CC BY
174
№ 3(33) 2011
А. Г. Финогеев,докт. техн. наук, профессор Пензенского государственного университета В.Б.Дильман, генеральныйдиректор МУП «Гортеплосеть», г. Кузнецк В. А. Маслов, А. А. Финогеев, аспиранты Пензенского государственного университета
Система удаленного мониторинга и управления сетями теплоснабжения на базе сенсорных сетей
Рассматриваемый подход обеспечивает инновационные предпосылки для развития технических, а также социально-экономических автоматизированных систем. В том числе он весьма привлекателен из-за низкой стоимости устройств и высокой надежности.
Введение
Сотрудникам предприятий и организаций электроэнергетики, жилищно-коммунального хозяйства, занимающимся обслуживанием инженерных коммуникаций и сооружений, специалистам в области чрезвычайных ситуаций, пожарной и охранной сфере и т.д. приходится сталкиваться с проблемой недостаточно оперативного получения и обработки информации. Телеметрическая информация от множества датчиков (давления, температуры, влажности и т. п.) должна собираться и обрабатываться по возможности в режиме реального времени и передаваться на мобильные средства связи. В таких случаях целесообразно рассматривать системы с точки зрения синергетического подхода [1] и разрабатывать подобные системы с использованием беспроводных средств телекоммуникации. Это позволяет ускорить процесс получения и обработки информации, принимать информацию непосредственно на мобильные устройства, избавиться от «проводной» зависимости, вести мониторинг физических процессов в режиме реального времени.
Идея использования беспроводных технологий для передачи данных в различных
системах сбора информации и управления весьма привлекательна из-за низкой стоимости устройств и высокой надежности. В индустриальных системах такое решение все чаще используется как замена проводных соединений в стандартных интерфейсах Пв-232, Я5-485. Использование беспроводных технологий позволяет отказаться от прокладки кабельных соединений, повысить гибкость и обеспечить мобильность системы управления. Основной задачей при внедрении беспроводной системы связи в промышленности и системах сбора телеметрии является обеспечение и поддержка заданной надежности беспроводного канала при распространении радиосигналов в отсутствие прямой видимости, многократного отражения и затенения и т. д. В производственных помещениях наличие большого количества металлических поверхностей, с одной стороны, порождает многолучевое распространение, вызывающее флуктуации уровня сигнала, а с другой стороны, за счет отражения от поверхностей обеспечивает прохождение сигнала в отсутствие прямой видимости и способствует увеличению дальности связи. Также на надежность оказывают влияние промышленные помехи и помехи от уже работающих беспроводных сетей различных стандартов.
№ 3(33) 2011
Технологии беспроводных сетей ближнего радиуса действия
При выборе беспроводной технологии для индустриальных приложений и систем сбора телеметрической информации основными требованиями являются открытость сетевого стандарта, совместимость устройств различных производителей, их доступность в длительной перспективе, надежность, невысокая стоимость, экономичность, возможность построения систем с разной сетевой архитектурой, простота подключения и использования.
Из всех существующих на сегодняшний день технологий беспроводных сетей в наибольшей степени этим требованиям соответствуют стандарты сетей WiFi (IEEE 802.11 b/g/n), Bluetooth (IEEE 802.15.1), ZigBee (IEEE 802.15.4), применяемые в разных сферах [2].
Технологии Bluetooth и ZigBee удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к беспроводной передаче данных в системах промышленной автоматизации, в наибольшей степени. Модули Bluetooth и ZigBee обеспечивают надежную передачу информации в условиях повышенного уровня электромагнитных помех, имеют достаточно низкую цену, невысокое и низкое энергопотребление, просты в использовании. Они позволяют получать удаленный доступ к датчикам, исполнительным устройствам и механизмам, проводная связь с которыми затруднена или невозможна.
Сенсорные системы и сети для сбора и обработки промышленной телеметрии
Поскольку решение задач поддержки принятия решений следует вести на базе системно-синергетического подхода, система мониторинга и поддержки принятия решений в ЖКХ должна удовлетворять принципам иерархичности структуры, координации частных задач, совместимости и модифицируемости.
Любая сенсорная система имеет иерархическую многоуровневую архитектуру. При этом уровни управляющих систем, компьютеров, уровни реальных датчиков и исполнительных механизмов чаще всего объединяются гетерогенными (неоднородными) сетями, так как требования и частные задачи участников системы существенно различаются. Ограниченные вычислительные возможности сенсорных узлов и особенности архитектуры сенсорных сетей не позволяют использовать надежные транспортные протоколы, поэтому на уровне сенсорных датчиков и ретрансляторов, объединенных ячеистой топологией, часто используется одноранговая модель взаимодействия реег-1о-реег, где весь распределенный массив данных доступен участникам сетевого взаимодействия.
Нижний уровень оконечных сенсорных узлов с датчиками обеспечивает сбор телеметрической информации с реальных физических объектов и процессов и первичную обработку в контроллерах узлов. Сетевая среда на этом уровне должна обеспечивать беспроводной интерфейс не только для простых, неинтеллектуальных пассивных устройств (типа ЯР/О-меток), но и для сложных активных устройств (интеллектуальных сенсоров, маршрутизаторов) и исполнительных контроллеров (актюаторов). На уровне датчиков необходимо выполнение следующих требований. Во-первых, сеть должна передавать результаты мониторинга в соответствии с жестким временным регламентом. Во-вторых, объем данных должен быть минимальным, чтобы обеспечить работоспособность сети в критические по нагрузкам моменты.
Анализ характеристик сетевого взаимодействия датчиков и исполнительных механизмов показывает, что все данные, передаваемые в такой системе, можно разделить на два основных принципиально различных типа, которые предъявляют к телекоммуникационной сети разные требования:
• данные о физическом процессе (объекте мониторинга);
№ 3(33) 2011
• параметрические данные для управе-ния узлами.
Данные о процессе характеризуются прямым воздействием внешней среды на реальные физические объекты мониторинга. Они не являются сложными и, как правило, кодируются несколькими информационными битами. Также они часто имеют циклический характер, например циклы суточного колебания температуры и т.д. При реализации сенсорных систем мониторинга требуется, чтобы опрос сенсорных датчиков и передача данных на координаторы или исполнительные механизмы проводились через регламентируемые интервалы времени. Это требование детерминированности телекоммуникационной системы.
Параметрические данные необходимы как для отображения текущего состояния сетевых узлов, так и для реализации возможности управления ими и перепрограммирования. Информация не имеет циклического характера, а доступ к ней реализуется по запросу. Передача параметрических данных требует использования методик защиты для повышения надежности.
Система беспроводного оперативного дистанционного мониторинга и управления (БОДМиУ)
В представленном проекте предлагается комплексная разработка для оперативного дистанционного мониторинга объектов системы городского теплоснабжения, включающих автоматические котельные и теплоцентрали, с передачей телеметрической информации с приборов промышленной автоматики на диспетчерский пункт и мобильным аварийным бригадам посредством беспроводных технологий ZigBee и GSM/GPRS.
В зоне покрытия сенсорной сети возможно подключить любое мобильное устройство (сотовый телефон, смартфон, коммуникатор, КПК, ноутбук) с подключенным Z/двее-модулем для получения информации и ее обработки. Низкое энергопотребление сенсорных устройств позволяет размещать
их без привязки к источникам внешнего пи- ¡и тания. Однако низкое энергопотребление | узлов является одной из проблем исполь- © зования технологий сенсорных сетей, так ^ как малая мощность беспроводных прие- ^ мопередатчиков ограничивает дальность g радиосвязи. Данная проблема решается И за счет организации ячеистой сенсорной ^ сети с возможностью ретрансляции «чужих» ¡^ информационных пакетов через промежу- | точные узлы-маршрутизаторы. Это увеличи- § вает дальность передачи, а также позволяет ^ снизить энергопотребление сенсорных узлов за счет минимизации мощности радио- <§ передатчиков. |
В настоящее время ведется работа над ^ проектом по созданию программно-аппарат- ^ ного комплекса для системы теплоснабже- ^ ния г. Кузнецка Пензенской области. Разрабатываемый комплекс включает три основные части:
1. Подсистему мониторинга состояния теплоцентралей.
2. Подсистему мониторинга и управления автоматическими котельными.
3. Подсистему мобильной поддержки аварийных бригад.
Беспроводная сенсорная сеть передачи данных используется для замены проводных соединений, например шины InterBus.
Гетерогенная сеть включает сенсорные сети, работающие в нелицензируемом диапазоне частот (2,4 ГГц), сотовую сеть для передачи пакетного трафика GSM/GPRS, сеть передачи IP-трафика. Координаторы сенсорной сети устанавливаются на стационарных пунктах диспетчеризации состояния тепловой сети. Оконечные узлы сенсорной сети подключаются к промышленным приборам контроля и учета в автоматических системах отопления и горячего водоснабжения, например к приборам типа ОВЕН ТРМ32. Поскольку эти приборы в соответствии с общепринятыми стандартами SCADA-систем, как правило, используют интерфейс RS-485, то подключение сенсорных узлов обеспечивается через преобразователи интерфейсов «токовая петля»/Я5-485, напри-
-ч ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА
№ 3(33) 2011 ' -
мер ОВЕН АС2-М. Также сенсорные узлы устанавливаются на терминалах согласования трубной и сигнальной частей системы теплоснабжения, которые используются в качестве измерительных пунктов, предназначенных для измерений и локализации повреждений теплоцентралей.
Для повышения эффективности принятия решений и оперативного реагирования на аварийные ситуации руководители и аварийные бригады снабжаются мобильными устройствами связи (промышленными КПК или ноутбуками) с Z/gSee-модулями {Compact Flash или подключаемыми по интерфейсу USB) и модулями GSM/GPRS-связи.
Проводная система оперативного дистанционного контроля
В основу работы подсистемы положен принцип локализации повреждений теплоцентрали за счет контроля увлажнения изоляции посредством модернизируемой системы оперативного дистанционного контроля (ОДК).
Трубная часть современных теплоцентралей города состоит из труб и трубоэлемен-тов (рис. 1). Она охватывает все компоненты контроля, непосредственно связанные с трубой. Элементы трубопровода, за состоянием которых должна следить система ОДК, поставляются в стандартном исполнении с двумя (или тремя) проводами при диаметре труб более 530 мм, проложенными в полиуретановой термоизоляции.
ПЭ пробки Сигнальный провод
___'
Соединение проводников Стойка
-—-
* /
/ ____1______ ip-za----------------
Рабочая сальная труба
Муфта
Рис. 1. Трубы с проводной системой ОДК внутри слоя термоизоляции
Сигнальная часть таких систем служит для приема и обработки информации о состоянии изоляции и обнаружения мест повреждения. Она включает в себя контрольные приборы и элементы системы, не связанные непосредственно с трубой, а именно:
• терминалы (кпеммные коробки) — служат для согласования трубной и сигнальной частей системы;
• соединительные кабели для сигнальных проводов к терминалам;
• приборы контроля;
• детекторы (переносные и стационарные) — применяются для постоянного или периодического контроля состояния трубопровода.
Контроль за состоянием трубопровода в процессе эксплуатации осуществляется с помощью детектора. Однако при попадании воды в теплоизоляционный слой детектор только выдает сигнал об изменении состояния системы ОДК, но не может определить точное местоположение поврежденного участка. Для этой цели используется переносной локатор.
Подключение детектора и локатора к проводникам системы ОДК осуществляют к терминалам (рис. 2), установленным через каждые 300 м.
Беспроводная подсистема оперативного дистанционного мониторинга (ОДМ) теплоцентралей
Для повышения эффективности и оперативности процесса сбора и обработки данных о повреждениях теплоцентралей терминалы оснащаются сенсорными ИдВее-модулями с датчиками сопротивления (рис. 3). Модули устанавливаются в местах замыкания шлейфа для контрольных измерений для передачи информации о сопротивлении проводников.
Носимый детектор используется вместе с КПК или коммуникатором, к которому подключен ИдВее-модем. Также информация может передаваться по сенсорной сети на компьютер диспетчера с ИдВее-модемом и программным комплексом оперативного
№ 3(33) 2011
0
шг
рй
л
ч
Монтажный тестер
Замыкание шлейфа для контрольных измерений
•е
—^ | Сигнальные проводники
Рис. 2. Локализация повреждений в контрольных точках
мониторинга, позволяющим собирать, обрабатывать и визуализировать информацию от терминалов в режиме реального времени. Таким же образом телеметрия передается на мобильные устройства дежурных бригад или других ответственных лиц, попадающих в зону покрытия терминального сенсора, и в диспетчерскую службу города.
В первом варианте можно использовать недорогие автономные сенсорные устройства без поддержки ретрансляционных функций, но требуется дорогое мобильное оборудование для каждого сотрудника и достаточная квалификация для работы с подобным оборудованием. Данный вариант архитектуры более целесообразен при небольшом
■-Ч . М . М . И-1 , И-1 , 1_п |_| ,
^ ^ 40 40 ¿0
Рис. 3. Расположение терминалов с модулями Z/gBee-cвязи
87
№ 3(33) 2011
числе теплоцентралей с терминалами, распределенными на достаточно большой территории городской застройки с неперекрывающимися зонами покрытия. Во втором варианте на терминалы устанавливаются более дорогие сенсорные узлы с поддержкой ретрансляционных функций для организации распределенной сенсорной сети в городских условиях. По запросу с диспетчерского пункта или по расписанию информация снимается с датчиков и ретранслируется через промежуточные узлы. Такая архитектура целесообразна при большом числе точек сбора информации на территории с перекрывающимися зонами покрытия.
Принцип сбора информации в обеих архитектурах аналогичен. При возникновении событий и изменении состояния системы ОДК-датчики двух ближайших сенсорных узлов фиксируют изменения сопротивления и передают сигналы на переносной или стационарный 7/дбее-модуль. Положение нарушения герметичности теплотрассы вычисляется путем оценки разницы сопротивлений, полученных с двух контрольных точек, между которыми и находится место предполагаемой протечки. Это позволяет получить более оперативную и точную оценку места аварии.
Постоянный контроль состояния теплоцентралей позволяет снизить затраты на ремонт и устранение последствий аварий, а также в процессе эксплуатации обнаруживать повреждения изоляции до того, как рабочая труба подвергнется воздействию коррозии. В случае своевременного обнаружения поврежденной изоляции ремонтные работы не требуют отключения теплоносителя и замены внутренней рабочей трубы.
Автономные котельные
для городского теплоснабжения
В системе современного городского теплоснабжения применяются блочно-модуль-ные котельные установки (БМК, или термоконтейнеры), выполненные в виде автономных модулей в формате транспортабельного контейнера с полным комплектом оборудо-
вания внутри. В процессе эксплуатации БМК не требует постоянного присутствия оператора и на случай внештатной ситуации оснащена внешней сигнализацией.
Для создания и опытной эксплуатации экспериментального прототипа беспроводной сенсорной системы ОДМиУ была выбрана БМК, установленная для жилого городка «Дружба» (г. Кузнецк Пензенской области).
Регулирование температуры в тепловой сети производится по температурному графику в зависимости от температуры наружного воздуха путем смешивания части обратной сетевой воды. Для смешивания используется трехходовой смесительный клапан, управляемый микроконтроллером.
В БМК устанавливаются контроллеры для регулирования температуры в системах отопления и горячего водоснабжения типа ОВЕН ТРМ32. Они выполняют следующие функции:
• регулирование температуры в контуре отопления;
• регулирование температуры в контуре горячего водоснабжения;
• защита системы от превышения температуры обратной воды;
• работа в ночном режиме;
• регистрация данных.
Для учета и регулирования теплопотреб-ления на БМК устанавливаются тепловы-числители ВКТ-5, дающие возможность осуществлять, кроме функций учета тепловой энергии, автоматическое погодное регулирование теплопотребления. Прибор обеспечивает поддержание фиксированной температуры в помещении, а при необходимости изменяет уровень теплопотребления в течение суток по заданной недельной программе.
Регулятор решает одну из следующих задач регулирования:
• температуры воздуха в помещении;
• давления или перепада давления;
• расхода;
• температуры ГВС.
Прибор также имеет интерфейсы Пв-232 и/или Я5-485.
№ 3(33) 2011
Беспроводная подсистема оперативного дистанционного мониторинга и управления (ОДМиУ) БМК
Первая группа оконечных узлов сенсорной сети подключается к контроллерам регулирования температуры, используемым в БМК типа ОВЕН ТРМ32 посредством преобразователя интерфейсов «токовая пет-ля»/Я5-485 ОВЕН АС2-М. Другая группа оконечных узлов сенсорной сети подключается к тепловычислителям типа ВКТ-5. Третья группа узлов связана с датчиками загазованности помещения и охранно-пожарной сигнализации и используется для предотвращения аварийных и пожароопасных событий и попыток несанкционированного проникновения на объект.
Для подключения оконечных узлов и сбора телеметрической информации необходимо разработать соответствующие программно-аппаратные интерфейсы. Рассмотрим один из них на примере подключения
контроллера ТРМ32. Для непосредственно- <ъ
го подключения к последовательному СОМ- |
порту компьютера по интерфейсу «токовая ©
петля»/Я5-232 здесь используется преобра- ^
зователь интерфейсов ОВЕН АС2 (рис. 4), ^
а по интерфейсу Я5-485 — ОВЕН АС2М. §
Однако при создании беспроводной И
системы ОДМиУ требуется замена про- ^
водного канала связи радиоканалом сен- ¡^
сорной или вЭМ-сети, и, следовательно, |
необходимо преобразование данных по- §
еле приборов АС2/АС2М. Для подключе- ^ ния датчиков и приборов к7/двее-модулям
используется профиль последовательного <8
порта вРРЮ, который обеспечивает буфе- |
ризированную передачу кадров данных че- ^
рез иАИТ. ^
На каждой БМК устанавливается локаль- ^ ный координирующий и ретранслирующий узел для организации локальной ИдВее-сети котельной для сбора информации с этих трех узлов. Указанный узел содержит приемопередатчик повышенной мощности и связанную с ним наружную направленную
ТРМ32-Щ4
Цепь кон
РЭ+ 57
58
Прибор 1
ТРМ32-Щ4
Цепь кон
РЭ+ 57
58
Прибор 8
01ЧВ9
01ЧВ25
АС 2
кон Цепь
2 14x0
4 ОТЯ
7 яте
5 ОЫО
3 ТхО
кон Цепь
3 14x0
20 ОТ1Ч
4 яте
7 ЭЫО
2 ТхО
к ЭВМ
сеть 220В 50 Гц
Рис. 4. Схема подключения контроллера через интерфейс АС2
^^ 89
№ 3(33) 2011
Диспетчерский сервер для сбора информации
GSM-модуль
GSM-коммуникатор
ГЛОНАСС/GPS-модуль
■■ ■■
........
Прибор TPM32
■■ ■■
Радиоканал GSM/GPRS Локальный радиоканал 2.4 ГГц Интерфейс RS-232/RS-485
Ы_U
Координатор/ ретранслятор Датчики
утечки газа, озраны и т.д.
Прибор BKT-5
Рис. 5. GSM-подсистема сбора информации и трекинга
антенну для передачи данных на всенаправ-ленную антенну центральной диспетчерской. При достаточно большом удалении БМК от диспетчерской либо в условиях плотной городской застройки вместо такого приемопередатчика используется GSM/GPRS-модуль для передачи данных по сети сотовой связи (рис. 5). При использовании сотовой сети в качестве приемопередатчиков выбраны GSM-терминалы серии Sierra Wireless Fastrack SUPREME 10/20 с системой программирования Sierra Wireless ОрепАТ® Software Suite.
Координатор беспроводной системы ОДМиУ, собирающий информацию с ретрансляторов БМК и терминальных узлов теплоцентралей, установлен на центральном диспетчерском пункте городской тепловой сети. Для повышения эффективности принятия решений и оперативного реагирования на аварийные ситуации руководители и аварийные бригады снабжаются мобильными средствами связи с GSMI nnOHACC/GPS-трекерами.
Гетерогенная система сенсорной Zig-Вее- и сотовой GSM-сети обеспечивает пе-
90
редачу данных с приборов автоматизации ТРМ 32, ВКТ-5 и прочих датчиков на диспетчерский сервер и мобильные средства связи руководящего звена и аварийных бригад с поддержкой технологии локализации с помощью GSM/ГnOИACC/GPS-трекеров.
Процесс связывания сенсорных узлов в единую гетерогенную сеть реализуется путем автоматического назначения локальных адресов оконечным узлам и ретрансляторам с центрального координатора. Затем производится заполнение и конфигурация таблиц маршрутизации промежуточных ретрансляторов и центрального координатора, где прописывается информация об адресах назначения или маршрутах ретрансляции кадров данных. Для связывания узлов используются следующие конечные адреса назначения:
1. Центральный адрес назначения (адрес координатора, связанного с диспетчерским сервером через шпюзZigBee-IP), на который поступает информация от всех узлов сенсорной сети.
2. Локальные адреса назначения (адреса оконечных узлов, ретрансляторов, ло-
№ 3(33) 2011
кальных координаторов БМК, мобильных устройств связи).
Наконец, создается расписание работы оконечных узлов сенсорной сети с назначением интервалов нахождения узлов в спящем и активном режимах работы, с целью оптимизации энергопотребления отдельных узлов и всей сети в целом.
Сбор данных от приборов 1 и 2 группы и отдельных датчиков 2 группы, а также от терминальных модулей теплоцентралей может происходить четырьмя способами:
1. Порасписанию.
2. По запросам от диспетчерского сервера.
3. По запросам от мобильных устройств оперативной связи.
4. При возникновении внештатного или аварийного события.
Для построения беспроводной системы ОДМиУ на основе сенсорной ZigBee-сети выбраны радиомодули компании Jennie (JN5139-Zxx-M02) с встроенными регулируемыми усилителями мощности, которые устанавливаются на сенсорной плате маршрутизатора DR1048 с интегрированными датчиками температуры, влажности, освещенности.
На плате предусмотрено два порта UART, которые используются первоначально для конфигурирования, а в процессе эксплуатации для связи с приборами учета ВКТ-5 и контроллерами ТРМ32 либо другими устройствами, работающими по UART-протоколу.
В качестве центрального координатора сети используется специализированный контроллер с USß-интерфейсом для подключения к диспетчерскому серверу и поддержкой программируемого шлюзования ZigBee-сети с сетью Ethernet с целью последующего выхода с TCP/IP сеть.
В каждый из вариантов сенсорных модулей предварительно запрограммирован сетевой протокол ZigBee (JN5139-Z01-Myy). Для работы с модулями используется программная среда на основе GNU, которая включает компилятор ANSI C/C++, отлад-
чик, F/asft-программатор, среду разработ- ¡В ки CodeBlocks, библиотеки для организации | беспроводной сети, библиотеки для микро- © контроллера и периферии, примеры прило- ^ жений, демонстрационную систему домаш- ^ ней автоматизации. g
Конфигурирование модулей на этапе И инициализации и работа на этапе промыш- ^ ленной эксплуатации производится с помо- ¡^ щью прошивки JN-AN-1016-ZigBee-Wieless- 1 UART (RS232 sériai cable replacement using § JN51xx and ZigBee), которая предназначена ¡J для создания ШЯГ-соединения поверх бес- °о проводной сети ZigBee. Для прошивки ха- <8 рактерно, что каждый из узлов сети ZigBee | ретранслирует полученные на UART-порт ^ сигналы в кадры данных ZigBee-сети, кото- ^ рые поступают всем узлам. Эта прошивка ^ использована для подключения приборов ТРМ32 с адаптером АС2М, ВКТ-5, прочих датчиков. Прошивка производителя была модифицирована с учетом параметров выходных портов данных приборов и преобразователей.
Для увеличения дальности связи выбрана прошивка JN-AN-1083 (Wireless Uart with Flow Control) с аппаратным управлением потоком данных. Также в городских условиях для обеспечения требуемой дальности связи реализованы три схемы передачи данных:
1. Установка на БМК координаторов с приемопередатчиками повышенной мощности, внешним электропитанием и выносных антенн с высоким коэффициентом усиления.
2. Использование маломощных промежуточных ретрансляторов сенсорной сети, которые могут быть установлены:
• на высоких зданиях или столбах линий электропередачи;
• на измерительных терминалах теплоцентралей, которые устанавливаются через 300 м. В этом случае ретранслятор выполняет две функции: сбор показаний с датчика сопротивления теплоцентрали и ретрансляцию данных с БМК.
3. Использование GSM/GPRS-модемов для ретрансляции данных по сотовой сети.
№ 3(33) 2011
Система ОДМиУ поддерживает три схемы контроля городской сети теплоснабжения:
1. Пассивнуюсхему.
2. Активную схему со стационарным диспетчерским пунктом.
3. Активную схему с мобильными аварийными бригадами.
При пассивной схеме данные от контроллеров и измерительных терминалов периодически передаются в центр диспетчеризации по расписанию. В определенные периоды, устанавливаемые координатором сенсорной сети, оконечные узлы «просыпаются», опрашивают связанные с ними датчики на терминалах либо снимают показания приборов автоматики и передают данные на сервер. При активной схеме с диспетчером центральный компьютер через координатор периодически производит опрос сенсорных узлов на предмет сбора требуемой информации. При активной схеме с мобильными бригадами активация и опрос сенсорных узлов происходитдвумя способами:
• оператор с мобильным узлом связи по сотовой сети периодически запрашивает данные с центрального диспетчерского узла о состоянии датчиков и приборов, а диспетчерский сервер пересылает ему необходимую информацию посредством СМС-сообщений;
• диспетчерский сервер по расписанию пересылает требуемую информацию.
Естественно, что при возникновении внештатных ситуаций такая информация и координаты места возникновения аварийного события оперативно передаются соответствующим аварийным бригадам и руководящему звену. Перемещение отслеживается на карте города по координатам глобальных навигационных систем вРЗ/ГЛОНАСС.
Заключение
Поскольку потребность в сборе аналогичной телеметрической информации и дистанционном мониторинге различных приборов промышленной автоматизации является практически повсеместной, это обуславли-
вает весьма широкий спектр применения разработанной системы. Она может применяться для сбора информации и мониторинга в различных областях жилищно-коммунальной сферы, таких как газо-, водоснабжение, мониторинг показаний квартирных и домовых тепло- и электросчетчиков, контроль нефте-, газо-, водопроводов, контроль состояния линий электропередач, в системах охранной и пожарной сигнализации и т.д. Важной особенностью беспроводной системы ОДМиУ является использование бесплатных безлицензионных частотных диапазонов для организации радиоканалов, высокоскоростного оборудования беспроводной передачи данных, мощные радиомодули низкого энергопотребления, недорогие отладочные комплекты, простые программные системы с открытой архитектурой, широко распространенные средства сотовой связи и навигационные системы.
Все это дает возможность, с одной стороны, избежать временных и финансовых затрат на прокладку проводных сетей при развертывании систем мониторинга, с другой, — обеспечить мобильный доступ к информации для сотрудников и руководителей предприятий.
Внедрение беспроводных сенсорных сетей в системы промышленной автоматизации и мониторинга, автоматизированные системы управления повысит эффективность процессов управления не только техническими, но и социально-экономическими системами, а также создаст инновационные предпосылки их развития.
Описок литературы
1. Финогеев А. Г. Моделирование и исследование системно-синергетических процессов в информационных средах: монография. Пенза: изд-во ПГУ, 2004. — 223 с.
2. Финогеев А. Г., Маслов В. А. Построение информационного пространства с использованием технологий беспроводной связи // Труды IX международной конференции «Новые информационные технологии и системы». Ч. 1. Пенза: изд-во ПГУ, 2010. С. 115-121.
