкое ускорение вниз, может быть активирован упоминавшийся выше режим нетипичной ситуации.

Выявление нарушений регламента

В рабочем процессе может происходить умышленное или неумышленное нарушение регламентов, предписывающих правила поведения персонала или правила выполнения рабочих операций. Примерами таких нарушений могут быть действия обманного или мошенического характера, такие как передача своих брелков другим людям, оставление брелков на рабочем месте, порча брелков, закрепление своих брелков на других подвижных объектах, алкогольное опьянение. Предлагаемые брелок и система предусматривают возможность выявления подобных случаев и принятия мер по их предотвращению.

Если блок управления брелка самостоятельно определил возможное нарушение регламента, установленного для контролируемого объекта, он может отправить информацию об этом на сервер целевой информационной системы через блок связи. В другом варианте блок управления может получить от сервера информацию о возможном нарушении регламента, сформированную на основании данных, получаемых от данного брелка и/или от других брелков, предназначенных для контроля других объектов. При этом может быть активирован блок ввода/вывода для выполнения команд, соответствующих типу определенного нарушения. При этом брелок может оповестить сотрудника, например, вибрацией, миганием светодиодов, или, если позволяет комплектация, сообщением на экране, или предварительно заданным звуковым сигналом или голосовым сообщением от оператора в реальном времени, о том, что попытка обмана выявлена и следует ее прекратить. Также могут быть активированы необходимые датчики, такие как микрофон и камера, позволяющие серверу автоматически или оператору оценить, действительно ли происходит нарушение. Сотрудник может, например, ввести данные, сделать фотографию или сообщить голосом причину нарушения или сведения о том, что нарушения не было. Это позволяет быстро и своевременно выявлять нарушения регламента и при необходимости пресекать их, тем самым повышая эффективность рабочего процесса и контроля за объектами, и с другой стороны, позволяет сотрудникам давать обратную связь касательно того, что с их стороны в данный момент не было нарушений, что тоже увеличивает точность контроля и защиту от ложных срабатываний.

Алкогольное опьянение

В некоторых применениях требуется строго контролировать случаи алкогольного опьянения сотрудников. Для этого данный брелок или соседние брелки должны содержать алкотестер. В качестве последнего может применяться портативный датчик содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе или другой портативный анализатор газов.

С помощью алкотестера контролируемый человек проходит тест, и по полученным показаниям блок управления определяет степень алкогольного опьянения, если таковое имеется. Например, такой тест может проходить в начале рабочего дня и после перерыва, может быть повторно пройден в любое время по указанию руководителя в режиме реального времени. Тест может проходить перед видеокамерой, например, на проходной. Если у руководителя или оператора возникли сомнения, то он может попросить повторно пройти тест, задействуя блок связи и блок ввода/вывода. Это позволяет быстро и своевременно выявлять алкогольное опьянение и обеспечивает защиту от обмана.

Если набор датчиков содержит сканер отпечатков пальцев, то блок управления брелка или сервер может определять, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью сканера отпечатков пальцев, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек. Это обеспечивает дополнительную защиту от обмана.

Еще большей защиты от обмана можно добиться, если набор датчиков дополнительно содержит гироскоп и камеру, выполненную с возможностью биометрической идентификации контролируемого человека по сетчатке глаза и/или геометрии лица. В таком случае блок управления брелка или сервер может определять, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью гироскопа и камеры, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек, в процессе прохождения теста в области идентификации камеры выявлено несколько человек или ориентация данного устройства в процессе прохождения теста не позволяет однозначно соотнести контролируемого человека с человеком, проходившим тест (например, брелок при прохождении теста был перевернут).

Анализ состояния брелка

Для выявления возможного нарушения регламента может проводиться анализ состояния брелка.

Так, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, блок управления брелка или сервер может определять, что брелок находится в статическом положении в течение времени, которое превышает порог статического положения (например, брелок неподвижен дольше 30 минут, хотя регламент не предусматривает нахождение работника или контролируемой детали на одном месте в течение 20 минут и более). В таком случае блок управления брелка или сервер может определять, что, возможно, произошло нарушение регламента, установленного для контролируемого объекта. Такой подход является простым и быстрым и во многих случаях достаточно эффективным.

Порог статического положения брелка может соответствовать конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени. Например, работнику может разрешаться оставлять свой брелок в обед на рабочем месте. Или регламентом может допускаться длительное пребывание сотрудника в кабинете руководства или переговорной комнате. Это позволяет увеличить точность контроля и анализа данных и защиту от ложных срабатываний.

Время статического положения брелка может быть накопительным для той или иной области, типа активности, выполняемой контролируемым объектом или в отношении него, и/или для конкретного периода времени. Например, характер работы сотрудника является таковым, что он может подолгу находиться на рабочем месте, но ему не разрешается слишком долго в течение дня находиться, например, в курилке. Это позволяет увеличить точность контроля и анализа данных.

Блок управления брелка или сервер может определять возможное нарушение регламента на основании определения, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, что брелок был установлен на другом подвижном объекте, характер движений и перемещений которого отличается от контролируемого объекта. Например, если брелок был прикреплен к собаке, бегающей по территории строительной площадки, тип активности этой собаки может указывать на то, что брелком пользуется не человек. Или брелок может быть установлен водителем в рабочем вилочном погрузчике на складе, но несмотря на периодическое перемещение погрузчика вместе с водителем и брелком, отсутствуют характерные для человека движения и перемещение брелка за пределы склада или в зоны, где не может находиться погрузчик, но может и скорее всего должен время от времени появляться водитель. Возможна и более сложная реализация, в которой система может анализировать и запоминать индивидуальные особенности перемещений каждого сотрудника и сопоставлять текущий характер движений и перемещений с сохраненным. Данные подходы позволяют увеличить точность контроля и анализа данных.

На основании определения, что по меньшей мере один блок или датчик самого брелка и/или соседнее устройство утратили работоспособность, блок управления брелка или сервер может определять, что возможна порча брелка или соседних устройств. Для проверки этой гипотезы, чтобы выяснить, действительно ли произошла порча и является ли она умышленной, могут понадобиться дополнительные действия, однако сам факт выявления такого предположения является полезным для многих случаев и позволяет своевременно принять меры по устранению нарушения или неполадок в работе устройств. Далее, например, может активироваться связь оператора с работником, автоматическое предложение пользователю проверить и по возможности устранить неполадки или ввести обратную связь, в том числе с применением соседних брелков, если данный брелок утратил надлежащую работоспособность. Данные подходы позволяют увеличить точность контроля и защиту от ложных срабатываний.

Если с помощью блока определения местоположения и блока связи определено, что данный брелок и соседний брелок для контроля другого объекта находятся на расстоянии меньше порога сближения в течение времени, превышающего порог длительности сближения, блок управления брелка или сервер может определять возможный сговор двух сотрудников и передачу двух их брелков одному из них. Такой подход является простым и быстрым и во многих случаях достаточно эффективным.

Порог сближения и порог длительности сближения могут соответствовать конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени. Например, в столовой или в гардеробе работники при желании могут передавать друг другу свои брелки или снимать и складывать их рядом. Или во время регламентированных перерывов может быть разрешено длительно находиться рядом, тогда как в рабочее время предписывается основную часть времени проводить на своем рабочем месте, то есть в отдалении от соседних брелков. Это позволяет увеличить точность контроля и анализа данных и защиту от ложных срабатываний.

Определение эффективности рабочего процесса

На основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств, может выполняться определение интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, таким как человек или животное. Например, по данным о характере пульса и температуре тела от датчиков, закрепленных на теле, а также вместе с данными о перемещениях от акселерометра и гироскопа можно сделать вывод, что человек интенсивно работает лопатой или пишет сообщения и курит. Это позволяет быстро и своевременно выявлять нарушения регламента и при необходимости пресекать их, тем самым повышая эффективность рабочего процесса и контроля за объектами. Также это позволяет собирать статистику активности персонала, проводить сравнение полученных данных с типовыми данными или с эталонными для данного сотрудника данными, выявлять наиболее работоспособных сотрудников.

Построение тепловой карты

На основе обработанных или необработанных данных, полученных от брелка, целевая информационная система может строить тепловую карту активности (например, перемещений) контролируемого объекта за заданный период времени, такой как рабочий день или смена. Пример такой карты показан на Фиг. 3. Текущая тепловая карта строится на основе статистики нахождения брелка в определенном местоположении (например, зоне, квадрате). Чем дольше метка находится в квадрате, тем ярче этот квадрат подсвечивается. Также на карте могут отображаться дополнительные данные, например, зоны, карта местности, анкеры, информация с датчиков, сами брелки, подложка, треки и любая другая информация.

Регламент рабочего процесса может предусматривать плановую тепловую карту активности контролируемого объекта. При сравнении вышеуказанных данных об интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, с плановой тепловой картой активности может производиться оценка времени, затраченного за заданный период времени (например, за смену) контролируемым человеком на производственные действия (например, перемещение между рабочими зонами и нахождение в определенной зоне) и на непроизводственные действия персонала (курение, перерывы, сон на рабочем месте и т.п.). Такой анализ может выполняться как в сервере, так и в самом брелке, если блок управления получил от сервера или иным способом и хранит плановую тепловую карту активности. Сопоставление текущей и плановой тепловых карт может также производиться путем выявления разницы между самими изображениями тепловых карт.

Зоны, в которых сотрудник провел в течение заданного периода времени (например, смены) то или иное количество времени, могут отображаться соответствующим цветом и/или размерами отображаемой точки (или пятна или иной подходящей фигуры). Например, как показано на Фиг. 3, сотрудница (швея) провела наибольшее время на своем рабочем месте в швейном цехе – область, выделенная прямоугольником, в которой отображено большое темное пятно, в течение смены относительно немало времени провела около стола запуска и в плановом отделе, в целом немного перемещалась по этажу и заходила на склад, а во время регламентируемых перерывов подходила к другим рабочим местам, выходила на лестницу и посещала санузел.

Такие подходы, связанные с тепловыми картами, позволяют быстро и своевременно выявлять нарушения регламента и при необходимости пресекать их, тем самым повышая эффективность рабочего процесса и контроля за объектами. Также это позволяет собирать статистику активности персонала, проводить сравнение полученных данных с типовыми данными или с эталонными для данного сотрудника данными, выявлять наиболее работоспособных сотрудников. С помощью такой карты можно также выявить критические зоны или периоды времени, которые снижают эффективность работы персонала и требуют реорганизации рабочего процесса.

На основе тепловой карты можно выявлять наиболее загруженные зоны пространства или, наоборот, неиспользуемые. Это актуально для публичных мест, выставок и торговых площадок, где неиспользуемые пространства можно заполнить стендом, павильоном и т.д. А загруженные коридоры разгрузить обходными путями или, например, заменить напольное покрытие на более износостойкое.

Применение

Устройства и системы согласно настоящему изобретению можно использовать на предприятиях, строительных площадках, спортивных объектах, магазинах, выставках и иных помещениях и территориях, где требуется отслеживание объектов – например, персонала и грузов для повышения эффективности работы, безопасности и анализа физических показателей.

Следует понимать, что хотя в настоящем документе для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций, могут использоваться такие термины, как "первый", "второй", "третий" и т.п., эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент, компонент, область, слой или секцию от другого элемента, компонента, области, слоя или секции. Так, первый элемент, компонент, область, слой или секция может быть назван вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией без выхода за рамки объема настоящего изобретения. В настоящем описании термин "и/или" включает любые и все комбинации из одной или более из соответствующих перечисленных позиций. Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Функциональность элемента, указанного в описании или формуле изобретения как единый элемент, может быть реализована на практике посредством нескольких компонентов устройства, и наоборот, функциональность элементов, указанных в описании или формуле изобретения как несколько отдельных элементов, может быть реализована на практике посредством единого компонента.

В одном варианте осуществления элементы/блоки предложенного устройства находятся в общем корпусе, могут быть размещены на одной раме/конструкции/печатной плате и связаны друг с другом конструктивно посредством монтажных (сборочных) операций и функционально посредством линий связи. Упомянутые линии или каналы связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, дорожка, беспроводная линия связи (индуктивная, радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.). Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не раскрываются отдельно.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.

Конструктивное исполнение элементов предложенного устройства является известным для специалистов в данной области техники и не описывается отдельно в данном документе, если не указано иное. Элементы устройства могут быть выполнены из любого подходящего материала. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием известных способов, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках, литьё по выплавляемой модели, наращивание кристаллов. Операции сборки, соединения и иные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям специалиста в данной области и, таким образом, более подробно поясняться здесь не будут.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков предложенного устройства (например, блока управления), но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так, аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.

Специалисту в области техники должно быть также понятно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных, примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.

Несмотря на то что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать настоящее изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку специалисту в данной области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники могут быть очевидны различные другие модификации и варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

Изобретение относится к системам связи и обработки данных, и, более конкретно, к устройству и системе для контроля объектов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности контроля и анализа данных. Согласно изобретению портативное устройство для контроля объекта содержит блок определения местоположения для определения координат, соответствующих местоположению данного устройства, с помощью локальной системы позиционирования в пределах охваченной ей области; набор датчиков для регистрации параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды; блок связи для осуществления связи с целевой информационной системой и с соседними устройствами; и блок управления для получения, от блока определения местоположения, информации о местоположении данного устройства, получения, от набора датчиков и через блок связи от соседних устройств, параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды, обработки полученных параметров и информации о местоположении данного устройства и отправки через блок связи в целевую информационную систему информации о местоположении данного устройства и информации о результатах обработки. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Портативное устройство для контроля объекта, содержащее в едином корпусе:

- блок определения местоположения, выполненный с возможностью определения координат, соответствующих местоположению данного устройства, с помощью локальной системы позиционирования в пределах охваченной ей области;

- набор датчиков, выполненных с возможностью регистрации параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды;

- блок связи, выполненный с возможностью осуществления связи с целевой информационной системой и с соседними устройствами; и

- блок управления, выполненный с возможностью:

получения, от блока определения местоположения, информации о местоположении данного устройства,

получения, от набора датчиков и через блок связи от соседних устройств, параметров данного устройства, параметров контролируемого объекта и/или параметров окружающей среды,

обработки полученных параметров и информации о местоположении данного устройства, и

отправки через блок связи в целевую информационную систему информации о местоположении данного устройства и информации о результатах обработки.

2. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, дополнительно содержащее блок ввода/вывода, выполненный с возможностью ввода данных и/или управляющих воздействий от и/или вывода данных для пользователя данного устройства и содержащий по меньшей мере одно из: микрофона, динамика, разъема для подключения наушников светового индикатора, экрана, сенсорного экрана, кнопок.

3. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором упомянутые соседние устройства содержат по меньшей мере один внешний датчик, расположенный на контролируемом объекте или вблизи него и предназначенный для регистрации параметров объекта и/или параметров окружающей среды,

причем блок связи выполнен с возможностью, при осуществления связи с соседними устройствами, получать от упомянутого по меньшей мере одного внешнего датчика информацию о регистрации параметров объекта и/или параметров окружающей среды.

4. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором локальная система позиционирования содержит множество узлов, основанных на технологии UWB (сверхширокополосной связи), RFID (радиочастотной идентификации), Bluetooth и/или радиочастотной связи, включая или не включая LoRa-модуляцию, и

блок определения местоположения, соответственно, основан на методах: ToA (времени прибытия сигнала), TDoA (разности во времени прибытия сигнала), TWR (двунаправленного измерения расстояния), RSSI (индикатора интенсивности принимаемого сигнала).

5. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором целевая информационная система содержит сервер и множество базовых станций, расположенных в пределах области, охваченной локальной системой позиционирования, и

блок связи выполнен с возможностью осуществления связи с целевой информационной системой через базовые станции по технологии беспроводной связи.

6. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок связи выполнен с возможностью осуществления связи с соседними устройствами по технологии Bluetooth, RFID, ZigBee, радиочастотной связи и/или WiFi.

7. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором набор датчиков содержит по меньшей мере одно из: гироскопа, акселерометра, барометра, гигрометра, датчика пульса, алкотестера, датчика температуры тела, датчика температуры окружающей среды, акустического датчика, камеры, сканера отпечатков пальцев, дозиметра радиации, газоанализатора.

8. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, дополнительно содержащее:

- аккумулятор, и

- блок беспроводной зарядки, выполненный с возможностью беспроводной зарядки аккумулятора с использованием приемопередатчиков локальной системы позиционирования, целевой информационной системы и/или соседних устройств.

9. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором набор датчиков содержит акселерометр,

причем блок управления выполнен с возможностью:

определения, что происходит падение данного устройства с высоты, на основании определения с помощью акселерометра, что происходит ускорение вниз, превышающее по времени предел длительности падения.

10. Портативное устройство для контроля объекта по п. 9, в котором упомянутые соседние устройства содержат внешнюю метку, закрепленную на контролируемом объекте,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения, что падение данного устройства с высоты происходит вместе с контролируемым объектом, на основании определения того, что на момент падения внешняя метка по-прежнему находится вблизи данного устройства.

11. Портативное устройство для контроля объекта по п. 9, в котором контролируемым объектом является человек или животное,

причем данное устройство закреплено на контролируемом объекте и набор датчиков дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, или соседние устройства содержат датчик, закрепленный на контролируемом объекте и выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения, что падение данного устройства с высоты происходит вместе с контролируемым объектом, на основании определения того, что регистрация параметров жизнедеятельности контролируемого объекта по меньшей мере в части процесса падения указывала на то, что данное устройство или упомянутый датчик по-прежнему закреплены на контролируемом объекте, и/или на основании определения того, что в процессе или по окончании падения параметры жизнедеятельности контролируемого объекта указывают на ухудшение его самочувствия.

12. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта.

13. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором контролируемым объектом является человек,

набор датчиков содержит алкотестер или соседние устройства содержат алкотестер,

блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения степени алкогольного опьянения контролируемого человека по результатам прохождения им теста с помощью алкотестера.

14. Портативное устройство для контроля объекта по п. 13, в котором алкотестер содержится в наборе датчиков, и набор датчиков дополнительно содержит сканер отпечатков пальцев,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения того, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью сканера отпечатков пальцев, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек.

15. Портативное устройство для контроля объекта по п. 13, в котором алкотестер содержится в наборе датчиков, и набор датчиков дополнительно содержит датчик ориентации данного устройства в пространстве и камеру, выполненную с возможностью биометрической идентификации контролируемого человека по сетчатке глаза и/или геометрии лица,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения того, что тест на алкогольное опьянение пройден другим человеком, на основании определения с помощью датчика ориентации и камеры, что в процессе прохождения теста данным устройством пользовался другой человек, в процессе прохождения теста в области идентификации камеры выявлено несколько человек или ориентация данного устройства в процессе прохождения теста не позволяет однозначно соотнести контролируемого человека с человеком, проходившим тест.

16. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, что данное устройство находится в статическом положении в течение времени, которое превышает порог статического положения.

17. Портативное устройство для контроля объекта по п. 16, в котором порог статического положения соответствует конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени.

18. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и/или набора датчиков, что данное устройство было установлено на другом подвижном объекте, характер движений и перемещений которого отличается от контролируемого объекта.

19. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, что по меньшей мере один блок данного устройства, датчик из набора датчиков данного устройства и/или соседнее устройство утратили работоспособность.

20. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором соседние устройства содержат по меньшей мере одно устройство для контроля другого объекта,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения нарушения регламента, установленного для контролируемого объекта, на основании определения, с помощью блока определения местоположения и блока связи, что данное устройство и упомянутое по меньшей мере одно устройство для контроля другого объекта находятся на расстоянии меньше порога сближения в течение времени, превышающего порог длительности сближения.

21. Портативное устройство для контроля объекта по п. 20, в котором порог сближения и порог длительности сближения соответствуют конкретной области, конкретному типу активности, выполняемой в текущий момент контролируемым объектом или в отношении него, и/или конкретному периоду времени.

22. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

отправки информации о нарушении регламента, установленного для контролируемого объекта, целевой информационной системе через блок связи.

23. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

получения информации о нарушении регламента, установленного для контролируемого объекта, от целевой информационной системы через блок связи, причем упомянутая информация сформирована целевой информационной системой на основании данных, получаемых от данного устройства и/или от устройств для контроля других объектов.

24. Портативное устройство для контроля объекта по п. 12 или 23, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

управления блоком ввода/вывода для выполнения команд, соответствующих типу определенного нарушения.

25. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

получения информации о возникновении нетипичной ситуации от целевой информационной системы через блок связи,

перехода в режим нетипичной ситуации, и

управления блоком ввода/вывода для ввода/вывода информации, связанной с режимом нетипичной ситуации.

26. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором контролируемым объектом является человек или животное,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, на основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств.

27. Портативное устройство для контроля объекта по п. 26, в котором набор датчиков содержит по меньшей мере одно из акселерометра и гироскопа,

данное устройство закреплено на контролируемом объекте и набор датчиков дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта, или соседние устройства содержат датчик, закрепленный на контролируемом объекте и выполненный с возможностью регистрации параметров жизнедеятельности контролируемого объекта,

блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения интенсивности действий, выполняемых контролируемым объектом, на основе данных о местоположении, данных о характере движений, получаемых от по меньшей мере одного из акселерометра и гироскопа, и данных о параметрах жизнедеятельности контролируемого объекта, получаемых от соответствующего датчика.

28. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

определения скорости перемещения контролируемого объекта на основе данных о местоположении, данных, получаемых от набора датчиков, и/или данных, получаемых через блок связи от соседних устройств,

причем блок определения местоположения дополнительно выполнен с возможностью определения местоположения с частотой, соответствующей скорости перемещения контролируемого объекта.

29. Портативное устройство для контроля объекта по п. 4, в котором блок определения местоположения дополнительно выполнен с возможностью определения местоположения с учетом усреднения предыдущих координат или предсказания будущих координат на основе координат, фактически полученных ранее на основе взаимодействия с узлами локальной системы позиционирования.

30. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

отправки в целевую информационную систему необработанной полной информации о местоположении и параметрах данного устройства с частотой, меньшей, чем частота отправки в целевую информационную систему обработанной информации о местоположении и параметрах данного устройства.

31. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

отправки в целевую информационную систему обработанной информации для построения тепловой карты перемещений контролируемого объекта на основе статистики нахождения данного устройства в каждом местоположении за заданный период времени.

32. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

хранения или получения плановой тепловой карты перемещений контролируемого объекта,

построения текущей тепловой карты перемещений контролируемого объекта на основе статистики нахождения данного устройства в каждом местоположении за заданный период времени, и

определения, соответствует ли текущая тепловая карта плановой тепловой карте.

33. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором контролируемым объектом является человек,

причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью:

оценки времени, затраченного за заданный период времени контролируемым человеком на производственные действия и на непроизводственные действия.

34. Портативное устройство для контроля объекта по п. 1, в котором обработка информации заключается в одном или более из: сжатия данных, отбрасывания повторяющихся и близких данных, преобразования данных и анализа данных для получения вывода о состоянии устройства, контролируемого объекта, окружающей среды или рабочего процесса, в который вовлечен контролируемый объект.

35. Система для контроля объектов, содержащая:

- локальную систему позиционирования,

- по меньшей мере одно портативное устройство для контроля объекта по любому из пп. 1-34, и

- целевую информационную систему.