Путь развития автоматизации один - создание глобальной сенсорной сети

  • Просмотров: 1558
 

НПК «Рэлсиб»
www.relsib.com
Ландочкин И.Г.

Те, кто занимаются системами измерений и автоматизации (автоматизацией измерений), видят, как стремительно развивается эта область техники. Лет пятнадцать назад цифровые микропроцессорные приборы стали стремительно вытеснять аналоговые приборы. Ещё через пять лет появилась возможность связывать приборы в единую информационную сеть с управлением от компьютера. Ещё через пять лет на рынке появились программируемые логические контроллеры, которые взяли на себя непосредственное управление сетью, оставив за ПК только функции конфигурирования системы, визуализации контролируемых параметров, архивирования и ведения баз данных. Появление Ethernet и Интернет позволило объединять системы контроля и автоматизации в глобальном масштабе. Возникновение мобильной связи дало возможность включить в этот процесс и недоступные до этого объекты. Что дальше?

Наше время характерно тем, что огромными темпами увеличивается количество контролируемых параметров и соответственно сенсоров. В сферу автоматизации попали такие ёмкие сектора рынка, как индивидуальное жильё - «Умный дом», медицинская диагностика - «Мобильные диагностические системы (МДУ)». Необходимо увеличивать количество сенсоров для обеспечения безопасности, как промышленных объектов, так и простых граждан. Существующие проводные системы в данном случае уже неприемлемы. Представьте, что вы в квартире тянете провода от 30-ти сенсоров и такого же количества исполнительных устройств к контроллеру где-то около входной двери. А завтра добавили ещё два сенсора и начали штробить стены заново. Конечно, это неприемлемо. То же самое можно сказать и для промышленного предприятия.

Итак, связь сенсора с приёмным устройством необходимо осуществлять по радиоканалу. Но здесь есть несколько нюансов. Необходимо, чтобы датчик потреблял очень мало, уровень излучаемой мощности был крайне небольшим, и множество датчиков работало в зоне связи, не мешая друг другу (без коллизий). Отсюда вывод - частота передачи сигнала должна быть достаточно большой. На сегодня оптимальный выбор - это 2,4 ГГц - частота используемая в Wi-Fi и Bluetooth  устройствах.

Но для работы датчика нужно питание. И пусть мы достигли такого низкого уровня потребления, что батарейки хватает на 5 лет. Потом её всё равно нужно будет менять. Это очень неудобно. Более того, вы можете элементарно забыть, где находится этот датчик. В общем-то, так и должно быть. Установили датчик и забыли. Для этого необходимо снабдить наш сенсор автономным генератором электрической энергии. В зависимости от типа сенсора и точки установки меняется оптимальный тип генератора. Это может быть виброгенератор, солнечная батарея, тепловой генератор, работающий на эффекте Пельтье и т.д. Работы в этом направлении идут по всему миру и уже сегодня есть ряд изделий, которые могут быть применены на практике. Ну а конечная цель - изготовление датчика на одном кристалле включая чувствительный элемент, процессор, память, приёмо-передатчик и автономный генератор с герметичным залитым корпусом. И это будет практически вечный датчик - поставил и забыл.

А сейчас я хочу сказать «до свидания» таким привычным для нас измерителям, регуляторам, логическим контроллерам. Как вы относитесь к перепродавцам, посредникам, каждый из которых добавляет цену товара?  Так же и в автоматизации измерений каждый промежуточный прибор увеличивает погрешность измерения, ухудшает надёжность системы, повышает её стоимость. Измерители, регуляторы, контроллеры уже сейчас при правильно спроектированной системе автоматизации и подборе современных комплектующих являются ненужными посредниками. Из каких элементов должна состоять современная сеть? Это сенсоры,  ретрансляторы (точки доступа), исполнительные устройства, индикаторы. Самая простая работа в сети у индикаторов. Их может и не быть. Они нужны только для визуализации и размещаются в удобном для человека месте. Основной элемент - сенсор. Как мы и говорили ранее это должно быть беспроводное устройство с собственным автономным генератором и в будущем изготовленное в герметичном неразборном корпусе. Но мы не сказали главное - сенсор должен быть интеллектуальным. Именно он берёт на себя большую часть функций контроллера. Современные малогабаритные микропроцессоры без труда позволяют это сделать. И каждый сенсор и другие элементы системы конечно же имеют свой адрес в сети. Логика работы системы составляется удалённо на ПК и закачивается в сеть. Работа интеллектуального датчика в такой сети не сводится только к элементарной передачи данных с заданным периодом. Датчик «общается» с соседними сенсорами и в зависимости от своих измеренных величин, от обстановки (состояния соседних датчиков и исполнительных механизмов) принимает решения. В данной системе датчики общаются между собой и исполнительными устройствами напрямую, без ненужных промежуточных приборов.


            Давайте рассмотрим несколько живых примеров.


1.    Обеспечение безопасности ГЭС.
Контроль уровня вибрации и температуры турбин, конструкционных элементов, плотины ведут беспроводные герметичные датчики со встроенным электромагнитным генератором вибрационного типа. При превышении амплитуды вибрации или температуры датчики автоматически передают сигналы оповещения через свою сеть на все точки доступа в сеть и через неё на все узлы приёма.

 

 

 

2.    Охрана  государственной границы.
Используется сеть датчиков с емкостным или ИК чувствительным элементом, снабжённых автономными источниками питания на основе солнечных батарей и миниатюрных ветрогенераторов. Надёжность и эффективность системы обеспечиваются отсутствием эл. кабелей, возможностью маскировки датчиков на деревьях и других природных объектах, большим ресурсом работы, возможностью наращивания системы без доп. затрат.

 

 

 

 

 

3.    Мобильное медицинское диагностическое устройство (МДУ).
На специальной майке крепятся медицинские сенсоры, которые передают данные на ретранслятор, находящийся здесь же. От ретранслятора данные через стандартные интерфейсы: Bluetooth, Wi-Fi поступают во внешнюю сеть: на сервер поликлиники, на ПК лечащего врача или мобильные телефоны родственников.

 

 


4.    Переносные измерительные приборы.
Этим приборам жить осталось совсем недолго.  Сменят их, опять таки, набор беспроводных датчиков, работающих с мобильным телефоном по Bluetooth. При этом новые переносные приборы получают огромное количество новых возможностей: передачи данных, визуализации их на цветном дисплее, хранения данных и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

Powered by module Blog | News | Reviews | Gallery ver.: 4.32.5 Lightspeed (Commercial license) (opencartadmin.com)