Принцип автоматизированной системы передачи и используемое оборудование

Для обеспечения автоматизации процесса передачи информации от поездного блока РПДП на стационарный сервер архивирования информации решено использовать выделенныйWi-Fi радиоканал, так как его характеристики в наибольшей степени удовлетворяют требованиям системы передачи. Как видно из таблицы 1.3.3.1, технология беспроводной передачи данных может обеспечивать наибольшую скорость передачи (что существенно, так как регистрации имеют большой объем) и наибольшую дальность действия.

Принцип действия данной системы следующий.

• 1. В состав стационарного стенда расшифровки РПДП вводится приёмопередатчик Wi-Fi (стационарный приёмопередатчик Wi-Fi).
• 2. В районе входного светофора на деповские пути с линии метрополитена, на мачте, устанавливается стационарная антенна Wi-Fi и подключается к стационарному приёмопередатчику Wi-Fi (формируется стационарная точка доступа Wi-Fi).
• 3. На путях (между рельсами) за входным светофором устанавливается стационарная RFID метка.
• 4. В систему «Витязь» вводится поездная антенна Wi-Fi, приёмопередатчик Wi-Fi, поездная RFID антенна и поездной RFID считыватель информации.
• 5. Приёмопередатчик Wi-Fi подключается к поездному блоку РПДП, поездной RFID считыватель к блоку БУП системы «Витязь».
• 6. Стационарная точка доступа Wi-Fi периодически формируют и отправляют запросы в адрес поездного устройства Wi-Fi на приём информации от РПДП.
• 7. При въезде состава на территорию депо поездной RFID считыватель информации принимает данные от стационарной RFID метки и передаёт её в блок БУП системы «Витязь».
• 8. Система «Витязь» формирует команду на включение режима передачи данных по Wi-Fi соединению.
• 9. Блок РПДП, получив запрос от стационарной точки доступа Wi-Fi, начинает отвечать (режим работы прием — ответ).
• 10. Считывание осуществляется пакетом прикладных программ (ППП) «Регистратор РПДП».

Рисунок 2.2.1 Принцип действия автоматизированной системы передачи

Инициатором включения режима передачи данных по Wi-Fi является считывание информации от стационарной RFID метки. RFID технологии было решено использовать после анализа существующих технологий идентификации. Помимо RFID-технологий серьезно рассматривалась возможность использования технологий оптической идентификации. Было предложено установить камеру на поезде и направить ее вдоль железнодорожного полотна. Объектами видеоанализа являлись бы специальные метки, устанавливаемые на рельсах при въездах в депо, попадающие в поле зрения камеры произвольным образом. Оборудование должно было обеспечить автоматическое распознавание этих меток и включение режима считывания по Wi-Fi. В качестве оптического оборудования рассматривалась возможность адаптирования применения камер в комплекте с видеосервером AGRG MagicBox, представляющим собой компактное устройство, обеспечивающее интеллектуальную обработку видео в системах охранного телевидения, для использования в метро. Устройство позволяет строить гибридные решения на базе аналоговых камер и цифровых систем видеонаблюдения с применением встроенной видеоаналитики на протяженных объектах.

После консультаций с разработчиками видеосервера AGRG MagicBox (компанией «Синезис»), было решено отказаться от идеи использования оптического оборудования по следующим причинам:

• · радиочастотный способ идентификации обладает высокой степенью защиты. Такую метку очень сложно сымитировать, так как каждая имеет свой уникальный идентификатор. В то время как попадание на пути любого похожего на метку объекта может инициировать оптическую идентификацию;
• · Более высокая стоимость установки и эксплуатации (в сравнении с RFID-технологиями);
• · необходимость частого очищения камер, расположенных на вагонах, в связи со специфическими условиями использования.

На рельсы в депо устанавливаются метки идентификации средней дальности (от 20 см до 10 м). Выбраны пассивные RFID-метки диапазона UHF, так как они не требуют встроенного источника энергии. Метки данного диапазона обладают наибольшей дальностью регистрации, во многих стандартах данного диапазона присутствуют антиколлизионные механизмы.

С целью определения возможных альтернативных RFID меток, была проведена аналитическая работа, показавшая два возможных варианта выбора:

• · Готовый продукт, в виде RFID метки во влагозащитном радиопрозрачном корпусе;
• · Микросхемы RFID для самостоятельного изготовления меток в НИИП.

Требования к оборудованию в метро:

• · Рабочий диапазон температуры от -40 до +65°C.
• · Влажность до 100% при 25 °C.

Учитывая требования к оборудованию в метро, описанные в документах по классу ММ1 и классу К6 ОСТ 32.146−2000 «Аппаратура железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Общие технические условия» был выбран готовый продукт, RFID метка ТA900−3GPSI-2 компании ООО «НТЦ «Альфа-1».

Рисунок 2.2.2 RFID Метка ТA900−3GPSI-2.

Описание производителя:

Радиометка TA900−3GPSI-2BM является пассивной электронной меткой RFID UHF диапазона различного назначения, встроенной в специальный металлический корпус. Основное назначение — транспортные логистические системы и промышленная автоматика. Радиометка TA900−3GPSI-2 поддерживает международные радио интерфейсы ISO 18 000−6B или 18 000−6С и имеет возможность бесконтактной перезаписи не менее 100 тысяч раз пользовательской информации объемом до 216 байт.

Таблица 2.2.1.

Технические характеристики метки TA900−3GPSI-2BM.

В данных метках используются микросхемы SL3ICS3001 компании NXP. В 2008 году компания NXP выпустила новые чипы, которые на сегодняшний день отвечают всем основнымтребованиям по функционалу и безопасности. Чипы выполнены в стандарте EPC Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и её марку, а вторые 32 бита— под уникальный номер самого чипа. Поле TID— неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной.

Таблица 2.2.2.

Технические характеристики микросхемы NXP SL3ICS3001.

В головных вагонах поезда метро устанавливаются стационарные считыватели RMA900−5M, которые изготавливаются специально для НИИП компанией ООО «НТЦ «Альфа-1» (для того чтобы их можно было соединить с СОМ (системой определения местоположения) системы «Витязь» через интерфейс RS-232). Прибор представляет собой печатную плату, на одном конце которой расположен низкочастотный разъем, а на противоположном конце — СВЧ разъем для подключения антенны.

Прибор включается в режим работы, установленный по умолчанию:

• · мощность выходного сигнала минимальная;
• · непрерывное чтение метки;
• · при обнаружении метки передается UID (уникальный идентификатор) метки по каналу RS-232.

беспроводной передача ппрограммирование информация.

Рисунок 2.2.3 Схема подключения считывателя RMA900−5M.

Общение с модулем ридера осуществляется в режиме интерпретатора команд, переданных через стык RS-232.

Для изменения режима работы прибора используются следующие основные команды, поступающие по каналу RS-232:

• · AUTO Режим автоматического считывания UID метки.
• · M_AUTO Режим автоматического считывания UID метки и 8 байт данных с начального адреса 20h.
• · LOCK Запрет перепрограммирования байта во внутренней памяти метки.

Получив команду от ведущего контроллера (например, от PC) модуль ридера выполняет соответствующие действия и формирует ответ. При отсутствии ответа на корректную команду более 500 мс команду необходимо передать повторно. Некорректные команды игнорируются.

Формат команд:

• 01h':NNNNNNNNCOPP0P1P2 [ P3. P4] COMM CRC;'
• 01h — сетевой адрес модуля ридера — любой байт от 00hдо 0Fh (в случае единственного устройства в сети этот адрес должен иметь значение 01h), расценивается модулем ридера как требование очистить входной буфер и приготовиться к приему очередной строки

`:' - маркер начала командной строки.

`NNNNNNNN' - очередной номер командыможет принимать значения0, 1, …99 999 999. Этот номер будет присутствовать в ответе, сформированном модулем ридера.

`COP' - команда.

`P0P1P2 [ P3. P4]' - параметры команды.

`COMM' - комментарий — игнорируется интерпретатором.

`CRC' - контрольная сумма — получается суммированием байтовых значений выделенных символов строки.

`;' - маркер конца командной строки — получив этот символ, интерпретатор приступает к выполнению команды.

TxD: — строка, передаваемая модулю ридера.

RxD: — ответ модуля ридера.

Пример команды — M_AUTO:

Режим автоматического считывания UID метки и 8 байт данных, записанных в метку с начального адреса 20h.

M_AUTO TIME_MS.

TIME_MS — период считывания метки, мс.

Может иметь значение в интервале 10<10 000 мс.

Включение режима:

TxD: :3 M_AUTO 1 001 081;

RxD: :3 M_AUTO_ОN ;

Пример ответа при успешном автоматическом чтении UID метки (8 байт) и данных (8 байт):

RxD: :0 REC_ID-16E21FFFC0113002 DAT-4E544320416C7068 ;

RxD: :1 REC_ID-16E21FFFC0113002 DAT-4E544320416C7068 ;

При отсутствии метки в зоне считывания — ответа нет.

Ридер соединяется с СОМ (системой определения местоположения) системы «Витязь» через интерфейс RS-232. Система определения местоположения по CAN подключаются к блоку управления поездом системы «Витязь», центральному микропроцессорному блоку, отвечающему за логическую обработку информации по CAN.

Когда антенна считывает метку (по команде M_AUTO), информация с метки поступает в СОМ, где сравнивается с информацией из базы данных СОМ, после чего СОМ отправляет сигнал в БУП. БУП анализирует сигнал и выносит решение для дальнейших действий, в нашем случае решение о включении передачи по Wi-Fi.

Приёмопередатчик Wi-Fi напрямую подключается к поездному блоку РПДП. Стационарная точка доступа Wi-Fi периодически формирует и отправляет запросы в адрес поездного устройства Wi-Fi на приём информации от РПДП. После установления Wi-Fi-соединения стационарная ПЭВМ отправляет на РПДП команду на считывание данных. Адаптер беспроводной связи блока РПДП превращает данные в радиосигнал и передает их в эфир с применением антенны. Беспроводная точка доступа принимает и декодирует этот сигнал. Информация направляется в ПЭВМ по кабелю проводной сети Ethernet.

Оборудование системы работает в режиме моста. Режим беспроводного моста используется в том случае если необходимо соединить две проводные локальные сети, удаленные друг от друга на небольшое расстояние (20−250 м), но нет возможности проложить кабели. Так как передавать информацию с поезда необходимо в тоннеле на въезде в депо, этот режим является наиболее удобным.

Точки доступа используется только для транзита трафика из одной локальной проводной сети (поезд) в другую (стенд).

Рисунок 2.2.4 Режим беспроводного моста.

В качестве Wi-Fi адаптера решено использовать адаптер Complex iWAVEPORT WLM54AG.

Рисунок 2.2.5 Адаптер Complex iWAVEPORT WLM54AG.

Таблица 2.2.3.

Основные характеристики адаптера Complex iWAVEPORT WLM54AG.

Помимо адаптера используется универсальный Wi-Fi шлюз для промышленной телеметрии WLg-LINK-OEM.

Модуль WLg-LINK-OEM, представляет собой законченное многопрофильное устройство стандарта «IEEE 802.11 a/b/g/h & super AG», предназначенное для использования в качестве Wi-Fi точки доступа, Wi-Fi — Ethernet моста, а также повторителя (WDS). При работе в качестве точки доступа, модуль WLg-LINK-OEM используется, как базовый элемент промышленной сети WiFi — Ethernet. При использовании в качестве моста, модуль WLg-LINK-OEM может быть подключен к любому внешнему промышленному устройству с интерфейсом Ethernet 10/100.