Научная статья на тему 'Информационно-измерительная система дистанционного контроля параметров микроклимата'

Информационно-измерительная система дистанционного контроля параметров микроклимата Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
830
219
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ / ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ / АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗДАНИЙ / МОНИТОРИНГ РЕЖИМОВ / УПРАВЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЕМ / УПРАВЛЕНИЕ КЛИМАТОМ / ПОГОДНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ / ETHERNET КОНТРОЛЛЕР / СТЕК ПРОТОКОЛОВ TCP/IP / M-BUS / DISTRICT HEATING SYSTEMS / ENERGY AND RESOURCE SAVING / BUILDING AUTOMATION / MONITORING MODES / HEAT CONSUMPTION CONTROL / CLIMATE CONTROL / WEATHER COMPENSATORS / ETHERNET CONTROLLER / TCP/IP STACK / M-BUS NETWORK

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Абдрахманов Вали Хызырович, Важдаев Константин Владимирович, Салихов Ренат Баязитович

В целях повышения энергосбержения (в жилых помещениях) или в технологических целях (например в теплицах) часто необходимо поддерживать требуемый температурный или климатический режим в помещении. Обычно в таких устройствах имеется индикация параметров (температуры, влажности) и интерфейс пользователя в виде небольшого графического либо алфавитно-цифрового дисплея и функциональной клавиатуры, ручки регулятора температуры или влажности. Также бывает необходимо дистанционно отслеживать параметры или управлять устройством дистанционно, например менять температурный режим, программу функционирования по дням недели. Представленные в статье идеи по разработке автоматизированной системы для мониторинга состояния и управления температурным режимом, климатом и теплопотреблением в помещениях являются примером реализации Интернета Вещей (Internet of Things) в Умном городе (Smart City) [1]. Решение проблем энергоресурсосбережения возможно путем повсеместного внедрения современных автоматизированных систем мониторинга и управления (АСМУ) теплопотреблением зданий [2]. Существующие пилотные решения АСМУ отоплением и распределенных информационно-измерительных систем приборного учета [2-7] выполняются с помощью коммутируемых линий связи [2], беспроводных GSM-сетей [3], глобальных каналов Internet [4, 5, 7] и решают частные вопросы мониторинга состояния и удаленного управления оборудованием тепловых пунктов. Для простых и бюджетных решений удаленного мониторинга хорошо подходит глобальная сеть Internet [4, 5] ввиду ее широкой распространенности в России (подведена практически к каждому жилому дому, предприятию и учебному заведению) и относительной простоты реализации. В информационно-измерительных системах дистанционного контроля и управления параметрами микроклимата используются акустооптические датчики [8, 9, 10]. Использование обычных стандартных погодных регуляторов (например, Danfoss ECL Comfort 210 [11], Siemens RVD145 [12]) в составе автоматизированных систем для мониторинга не всегда эффективно, поскольку погодные регуляторы в стандартном исполнении не имеют встроенных Ethernet-контроллеров и, следовательно, не имеют возможности включения в локальную сеть без доработок, кроме того, это экономически невыгодно из-за их относительно высокой цены, поскольку в погодные регуляторы закладывается некоторая функциональная избыточность возможность подключения нескольких контуров отопления, горячего водоснабжения, управления газовыми котлами и т.д., а также из-за того, что на рынке работают только давно зарекомендовавшие себя известные западные фирмы (Danfoss, Siemens и др.), которые производят также и другие элементы систем автоматизации теплоснабжения (электроприводы регулирующих клапанов, датчики и др.), обеспечивая техническую поддержку своих продуктов. В статье проведен анализ основных тенденций развития автоматизированных систем мониторинга и управления температурным режимом, климатом и отоплением помещений. В результате сделан вывод о целесообразности использования для связи с устройствами глобальной сети Internet. После рассмотрения основных используемых в современных системах автоматизации аппаратных и программных средств подключения к сети Интернет были выбраны оптимальные методы решения поставленной задачи. Разработанная система реализуется на самой современной элементной базе, используемой для построения устройств с Ethernet-интерфейсом, она многофункциональна, легко перестраивается под конкретное применение и оптимальна с точки зрения затрат на реализацию.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFORMATION-MEASURING SYSTEM OF REMOTE CONTROL OF MICROCLIMATE

In order to enhance the energy saving (in residential areas) or for technological purposes (e.g. in greenhouses), it is often necessary to maintain the required temperature and climatic conditions in the room. Such devices usually have a display (temperature, humidity), the user interface as a small graphic or alphanumeric display and some functional keyboard, control knobs for temperature or humidity. Also it is necessary to remotely monitor and manage the device settings for example, to change the temperature, the functioning program per day. The developed system for monitoring and management of climate and space heating is an example of the Internet of Things in the Smart City [1]. Solving problems of energy saving is possible by the widespread introduction of modern automated monitoring and control systems of heat consumption of buildings [2]. Such existing pilot systems of heating management and distributed information and control metering systems [2-7] are made via dial-up lines [2], the wireless of GSM-networks [3], the global Internet channels [4, 5] and solve particular issues of status monitoring and remote control of heat equipment points. For simple and low cost solutions for remote monitoring well suited Internet global network [4, 5], in view of its high prevalence in Russia (is brought to almost every dwelling house, dwellinghouse in enterprises and educational institutions), and the relative ease of implementation. Using the commonly used standard weather compensators (e.g., the type of Danfoss ECL Comfort 210 [11], Siemens RVD145 [12]) as part of automated monitoring systems are not always effective, because of weather compensators as standard do not have built-in Ethernet-controllers and therefore do not have the possibility of switching to a local network without modification. Moreover, it is not economically viable due to their relatively high price, because the weather controls laid some functional redundancy the ability to connect multiple heating circuits, hot water, gas boilers, etc., and also because in this market well-known western companies (Danfoss, Siemens and others) only work for a long time, which also produce other elements of heating automation systems (electric control valves, sensors, etc.), provide technical support to their products. The analysis of the main trends in the development of automated systems for monitoring and thermal management, climate and buildings heating is provided. As a result, the conclusion of the feasibility of using the global Internet to communicate with devices is done. After reviewing of the basic hardware and software of connecting to the Internet, used in modern automation systems, optimal methods for the solution of the problem have been chosen. The developed system is implemented on most modern components used to build devices with Ethernet-interface. Moreover, the developed system is multifunctional, easy to rebuilt for specific applications and optimal in terms of its implementation costs.

Текст научной работы на тему «Информационно-измерительная система дистанционного контроля параметров микроклимата»



3

Ад

Абдрахманов В. Х. Abdrakhmanov V. ЕЙ.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника»,

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Уфа, Российская Федерация

Важдаев К. В.

Vazhdaev Е. V.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника»,

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», доцент кафедры «Управление и сервис в технических системах», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Салихов Р. Б. Salikhov К В.

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника»,

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Уфа, Российская Федерация

УДК 681.518.3

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОТСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

МИКРОКЛИМАТА

В целях повышения энергосбержения (в жилых помещениях) или в технологических целях (например в теплицах) часто необходимо поддерживать требуемый температурный или климатический режим в помещении. Обычно в таких устройствах имеется индикация параметров (температуры, влажности) и интерфейс пользователя в виде небольшого графического либо алфавитно-цифрового дисплея и функциональной клавиатуры, ручки регулятора температуры или влажности. Также бывает необходимо дистанционно отслеживать параметры или управлять устройством дистанционно, например менять температурный режим, программу функционирования по дням недели.

Представленные в статье идеи по разработке автоматизированной системы для мониторинга состояния и управления температурным режимом, климатом и теплопотреблением в помещениях являются примером реализации Интернета Вещей (Internet of Things) в Умном городе (Smart City) [1].

Решение проблем энергоресурсосбережения возможно путем повсеместного внедрения современных автоматизированных систем мониторинга и управления (АСМУ) теплопотре-блением зданий [2]. Существующие пилотные решения АСМУ отоплением и распределенных информационно-измерительных систем приборного учета [2-7] выполняются с помощью коммутируемых линий связи [2], беспроводных GSM-сетей [3], глобальных каналов Internet [4, 5, 7] и решают частные вопросы мониторинга состояния и удаленного управления оборудованием тепловых пунктов. Для простых и бюджетных решений удаленного мониторинга хорошо подходит глобальная сеть Internet [4, 5] ввиду ее широкой распространенности в России (подведена практически к каждому жилому дому, предприятию и учебному заведению) и относительной простоты реализации. В информационно-измерительных системах дистанционного контроля и управления параметрами микроклимата используются акустооптические датчики [8, 9, 10].

- 91

Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 3, т. 12, 2016

Использование обычных стандартных погодных регуляторов (например, Danfoss ECL Comfort 210 [11], Siemens RVD145 [12]) в составе автоматизированных систем для мониторинга не всегда эффективно, поскольку погодные регуляторы в стандартном исполнении не имеют встроенных Ethernet-контроллеров и, следовательно, не имеют возможности включения в локальную сеть без доработок, кроме того, это экономически невыгодно из-за их относительно высокой цены, поскольку в погодные регуляторы закладывается некоторая функциональная избыточность — возможность подключения нескольких контуров отопления, горячего водоснабжения, управления газовыми котлами и т.д., а также из-за того, что на рынке работают только давно зарекомендовавшие себя известные западные фирмы (Danfoss, Siemens и др.), которые производят также и другие элементы систем автоматизации теплоснабжения (электроприводы регулирующих клапанов, датчики и др.), обеспечивая техническую поддержку своих продуктов.

В статье проведен анализ основных тенденций развития автоматизированных систем мониторинга и управления температурным режимом, климатом и отоплением помещений. В результате сделан вывод о целесообразности использования для связи с устройствами глобальной сети Internet. После рассмотрения основных используемых в современных системах автоматизации аппаратных и программных средств подключения к сети Интернет были выбраны оптимальные методы решения поставленной задачи. Разработанная система реализуется на самой современной элементной базе, используемой для построения устройств с Ethernet-интерфейсом, она многофункциональна, легко перестраивается под конкретное применение и оптимальна с точки зрения затрат на реализацию.

Ключевые слова: системы отопления, энергоресурсосбережение, автоматизация зданий, мониторинг режимов, управление теплопотреблением, управление климатом, погодные регуляторы, Ethernet контроллер, стек протоколов TCP/IP, M-Bus.

INFORMATION-MEASURING SYSTEM OF REMOTE CONTROL

OF MICROCLIMATE

In order to enhance the energy saving (in residential areas) or for technological purposes (e.g. in greenhouses), it is often necessary to maintain the required temperature and climatic conditions in the room. Such devices usually have a display (temperature, humidity), the user interface as a small graphic or alphanumeric display and some functional keyboard, control knobs for temperature or humidity. Also it is necessary to remotely monitor and manage the device settings — for example, to change the temperature, the functioning program per day. The developed system for monitoring and management of climate and space heating is an example of the Internet of Things in the Smart City [1].

Solving problems of energy saving is possible by the widespread introduction of modern automated monitoring and control systems of heat consumption of buildings [2]. Such existing pilot systems of heating management and distributed information and control metering systems [2-7] are made via dial-up lines [2], the wireless of GSM-networks [3], the global Internet channels [4, 5] and solve particular issues of status monitoring and remote control of heat equipment points. For simple and low cost solutions for remote monitoring well suited Internet global network [4, 5], in view of its high prevalence in Russia (is brought to almost every dwelling house, dwelling-house in enterprises and educational institutions), and the relative ease of implementation.

Using the commonly used standard weather compensators (e.g., the type of Danfoss ECL Comfort 210 [11], Siemens RVD145 [12]) as part of automated monitoring systems are not always effective, because of weather compensators as standard do not have built-in Ethernet-controllers and therefore do not have the possibility of switching to a local network without modification. Moreover, it is not economically viable due to their relatively high price, because the weather controls laid some functional redundancy — the ability to connect multiple heating circuits, hot water, gas boilers, etc., and also because in this market well-known western companies (Danfoss, Siemens and others) only work for a long time, which also produce other elements of heating automation systems (electric control valves, sensors, etc.), provide technical support to their products.

The analysis of the main trends in the development of automated systems for monitoring and thermal management, climate and buildings heating is provided. As a result, the conclusion of the

92 -

Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 12, 2016

feasibility of using the global Internet to communicate with devices is done. After reviewing of the basic hardware and software of connecting to the Internet, used in modern automation systems, optimal methods for the solution of the problem have been chosen. The developed system is implemented on most modern components used to build devices with Ethernet-interface. Moreover, the developed system is multifunctional, easy to rebuilt for specific applications and optimal in terms of its implementation costs.

Key words: district heating systems, energy and resource saving, building automation, monitoring modes, heat consumption control, climate control, weather compensators, Ethernet controller, TCP/IP stack, M-Bus network.

Обзор существующих решений

При необходимости в создании устройства с возможностью подключения к сети Ethernet возможны следующие варианты готовых технических решений.

Преобразователь RS-232 — Ethernet (например, NetCom 111 от VSCom [13]), обычно представляющий собой виртуальный COM-порт, преобразующий поток данных RS-232 в IP-пакеты на одном конце, и некое устройство, осуществляющее приём и раскодирование этих пакетов и отдающее контроллеру в виде RS-232 на другом конце. Достоинства такого решения — простота программирования. Недостатки у такого решения — невозможность использования протоколов более высоких уровней, таких как SNMP, HTTP и других.

Микросхема WIZNET W5100 [14] и основанный на ней Arduino Ethernet Shield . На этом контроллере уже возможно реализовать WEB-сервер или Telnet и через них управлять встраиваемым устройством. Недостатки такого решения: невысокая гибкость (возможно использовать только те протоколы, которые заложили разработчики) и высокая стоимость, часто может быть превышающая стоимость самого управляемого устройства.

Бюджетный и удобный в применении готовый модуль Mini ENC28J60 Ethernet LAN Network Module [15] на базе Ethernet-контроллера ENC28J60 с Ethernet-разъемом HR911105A (со встроенными трансформаторами гальваноразвязки и индикацией), выходным последовательным синхронным интерфейсом SPI (поддерживаемым практически любым современным контроллером). Таким образом, модуль можно подключить к любому микроконтроллерному устройству, он широко используется в устройствах на

платформе Arduino. Из недостатков необходимо отменить, что модуль требует питание 3,3 В, причем ток потребления немаленький — до 250 мА, т.е. требуется отдельный стабилизатор на 3,3 В.

Предлагаемые идеи по разработке

Возможно реализовать подключение к сети Ethernet на базе имеющейся современной элементной базы. Для этого обычно вводят в схему дополнительно к основному контроллеру драйвер физического уровня (PHY), включенный по шине SPI, такой как микросхема ENC28J60 стандарта 10 Base-T (рисунок 1), или микросхема ENC624J600 стандарта 10/100 Base-T от компании Microchip Technology Inc., или же берется контроллер семейства PIC18FXXJXX со встроенным PHY (рисунок 2) и программно реализуются все необходимые протоколы. При этом можно воспользоваться уже готовым стеком (существует довольно большой выбор TCP стеков для микроконтроллеров различных производителей).

На рисунке 3 приведены основные блоки ENC28J60, где обозначены: PHY — физический уровень, приёмник, передатчик, драйверы и.т.д., то есть всё, что необходимо для работы с определённой средой передачи данных. В данном случае — с витой парой по стандарту 10BASE-T. Доступ к PHY происходит исключительно через MII (Medium Independent Interface). MII задуман так, чтобы следующий (канальный) уровень мог абстрагироваться от типа среды передачи данных. PHY имеет свой набор 16-битных регистров (специфичных для среды передачи данных), доступ к которым осуществляется через MII.

MAC (Medium Access Controller) — канальный уровень, в него входит вся логика, необходимая для отправки и приёма пакетов

Рисунок 1. Типовая схема подключения ENC28J60

Т#Г

/77

Рисунок 2. Типовая схема подключения PIC18FXXJXX в сети Ethernet. MAC занимается адресацией, расчётом контрольной суммы, фильтрацией принимаемых пакетов, разрешением коллизий (в полудуплескном режиме) и т.д. Обменивается со следующим, сетевым уровнем готовыми пакетами, а с физическим — отправляемыми и принимаемыми «сырыми» байтами.

Управляющая логика занимается всем остальным, в том числе обслуживает буфер,

Рисунок 3. Архитектура Ethernet — контроллера ENC28J60

из которого MAC берёт отправляемые данные и складывает принятые, управляет режимами энергопотребления и т.д.

Свободно распространяемая библиотека стека протоколов TCP/IP от Microchip Technology Inc. [16] выполняет поддержку следующих протоколов (рисунок 4):

• ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DHCP, SNMP, SMTP, HTTP, FTP, TFTP;

• поддержка TCP и UDP;

• поддержка SSL;

• поддержка NetBIOS;

• поддержка DNS.

Имеются исходные файлы http-сервера, поддерживающего GET и POST запросы, SSL-аутентификацию и сжатие GZIP, клиент и сервер ICMP, клиент и сервер SNMP (версии 1, 2 и 3, в том числе SNMP TRAP), программный мост TCP2UART, сервер TELNET, клиент DynDNS, DNS, DHCP и многое другое, при этом стек занимает не так

DHCP SNMP 1 HTTP ' FTP TFTP

U DP I TCP

1С MP

IP

ARP Ethernet

Рисунок 4. Стек протоколов TCP/IP, поддерживаемый библиотекой от Microchip Technology Inc.

много памяти. Так, реальный проект, содержащий WEB-сервер, DHCP и DNS-клиент, мост Ethernet-Serial, сервер TFTP и SNMP, клиент SMTP, потребует порядка 33 килобайт памяти программ (ROM) и 2 килобайта памяти данных (RAM), при том, что типичный размер памяти PIC18F67J60 составляет 128 килобайт.

Кроме TCP/IP стека Microchip предлагает следующие инструменты для разработки:

• Среда разработки. Бесплатные MPLab 8 (слегка устаревшая, но проверенная годами) или MPLab-X [17] (перспективная, но пока не слишком стабильная среда разработки);

• Компилятор. Официально поддерживаются C18, C30 и C32. Ознакомительную 60-дневную версию можно скачать с официального сайта компании;

• Программатор и (или) внутрисхемный отладчик. ICD3 или PICKIT3 (ICD2 также работает, но не поддерживается средой MPLab-X и более медленная).

Реализация такого собственного проекта с разработкой принципиальной схемы, разводкой печатной платы, сборкой, написанием под это устройство собственного программного обеспечения, его отладкой требует достаточно больших трудозатрат. Хорошим решением в такой ситуации может быть использование отладочной платы PIC WEB-EK [18] для контроллера PIC18F97J60. Контроллер PIC18F97J60 от компании Microchip Technology Inc., специализированный, со встроенным 10Base-T Ethernet контроллером и интегрированным MAC и PHY.

Физический уровень реализован в самом контроллере, т.е. развязывающий трансформатор подключается сразу на контроллер. Фактически на одном только разъеме, кварце-

вом осцилляторе и микроконтроллере, а также при минимальной обвязке возможно реализовать, например, самодостаточный веб-сервер, пригодный для многих применений в области автоматизации. Отладочная плата PIC WEB-EK может быть использована для удаленного мониторинга и управления через сеть Ethernet, поставляемые с платой исходные файлы демонстрируют ее возможности: мониторинг и управление восемью цифровыми выходами, управление двумя выходами реле, снятие показаний термодатчика (рисунок 5).

Большие функциональные возможности в сочетании с относительно низкой ценой позволяют реализовать на этой плате разнообразные устройства, исключая или сводя к минимуму ее схемную доработку. Модификация устройства под требования конкретного применения может состоять только в перепрограммировании устройства, что легко осуществляется через имеющийся разъем внутрисхемного программирования ICSP с помощью практически любых программаторов или отладчиков PIC — контроллеров, например, внутрисхемный отладчик PICKIT2 или PICKIT3. Наличие на плате микросхемы часов реального времени (RTC) и разъема для батарейки позволяет менять программу работы, например, изменения температурного режима по календарному плану, по дням недели, вести журнал данных показаний датчиков (сохраняя данные в энергонезависимом ППЗУ, которое также имеется на плате). Наличие выхода с протоколом 1-Wire для подключения стандартного термодатчика типа DS18B20 очень удобно, т.к. для работы в режиме погодного регулятора нужно несколько термодатчиков, измеряющих температуру в помещении, на улице, температуру теплоносителя (на батарее отопления) в нескольких местах (на входе и выходе). Количество термодатчиков в зависимости от сложности системы регулирования может быть различным, но все они могут быть подключены по одному проводу при использовании выхода по протоколу 1-Wire. Существует возможность подключения также аналоговых датчиков типа Pt1000, но для этого нужно будет использовать имеющиеся на плате выводы портов (все выводы

iliiiiflf

Рисунок 5. Типовая схема подключения PIC WEB-EK для контроллера PIC18F97J6

портов выведены, т.к. плата является отладочной платой для изучения и отладки устройств на контроллерах PIC18F67J60). Наличие 5 кнопок и стандартного 2-строчного дисплея типа LCD1602 позволяет реализовать индикацию параметров и интерфейс пользователя для изменения настроек, например, температурного режима, программы функционирования. Наличие пьезо-динамика позволит провести звуковое оповещение при появлении аварийной ситуации. Наличие двух выходов реле позволяет без каких-либо доработок подключить 2 электронагревателя с током до 5 А, либо электропривод задвижки (включение с возможностью реверса), при этом нужно отметить, что для работы устройства в качестве погодного регулятора в большинстве стандартных применений (например для установки его в квартиру, дом) этого вполне достаточно. Поскольку есть 8 цифровых выводов контроллера, выведенных на клеммник, то подключая туда, например, Arduino-платы реле с цифровым входом от тех же китайских производителей [19], можно легко расширять функциональность устройства. Наличие встроенного контроллера физического уровня интерфейса RS485 (токовая петля) позволяет реализовывать на базе платы слож-

96 -

Electrical and

ные многоконтроллерные системы регулирования климата больших зданий, связанные по распространенному протоколу Modbus-RTU, а также подключать разнообразные датчики по этому протоколу.

Наличие на плате выхода стандартного протокола RS232 позволит включить через него теплосчетчик. Подавляющее большинство имеющихся на рынке теплосчетчиков имеют в качестве выходного протокол M-Bus [20]. Информационные сети на базе двухпроводной шины M-Bus широко используются в странах Западной и Восточной Европы для дистанционной передачи показаний со счетчиков воды, газа, тепло- и электроэнергии, установленных как в жилых зданиях, так и на промышленных объектах. Все приборы учета (счетчики) соединены параллельно двужильным витым кабелем и подключены к центральному устройству, управляющему работой сети, — M-Bus мастеру.

В состав любой сети M-Bus входит один мастер и один или более подчиненных устройств приборов учета (рисунок 6). Например, Danfoss [11] предлагает M-Bus — мастеры серии Hydro-Center на 25, 60, 250 ведомых устройств. Расстояния от прибора учета до мастера могут достигать 10 и более километров. Данные передаются последова-

Рисунок 6. Общая схема сети M-Bus

тельно, специальным помехозащищенным протоколом в соответствии с EN1434.

Характерной особенностью протокола является то, что все подключаемые устройства должны питаться от сети M-Bus, что упрощает схемную реализацию оконечных ведомых устройств, но усложняет схемотехнику управляющих ведущих устройств — M-Bus — мастеров. В России протокол не получил широкого распространения, т.к. не было широкого внедрения специализированной сети для автоматизированного снятия показаний счетчиков. Теплосчетчики в жилых домах и вовсе не стоят в каждой квартире как в странах Западной и Восточной Европы, а ставятся обычно по одному на подъезд, дом. Таким образом, необходим переходник на протокол M-Bus для снятия показаний теплосчетчика. Есть простые схемные решения [20] для неудаленного подключения 2-3 устройств M-Bus через про-

Список литературы

1. Zanella A., Bui N., Castellani A., Vangelista L., Zorzi M. Internet of Things for Smart Cities // IEEE Internet of Things J. 2014. Feb. Vol. 1. No. 1. pp. 22-32.

2. Анисимов А.Л., Астапкович А.М., Касаткин А.А. Системные проблемы создания распределенных информационно-управляющих систем приборного учета. Режим доступа: http://guap.ru/guap/skb/docs/article_ v3.doc. (дата обращения 12.06.2014).

токол RS-232. При этом реализуется только физический уровень протокола, более высокие уровни: канальный, сетевой и другие нужно реализовать программно. Если реализовать на базе платы переходник Ethernet-RS232 с созданием виртуального порта, то можно использовать стандартное программное обеспечение, поставляемое в комплекте с переходниками M-Bus — Ethernet [21]. Поскольку интенсивность обмена невысока, можно задать скорость 400 бод, к примеру, тогда должно быть достаточно скорости работы стека протоколов TCP/IP и реализуемого на его базе переходника Ethernet-RS232.

Выводы

Проведен анализ основных тенденций развития автоматизированных систем мониторинга и управления температурным режимом, климатом и отоплением помещений. В результате сделан вывод о целесообразности использования для связи с устройствами глобальной сети Internet. После рассмотрения основных используемых в современных системах автоматизации аппаратных и программных средств подключения к сети Интернет были выбраны оптимальные методы решения поставленной задачи. Разработанная система реализуется на самой современной элементной базе, используемой для построения устройств с Ethernet-интерфейсом, многофункциональна, легко перестраивается под конкретные применения и оптимальна с точки зрения затрат на реализацию.

3. Диспетчеризация приборов учета через интернет [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.t2system.ru.

4. Автоматизация и диспетчеризация систем теплоснабжения зданий [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.halax.ru/ avtomatizacija-dispetcherizacijasistem.html.

5. Система мониторинга «HeatCAM» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// heating.sumdu.edu.ua.

6. Загирняк М.В., Перекрест А.Л. Опыт внедрения и использования автоматизиро-

ванной системы мониторинга температурных режимов и удаленного управления теплопотреблением кременчугского национального университета // Электротехнические и компьютерные системы. 2014. № 15 (91). С.423-426.

7. Шестака А.И., Мельникова Л.В., Бушер

B.В. Современные методы автоматизации зданий // Электротехнические и компьютерные системы. Одесса: Техника, 2013. № 11 (87). С. 82-89.

8. Ураксеев М.А., Важдаев К.В. Акустооптические датчики физических величин. Уфа: Уфимск. гос. акад. эконом. и сервиса, 2008. 111 с.

9. Важдаев К.В., Губайдуллин А.Г. Волоконно-оптические датчики на акустооп-тическом эффекте // Приборы и системы управления, контроль, диагностика. 2011. № 2. С. 36-40.

10. Важдаев К.В. Акустооптические устройства и их применение в приборах и информационно-измерительных системах // Нефтегазовое дело. 2012. Т. 10. № 1.

C. 148-151.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Weather Compensators [Electronic resource]. Available: http://products.danfoss. co.uk/productrange/heatingsolutions/weather-compensators/.

12. RVD120, RVD140. Controllers for District Heating and D.H.W. Basic Documentation [Electronic resource]. Available: http://www.siemens.cz/siemjetstorage/files/583 01_012$RVD120$140$01$en.pdf.

13. RS232 to Ethernet Converters [Electronic resource]. Available: http://www. insat.ru/products/?category=949.

14. Arduino Ethernet Shield [Electronic resource]. Available: https://www.arduino.cc/en/ Main/ArduinoEthernetShield.

15. Mini ENC28J60 Ethernet LAN Network Module [Electronic resource]. Available: http:// www.ebay.com/bhp/enc28j60-module.

16. Microchips Ethernet Portfolio [Electronic resource]. Available: http://www. microchip.com/ethernet.

17. MPLAB IDE Archives [Electronic resource]. Available: http://www.microchip. com/pagehandler/en-us/devtools/dev-tools-parts.html.

18. PIC Ethernet Development Board PIC-WEB-EK [Electronic resource]. Available: http://www.logifind.com/pic-dspic-pic32-pic24/ development-boards/pic-ethernet-development-board-pic-web-ek-for-pic18f97j60-952.html.

19. 1 x One Channel Relay Module [Electronic resource]. Available: http://www. ebay. com/itm/251961847164.

20. The M-Bus: A Documentation Rev. 4.8. [Electronic resource]. Available: http://www.m-bus.com/mbusdoc/default.php.

21. Tech Base M-Bus 10 — конвертере M-Bus (master) на RS-232 [Electronic resource]. Режим доступа: http://www. radioterminal.ru/catalog/rt_converters.

References

1. Zanella A., Bui N., Castellani A., Vangelista L., Zorzi M. Internet of Things for Smart Cities // IEEE Internet of Things J. 2014. Feb. Vol. 1. No. 1. pp. 22-32.

2. Anisimov A.L., Astapkovich A.M., Kasatkin A.A. Sistemnye problem sozdanija raspredelennyh informacionno-upravljajushhih system pribornogo ucheta. Rezhim dostupa: http://guap.ru/guap/skb/docs/article_v3.doc. (data obrashhenija 12.06.2014).

3. Dispetcherizacija priborov ucheta cherez internet [Jelektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.t2system.ru.

4. Avtomatizacija i dispetcherizacija system teplosnabzhenija zdanij [Jelektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.halax.ru/ avtomatizacija-dispetcherizacijasistem.html.

5. Sistema monitoringa «HeatCAM» [Jelektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http:// heating.sumdu.edu.ua.

6. Zagirnjak M.V., Perekrest A.L. Opyt vnedrenija i ispol'zovanija avtomatizirovannoj sistemy monitoring temperaturnyh rezhimov i udalennogo upravlenija teplopotrebleniem kremenchugskogo nacional'nogo universiteta // Jelektrotehnicheskie i komp'juternye sistemy. 2014. № 15 (91). S. 423-426.

7. Shestaka A.I., Mel'nikova L.V., Busher V.V. Sovremennye metody avtomatizacii zdanij // Jelektrotehnicheskie i komp'juternye sistemy. Odessa: Tehnika, 2013. № 11 (87). S. 82-89.

8. Urakseev M.A., Vazhdaev K.V. Akustoopticheskie datchiki fizicheskih velichin.

Ufa: Ufimsk. gos. akad. jekonom. iservisa, 2008. 111 s.

9. Vazhdaev K.V., Gubajdullin A.G. Volokonno-opticheskie datchiki na akustoopticheskom jeffekte // Pribory i sistemy upravlenija, kontrol', diagnostika. 2011. № 2. S. 36-40.

10. Vazhdaev K.V. Akustoopticheskie ustrojstva i ih primenenie v priborah iinformacionno-izmeritel'nyh sistemah // Neftegazovoe delo. 2012. T.10. № 1. S. 148-151.

11. Weather Compensators [Electronic resource]. Available: http://products.danfoss. co.uk/productrange/heatingsolutions/weather-compensators.

12. RVD120, RVD140 Controllers for District Heating and D.H.W. Basic Documentation [Electronic resource]. Available: http://www.siemens.cz/siemjetstorage/files/583 01_012$RVD120$140$01$en.pdf.

13. RS232 to Ethernet Converters [Electronic resource]. Available: http://www. insat.ru/products/?category=949.

14. Arduino Ethernet Shield [Electronic resource]. Available: https://www.arduino.cc/en/ Main/ArduinoEthernetShield.

15. Mini ENC28J60 Ethernet LAN Network Module [Electronic resource]. Available: http:// www.ebay.com/bhp/enc28j60-module.

16. Microchips Ethernet Portfolio [Electronic resource]. Available: http://www. microchip.com/ethernet.

17. MPLAB IDE Archives [Electronic resource]. Available: http://www.microchip. com/pagehandler/en-us/devtools/dev-tools-parts.html.

18. PIC Ethernet Development Board PIC-WEB-EK [Electronic resource]. Available: http://www.logifind.com/pic-dspic-pic32-pic24/ development-boards/pic-ethernet-development-board-pic-web-ek-for-pic18f97j60-952.html.

19. 1 x One Channel Relay Module [Electronic resource]. Available: http://www. ebay. com/itm/251961847164.

20. The M-Bus: A Documentation Rev. 4.8. [Electronic resource]. Available: http://www.m-bus.com/mbusdoc/default.php.

21. TechBase M-Bus 10 — konverter s M-Bus (master) na RS-232 [Electronic resource]. Rezhim dostupa: http://www. radioterminal.ru/catalog/rt_converters.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.