RU2425396C1

RU2425396C1 - Method of monitoring state of underground metropolitan structures and system for realising said method

Info

Publication number: RU2425396C1
Application number: RU2009144382/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев; Валерий Антонович Шубарев (RU); Валерий Антонович Шубарев; Владимир Александрович Мельников (RU); Владимир Александрович Мельников; Андрей Геннадьевич Скворцов (RU); Андрей Геннадьевич Скворцов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2009144382A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: system for monitoring the state of underground metropolitan structures has electronic identifiers l.i(i=1,2,…n), a reader 2, a transmitting wireless modem 3, with a transceiving antenna 8, a receiving wireless modem 5 with a receiving antenna 23, connected to a computer 4. The electronic identifier l.i(i=1,2,…n) contains a piezoelectric crystal 18, a microstrip antenna 19, electrodes 20, buses 21.1 and 21.2, a set of reflectors 22.1 and a detecting element 22.2. The reader 2 contains a driving generator 6, a circulator 7, a high frequency amplifier 9, a phase detector 10, a phase doubler 30, a phase halver 31 and a narrow band-pass filter 32. The transmitting modem 3 contains delay lines 11 and 40, a pseudorandom sequence generator 12, an adder 13, a multiplier 14, a narrow band-pass filter 15, a phase manipulator 16, a power amplifier 17, a phase metre 33, an analogue-to-digital converter 34, a unit for generating reference phase shift 35, a code comparator 36, switches 37, 38 and 39, a memory unit 41 and a switch 42. The receiving wireless modem 5 has a computer 4, a high frequency amplifier 24, multipliers 26 and 27, a narrow band-pass filter 28 and a low-pass filter 29. Multipliers 26 and 27, low-pass filter 29 and narrow band-pass filter 28 form a phase-shift keyed signal demodulator 25.

EFFECT: high reliability.

2 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемые способ и система относятся к автоматике и вычислительной технике и могут быть использованы при построении систем автоматизированного контроля состояния подземных сооружений метрополитена.The proposed method and system relates to automation and computer technology and can be used in the construction of automated monitoring systems for the status of underground metro structures.

Известны способы определения координат подвижного объекта в закрытых помещениях (патенты РФ №№2013785, 2248235, 2284542, 2286486, 2351945; патенты США №№4916455, 6044256, 7151447; патент Великобритании №2256730; патент Франции №2630565; патент WO №98/53431;Known methods for determining the coordinates of a moving object in enclosed spaces (RF patents No. 20133785, 2248235, 2284542, 2286486, 2351945; US patents No. 4916455, 6044256, 7151447; UK patent No. 2256730; French patent No. 2630565; patent WO No. 98/53431; ;

Бурлаков В. Радиочастотная идентификация. Электронные компоненты, 2005, №5, с.50-60 и другие).Burlakov V. Radio-frequency identification. Electronic components, 2005, No. 5, pp. 50-60 and others).

Из известных способов и систем наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ определения координат подвижного объекта в закрытых помещениях и система для его реализации» (патент РФ №2351945, G01S5/00, 2007), которые и выбраны в качестве базовых объектов.Of the known methods and systems closest to the proposed are the "Method for determining the coordinates of a moving object in enclosed spaces and a system for its implementation" (RF patent No. 2351945, G01S5 / 00, 2007), which are selected as the basic objects.

Известные технические решения обеспечивают повышение достоверности и надежности мониторинга подвижного объекта в закрытых помещениях путем использования сложных сигналов с фазовой манипуляцией и надежных радиочастотных идентификаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ).Known technical solutions provide increased reliability and reliability of monitoring a moving object in enclosed spaces by using complex signals with phase shift keying and reliable radio frequency identifiers based on surface acoustic waves (SAWs).

Однако известные способ и система не позволяют достоверно и надежно контролировать подземные сооружения метрополитена.However, the known method and system does not allow reliable and reliable control of underground underground structures.

Следует отметить, что решение транспортной задачи в крупных мегаполисах возможно только путем создания разветвленной сети метрополитена. При этом чем более сложной и разветвленной становится сеть метро, чем масштабнее становится строительство подземных сооружений, чем больше становится количество пассажиров, чем плотнее движение подвижного состава, тем более и более важной становится проблема обеспечения безопасности как пассажиров, так и подземных сооружений метрополитена как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации.It should be noted that the solution of the transport problem in large cities is possible only by creating an extensive metro network. At the same time, the more complex and ramified the metro network becomes, the larger the construction of underground structures becomes, the larger the number of passengers becomes, the denser the movement of rolling stock, the more and more important the problem of ensuring the safety of both passengers and underground metro structures both at the stage construction, and during the operation phase.

Аварии в эксплуатируемых туннелях, связанные с внезапным общим и частичным повреждением конструкций и оборудования, пожарами и взрывами, загазованностью воздуха, затоплением водой, часто проводят к длительному прекращению их функционирования, приводят к значительным затратам на восстановление функционирования, а в некоторых случаях приводят к травматизму и гибели людей.Accidents in operating tunnels associated with sudden general and partial damage to structures and equipment, fires and explosions, air pollution, water flooding, often lead to a long termination of their functioning, lead to significant costs for the restoration of functioning, and in some cases lead to injuries and death of people.

В настоящее время, когда вопросами технической безопасности уделяется все больше внимание, необходимо оснащать ответственные объекты системами постоянного мониторинга с целью обеспечения конструкционной, газовой, пожарной и других видов безопасности.At present, when more and more attention is being paid to technical safety issues, it is necessary to equip responsible facilities with continuous monitoring systems in order to ensure structural, gas, fire and other types of safety.

С использованием таких систем контроля значительная часть аварийных ситуаций может быть предотвращена при условии своевременного обнаружения зарождающихся дефектов, заблаговременного выявления условий для возникновения аварий. Использование современных средств технического контроля как оборудования тоннельных сооружений, так и самих строительных конструкций может в существенной степени сократить количество аварий за счет заблаговременного проведения профилактических мероприятий.Using such control systems, a significant part of emergency situations can be prevented provided timely detection of incipient defects and early detection of conditions for accidents. The use of modern means of technical control of both the equipment of tunnel structures and the building structures themselves can significantly reduce the number of accidents due to the implementation of preventive measures in advance.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности и надежности мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена путем использования надежных радиочастотных идентификаторов на поверхностных акустических волнах с чувствительными элементами.An object of the invention is to increase the reliability and reliability of monitoring the status of underground metro structures by using reliable radio frequency identifiers on surface acoustic waves with sensitive elements.

Поставленная задача решается тем, что способ мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена с использованием электронных идентификаторов и считывателей, согласно которому в соответствии с ближайшим аналогом считыватель закрепляют на подвижном объекте, а электронные идентификаторы закрепляют на элементах конструкции помещения, при приближении к электронному идентификатору подвижного объекта его считывателем считают код электронного идентификатора и вместе с кодом подвижного объекта передают через радиомодем на радиомодем электронно-вычислительной машины (ЭВМ), при этом положение электронных идентификаторов определяется сеткой с постоянным шагом, нанесенной на план помещения, коды электронных идентификаторов и коды координат их положения запоминают в ЭВМ, в которой определяют координаты подвижного объекта, и отображают его положение на мониторе совместно с планом помещения, в качестве электронного идентификатора используют пьезокристалл с нанесенным на его поверхность алюминиевым встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, при приближении к электронному идентификатору подвижного объекта его считывателем облучают электронный идентификатор гармоническим колебанием несущей частоты w₁, принимают его на электронном идентификаторе, преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение, преобразуют отраженную акустическую волну опять в сложный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревого преобразователя, переизлучают его в эфир, принимают считывателем подвижного объекта, усиливают по амплитуде, осуществляют синхронное детектирование на частоте w₁, выделяют низкочастотное напряжение, соответствующее коду электронного идентификатора, задерживают его на время, равное длительности кода электронного идентификатора, суммируют с кодом подвижного объекта, перемножают гармоническое колебание несущей частоты само на себя, выделяют гармоническое колебание несущей частоты w₂=2w₁, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией излучают в эфире и принимают радиомодемом ЭВМ, отличается от ближайшего аналога тем, что усиленный по амплитуде сложный сигнал с фазовой манипуляцией на частоте w₁ умножают и делят по фазе на два, выделяют гармоническое колебание на частоте w₁ и используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования принимаемого сложного сигнала с фазовой манипуляцией на частоте w₁, и для сравнения по фазе с гармоническим колебанием несущей частоты w₁, измеряют фазовый сдвиг, обусловленный воздействием параметров внешней среды на чувствительный элемент электронного идентификатора, преобразуют его в код, сравнивают с эталонным кодом и по результатам сравнения формируют управляющее напряжение, которое используют для разрешения дальнейшей обработки кодов подвижного объекта, электронного идентификатора и фазового сдвига, задерживают код фазового сдвига на время, равное сумме длительностей кодов подвижного объекта и электронного идентификатора, суммируют задержанный код фазового сдвига с задержанным кодом электронного идентификатора и кодом подвижного объекта, запоминают суммарный код и в момент остановки электропоезда на конечной станции метро манипулируют им по фазе гармоническое колебание несущей частоты w₂=2w₁, причем в качестве помещения используют транспортный тоннель метрополитена, а в качестве подвижного объекта используют кабину машиниста электропоезда, приемный радиомодем и ЭВМ размещают на конечной станции метро, электронные идентификаторы снабжают чувствительным элементом, который размещают на пьезокристалле между встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей.The problem is solved in that a method for monitoring the status of underground metro structures using electronic identifiers and readers, according to which, in accordance with the closest analogue, the reader is fixed on a moving object, and electronic identifiers are fixed on building structural elements, when approaching the electronic identifier of a moving object by its reader they consider the code of the electronic identifier and, together with the code of the moving object, transmit it through the radio modem to dem of a computer (computer), while the position of electronic identifiers is determined by a grid with a constant step plotted on the floor plan, codes of electronic identifiers and coordinate codes of their position are stored in a computer in which the coordinates of the moving object are determined and its position is displayed on the monitor together with the floor plan, a piezocrystal with an aluminum interdigital transducer deposited on its surface connected to the microstrip a is used as an electronic identifier tennoy, and a set of reflectors, is approached to the electronic identifier of the mobile object his reader is irradiated with an electronic identifier harmonic oscillation of the carrier frequency w _1, take it to the electronic identifier is converted into an acoustic wave, ensure its spread over the surface of the piezoelectric crystal and back reflection is converted reflected acoustic wave again into a complex signal with phase shift keying, the internal structure of which corresponds to the structure of the interdigital converter I, re-emit it in the air, taking the reader of the mobile object, increase in amplitude is performed synchronous detection at the frequency w _1, allocate a low-frequency voltage corresponding to the code of the electronic identifier, delay it for a time equal to the duration of an electronic identifier code summed with the moving object code, multiply the harmonic oscillation of the carrier frequency by itself, isolate the harmonic oscillation of the carrier frequency w ₂ = 2w ₁ , the generated complex signal with phase shift keying emits t on the air and receive a computer radio modem, differs from the closest analogue in that the amplified complex signal with phase shift keying at frequency w _{1 is} multiplied and phase divided by two, harmonic oscillation at frequency w _{1 is} isolated and used as a reference voltage for synchronously detecting the received complex signal with phase shift keying at the frequency w ₁ , and for phase comparison with the harmonic oscillation of the carrier frequency w ₁ , measure the phase shift due to the influence of environmental parameters on an integral element of the electronic identifier, it is converted into a code, compared with the reference code, and the control voltage is generated from the results of the comparison, which is used to allow further processing of the codes of the moving object, electronic identifier and phase shift, the phase shift code is delayed for a time equal to the sum of the durations of the moving codes object and electronic identifier, summarize the delayed phase shift code with the delayed code of the electronic identifier and the code of the moving object, remember They compose a summary code and, at the moment of stopping the electric train at the terminal metro station, they manipulate in phase the harmonic oscillation of the carrier frequency w ₂ = 2w ₁ , the metro transport tunnel being used as a room, and the electric train driver’s cab being used as a moving object, the receiving radio modem and computer are placed at the terminal metro station, electronic identifiers are equipped with a sensitive element, which is placed on the piezoelectric crystal between the interdigital transducer and the set of reflectors.

Поставленная задача решается тем, что система для мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом электронные идентификаторы, размещенные на элементах конструкции помещения, считыватель, закрепленный на подвижном объекте, передающий радиомодем, связанный со считывателем, и приемный радиомодем, подключенный к электронно-вычислительной машине (ЭВМ), при этом положение электронных идентификаторов определяется сеткой с постоянным шагом, нанесенной на план помещения, коды электронных идентификаторов и коды координат их положения запоминают в ЭВМ, в которой определяют координаты подвижного объекта и отражают его положение на мониторе совместно с планом помещения, считыватель выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, циркулятора, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилителя высокой частоты и фазового детектора, передающий радиомодем выполнен в виде генератора псевдослучайной последовательности, последовательно включенных первой линии задержки и сумматора, последовательно подключенных к выходу задающего генератора перемножителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, первого узкополосного фильтра, фазового манипулятора и усилителя мощности, выход которого соединен с вторым входом циркулятора, приемный радиомодем выполнен в виде узкополосного фильтра, ЭВМ и последовательно включенных приемной антенны и усилителя высокой частоты, электронный идентификатор выполнен в виде пъезокристалла с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем, связанным с микрополосковой антенной, и набором отражателей, встречно-штыревой преобразователь содержит два гребенчатые системы электродов, электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами, связанными с микрополосковой антенной, отличается от ближайшего аналога тем, что считыватель снабжен удвоителем фазы, делителем фазы на два и вторым узкополосным фильтром, причем к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены удвоитель фазы, делитель фазы на два и второй узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, передающий радиомодем снабжен фазометром, аналого-цифровым преобразователем, блоком формирования эталонного фазового сдвига, блоком сравнения кодов, тремя ключами, второй линией задержки, блоком памяти и переключателем, причем к выходу задающего генератора последовательно подключены фазометр, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного фазового сдвига, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вторая линия задержки, сумматор, блок памяти и переключатель, выход которого соединен с вторым входом фазового манипулятора, вход первой задержки через второй ключ соединен с выходами фазового детектора и блока сравнения кодов, третий вход сумматора через третий ключ соединен с выходами генератора псевдослучайной последовательности и блока сравнения кодов, приемный радиомодем снабжен двумя перемножителями и фильтром нижних частот, причем к выходу усилителя высокой частоты последовательно подключены первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и фильтр нижних частоты, выход которого соединен с ЭВМ, электронный идентификатор снабжен чувствительным элементом, который размещается на пъезокресталле между встречно-штыревым преобразователем и набором отражателей, в качестве помещения использован транспортный тоннель метрополитена, а в качестве подвижного объекта использована кабина машиниста электропоезда, приемный радиомодем размещен на конечной станции метро.The problem is solved in that a system for monitoring the status of underground metro structures, containing, in accordance with the closest analogue, electronic identifiers located on the structural elements of the room, a reader mounted on a movable object, a transmitting radio modem connected to the reader, and a receiving radio modem connected electronically - to a computer (computer), while the position of electronic identifiers is determined by a grid with a constant step plotted on the floor plan, electro codes identifiers and coordinates codes of their position are stored in a computer, in which the coordinates of the moving object are determined and their position is displayed on the monitor together with the floor plan, the reader is made in the form of sequentially connected master oscillator, circulator, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, high amplifier frequency and phase detector, the transmitting radio modem is made in the form of a pseudo-random sequence generator, the first delay line and the adder sequentially connected, followed by properly connected to the output of the master oscillator of the multiplier, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first narrow-band filter, phase manipulator and power amplifier, the output of which is connected to the second input of the circulator, the receiving radio modem is made in the form of a narrow-band filter, a computer and a series-connected receiving antenna and high-frequency amplifier, the electronic identifier is made in the form of a piezocrystal with an aluminum thin-film interdigital pre-applied on its surface With a probe associated with a microstrip antenna and a set of reflectors, the interdigital transducer contains two comb systems of electrodes, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses connected to the microstrip antenna, differs from the closest analogue in that the reader is equipped with a phase doubler, a phase divider into two and a second narrow-band filter, and a phase doubler, a phase divider into two and a second narrow-band filter, the output of which is connected to the output of the high-frequency amplifier inen with the second input of the phase detector, the transmitting radio modem is equipped with a phase meter, an analog-to-digital converter, a unit for generating a standard phase shift, a code comparison unit, three keys, a second delay line, a memory unit and a switch, and a phase meter is connected to the output of the master oscillator, the second input which is connected to the output of the second narrow-band filter, an analog-to-digital converter, a code comparison unit, the second input of which is connected to the output of the reference phase forming unit second shift, the first key, the second input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, the second delay line, the adder, the memory unit and the switch, the output of which is connected to the second input of the phase manipulator, the first delay input through the second key is connected to the outputs of the phase detector and unit code comparison, the third adder input through the third key is connected to the outputs of the pseudo-random sequence generator and code comparison unit, the receiving radio modem is equipped with two multipliers and a low-pass filter, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter, a narrow-band filter, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, and the low-pass filter, the output of which is connected to the computer, are electronically connected to the output of the high-frequency amplifier equipped with a sensing element, which is placed on the piezostall between the interdigital transducer and the set of reflectors, the transport tunnel meter is used as a room it is flooded, and an electric train driver’s cab is used as a moving object, a receiving radio modem is located at the terminal metro station.

Структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Функциональная схема электронного идентификатора изображена на фиг.2. Структурная схема считывателя и передающего радиомодема 3 представлена на фиг.3. Структурная схема приемного радиомодема 5 представлена на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие работу системы, показаны на фиг.5.The structural diagram of a system that implements the proposed method is presented in figure 1. The functional diagram of the electronic identifier is shown in figure 2. The structural diagram of the reader and the transmitting radio modem 3 is presented in figure 3. The structural diagram of the receiving radio modem 5 is presented in figure 4. Timing diagrams explaining the operation of the system are shown in FIG.

Система для мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена содержит электронные идентификаторы l.i (i=1, 2,… (n), считыватель 2, передающий радиомодем 3 с приемопередающей антенной 8, приемный радиомодем 5 с приемной антенной 23, подключенный к ЭВМ (фиг.1)The system for monitoring the status of underground metro structures contains electronic identifiers l.i (i = 1, 2, ... (n), a reader 2, a transmitting radio modem 3 with a transceiving antenna 8, a receiving radio modem 5 with a receiving antenna 23 connected to a computer (Fig. 1)

Электронные идентификаторы l.i(i=1, 2,… n) закрепляют на элементах конструкции подземных сооружений метрополитена, считыватель 2 и передающий радиомодем 3 с приемопередающей антенной 8 размещают в кабине машиниста электропоезда, приемный радиомодем 5 с приемной антенной 23 и ЭВМ 4 размещают на конечной станции метрополитена.Electronic identifiers li (i = 1, 2, ... n) are fixed on the structural elements of underground metro structures, the reader 2 and the transmitting radio modem 3 with the transceiving antenna 8 are placed in the driver's cab of the electric train, the receiving radio mode 5 with the receiving antenna 23 and the computer 4 are placed on the final metro stations.

Электронный идентификатор l.i(i=1, 2,… n) выполнен в виде пъезокристалла 18 с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным встречно-штыревым преобразователем (ВШП), связанным с микрополосковой антенной 19, набором отражателей 22.1-й чувствительных элементам 22.2. ВШП поверхностных акустических волн (ПАВ) содержит две гребенчатые системы электродов 20, шины 21.1 и 21.2, которые соединяют электроды 20 каждой из гребенок между собой. Шины 21.1 и 21.2 в свою очередь связаны с микрополосковой антенной 19 (фиг.2)The electronic identifier l.i (i = 1, 2, ... n) is made in the form of a piezocrystal 18 with an aluminum thin-film interdigital transducer (IDT) deposited on its surface, connected to a microstrip antenna 19, a set of reflectors 22.1-th sensitive elements 22.2. The IDT of surface acoustic waves (SAW) contains two comb systems of electrodes 20, buses 21.1 and 21.2, which connect the electrodes 20 of each of the combs to each other. Tires 21.1 and 21.2, in turn, are connected to the microstrip antenna 19 (FIG. 2)

Считыватель 2 выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора 6, циркулятора 7, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 8, усилителя 9 высокой частоты, удвоителя 30 фазы, делителя 31 фазы на два, второго узкополосного фильтра 3 и фазового детектора 10, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9 высокой частоты.The reader 2 is made in the form of series-connected master oscillator 6, circulator 7, the input-output of which is connected to the transceiver antenna 8, high-frequency amplifier 9, phase doubler 30, phase divider 31 into two, second narrow-band filter 3 and phase detector 10, second input which is connected to the output of the high-frequency amplifier 9.

Передающий радиомодем 3 выполнен в виде последовательно подключенных к выходу задающего генератора 6 перемножителя 14, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 6, первого узкополосного фильтра 15, фазового манипулятора 16 и усилителя 17 мощности, выход котрого соединен с вторым входом циркулятора 7, последовательно подключенных к выходу задающего генератора 6 фазометра 33, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 32, аналого-цифрового преобразователя 34, блока 36 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока 35 формирования эталонного фазового сдвига, первого ключа 37, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 34, второй линии задержки 40, сумматора 13, блока 41 памяти и переключателя 42, выход которого соединен с вторым входом фазового манипулятора 16. К выходу фазового детектора 10 последовательно подключены второй ключ 38, второй вход которого соединен с выходом блока 36 сравнения кодов, и первая линия 11 задержки, выход которой соединен с вторым входом сумматора 13, третий вход которого через третий ключ 39 соединен с выходом генератора 12 псевдослучайной последовательности и блока 36 сравнения кодов.The transmitting radio modem 3 is made in the form of a multiplier 14 connected in series to the output of the master oscillator 6, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 6, the first narrow-band filter 15, the phase manipulator 16 and the power amplifier 17, the output of which is connected to the second input of the circulator 7, connected in series to the output of the master oscillator 6 of the phase meter 33, the second input of which is connected to the output of the second narrow-band filter 32, analog-to-digital Converter 34, block 36 comparison of codes, the second input which the second is connected to the output of the analog-to-digital converter 34, the second delay line 40, the adder 13, the memory unit 41 and the switch 42, the output of which is connected to the second input of the phase manipulator 16. The second key 38, the second input of which is connected to the output of the code comparison unit 36, and the first delay line 11, the output of which is connected to the second input of the adder 13, the third input of which is connected in series to the output of the phase detector 10, are connected in series the third key 39 is connected to the output of the pseudo-random sequence generator 12 and the code comparison unit 36.

Приемный радиомодем 5 выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемной антенны 23 усилителя 24 высокой частоты, первого перемножителя 26, второй вход которого соединен с выходом фильтра 29 нижних частот, узкополосного фильтра 28, второго перемножителя 27, второй вход которого соединен с выходом усилителя 24 высокой частоты, и фильтра 29 нижних частот, выход которого подключен к ЭВМ 4.The receiving radio modem 5 is made in the form of a high-frequency amplifier 24, a first multiplier 26, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter 29, a narrow-band filter 28, and a second multiplier 27, the second input of which is connected to the output of the high-power amplifier 24, connected in series to the output of the receiving antenna 23 frequency, and a low-pass filter 29, the output of which is connected to a computer 4.

Перемножители 26 и 27, узкополосный фильтр 28 и фильтр 29 нижних частот образуют демодулятор фазоманипулируемого сигнала.Multipliers 26 and 27, a narrow-band filter 28 and a low-pass filter 29 form a demodulator of the phase-shifted signal.

Способ мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена реализуется следующим образом.A method for monitoring the status of underground metro structures is implemented as follows.

Составляется (или берется готовый) план транспортного тоннеля между станциями метро. Замеряются расстояния по этому плану между электронными идентификаторами l.i(i=1, 2,… n), которые должны служить отметками координат.A transport tunnel between metro stations is drawn up (or taken). The distances according to this plan are measured between the electronic identifiers l.i (i = 1, 2, ... n), which should serve as coordinate marks.

При движении электропоезда по транспортному тоннелю (фиг.1) задающим генератором 6 считывателя 2 формируется высокочастотное колебание (фиг.5,а)When the electric train moves along the transport tunnel (Fig. 1), a high-frequency oscillation is generated by the master oscillator 6 of the reader 2 (Fig. 5, a)

u₁(t)=U₁·Cos(w₁t+φ₁), 0≤t≤T₁,u ₁ (t) = U ₁ · Cos (w ₁ t + φ ₁ ), 0≤t≤T ₁ ,

где U₁, w₁, φ₁, T₁ - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое через циркулятор 7 поступает в антенну 8, излучается ею в эфир и облучает ближайший электронный идентификатор 1.i(i=1, 2,… n). Высокочастотное гармоническое колебание на частоте w₁ улавливается микрополосковой антенной 19, настроенной на частоту w₁, преобразуется встречно-штыревым преобразователем в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пъезокристалла 18 со скоростью V, которая примерно на пять порядков меньше скорости С распространения электромагнитных волн (V<<С). Акустическая волна проходит через чувствительный элемент 22.2, отражается от отражателей 22.1 и опять преобразуется в сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, в)where U ₁ , w ₁ , φ ₁ , T ₁ is the amplitude, carrier frequency, initial phase, and duration of the high-frequency oscillation, which enters the antenna 8 through the circulator 7, is radiated by it, and irradiates the nearest electronic identifier 1.i (i = 1 , 2, ... n). The high-frequency harmonic oscillation at a frequency w _{1 is} captured by a microstrip antenna 19 tuned to a frequency w ₁ , is converted by an interdigital transducer into an acoustic wave that propagates along the surface of the piezocrystal 18 with a velocity V, which is approximately five orders of magnitude lower than the propagation speed C of electromagnetic waves (V << C). An acoustic wave passes through the sensitive element 22.2, is reflected from the reflectors 22.1 and is again converted into a complex signal with phase shift keying (PSK) (Fig. 5, c)

u₂(t)=U₂·Cos[w₁t+φ_к1(t)+ φ₁+Δφ], 0≤t≤T₁,u ₂ (t) = U ₂ · Cos [w ₁ t + φ _к1 (t) + φ ₁ + Δφ], 0≤t≤T ₁ ,

где φ_к1(t)={0, π}- манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом Ml(t) (фиг.5, б), отражающим координаты электронного идентификатора, причем φ_к1(t)=Const при кτэ<1<(к+1) τэ и может изменяться скачками на к при t=кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2,… N-1);where φ _к1 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code Ml (t) (Fig. 5, b), which reflects the coordinates of the electronic identifier, and φ _к1 (t) = Const at кτэ <1 <(к + 1) тэ and can vary in steps by k at t = кτэ, i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ... N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T₁(T₁=N τэ);τe, N is the duration and number of chips that make up a signal of duration T ₁ (T ₁ = N τe);

Δφ - фазовый сдвиг, обусловленный воздействием на чувствительный элемент внешней среды.Δφ is the phase shift due to the impact on the sensitive element of the external environment.

В качестве чувствительного элемента 22.2 может быть использован датчик какой-либо физической величины (давления, деформации, температуры, освещенности и загазованности), который отражает воздействие различных параметров внешней среды на подземные сооружения метрополитена. Например, в качестве чувствительного элемента 22.2 может использоваться тонкая мембрана, на которую воздействует внешнее давление вызывающее ее деформацию. Вследствие деформации скорость V ПАВ в области мембраны изменится и фаза отраженной от отражающей решетки 22.1 волны также изменится. Это изменение может быть измерено и использовано для получения полезной переменной информации о состоянии подземных сооружений метрополитена. Реально в настоящее время таким образом могут быть реализованы датчики давления, деформации, температуры, освещенности, загазованности и др.As a sensitive element 22.2, a sensor of any physical quantity (pressure, deformation, temperature, illumination, and gas contamination) can be used, which reflects the effect of various environmental parameters on underground metro structures. For example, a thin membrane can be used as a sensing element 22.2, which is exposed to external pressure causing its deformation. Due to deformation, the velocity V of the surfactant in the region of the membrane will change and the phase of the wave reflected from the reflecting grating 22.1 will also change. This change can be measured and used to obtain a useful variable information about the state of underground metro structures. Actually, at present, sensors of pressure, deformation, temperature, illumination, gas contamination, etc. can be implemented in this way.

При этом внутренняя структура сформированного сложного ФМн-сигнала u₂(t) (фиг.5, в) определяется топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит информацию о местоположении электронного идентификатора в соответствующем сооружении.At the same time, the internal structure of the formed complex QPSK signal u ₂ (t) (Fig.

Таким образом, предложенная пассивная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах с чувствительным элементом является устройством для совместного измерения параметров внешней среды и идентификации самого устройства.Thus, the proposed passive identification tag on surface acoustic waves with a sensitive element is a device for joint measurement of environmental parameters and identification of the device itself.

Сформированный сложный ФМн-сигнал u₂(t) (фиг.5,в) излучается микрополоковой антенной 19 в эфир, улавливается приемопередающей антенной 8 и через циркулятор 7 и усилитель 9 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход разового детектора 10 и на вход удвоителя 30 фазы.The generated complex QPSK signal u ₂ (t) (FIG. 5, c) is radiated by the micro-shelf antenna 19, captured by the transceiver antenna 8, and fed through the circulator 7 and the high-frequency amplifier 9 to the first (information) input of the one-time detector 10 and to the input doubler 30 phase.

На выходе последнего образуется гармоническое колебание.At the output of the latter, harmonic oscillation is formed.

u₃(t)=U₃·Cos(2w₁t+2φ₁+2Δφ), 0≤t≤T₁ u ₃ (t) = U ₃ Cos (2w ₁ t + 2φ ₁ + 2Δφ), 0≤t≤T ₁

где U₃=¹/₂U₂ ² where U ₃ = ^_1/2 U _{² February}

Так как 2φ_k1(t)={0,2 π}, то в данном колебании манипуляция фазы уже отсутствует. Это колебание делится по фазе на два в делители 31 фазы и выделяется узкополосным фильтром 32 (фиг.5, г)Since 2φ _k1 (t) = {0.2 π}, phase manipulation is already absent in this oscillation. This oscillation is divided in phase into two phase dividers 31 and is allocated by a narrow-band filter 32 (Fig. 5, d)

u₄(t)=U₄·Cos(w₁t+φ₁+Δφ), 0≤t≤T₁ u ₄ (t) = U ₄ Cos (w ₁ t + φ ₁ + Δφ), 0≤t≤T ₁

Полученное гармоническое колебание используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 10. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 10 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5,д)The resulting harmonic oscillation is used as a reference voltage and is fed to the second (reference) input of the phase detector 10. As a result of synchronous detection, a low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 10 (Fig. 5, d)

u_н1(t)=U_н1·Cosφ_k1+(t), 0≤t≤T₁ u _n1 (t) = U _{n1 Cosφ} _k1 + (t), 0≤t≤T ₁

где U_н1=¹/₂U₂·U₄;where U _H1 = ^_1/2 · U ₂ U _4;

пропорционально модулирующему коду Mi(t) (фиг.5, б).in proportion to the modulating code Mi (t) (Fig. 5, b).

Одновременно гармонической колебание u4(t) поступает на первый вход фазометра 33, на второй вход которого подается высокочастотное колебание u₁(t) с выхода задающего генератора 6. Фазометр 33 измеряет фазовый сдвиг Δφ, пропорциональный, например, внешнему давлению Р, который преобразуется аналого-цифровым преобразователем 34 в соответствующий код М₃(t) и поступает на первый вход блока 36 сравнения кодов, на второй вход которого подается код М_э(t), соответствующий эталонному фазовому сдвигу Δφ_э, с выхода блока 35 формирования эталонного фазового сдвига.At the same time, the harmonic oscillation u4 (t) is fed to the first input of the phasemeter 33, the second input of which is supplied with a high-frequency oscillation u ₁ (t) from the output of the master oscillator 6. The phasometer 33 measures the phase shift Δφ, proportional, for example, to the external pressure P, which is converted by analog -digital converter 34 into the corresponding code M ₃ (t) and is fed to the first input of the code comparison unit 36, the second input of which is supplied with the code M _e (t) corresponding to the reference phase shift Δφ _e from the output of the reference phase generating unit 35 shear.

Эталонный код М_э(t) соответствует условиям нормальной эксплуатации, когда параметры внешней среды, воздействующие на чувствительный элемент, не выходят за допустимые пределы.The reference code M _e (t) corresponds to the conditions of normal operation, when the environmental parameters acting on the sensing element do not go beyond the permissible limits.

Если коды М₃(t) и M_э(t) равны [M₃(t)=М_э(1)], то на выходе блока 36 сравнения кодов напряжение отсутствует. Это обстоятельство соответствует условию нормальной эксплуатации подземных сооружений метрополитена.If the codes M ₃ (t) and M _e (t) are [M ₃ (t) = M _e (1)], then there is no voltage at the output of the code comparison unit 36. This circumstance corresponds to the condition of normal operation of underground metro structures.

Если коды М₃(t) и М_э(t) не равны [М₃(t)»М_э(t)], то на выходе блока 36 сравнения кодов формируется управляющее напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 37, 38 и 39, открывая их. В исходном состоянии указанные ключи всегда закрыты.If the codes M ₃ (t) and M _e (t) are not equal [M ₃ (t) »M _e (t)], then the control voltage is generated at the output of the code comparison unit 36, which is supplied to the control inputs of the keys 37, 38 and 39, revealing them. In the initial state, the specified keys are always closed.

Данная ситуация соответствует условию зарождения дефектов в подземных сооружениях метрополитена, которые могут привести к аварии, и требует проведения профилактических мероприятий с целью обеспечения конструкционной, газовой, пожарной и других видов безопасности.This situation corresponds to the condition for the onset of defects in underground structures of the subway, which can lead to an accident, and requires preventive measures to ensure structural, gas, fire and other types of safety.

Низкочастотное напряжение u_н1(t) (фиг.5,д), пропорционально модулирующему коду M₁(t) (фиг.5,б), с выхода фазового детектора 10 через открытый ключ 38 поступает на вход линии 11 задержки, где задерживается на время τ_з1, равное длительности τ₁ модулирующего кода M₁(t) (τ_з1=τ₁), и поступает на первый вход сумматора 13. На второй вход последнего подается код М₂(1) подвижного объекта с выхода генератора 12 псевдослучайной последовательности (ПСП) длительностью τ₂ через открытый ключ 39. Код М₃(t) фазового сдвига Δφ с выхода аналого-цифрового преобразователя 34 через открытый ключ 37 поступает на вход линии 40 задержки, где задерживается на время τ_з3, равное сумме длительностей кодов электронного идентификатора M₁(t) (τ₁) и подвижного объекта М₂(t) (τ₂) (τ_з3=τ₃=τ₁+τ₂), и поступает на третий вход сумматора 13. На входе сумматора 13 формируется суммарный модулирующий код М_Σ (t) (фиг.5,ж):The low-frequency voltage u _n1 (t) (Fig. 5, d), proportional to the modulating code M ₁ (t) (Fig. 5, b), from the output of the phase detector 10 through the public key 38 is fed to the input of the delay line 11, where it is delayed by time τ _z1 , equal to the duration τ _{1 of the} modulating code M ₁ (t) (τ _z1 = τ ₁ ), and is fed to the first input of adder 13. The second input of the last code M ₂ (1) of the moving object is supplied from the output of the pseudo-random sequence generator 12 (PSP) of duration τ ₂ through the public key 39. Code M ₃ (t) phase shift Δφ from the output of the analog-to-digital Converter 3 4 through the public key 37 enters the input of the delay line 40, where it is delayed for a time τ _s3 equal to the sum of the durations of the codes of the electronic identifier M ₁ (t) (τ ₁ ) and the moving object M ₂ (t) (τ ₂ ) (τ _s3 = τ ₃ = τ ₁ + τ ₂ ), and enters the third input of the adder 13. At the input of the adder 13, a total modulating code M _Σ (t) is generated (Fig. 5, g):

М_Σ(t)=M₁(t)+M₂(t)+М₃(t),M _Σ (t) = M ₁ (t) + M ₂ (t) + M ₃ (t),

длительностью τ_Σ duration τ _Σ

τ_Σ=τ_l+τ₂+τ₃,τ _Σ = τ _l + τ ₂ + τ ₃ ,

который запоминает в блоке 41 памяти.which stores in block 41 of the memory.

Высокочастотное колебание u₁(t) (фиг.5,а) с выхода задающего генератора 6 одновременно поступает на два входа перемножителя 14, на выходе которого образуется следующее колебание (фиг.5,е)The high-frequency oscillation u ₁ (t) (Fig. 5, a) from the output of the master oscillator 6 simultaneously enters the two inputs of the multiplier 14, the output of which forms the following oscillation (Fig. 5, f)

u₅(t)=U₅-Cos(w₂t+φ₂), 0≤t≤T₁,u ₅ (t) = U ₅ -Cos (w ₂ t + φ ₂ ), 0≤t≤T ₁ ,

где U₂=¹/₂U₁ ²;where U ₂ = ^_1/2 U ^{₂ January;}

w₂=2w₁; φ₂=2φ₁.w ₂ = 2w ₁ ; φ ₂ = 2φ ₁ .

Это колебание выделяется узкополосным фильтром 15 и поступает на первый вход фазового манипулятора 16. При остановке электропоезда на конечной станции по окончании рабочего дня замыкается переключатель 42 и суммарный код М_Σ(t) (фиг.5,ж) с выхода блока 41 память через замкнутый переключатель 42 подается на второй вход фазового манипулятора 16. На выходе манипулятора 16 формируется сложный ФМн-сигнал (фиг.5,з)This oscillation is distinguished by a narrow-band filter 15 and is fed to the first input of the phase manipulator 16. When the electric train stops at the end station at the end of the working day, switch 42 closes and the total code M _Σ (t) (Fig. 5, g) from the output of unit 41 through a closed memory a switch 42 is supplied to the second input of the phase manipulator 16. At the output of the manipulator 16 a complex QPSK signal is generated (Fig. 5, h)

u₆(t)=U₆·Cos[w₂t+φ_к2(t)+ φ₂], 0≤t≤T₁,u ₆ (t) = U ₆ · Cos [w ₂ t + φ _к2 (t) + φ ₂ ], 0≤t≤T ₁ ,

где φ_к2(t)={0, π}-манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М_Σ(t) (фиг.5,ж), который после усиления в усилителе 17 мощности через церкулятор 7 поступает в приемопередающую антенну 8, излучается ею в эфир, улавливается приемной антенной 23 и через усилитель 24 высокой частоты поступает на вход демодулятора 25 ФМн-сигнала, состоящего из перемножителей 26 и 27, узкополосного фильтра 28 и фильтра 29 нижних частот.where φ _к2 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M _Σ (t) (Fig. 5, g), which, after amplification in the power amplifier 17, enters through the calculator 7 into the transceiver antenna 8, it is broadcasted by it, captured by the receiving antenna 23, and fed through the high-frequency amplifier 24 to the input of the demodulator 25 FMN signal, consisting of multipliers 26 and 27, narrow-band filter 28 and low-pass filter 29.

На второй вход перемножителя 27 с выхода узкополосного фильтра 28 поступает опорное напряжение (фиг.5,и)The second input of the multiplier 27 from the output of the narrow-band filter 28 receives the reference voltage (figure 5, and)

u₀(t)=U₀·Cos(w₂t+φ₂), 0≤t≤T₁.u ₀ (t) = U ₀ · Cos (w ₂ t + φ ₂ ), 0≤t≤T ₁ .

На входе перемножителя 27 образуется следующее напряжение:At the input of the multiplier 27, the following voltage is generated:

u₇(t)=U_н2·Cosφ_к2(t)+U_н2·Cos[2w₂t+φ_к2(t)+2φ₂], 0≤t≤T₁,u ₇ (t) = U _н2 · _Cosφ _к2 (t) + U _н2 · Cos [2w ₂ t + φ _к2 (t) + 2φ ₂ ], 0≤t≤T ₁ ,

где U_н2=¹/₂U₆·U₀,where U _H2 = ^_1/2 · U ₆ U _0,

из которого фильтром 29 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг.5, к)from which the low-frequency voltage is allocated by the low-pass filter 29 (Fig. 5, k)

U_н2(t)=U_н2·Cosφ_к2(t), 0≤t≤T₁,U _n2 (t) = U _n2 · _Cosφ _k2 (t), 0≤t≤T ₁ ,

которое пропорционально сумматорному коду М_Σ(t) (фиг.5,ж) и посупает в ЭВМ 4 и на второй вход перемножителя 26. На выходе последнего образуется напряжение (фиг.5,и)which is proportional to the adder code M _Σ (t) (Fig. 5, g) and gets into the computer 4 and to the second input of the multiplier 26. A voltage is generated at the output of the latter (Fig. 5, and)

u₀(t)=U₇·Cos(w₂t+φ₂)+U₇·Cos[w₂t+2φ_k2(t)+φ₂]=U₇·Cos(w₂t+φ₂)+U₇·u ₀ (t) = U ₇ · Cos (w ₂ t + φ ₂ ) + U ₇ · Cos [w ₂ t + 2φ _k2 (t) + φ ₂ ] = U ₇ · Cos (w ₂ t + φ ₂ ) + U ₇

Cos(w₂t+φ₂)=U_0·Cos(w₂t+φ₂), 0≤t≤T₁,Cos (w ₂ t + φ ₂ ) = U ₀ Cos (w ₂ t + φ ₂ ), 0≤t≤T ₁ ,

где U₇=¹/₂U₆·U_н2; U₀=2U₇,where U ₇ = ^_1/2 · U ₆ U _H2; U ₀ = 2U ₇ ,

которое выделяется узкополосным фильтром 28 и используется в качестве опорного напряжения.which is allocated by the narrow-band filter 28 and is used as a reference voltage.

Предлагаемый модулятор ФМн-сигнала обеспечивает выделение опорного напряжения, необходимого для синхронного детектирования ФМн-сигнала, непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала, обладает высокой достоверностью и помехоустойчивостью, а также лишен такого недостатка, как явление «обратной работы», присущего всем известным демодуляторам ФМн-сигналов (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф., Травика Г.А.).The proposed modulator of the QPSK signal provides the selection of the reference voltage necessary for the synchronous detection of the QPSK signal directly from the received QPSK signal, has high reliability and noise immunity, and is also free from the disadvantage of the phenomenon of “reverse operation” inherent in all known PSK demodulators -signals (schemes of Pistolkors A.A., Siforov V.I., Kostas D.F., Travik G.A.).

На мониторе ЭВМ 4, установленной вместе с приемным радиомодемом 5 и приемной антенной 23 на конечной станции метро, отображаются код подвижного объекта и только те электронные индентификаторы, установленные на подземных сооружениях метрополитена, у которых развиваются дефекты, приводящие к аварии.The computer monitor 4, installed together with the receiving radio modem 5 and receiving antenna 23 at the metro terminal station, displays the code of the moving object and only those electronic identifiers installed on underground metro structures that develop defects leading to an accident.

Сложные сигналы с фазовой манипуляцией открывают большие возможности в технике передачи сообщений. Они позволяют применять структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.Complex signals with phase shift keying offer great opportunities in messaging technology. They allow the use of structural selection. This means that it becomes possible to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals.

С точки зрения обнаружения сложные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex QPSK signals have high energy and structural secrecy.

Энергетическая скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработки, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскирован шумами и помехами. Причем энергия ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of complex QPSK signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result of this, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of the QPSK signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемного устройства.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter values, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiving device.

Для развязки радиочастотных идентификаторов выбраны разные частоты w₁ и w₂=2w₁.For decoupling of radio frequency identifiers, different frequencies w ₁ and w ₂ = 2w _{1 were} selected.

Таким образом, предлагаемые способы и система по сравнению с базовыми объектами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение достоверности и надежности постоянного мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена. Это достигается использованием электронных идентификаторов на поверхностных акустических волнах с чувствительным элементом. В качестве чувствительного элемента могут быть использованы датчики каких-либо физических величин (давления, деформации, температуры, освещенности и загазованности).Thus, the proposed methods and system in comparison with basic facilities and other technical solutions for a similar purpose provide increased reliability and reliability of continuous monitoring of the status of underground metro structures. This is achieved by using electronic identifiers on surface acoustic waves with a sensitive element. As a sensitive element, sensors of any physical quantities (pressure, deformation, temperature, illumination, and gas contamination) can be used.

Указанные датчики, установленные на подземных сооружениях метрополитена, позволяют вести постоянный контроль за их состоянием с целью обеспечения конструкционной, газовой, пожарной и других видов безопасности. Причем контроль осуществляется визуально на мониторе ЭВМ, размещенной на конечной станции метро.These sensors installed on underground underground structures allow constant monitoring of their condition in order to ensure structural, gas, fire and other types of safety. Moreover, control is carried out visually on a computer monitor located at the terminal metro station.

Предлагаемый способ и система позволяют своевременно обнаружить зарождающиеся дефекты в подземных сооружениях метрополитена, заблаговременно провести соответствующие профилактические мероприятия и в существенной степени сократить количество аварий, случаев травматизма и гибели людей.The proposed method and system allows timely detection of incipient defects in underground metro structures, to take appropriate preventive measures in advance, and to significantly reduce the number of accidents, injuries and deaths.

Claims

1. A method for monitoring the status of underground metro structures using electronic identifiers and readers, according to which the reader is fixed on a moving object, and electronic identifiers are fixed on the structural elements of the room, when approaching the electronic identifier of a moving object, its reader reads the code of the electronic identifier and together with the code of the mobile the object is transmitted through the radio modem to the radio modem of the electronic computer (COMPUTER), while the position of the electric of identifiers is determined by a grid with a constant step plotted on the floor plan, the codes of electronic identifiers and the coordinates of their position are stored in a computer, in which the coordinates of the moving object are determined and their position is displayed on the monitor together with the floor plan, a piezoelectric crystal with on its surface with an aluminum interdigital transducer associated with a microstrip antenna and a set of reflectors, when approaching the ID of the slide of each object with its reader, the electronic identifier is irradiated with harmonic oscillation of the carrier frequency w ₁ , it is received on the electronic identifier, converted into an acoustic wave, its propagation over the surface of the piezocrystal and back reflection, the reflected acoustic wave is converted again into a complex signal with phase shift keying, the internal structure of which corresponds to the structure of the interdigital transducer, re-emit it on the air, take the reader of a moving object, carry out synchronous detection at the frequency w _1, allocate a low-frequency voltage corresponding to the code of the electronic identifier, delay it for a time equal to the duration of an electronic identifier code summed with the moving object code multiplied harmonic oscillation of the carrier frequency w ₁ by itself, isolated harmonic oscillation of the carrier frequency w ₂ = 2w ₁ , the generated complex signal with phase shift keying at the frequency w ₂ is broadcast and received by a computer radio modem, characterized in that the amplitude-amplified complex signal A phase-shift ignition signal at a frequency of w _{1 is} multiplied and phase-divided by two, a harmonic oscillation at a frequency of w _{1 is} isolated and used as a reference voltage for a synchronous complex signal with phase-shift keying at a frequency of w ₁ , and for phase comparison with harmonic oscillation carrier frequency w ₁ measure the phase shift due to the influence of environmental parameters on the sensitive element of the electronic identifier, convert it into a code, compare it with a reference code and form the control The voltage that is used to allow further processing of the codes of the moving object, electronic identifier and phase shift, delay the phase shift code for a time equal to the sum of the durations of the codes of the moving object and electronic identifier, summarize the delayed phase shift code with the delayed code of the electronic identifier and the code of the moving object , remember the total code and at the time of stopping the train at the terminal metro station, phase manipulate the harmonic oscillation of the carrier frequency w ₂ = 2w ₁ and is amplified by power, and the metro transport tunnel is used as a room, the electric train driver’s cab is used as a moving object, the receiving radio modem and computers are placed at the metro terminal station, electronic identifiers are equipped with a sensitive element that is placed on the piezoelectric crystal between the interdigital a converter and a set of reflectors.

2. A system for monitoring the status of underground metro structures, containing electronic identifiers located on the structural elements of the room, a reader mounted on a movable object, a transmitting radio modem connected to the reader, and a receiving radio modem connected to an electronic computer (PC), while electronic identifiers is determined by a grid with a constant step plotted on the floor plan, codes of electronic identifiers and coordinate codes of their position are stored in a computer, in which The coordinates of the moving object are determined and its position is displayed on the monitor together with the floor plan, the reader is made in the form of a serially connected master oscillator, a circulator, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a high-frequency amplifier and a phase detector, the transmitting radio modem is made in the form of a pseudo-random generator multiply the sequence of series-connected first delay lines and the adder, series-connected to the output of the master oscillator I, the second input of which is connected to the output of the master oscillator, the first narrow-band filter, the phase manipulator and the power amplifier, the output of which is connected to the second input of the circulator, the receiving radio modem is made in the form of a narrow-band filter, a computer and a series-connected receiving antenna and high-frequency amplifier, electronic identifier made in the form of a piezocrystal with an aluminum thin-film interdigital transducer deposited on its surface connected to a microstrip antenna and a set of reflectors Ateliers, the interdigital transducer contains two comb systems of electrodes, the electrodes of each of the combs are connected to each other by buses connected to a microstrip antenna, characterized in that the reader is equipped with a phase doubler, a phase divider into two and a second narrow-band filter, and to the amplifier output high the frequency is connected in series with a phase doubler, a phase divider into two and a second narrow-band filter, the output of which is connected to the second input of the phase detector, the transmitting radio modem is equipped with a phase meter, a tax-to-digital converter, a unit for generating a reference phase shift, a code comparison unit, three keys, a second delay line, a memory unit, and a switch; moreover, a phase meter is connected in series to the output of the master oscillator, the second output of which is connected to the output of the second narrow-band filter, and an analog-to-digital converter , a code comparison unit, the second input of which is connected to the output of the reference shift unit, the first key, the second input of which is connected to the output of the analog-to-digital conversion device, a second delay line, an adder, a memory unit and a switch, the output of which is connected to the second input of the phase manipulator, the input of the first delay line through the second key is connected to the outputs of the phase detector and the code comparison unit, the third adder input is connected through the third key to the outputs of the pseudo-random generator sequence and block comparison of codes, the receiving radio modem is equipped with two multipliers and a low-pass filter, and the first multiplier is connected in series to the output of the high-frequency amplifier, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter, a narrow-band filter, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, and the low-pass filter, the output of which is connected to the computer, the electronic identifier is equipped with a sensitive element that is placed on the piezoelectric crystal between with a pin converter and a set of reflectors, the metro transport tunnel was used as a room, and the electric train driver’s cab was used as a moving object, The receiving radio modem is located at the terminal metro station.