Пломба фотографическая радиоэлектронная
Изобретение относится к области обеспечения автоматизированного контроля состояния электронных пломбировочных устройств.
В электронную пломбу, содержащую корпус, в который входит блок контроля целостности троса, средства хранения пломбировочной информации и канал передачи данных вместо троса введены восемь фотографических блоков, которые осуществляют по команде пломбы фотографирование контролируемых поверхностей, шифрование и кодирование полученных изображений и передачу их на микропроцессор пломбы. В корпус пломбы дополнительно включены: микропроцессор, микросхема дешифровки, запоминающее устройство, источник электрического питания, датчик измерения ускорения по трем осям, датчик отрыва корпуса пломбы от поверхности, антенный блок и приемник сигналов систем ГЛОНАСС/Бэйдоу/GPS/GALILEO, канал подвижной сотовой связи, два канала связи радиочастотной идентификации и два канала связи малого радиуса действия.
Изобретение относится к области обеспечения автоматизированного контроля состояния электронных пломбировочных устройств, используемых в качестве охранных устройств на железнодорожных вагонах от несанкционированного их разукомплектования с целью контроля замены колесных пар, боковых рам и надрессорных балок тележек, автосцепных устройств и пр.
Известно электронное пломбировочное устройство, состоящее из корпуса, неразъемно соединенного с ним отрезка каната, механизма его невозвратной фиксации, размещенного в полости корпуса и взаимодействующего с канатом, в полости корпуса дополнительно размещены датчик каната и соединенная с ним электронная микросхема, оснащенная элементом передачи информации, с помощью которых формируется электромагнитный сигнал, который регистрируется внешним приемным устройством (полезная модель RU 51735, Е05В 39/02).
Известна электронная пломба RU 2358331, G09F 3/03, выбранная в качестве прототипа, которая включает корпус и отрезок троса, состоящего из внешней оболочки, окружающей, по крайней мере, одну внутреннюю жилу, при этом один конец троса жестко зафиксирован в корпусе и соединен с блоком контроля целостности троса, другой рабочий конец троса, после установки на запираемом объекте, фиксируется запорным механизмом, расположенным в корпусе, средства хранения пломбировочной информации и обмена данными с переносным и/или стационарным считывающим устройством. Причем одна внутренняя жила выполнена из электропроводящего неметаллического материала, обладающего высоким значением относительного удлинения, в исходном состоянии растянута и образует электрический контур с другой проводящей жилой, выполненной, например, из медного проводника, и/или внешней оболочной троса, при этом указанный контур электрически соединяется с блоком контроля целостности троса (представлены три варианта исполнения пломбы).
Недостатками устройств данной группы, является отсутствие удаленного контроля состояния целостности пломбы (считывающее устройство необходимо подносить к устройствам данной группы), отсутствие оперативных данных о времени и местоположении пломбы в момент нарушения ее целостности (или данных о ее местоположении и времени без нарушения целостности при последнем сеансе связи до ее уничтожения злоумышленниками при невыходе в заданное время на связь с удаленным пунктом контроля состояния пломб) в удаленном пункте контроля состояния пломб, отсутствие возможности ведения контроля одновременно за несколькими охраняемыми элементами, возможность изготовления злоумышленниками устройства имитирующего целостность электрической цепи электронной пломбы (для передачи в считыватель данных).
Технической задачей данного решения является в любой момент времени (в не зависимости от взаимной удаленности пункта контроля и пломбы) является:
- контроль штатной/нештатной замены узлов и агрегатов вагонов (тележки, колесные пары, автосцепных устройств и пр.) с привязкой к дислокации проведенных работ;
- реализация возможности сохранения и чтения информации о всех происходящих событиях с пломбой,
- асимметричное шифрование передаваемой информации на пункт контроля и дешифрацией принимаемой информации с пункта контроля,
- реализация возможности автоматической регистрации и передачи данных о человеке, который осуществляет легальную установку или легальный съем пломбы за счет применения радиочастотной идентификации;
- контроль местонахождения вагона на участке железнодорожных путей сообщений, мест его отстоя, переформирования, сортировки и перегрузки с обеспечением потребителя информацией о текущей целостности пломбы, ее местоположении и времени произошедшего события (или о ее местоположении и времени без нарушения целостности при последнем сеансе связи до ее уничтожения злоумышленниками при невыходе в заданное время на связь с удаленным пунктом контроля состояния пломб).
Поставленная задача принципиально решается тем, что в электронную пломбу-прототип вместо многослойного троса, содержащего электропроводящий материал введен многожильный электрический кабель на противоположном конце которого расположен фотографический блок, содержащий в своем составе светодиод, оптический элемент (оптический блок) для фокусировки и передачи изображения поверхности (которую освещает светодиод) на фотоприемник состоящий из микросхемы, микропроцессор обработки и получения фотоизображения, микросхему асимметричного шифрования. Вместо контроля целостности электрического контура осуществляется контроль полной идентичности получаемого фотографического изображения поверхности контролируемого объекта. При любом сдвиге или перестановке фотографического блока регистрируется изменение получаемого изображения, при отрыве оптического блока от пломбы происходит потеря информации о фотографируемом изображении поверхности. В связи с изменением принципа контроля целостности пломбы, произведена замена всех компонент, обслуживающих задачу контроля целостности электрического контура на компоненты, обеспечивающие контроль идентичности, получаемых фотографических изображений поверхностей с учетом дешифровки получаемой информации, которая при каждой следующей посылкой фотографическим блоком в корпус пломбы кодируется неповторяющейся комбинацией кода для исключения возможности съема, записи и повторения передаваемой информации генерируемым фотографическим блоком непосредственно в пломбу, посредством записывающего и воспроизводящего устройства, имитирующего работу и наличие оптического блока.
Кроме того, добавлены модули, существенно расширяющие функциональные возможности электронной пломбы и в пломбе фотографической радиоэлектронной (в отличие от электрической пломбы-прототипа) не используется запорный механизм.
Т.е. в электронную пломбу, содержащую корпус, в который входит блок контроля целостности троса и средства хранения пломбировочной информации вместо троса введены восемь фотографических блоков, которые соединяются с пломбой посредством многожильных кабелей (реализована возможность контролировать целостность от одного до восьми элементов вагона в зависимости от того сколько фотографических блоков одновременно подключили к пломбе) по которым осуществляется передача зашифрованной информации о получаемом фотографическом изображении до микропроцессора пломбы. В корпус пломбы помимо средств хранения пломбировочной информации включены: микропроцессор, запоминающее устройство, источники электрического питания, датчик измерения ускорения по трем осям (для возможности перевода в спящий режим с минимальным энергопотреблением электронной пломбы в процессе движения вагона, т.к. во время движения вагона невозможно похитить колесную пару или иной элемент грузовой тележки), датчик отрыва корпуса пломбы от поверхности, антенный блок и приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/Бэйдоу/GPS/GALILEO, канал связи подвижной сотовой связи, канал связи радиочастотной идентификации в диапазоне частот 125 кГц, 136 кГц и 433 мГц, каналы связи малого радиуса действия диапазонов частот 2,4 и 5 гГц; электронная микросхема дешифрования информации. Средства хранения пломбировочной информации выполнены совмещено с запоминающим устройством. Корпус выполнен из радиопрозрачного материала, на нижней части корпуса установлены элементы крепления корпуса пломбы к поверхности охраняемого объекта. Пломба активизируется установкой в ее корпус элементов электрического питания. Пломба контролирует наличие у вагона от одного до восьми охраняемых элементов установкой на них фотографических блоков и встает на охрану при установке корпуса пломбы на поверхность охраняемого объекта. Элементы электрического питания невозможно извлечь из корпуса пломбы без отрыва корпуса пломбы от поверхности. Пломба считается открытой или с нарушенной целостностью при отсоединении или смещении хотя бы одного фотографического датчика или при приеме от фотографических датчиков ранее переданных сигналов (при попытке считывания, записи и воспроизведения их с целью фальсификации данных пломбы) или отсутствия в заданный промежуток времени информации от хотя бы одного фотографического датчика, отрыва корпуса пломбы от поверхности (на которую она установлена) или физического нарушения целостности оболочки пломбы. Пломба выключается при извлечении из ее корпуса элементов электрического питания (моменты включения и выключения фиксируются и записываются в память пломбы).
Технический результат достигается за счет комплексного применения современных вычислительных средств и современной оптико-электронной и радиоэлектронной элементной базы.
На рисунке 1 приведена функциональная схема фотографической радиоэлектронной пломбы. Фотографическая радиоэлектронная пломба содержит восемь фотографических блоков 20. Каждый фотографический блок 20 состоит из источника света - светодиода 1, оптического блока (линзы) 2, фотоприемника 3, микропроцессора 4, микросхемы дешифрования 5. На каждый корпус фотографического блока 20 нанесен уникальный идентификационный номер. Микропроцессор 4 получает электрическое питание от источника постоянного тока 9 фотографической радиоэлектронной пломбы, которое распределяет, управляя работой: светодиода 1, фотоприемника 3, микросхемы дешифрования 5. Микропроцессор 4 фотографического блока 20 функционально связан прямой и обратной связью с микропроцессором 7 фотографической радиоэлектронной пломбы. Микропроцессор 4 связан прямой и обратной функциональной связью с микросхемой дешифрования фотографического блока 20. Микропроцессор 4 получает информацию от микропроцессора 7 дешифрует ее посредством микросхемы дешифрования 5 и посредством электрического питания включает и управляет работой светодиода 1, который освещает поверхность, на которой установлен фотографический блок, отраженный свет от поверхности, проходя через оптический блок 2 фокусируется на фотоприемнике 3, который связан прямой функциональной и электрической связью с микропроцессором 4. Микропроцессор 4 подает электрическое питание на фотоприемник 3, включает его и получает от фотоприемника 3 информацию. Микропроцессор 4 на основании полученной информации от фотоприемника 3 формирует изображение поверхности, освещаемой светодиодом 1. После этого Микропроцессор 4 выключает светодиод 1, фотоприемник 3 и микросхему дешифрования 5, шифрует получаемое изображение, передает его микропроцессору 7 и переходит в энергосберегающий режим ожидания команды от микропроцессора 7 фотографической радиоэлектронной пломбы.
Фотографические блоки 20 связаны прямой и обратной связью с микропроцессором 7 фотографической радиоэлектронной пломбы. Микропроцессор 7 шифрует и подает команду фотографическим блокам 20 на фотографирование поверхностей, на которых они установлены. Микропроцессор 7 связан прямой и обратной связью с: микросхемой дешифрования информации 5 (находящейся в корпусе 6 и являющейся идентичной микросхеме шифрования-дешифрования 5 фотографического блока 20; микросхема дешифрования используется для дешифровки информации, получаемой: от фотографических блоков 20 и по радиоканалам каналам 14, 18 и 19), средства хранения пломбировочной информации совмещенные с запоминающим устройством 8 (на котором помимо информации об идентичности получаемых фотографических изображениях от фотографических блоков 20 с учетом дешифровки данных, находятся микропрограммы управления работой микропроцессора 7, а так же данные настройки выдачи тех или иных параметров удаленному пункту сбора и обработки информации), датчиком измерения ускорений по трем осям - з-х осным акселерометром 10 (с целью передачи данных в акселерометр с указанием порога его срабатывания и чтения с него данных об измеренных значениях ускорений по трем координатным осям корпуса пломбы для управления работой фотографической радиоэлектронной пломбы в части отключения электрического питания от тех или иных элементов в зависимости от того, находится пломба в состоянии покоя или движется), датчиком отрыва 11 (с целью передачи на датчик отрыва информации о пороге срабатывания датчика отрыва (предельном значении перемещения корпуса пломбы относительно первоначальной точки установки на поверхности) и получает от него информацию об отрыве корпуса пломбы от поверхности), приемником радионавигационных сигналов 12 глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/Бэйдоу/GPS/GALILEO с целью управления режимом его работы и получения от него метки всемирного координированного времени, координат в какой либо системе координат и скорости перемещения пломбы в пространстве (приемник радионавигационных сигналов связан обратной связью с антенным блоком 13 для принятия от него электромагнитных сигналов); радиоканалом подвижной сотовой связи 14 с целью приема поступающих на пломбу данных от удаленного пункта контроля и передачи данных на удаленный пункт контроля, каналом радиочастотной идентификации частотного диапазона 433 МГц 17, каналом связи малой дальности частотного диапазона 2.4 ГГц 18 (с целью приема, передачи и ретрансляции поступающих на пломбу данных от таких же фотографических радиоэлектронных пломб для удаленного пункта контроля), каналом связи малой дальности диапазона 5 ГГц 19 с целью приема и передачи данных от/на пункт контроля. Микропроцессором 7 фотографической радиоэлектронной пломбы связан обратной связью с каналом связи радиочастотной идентификации диапазона 125 кГц 15 с целью получения данных от радиочастотной метки оператора (который легально устанавливает, активизирует и выключает пломбу) и каналом связи радиочастотной идентификации диапазона 136 кГц 16 с целью получения команды на начало и окончание приема и передачи данных с использование радиоканала радиочастотной идентификации на частоте 433 мГц 17. Источник питания постоянного тока 9 обеспечивает электрическим питанием: микропроцессор 7, микросхему шифрования-дешифрования информации 5, средства хранения пломбировочной информации совмещенные с запоминающим устройством 8, датчик измерения ускорений по трем осям - з-х осный акселерометр 10, датчик отрыва 11, приемник радионавигационных сигналов 12 глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/Бэйдоу/GPS/GALILEO, радиоканал подвижной сотовой связи 14, канал радиочастотной идентификации частотного диапазона 433 МГц 17, канал связи малой дальности частотного диапазона 2.4 ГГц 18, канал связи малой дальности диапазона 5 ГГц 19, канал связи радиочастотной идентификации диапазона 125 кГц 15, канал связи радиочастотной идентификации диапазона 136 кГц 16, а также фотографические блоки 20.
Фотографическая радиоэлектронная пломба находится внутри герметичного радиопрозрачного корпуса 6.
Источники информации:
1. ISO 18185-5 First edition 2007-05-01. Freight containers - Electronic seals -Part 5: Physical layer.
2. ГОСТ P ИСО/МЭК 15963-2011 "Информационные технологии. Радиочастотная идентификация для управления предметами. Уникальная идентификация радиочастотных меток".
1. Пломба фотографическая радиоэлектронная содержит в своем составе корпус 6, средства хранения пломбировочной информации (запоминающее устройство) 8 и обмена данными с переносным и/или стационарным считывающим устройством 17, отличающаяся тем, что в нее введены: источник электрического питания 9, обеспечивающий электрической энергией элементы пломбы; микропроцессор 7, управляющий электронной пломбой, шифрует данные, передаваемые по радиоканалам 14, 18, 19, а также на сменные фотографические блоки 20; цифровой трехосевой датчик ускорения (цифровой акселерометр) 10 для передачи в него данных от микропроцессора 7 с указанием порога его срабатывания и чтения с него данных об измеренных значениях ускорений по трем координатным осям корпуса пломбы 6 для управления работой фотографической радиоэлектронной пломбы в части отключения электрического питания от ее элементов в зависимости от того, находится пломба в состоянии покоя или движется; цифровой датчик отрыва 11 для использования в алгоритмах работы пломбы информации об ее установке на поверхность охраняемого объекта и съеме с целью активации процесса закрывания и опломбирования, а также идентификации процесса открывания пломбы или нарушения ее целостности; приемник радионавигационных сигналов систем ГЛОНАСС/Бэйдоу/GPS/GALILEO 12 с антенным блоком 13 для определения местоположения пломбы, скорости ее перемещения, выработки временной метки для событий пломбы; канал связи сотовой подвижной связи 14 для передачи шифрованных данных о состоянии пломбы на удаленный пункт контроля и приема шифрованных данных от пункта контроля для изменения режима работы пломбы; канал связи радиочастотной идентификации на частоте 125 кГц 15 для автоматической идентификации оператора с целью его идентификации, который осуществляет съем и/или установку пломбы; канал связи радиочастотной идентификации на частоте 136 кГц 16 для включения или выключения канала связи радиочастотной идентификации на частоте 433 мГц (средства обмена данными с переносным и/или стационарным считывающим устройством) 17; канал связи малой дальности на частоте 2,4 ГГц 18 для применения в местах, где отсутствует сотовая связь, и возникает необходимость с малым энергопотреблением передать информацию о состоянии нескольких пломб на пункт контроля посредством передачи и ретрансляции принимаемых сигналов от одной пломбы к другой до тех пор, пока сигнал не достигнет канала приема/передачи данных пункта контроля, а также для настройки режимов работы пломбы на пункте контроля перед запуском пломб в работу; канал связи малой дальности на частоте 5 ГГц 19, используемый для передачи данных на пункт контроля в закрытых помещениях и определения местоположения пломбы в закрытых помещениях (склады, трюмы и пр.) методом трилатерации относительно приемопередатчиков диапазона частот 5 ГГц пункта контроля; микросхема дешифровки 5 для дешифрации информации, получаемой от пункта контроля по радиоканалам 14, 18, 19 и от фотографических блоков 20; восемь сменных фотографических блоков 20, на каждый из корпусов которых нанесен уникальный идентификационный номер; каждый из фотографических блоков 20 состоит из источника света - светодиода 1, оптического блока (линзы) 2, фотоприемника 3, микропроцессора 4, микросхемы дешифрования 5; микропроцессор 4 получает электрическое питание от источника постоянного тока 9 фотографической радиоэлектронной пломбы, который распределяет, управляя работой: светодиода 1, фотоприемника 3, микросхемы дешифрования 5; микропроцессор 4 получает информацию от микропроцессора 7 пломбы фотографической радиоэлектронной, дешифрует ее посредством микросхемы дешифрования 5 и посредством электрического питания включает и управляет работой светодиода 1, который освещает поверхность, на которой установлен фотографический блок, отраженный свет от поверхности, проходя через оптический блок 2, фокусируется на фотоприемнике 3; микропроцессор 4 подает электрическое питание на фотоприемник 3, включает его и получает от фотоприемника 3 информацию; микропроцессор 4 на основании полученной информации от фотоприемника 3 формирует изображение поверхности, освещаемой светодиодом 1; после этого микропроцессор 4 выключает светодиод 1, фотоприемник 3 и микросхему дешифрования 5, шифрует получаемое изображение, передает его микропроцессору 7 и переходит в энергосберегающий режим ожидания команды от микропроцессора 7 фотографической радиоэлектронной пломбы; контроль целостности пломбы фотографической радиоэлектронной осуществляется за счет контроля полной идентичности получаемых фотографических изображений поверхностей контролируемого объекта, на которые установлены от одного до восьми фотографических блоков 20, с набором неповторяющихся кодированных данных; целостность пломбы считается нарушенной при изменении хотя бы одного получаемого фотографического изображения от хотя бы одного фотографического блока 20 или при получении хотя бы одного сообщения с повторяющимися кодированными данными от какого-либо фотографического блока 20 на микропроцессор 7 пломбы фотографической радиоэлектронной.
2. Пломба по п.1, отличающаяся тем, что средства хранения пломбировочной информации (запоминающее устройство) 5 осуществляет не только хранение пломбировочной информации, но и микропрограмму управления работой пломбы с набором данных, а также информацию о ее состоянии.
3. Пломба по п.1, отличающаяся тем, что корпус 6 выполнен герметичным и радиопрозрачным с элементами крепления к поверхности охраняемого объекта.
