Устройство мониторинга для определения местоположения подвижных объектов - RU200453U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к области навигации, а именно к системам для определения местоположения подвижных объектов (животных) по сигналам космических навигационных систем и их мониторинга с целью контроля и слежения за их перемещением.

Из уровня техники известны системы мониторинга и информационного обслуживания подвижных объектов, например, системы мониторинга и охраны транспортных средств (см. RU №2155684, кл. B60R 25/00, G08B 25/10, G08G 1/123, опубл. 10.09.2000; RU №63094, кл. G08G 1/123, опубл. 10.05.2007; US №5504482, кл. G08G 1/0969, G01S 13/00, G01C 21/26, G01S 13/93, G08G 001/123, опубл. 02.04.1996), содержащие, в основном, запоминающее устройство для хранения карт, модем, антенну, приемник сигналов, программируемый контроллер, блок индикаторов, блок автономного энергообеспечения и др.

Из раннего уровня техники также известны устройства для подсчета движущихся животных (см. SU №1486123, кл. А01К 29/00, опубл. 15.06.89; SU №1511755, кл. G06M 3/08, опубл. 30.09.89), предназначенные для подсчета животных, движущихся через проход по одному за другим, и содержат удлиненный порожек и геркон, срабатывающий при прохождении животного через порожек.

При этом современным прототипом считывающего устройства служит транспондер, который обычно представляет собой ушной, шейный или желудочный чип (см. Стадо под присмотром - Агроинвестор [Электронный ресурс] - Режим доступа //http://www.agroinvestor.ru/ technologies/article/ 14713-stado-pod-prismotrom/). Ушной чип - это бирка, которая крепится к уху животного на манер серьги, шейный - ошейник с датчиком, а желудочный - капсула, вживляемая в желудок. Каждому чипу присваивается идентификационный номер, под которым животное числится в базе. Сигнал с транспордера подается через антенну оператору диспетчерского центра. Из представленных устройств, с точки зрения, технологичности и простоты пользования, наиболее предпочтительны ошейники.

Для отслеживания перемещения животных, в частности, крупного рогатого скота, на обширных и удаленных территориях используются различные конструкции радиотрекеров, соответствующие стандартам связи и системам навигации (GPS, GSM, Глонасс и др.). Например, GPS-ошейники для отслеживания скота, домашних животных и др. (см. https://www.gdemoi.ru/gps-treker-pet), представляющие собой компактные устройства, включающие навигационный GPS-приемник, спутниковый модем и источник питания, собранные в одном корпусе. При этом корпус устройства выполнен, как правило, из пластика для обеспечения лучшей радиопроницаемости.

Известные устройства радиотрекеров не предназначены для длительного использования в условиях удаленных территорий, т.к. штатные аккумуляторы обеспечивают бесперебойную работу всего в течение 3-6 мес. Для увеличения длительности работы используют аккумуляторы большей емкости, что неизбежно приводит к увеличению габаритных размеров и веса в целом устройства.

Кроме того, известные навигационные приборы не надежны при отслеживании стадного животного, например, северного оленя: корпус и детали прибора способны легко выйти из строя при вибрационных, ударных воздействиях, характерных для естественного поведения скота.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства приема и передачи данных в спутниковых системах навигации с возможностью работы в автономном режиме в течение длительного периода времени и в экстремальных климатических условиях эксплуатации.

Техническим результатом, получаемом при использовании полезной модели, является повышение надежности устройства для мониторинга подвижных объектов (животных) в условиях естественного животного поведения на обширных территориях в труднодоступной местности через спутниковую систему навигации.

Для решения поставленной задачи устройство мониторинга для определения местоположения подвижных объектов (животных), представляющее собой ошейник, надеваемый на шее животного, снабженный датчиком и регулирующими пряжками, причем датчик включает электронный блок с навигационным GPS-приемником и модемом спутниковой связи с антенной и аккумуляторный блок для автономного питания, отличается тем, что электронный и аккумуляторный блоки выполнены отдельными модулями и размещены в отдельных герметичных корпусах, которые закреплены равноудаленно на ошейниковом ремешке посредством разъемного соединения, при этом в электрическую цепь соединены через кабель, вшитый в ленту ремешка. Кроме того, корпусы модулей выполнены на основе двухслойного композиционного материала, внутренний слой которого состоит из резины, например, марки В-14 на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНКС – 18), а поверхностный слой – из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, например, марки GUR 4120.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с известными признаками свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, создание надежного мобильного устройства несложной конструкции, отличающегося длительностью работы в автономном режиме и сохранением работоспособности в экстремальных условиях эксплуатации. При этом прибор характеризуется ударопрочным, морозостойким исполнением корпусов, долгосрочной работоспособностью (не менее 1 года) и обеспечением надежной и стабильной связи в системе навигации.

Заявленное устройство поясняется чертежом, где на фигуре показана общая схема устройства для мониторинга.

Устройство для мониторинга подвижных объектов состоит из двух отдельных модулей: электронного 1 и аккумуляторного 2 (см. фиг.).

В электронный модуль 1 размещены печатная плата с электронными компонентами, модем (например, Иридиум), антенна, навигационный GPS-приемник. Средние размеры корпуса данного модуля 1 у опытного образца составляют 80x40x30 мм.

Аккумуляторный модуль 2 представляет собой короб для размещения аккумулятора увеличенной емкости и расширенного температурного диапазона использования. При этом модуль 2 снабжен герметичной крышкой, а аккумулятор в нем подключается через внутренний разъём. Средние размеры блока питания у опытного образца составляют 100х70х50 мм.

Электронный 1 и аккумуляторный 2 модули закреплены равноудаленно друг от друга неподвижно на ошейниковом ремешке 3 посредством разъемного соединения (например, винтами), выполненного из полусинтетического материала. Для регулирования длины ремешка 3, например, на шее животного, ремешок 3 снабжен пряжками.

Модули 1, 2 соединены кабелем 4, вшитым в ленту ошейника 3. При этом для надежности работы прибора пользователю обеспечивается доступ только к аккумуляторному модулю 2. Общий вес опытного образца прибора с двумя модулями составляет около 800 г, при этом вес аккумуляторного модуля 2 превышает вес электронного модуля 1.

Как правило, корпусы известных радиотрекеров также выполнены в водонепроницаемом, пыле- и грязеустойчивом исполнении, для чего, чаще всего, используют известные виды пластиков, например, на основе ABS и PLA полимеров.

Исходя из поставленной задачи, корпус устройства для мониторинга подвижных объектов, в частности, стадных животных, должен быть изготовлен из материала, обеспечивающего высокую износо-, водо-, морозо-, агрессивостойкость. Этим требованиям вполне отвечают сверхвысокомолекулярные полиэтилены (СВМПЭ) и их модификации, представляющие собой полимеры этилена с молекулярной массой более 1 млн. Специфические свойства СВМПЭ обусловливают и особые области применения - СВМПЭ используется там, где обычные марки полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и термопласты не выдерживают жестких условий эксплуатации, что объясняет причины постоянно расширяющейся области применения СВМПЭ. С другой стороны, СВМПЭ отличается низкой стоимостью на рынке.

Таким образом, известен композиционный материал (см. RU №2615416, кл. С08С 4/00, С08L 33/18, С08К 5/01, В32В 25/16, опубл. 04.04.2017), состоящий из двух слоев, первый из которых выполнен на основе бутадиен-нитрильного каучука, при этом состоит из резины В-14 на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНКС – 18), наполненной СВМПЭ марки GUR 4120, а второй слой состоит из СВМПЭ марки GUR 4120. Прочность связи СВМПЭ к резине достигнута за счет наполнения последней порошком из СВМПЭ. При этом достигается увеличение прочности связи между резиной и СВМПЭ в 2,3 раза.

Изготовлением корпусов модулей заявленного устройства мониторинга на основе двухслойного СВМПЭ материала обеспечивается надежность работы прибора за счет повышенной ударопрочности и морозостойкости модифицированного композита. При этом экспериментальными исследованиями установлено, что новый материал для корпуса электронного модуля устройства по показателям радиопроницаемости не уступает стандартным пластикам, серийно используемым в производстве радиотрекеров, и соответствует изделиям с классом защиты не ниже IР65.

Кроме того, резиновая подложка двухслойного композитного материала, обращенная во внутреннюю полость корпуса, за счет упругих свойств способствует сохранению электронных деталей устройства при ударных и вибрационных воздействиях и, в целом, обеспечивает работоспособность прибора на длительное время. Для чего элементы монтажа модулей (плата с радиоэлектронными элементами, антенны) дополнительно покрывают защитным слоем водостойкого радиопрозрачного лака.

Работа устройства мониторинга для определения местоположения подвижных объектов (животных) заключается в следующем.

На месте нахождения группы животного, например, стада северных оленей, выявляют основного самца (вожака), на которого надевают и надежно закрепляют предварительно подготовленный радиоошейник заявленного устройства с заряженным аккумулятором. При этом, за счет разницы в весе между электронным и аккумуляторным модулями, первый всегда будет располагаться на шее животного сверху (на холке), что, в свою очередь, будет способствовать устойчивой связи по спутниковому каналу.

Информация с ошейников поступает на сервер сбора данных, где с помощью программного обеспечения обрабатывается, преобразуется в отчетность и, в зависимости от схемы исполнения, выводится либо на web-интерфейсе системы, либо на мобильном устройстве отображения информации. Передача информации может осуществляться с заданной периодичностью.

Таким образом, заявленным устройством обеспечивается мониторинг местоположения объектов (животных) в режиме реального времени. А использование схемы отображения на web-интерфейсе позволит избежать установки каких-либо специальных компонентов и проводить мониторинг с любого компьютера, подключённого к сети Интернет. При этом прибор сохраняет историю перемещения объектов на электронной карте.

За счет использования отдельных электронного и аккумуляторного модулей устройства достигается оптимизация распределения весовой нагрузки на шее животного. Кроме того, верхнее размещение электронного модуля способствует устойчивой радиосвязи в системе навигации. При этом пользователь имеет доступ только к аккумуляторному блоку при его обслуживании, тем самым, сохраняя в целости электронные элементы от случайного повреждения.

Изготовление корпусов модулей полимером на основе двухслойного СВМПЭ композита способствует повышению надежности и долговечности работы прибора за счет сохранения целостности его элементов при многократных ударных и вибрационных воздействиях, характерных для естественного поведения животных.

Реферат

Полезная модель относится к области навигации, а именно к системам для определения местоположения подвижных объектов (животных) по сигналам космических навигационных систем и их мониторинга с целью контроля и слежения за их перемещением. Устройство мониторинга для определения местоположения подвижных объектов (животных), представляющее собой ошейник, надеваемый на шее животного, снабженный датчиком и регулирующими пряжками, причем датчик включает электронный блок с навигационным GPS-приемником и модемом спутниковой связи с антенной и аккумуляторный блок для автономного питания, отличающееся тем, что электронный и аккумуляторный блоки выполнены отдельными модулями и размещены в отдельных герметичных корпусах 1, 2, которые закреплены равноудаленно на ошейниковом ремешке 3 посредством разъемного соединения, при этом в электрическую цепь соединены через кабель 4, вшитый в ленту ремешка 3. Кроме того, корпусы модулей 1, 2 выполнены на основе двухслойного композиционного материала, внутренний слой которого состоит из резины, например, марки В-14 на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНКС – 18), а поверхностный слой – из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, например, марки GUR 4120. Использование настоящей полезной модели позволит обеспечить надежность работы устройства, характеризующейся длительностью работы в автономном режиме и сохранением работоспособности при экстремальных условиях эксплуатации, в т.ч. в условиях многократных ударных и вибрационных воздействий, характерных для естественного поведения стадных животных. 1 ил.

Формула