АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и предназначена для систем сбора и обработки информации с территориально удаленных, труднодоступных объектов в условиях ограниченного энергоснабжения (например, для контроля за состоянием магистральных линий трубопроводов в условиях тайги, для наблюдения за ходом восстановительных работ на удаленных участках магистралей, для контроля за состоянием дорожного полотна и пр.).
Известна измерительная лаборатория (патент РФ 2212644, G06F 15/16, опубл. 20.09.2003). Она содержит автомобиль-фургон с бортовой ЭВМ и оборудованием для стационарного обследования контролируемого объекта. В указанное оборудование входят комплект переносных датчиков, установленных на стационарном контролируемом объекте и подключенных кабельными линиями связи к переносной микро-ЭВМ. В лабораторию введено оборудование для мобильного обследования контролируемых объектов, содержащее телеметрическую антенну, блок приема-передачи информации, комплект выносных датчиков и выносной блок.
Недостатками данного технического решения являются низкая автономность вычислительного комплекса лаборатории и невозможность использования его стационарно без автомобиля-фургона, бортовая сеть которого является источником питания. Кроме того, лаборатория осуществляет только сбор и передачу данных с контролируемых объектов, но удаленное управление лабораторией отсутствует (например, изменить программу проведения измерений).
Прототипом предлагаемого технического решения является патент РФ № 90220, G01S5/12, опубл. 27.12.2009 на полезную модель. В нем предложена телематическая система автоматической регистрации и передачи информации о состоянии удаленного объекта.  Она содержит аппаратные модули, расположенные на удаленных объектах и выполненные с возможностью осуществления сбора, записи и передачи информации об удаленных объектах, состоянии самих аппаратных модулей и развития ситуации вокруг удаленных объектов, а также получения сигнала по заданному системному алгоритму на запуск исполнительных устройств в случае наступления события.
Недостатком прототипа является низкая автономность телематической системы и ее зависимость от постоянного источника питания. Кроме того, телематическая система осуществляет только сбор и передачу данных с контролируемых объектов, а удаленное управление телематической системой не реализовано, т.е. нет возможности изменить программу проведения измерений.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность дистанционного управления  автономным устройством для сбора и передачи данных и  обеспечение  его автономной работы.
Технический результат достигается тем, что автономное устройство для сбора и передачи данных  содержит вычислительный блок, соединенный  с запоминающим устройством,  видеокамерой, цифровым барометром и модемом,  и блок управления,   соединенный с датчиком контроля заряда,   аналоговыми датчиками окружающей среды и GSM-модулем. Причем в качестве вычислительного блока может быть использован программируемый микроконтроллер, в качестве запоминающего устройства - твердотельный полупроводниковый накопитель, в качестве модема -универсальный USB-модем, а в качестве датчиков окружающей среды -  датчики давления и/или шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
Фиг. 1 – принципиальная схема автономного устройства для сбора и передачи данных.
Фиг. 2 – функциональная схема работы автономного устройства для сбора и передачи данных. Стрелками показаны функциональные связи между составными частями автономного устройства.
На фиг. 1 показано автономное устройство для сбора и передачи данных, которое содержит вычислительный блок 1, например, в виде программируемого микроконтроллера с постоянным запоминающим устройством  2, например, в виде твердотельного полупроводникового накопителя. Вычислительный блок 1 соединен с видеокамерой 3, цифровым барометром 4 и  модемом 5 (например, универсальным USB-модемом)  для передачи данных и получения управляющих команд.   Вычислительный блок 1 соединен также  посредством шины с блоком 6 управления, снабженным датчиком 7 контроля заряда,  и  аналоговыми датчиками  8  окружающей среды (например, температуры, атмосферного давления, шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности и пр.).
К блоку 6 управления подсоединено   реле 9 для управления питанием блока 1 и GSM-модуль 10 для передачи данных и получения управляющих команд в режиме низкого электропотребления.
На фиг. 2 показана функциональная схема работы автономного устройства для сбора и передачи данных.
Автономное устройство для сбора и передачи данных размещают на мачтах или опорах, фасадах зданий и сооружений совместно с размещением системы питания (например, солнечная панель,  аккумуляторная батарея, ветрогенератор и т.п.) – не показано. Оно  работает следующим образом.
При подаче питания на автономное устройство для сбора и передачи данных блок 6 управления  активизирует  вычислительный блок 1, который  производит оценку  остаточного заряда системы питания по показаниям датчика 7 контроля заряда. В случае если остаточного заряда системы питания достаточно для продолжения работы, блок 1 производит считывание списка заданий из постоянного запоминающего устройства 2 по заранее заданной программе, а также посредством активации модема 5 устанавливает соединение с сервером-диспетчером, чтобы сообщить на сервер об изменении своего состояния – переходе в рабочий режим - и получить обновления списка заданий. Далее вычислительный блок 1 формирует рабочую программу  на основе списка  заданий и остаточного заряда системы питания, который автономное устройство может потратить на его выполнение. В процессе выполнения рабочей программы  вычислительный блок 1 периодически возобновляет  соединение с сервером для отправки отчета о ходе выполнения программы и  обновления списка заданий.
В зависимости от типа задания вычислительный блок 1 принимает решение о его безусловном выполнении, несмотря на низкий заряд,  о корректировке времени его исполнения или приостановке выполнения задания до накопления необходимого заряда системой питания.
Также вычислительный блок 1 контролирует остаточный заряд системы питания, запрашивая через блок 6 показания датчика 7 контроля заряда и, по необходимости, в случае если это предусмотрено заданием – активирует и запрашивает показания видеокамеры 3, цифрового барометра 4 и аналоговых датчиков 8.
При этом программа вычислительного блока 1 следит, чтобы в целях экономии на  неиспользуемых датчиках было отключено питание.
По итогам выполнения всех заданий вычислительный блок 1 на основе оставшегося заряда строит план дальнейших действий.
В случае длительного простоя по причине отсутствия заданий в ближайшее время или выявления недостаточности  заряда для дальнейшего полноценного функционирования  автономного устройства вычислительный блок 1 принимает решение перейти в «режим сна». Для этого на основе заранее заданных алгоритмов вычисляется  оптимальное время сна, необходимое для восстановления заряда до оптимального уровня. Вычислительный блок 1 завершает все активные вычислительные процессы, проверяет отключение всех датчиков и самостоятельно отключается, предварительно подав команду на блок 6 активировать программный таймер на время пробуждения и GSM-модуль 10 для обеспечения связи с сервером для получения управляющих команд.
В режиме сна активными потребителями электроэнергии выступают блок 6 и GSM-модуль 10, который отправляет на сервер-диспетчер показания о состоянии автономного устройства.  С помощью GSM-модуля 10 также имеется возможность удаленно «пробудить» автономное  устройство в любой момент времени и отправить ему новый список заданий.  По истечении времени сна блок 6 возобновляет подачу питания на вычислительный блок 1, тем самым активируя процедуру загрузки его программы, считывания показания с датчика 7 контроля заряда и определения дальнейшего режима работы устройства.
Проведенные испытания показали работоспособность автономного устройства для сбора и передачи данных и достижение заявленного технического результата. Удаленное управление автономным устройством организовано наличием сервера диспетчера и GSM-канала для связи с ним и передачи управляющих команд. Увеличение автономной работы автономного устройства для сбора и анализа данных обеспечено за счет программных алгоритмов, формирующих режим его работы, позволяя периодически отключать питание для накопления ею заряда, что позволяет оптимизировать график выполнения заданий.