СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ И СОСТОЯНИЯ КОММУТИРУЮЩИХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОСНОВНЫХ АГРЕГАТАХ ЛОКОМОТИВА Российский патент 2023 года по МПК G01R31/08 G06K7/10 B61K9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для распознавания неисправных или отсутствующих токопроводящих элементов локомотива и хранения информации о состоянии линейного оборудования локомотива.

Уровень техники

Известны устройства для идентификации с помощью RFID-технологий (radio-frequency identification) (http://www.datakrat.ru/technology/7942.html), которые позволяют определять на расстоянии наличие объектов, требующих учета, их месторасположение и сохраняющий информацию об этом. RFID-системы состоят из трех основных компонентов: RFID-считывателя, RFID-меток и компьютерной системы обработки данных. Пассивная метка состоит из антенны, конденсатора и полупроводниковой интегральной микросхемы, объединенных подложкой. Энергию для работы пассивные метки получают от наведенного антенной электромагнитного поля, и метка накапливает ее в конденсаторе, в памяти RFID-метки хранится ее уникальный номер и пользовательская информация. RFID-метки передают информацию в виде потоков битов на считыватель, который обнаруживает присутствие меток в определенной зоне и считывает хранящуюся в них информацию. Микропроцессор на основе полученной информации генерирует сигналы и инициирует другие процессы.

Известна система контроля состояния изоляторов в труднодоступных участках линии электропередачи (Патент RU 2771083 опубл. 26.04.2022),

которое содержит переносной считыватель с радиомодулем, к которому присоединена коаксиальным кабелем наружная приемо-передающая антенна с диаграммой направленности от 15° до 180° для усиления зондирующего и ответного сигналов со стороны RFID-меток, планшет или смартфон с программным обеспечением, позволяющим осуществлять учет изоляторов, ввод данных по расположению изоляторов на опорах участка линии электропередачи, получение и хранение информации по количеству исправных и неисправных изоляторов.

Известна система для сбора информации об устройствах электросвязи на железнодорожном транспорте (Патент RU 2549504 опубл. 27.04.2015), которая содержит RFID-метки, стационарные блоки приема и обработки информации с подключенными к ним считывателями RFID-меток, блок памяти и контроллер. Дополнительно введены RFID-метки, установленные на устройствах электросвязи и персональных картах работников, мобильные блоки приема и обработки информации со считывателем RFID-меток и функциями навигации и обмена данных по радиоканалу, а также модуль памяти персональных данных, модуль измерительных стендов, модуль памяти графиков техпроцессов, регистр местоположения устройств, регистр электронных журналов и паспортов, регистр идентификации устройств, входы/выходы которых соединены с соответствующими выходами/входами введенного управляемого блока коммутации. Радиоканал подключен к магистральной сети передачи данных. Блок коммутации подключен к блоку памяти и контроллеру, а через магистральную сеть передачи данных - к входам/выходам стационарных блоков приема и обработки информации, при этом с магистральной сетью передачи данных соединены выходы/входы аппаратно-программных комплексов единой автоматизированной системы управления финансовыми ресурсами, автоматизированных рабочих мест диспетчерского персонала и единой системы мониторинга и администрирования.

Недостатком существующих устройств идентификации является то, что все они работаю только на открытых пространствах, и не могут работать внутри металлического корпуса локомотива. Кроме того, применение известных решений в локомотиве невозможно потому, что в локомотиве установлено огромное количество металлических перегородок и появляется сильное электромагнитное поле от действующих электроустановок. Все это мешает передаче информации от пассивных RFID меток к считывающему устройству.

Раскрытие изобретения

Техническая задача направлена на системы определения наличия и состояния коммутирующих токопроводящих элементов и хранения информации об основных агрегатах локомотива, которая обеспечивает сокращение времени обнаружения дефектов работы элементов локомотива или обнаружение их отсутствия путем замены ручного труда рабочих на автоматическую инвентаризацию элементов локомотива, имеющих RFID-метки, автоматизацию процессов ведения базы данных состояния линейного оборудования локомотива.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения заключается в гарантированном считывание пассивных RFID-меток, размещенных на линейном оборудовании локомотива и медьсодержащих токопроводящих элементах внутри технической зоны локомотива в его металлическом корпусе, и повышение уровня автоматизации в процессах технического обслуживания и ремонта локомотива.

Для решения технической задачи и достижения указанного технического результата в предложенном решении используют перезаписываемые пассивные RFID-метки, работающие в диапазоне 860 – 960 МГц, размещенные на токопроводящих медьсодержащих элементах и линейном оборудовании локомотива. Считыватель содержит приемно-передающее устройство и дополнительную антенну в виде щелевого излучающего кабеля, которые установлены в технической зоне локомотива. Все пассивные RFID - метки расположены в зоне работы считывателя, а щелевой излучающий кабель расположен по обеим сторонам технической зоны локомотива на расстоянии до 3м от линейного оборудования локомотива и его токонесущих медьсодержащих частей, Считыватель через радиоэфир с удаленным сервером, включающем компьютер с программным обеспечением, алгоритм которого определяет местоположение поврежденных или отсутствующих медьсодержащих токопроводящих элементов локомотива, систему управления базами данных, содержащую паспорт состояния локомотива, и с диспетчерским пунктом ремонтной бригады.

Изобретение поясняется рисунком.

На рисунке показана функциональная схема системы, где:

1 - пассивные RFID метки;

2 - излучающий щелевой кабель;

3 - приемо-передающие устройство;

4 - радио приемно-передающее устройство;

5 - внешняя радиоантенна;

6 - активная рамка;

7 - приемо-передающие кабельное или радио устройство;

8 - рабочие места оператора;

9 – система управления базами данных;

10 - рабочая зона локомотива;

11 - радиоэфир;

12 - внешняя радиоантенна локомотива.

Осуществление изобретения

Пассивные RFID метки 1 располагаются на всем линейном оборудовании локомотива и его медьсодержащих токонесущих частях. Одна из пассивных RFID меток 1 предназначена для хранения номера секции локомотива. Излучающий щелевой кабель 2 расположен по обеим сторонам технической зоны локомотива на расстоянии не более 3м от линейного оборудования локомотива и его медьсодержащих токонесущих частей, чтобы обеспечить минимально возможное расстояние от пассивных RFID-меток 1 до излучающего щелевого кабеля 2, который является радиоантенной. Излучающий щелевой кабель 2 с одной стороны подключен к считывателю 3 (приемо-передающему устройству) для считывания/записи пассивных RFID меток 1, а с другой стороны подключен к радио приемо-передающему устройству 4. Радио приемо-передающее устройство 4 подключено кабелем к внешней антенне 12, размещенной на внешней стороне корпуса локомотива для обеспечения возможности считывания пассивных RFID-меток 1 с внешней стороны локомотива. Через радио эфир 11 сигналы управления и информация из/в RFID-метки передаются на внешнюю антенну 5 или считываются активной рамкой 6. Активная рамка 6 и/или внешняя антенна 5 передают информацию на приемо-передающее радио или кабельное устройство 7, которое обеспечит связь с одним или несколькими рабочими местами 8 (рабочее место оператора безопасности и диспетчера депо и др.), рабочее место диспетчера депо имеет доступ к СУБД 9 «паспорт состояния локомотива» для считывания/записи информации.

Работа устройства

При прохождении локомотива через «рубеж», компьютер 9 формирует управляющий сигнал, который передается через «внешний» радиоэфир: рабочее место оператора 8, приемо-передающие кабельное или радио устройство 7, активная антенна 6, внешняя радиоантенна 5, радиоэфир 11 и «внутренний» радиоэфир: внешняя радиоантенна локомотива 12, радио приемно-передающее устройство 4 и кабели на считыватель RFID-меток 3. Считыватель, через излучающий щелевой кабель 2 передает управляющий сигнал на считывание информации от всех пассивных RFID-меток 1, находящихся внутри локомотива. Считанная информация со всех пассивных RFID-меток 1, через излучающий щелевой кабель 2 и «внутренний» приемо/передающий тракт: радио приемно-передающее устройство 4 внешняя радиоантенна локомотива 12, передается наружу, через «внешний» приемо-передающий тракт радиоэфир 11, внешняя радиоантенна 5, активная рамка 6, приемо-передающие кабельное или радио устройство 7, рабочие места оператора 8. Считывается до 1000 меток в секунду. Параллельно возможно считывание/запись дополнительной информации из/в пассивные RFID-метки 1. По информации полученной от RFID-меток 1 и переданной через «внутренний» приемо-передающий тракт: излучающий щелевой кабель 2, приемо-передающие устройство 3, радио приемно-передающее устройство 4, внешняя радиоантенна локомотива 12, наружу локомотива и через «внешний» приемо-передающий тракт: радиоэфир 11, внешняя радиоантенна 5, активная рамка 6, приемо-передающие кабельное или радио устройство 7, рабочие места оператора 8, в компьютер с соответствующим программным обеспечением 9, позволит определить наличие медьсодержащих токопроводящих элементов локомотива и считать информацию из RFID-меток его линейного оборудования, по номерам «неотозвавшихся» пассивных RFID-меток, с помощью программного обеспечения, определяют местоположение поврежденных или отсутствующих медьсодержащих элементов, полученные данные выводятся на монитор компьютера, передаются в базу данных «паспорт состояния локомотива» и на диспетчерский пункт ремонтной бригады.

При необходимости или в процессе работы бригад внутри локомотива, пассивные RFID-метки могут быть считаны/записаны ручным сканером RFID-меток с последующей записью информации в СУБД «паспорт состояния локомотива».

Настоящее изобретение является эффективным инструментом для создания автоматизированных систем слежения за состоянием линейного оборудования локомотива и его медьсодержащими токонесущими частями.

Изобретение относится к системе определения наличия и состояния коммутирующих токопроводящих элементов и хранения информации об основных агрегатах локомотива. Система включает пассивные перезаписываемые RFID-метки и считыватель. RFID-метки работают в диапазоне 860-960 МГц. Метки размещены на токопроводящих медьсодержащих элементах и линейном оборудовании локомотива. Считыватель содержит приемно-передающее устройство и дополнительную антенну в виде щелевого излучающего кабеля. RFID-метки расположены в зоне работы считывателя. Щелевой излучающий кабель расположен в технической зоне локомотива, на расстоянии до 3м от линейного оборудования локомотива и его токонесущих медьсодержащих частей. Считыватель подсоединен к радиопередающему устройству с внешней антенной. Радиопередающее устройство связывает считыватель с удаленным сервером. Сервер включает компьютер с программным обеспечением, систему управления базами данных и взаимодействует с диспетчерским пунктом ремонтной бригады. Алгоритм определяет местоположение поврежденных или отсутствующих медьсодержащих токопроводящих элементов локомотива. Достигается повышение уровня автоматизации в процессах технического обслуживания и ремонта локомотива. 1 ил.

Система определения наличия и состояния коммутирующих токопроводящих элементов и хранения информации об основных агрегатах локомотива, включающая пассивные RFID-метки и считыватель, отличающаяся тем, что перезаписываемые пассивные RFID-метки, работающие в диапазоне 860-960 МГц, размещены на токопроводящих медьсодержащих элементах и линейном оборудовании локомотива, считыватель содержит приемно-передающее устройство и дополнительную антенну в виде щелевого излучающего кабеля, установленные в технической зоне локомотива, при этом все пассивные RFID-метки расположены в зоне работы считывателя, а щелевой излучающий кабель расположен по обеим сторонам технической зоны локомотива на расстоянии до 3м от линейного оборудования локомотива и его токонесущих медьсодержащих частей, считыватель подсоединен к радиопередающему устройству с внешней антенной, связывающему считыватель через радиоэфир с удаленным сервером, включающим компьютер с программным обеспечением, алгоритм которого определяет местоположение поврежденных или отсутствующих медьсодержащих токопроводящих элементов локомотива, систему управления базами данных, содержащую паспорт состояния локомотива, взаимодействующую с диспетчерским пунктом ремонтной бригады.