CC BY
66
The article proposes the definition of technical characteristics of the communications performance of the command and control data link for unmanned aerial vehicles, provides the calculated ratios and evaluation criteria for practical use when checking the actual performance indicators of communication channels with a unmanned aerial vehicles. Estimated ratios provide continuous monitoring operational performance of communication channels. The specifics of the possible permissible values of temporary interruptions in data transfer between a ground control station and an unmanned aerial vehicle are taken into account.
Key words: unmanned aerial vehicle, command and control data link, communication channel performance, communication channel availability, communication channel continuity.
Rastegaev Ivan Gennadievich, head of department (senior test engineer), [email protected], Russia, Akhtubinsk, Military unit 15650,
Molchanov Andrey Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, deputy head of department - head of department (senior test engineer), andryoe@yandex. ru, Russia, Akhtubinsk, Military unit 15650,
Emelyanov Alexander Mikhailovich, deputy head of department - head of department (senior test engineer), bpla6@yandex. ru, Russia, Akhtubinsk, Military unit 15650
УДК 681.518
СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИВОМ
И.Н. Набродова
Рассмотрен вопрос создания «Умного дома» на примере системы дистанционного управления поливом с возможностью мониторинга. Рассмотрена возможность использования клиент-серверной архитектуры для создания данной системы.
Ключевые слова: умный дом, система удаленного управления, клиент-сервер, ЛКОиШО, мониторинг.
«Умный дом» - широко известная за рубежом современная система автоматизации, призванная сделать жизнь человека максимально комфортной. Она может кардинальным образом изменить управление домом -от контроля температуры в комнатах и уровня их освещения до управления безопасностью дома и всей семьи.
Современным умным домом (УД) можно управлять удаленно с мобильного устройства через интернет, либо с клавишных или сенсорных панелей управления. Функционал системы чрезвычайно широк. Он включает управление микроклиматом, безопасностью, освещением и многим другим. Оно осуществляется посредством программируемого контроллера или мини компьютера, что позволяет настраивать комплекс оборудования с учетом пожеланий и предпочтений владельца.
103
Любой базовый комплект «Умного дома», как правило, включает следующие элементы:
1. Центральный управляющий контроллер. Объединяет все элементы системы и обеспечивает их взаимодействие. В качестве управляющего элемента применяется одноплатный компьютер в промышленном исполнении, но можно использовать обыкновенный системник с определенным программным обеспечением (ПО).
2. Климатическая система. Обеспечивает комфортный микроклимат, состоит из модулей управления кондиционированием и отоплением. Ее управление реализуется с помощью анализа данных, поступивших от детекторов температуры и уровня влажности.
3. Система управления светом и коммутацией потребителей энергии. Для ее реализации монтируются датчики присутствия и степени освещенности или их комбинированные модели. Использование диммеров позволяет проводить плавные регулировки.
4. Система безопасности и охраны. Разделяется на три подсистемы. Охранно-пожарная сигнализация оборудуется датчиками присутствия, магнитоконтактными детекторами, анализаторами утечки газа, дыма и температуры. Подсистема контроля доступа включает различные идентификаторы и устройства блокировки. Подсистема видеонаблюдения является комплексом из видеокамер и оборудования для обработки и сохранения полученного видеосигнала.
Для нормального функционирования системы необходимо обеспечить связь между всеми ее элементами. Для этого прокладывается локальная сеть, которая может быть выполнена в рамках беспроводной или проводной технологии. Управляет этой сетью маршрутизатор. Он осуществляет контроль над каждым сетевым прибором и защищает его от постороннего доступа.
Самые популярные на сегодняшний день контроллеры создаются на базе Arduino. Это обусловлено удобством и простотой языка программирования, а также открытой архитектурой и программного кода.
Arduino позволяет компьютеру выйти за рамки виртуального мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными исполнительными устройствами. Микроконтроллер на плате программируется при помощи языка Arduino (основан на языке С++) и среды разработки Arduino (основана на среде Processing). Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно, либо же взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Программное обеспечение доступно для бесплатного скачивания. Исходные чертежи схем (файлы CAD) являются общедоступными, пользователи могут применять их по своему усмотрению.
Программа, выполняемая на плате Arduino, называется скетч. Для его написания используется специализированная среда разработки Arduino IDE, которая поставляется вместе с самой микропроцессорной платой. Среда разработки Arduino IDE состоит из встроенного текстового редактора программного кода, области сообщений, окна вывода текста (консоли), панели инструментов с кнопками наиболее часто используемых команд и нескольких меню. Программы (скетчи) в среде Arduino IDE пишутся на языке C++. Для загрузки программ и связи среда разработки подключается к аппаратной части Arduino с помощью USB-кабеля.
Плата Arduino Uno - самое популярное и самое доступное устройство Arduino. В ее основе лежит чип ATmega - в последней ревизии Arduino Uno R3 это ATmega328 (хотя на рынке можно еще встретить варианты платы UNO с ATmega168). Arduino Uno является самым подходящим вариантом для начала работы с платформой: она имеет удобный размер (не слишком большой, как у Mega и не такой маленький, как у Nano), достаточно доступна из-за массового выпуска всевозможных клонов, под нее написано огромное количество бесплатных уроков и скетчей.
Одним из примеров использования технологии УД является организация полива приусадебного участка с системой дистанционного управления и функцией мониторинга. Эта система имеет следующие функции:
- включение/выключение полива на расстоянии;
- мониторинг состояния системы;
- мониторинг состояния окружающей среды;
- выключение полива по таймеру;
- сбор и визуализация данных о времени полива в зависимости от влажности;
- экстренное отключение, при возникновении технических неполадок;
- удобный и простой пользовательский интерфейс, позволяющий осуществлять управление, как с персонального компьютера, так и с мобильного устройства.
Интерфейсом пользователя является веб-страница (рис. 1). Интерфейс можно разделить на несколько основных блоков: отображение информации, кнопки включить и выключить, состояние полива, информация о системе, мониторинг времени полива и таймер.
В блоке информации выводится получаемая с сервера температура, влажность, и дата их последнего обновления. Так же имеется кнопка обновления информации. В блоке кнопок происходит включение и выключение полива, в зависимости от нажатой кнопки в блоке состояния полива изменяется строка. В блок состояния системы выводятся ошибки, передаваемые микроконтроллером (это перегрев насоса и отсутствие воды в резервуаре). Если система работает без сбоев, выводится сообщение: «Система работает нормально». В блок мониторнига выводится график, построенный по информации из базы данных. Таймер задает интервал времени, через который будет выключен полив.
105
Рис. 1 Интерфейс пользователя
Для реализации данной системы целесообразней всего использовать клиент-серверную архитектуру (рис. 2).
«Клиент-сервер» - вычислительная или сетевая архитектура, в которой сетевая нагрузка распределена между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Фактически, клиент и сервер - это программное обеспечение. Обычно эти программы расположены на разных вычислительных машинах и взаимодействуют между собой через вычислительную сеть посредством сетевых протоколов (HTTP, FTP, TELNET, POP3) [1].
Данная система использует в качестве сервера удаленный компьютер, а в качестве клиента устройство управления пользователя (компьютер, смартфон) и микропроцессорное устройство, которое собирает данные с датчиков и управляет самим процессом полива.
Рис. 2 Клиент-серверная архитектура
В качестве микропроцессорной системы, которая выступает в роли клиента, выбрана Arduino UNO на базе микроконтроллера ATmega328. Ее плюсами является низкая стоимость, простота, легкодоступность, массовость, а также кросс-платформенность. Программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux. Большинство же других платформ ограничиваются лишь OC Windows [2].
Устройство для подключения системы к интернету - Ethernet Shield W5100 - плата расширения для Arduino. Плата обладает стандартным Ethernet-портом для подключения к сети с помощью патч-корда витой пары и набором контактов для подключения к Arduino.
106
Для управления токами высокой нагрузки используется модуль реле KY-091. Для измерения уровня воды в резервуаре к системе подключен датчик воды и глубины погружения HX1838. Для измерения температуры воздуха и насоса используются датчики DS18B20 и DHT11. Для измерения влажности почвы используется датчик LM393.
Плюсом выбранных датчиков и реле является их низкая стоимость, простота использования и легкодоступность. Так же при необходимости, любой из них можно легко заменить, например, при смене насоса и увеличении необходимого ему тока.
Для написания серверной части используется язык PHP 5. В области веб-программирования, в частности серверной части, PHP - один из популярных сценарных языков. Популярность в области построения вебсайтов определяется наличием большого набора встроенных средств для разработки веб-приложений. Основные из них:
- автоматическое извлечение POST и GET-параметров, а также переменных окружения веб-сервера в предопределённые массивы;
- взаимодействие с большим количеством различных систем управления базами данных;
- автоматизированная отправка HTTP-заголовков;
- работа с HTTP-авторизацией;
- работа с cookies и сессиями;
- работа с локальными и удалёнными файлами, сокетами;
- обработка файлов, загружаемых на сервер;
- работа с XForms.
Для написания клиентской части используется связка языков HTML5, CSS3, JavaScript. Эти три языка являются базовыми и основными языками для написания клиентской части.
HTML - стандартизированный язык разметки документов. Он интерпретируется браузерами, полученный в результате интерпретации форматированный текст отображается на экране монитора компьютера или мобильного устройства.
CSS - формальный язык описания внешнего вида документа, написанного с использованием языка разметки. Преимущественно используется как средство описания, оформления внешнего вида веб-страниц, написанных с помощью языков разметки HTML и XHTML, но может также применяться к любым XML-документам, например, к SVG или XUL [3].
JavaScript - мультипарадигменный язык программирования. Поддерживает объектно-ориентированный, императивный и функциональный стили. Является реализацией языка ECMAScript (стандарт ECMA-262). Обычно используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык сценариев для придания интерактивности веб-страницам.
Управление созданной системой осуществляется не только с компьютера, но и с телефона. Для адаптации дизайна под разные виды устройств, были использованы медиа-выражения.
Список литературы
1.Справочник по HTML и CSS: [Электронный ресурс]. URL: http://htmlbook.ru. (дата обращения: 10.03.2019).
2.Уилли Соммер. Программирование микроконтроллерных плат ar-duino/Freeduino. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: «БХВ-Петербург», 2012. 256 с.
3.Справочник по HTML и CSS: [Электронный ресурс]. URL: http://htmlbook.ru. (дата обращения: 10.03.2019).
Набродова Ирина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, ira19 78@tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
IRRIGATION REMOTE CONTROL SYSTEM I.N. Nabrodova
The question of creating a "Smart home " on the example of a remote irrigation control system with the possibility of monitoring is considered. The possibility of using clientserver architecture to create this system is considered.
Key words: smart home, remote control system, client-server, ARDUINO, monitoring.
Nabrodova Irina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, ira19 78@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.93'11
ТРАЕКТОРИЯ ДВИЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА С СТЗ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН
А.С. Сафонов, М.Б. Цудиков, Д.В. Чеховский
Рассмотрены особенности автоматизации и определения траектории движения робота при сварке металлических пластин.
Ключевые слова: СТЗ, сварка, сварочный робот, траектория движения.
1. Алгоритм работы промышленного робота
Для автоматической сварки промышленным роботом с СТЗ надо разработать алгоритм, обеспечивающий решение следующих задач: 1) определение расположения заготовок на рабочей сцене; 2) определения расположения камеры относительно рабочей сцены и необходимые изображения рабочей сцены; 3) обработка изображения рабочей сцены; 4) определение границ свариваемых заготовок; 5) определение траектории будущего сварочного шва и нахождение координат точек траектории.
108
