СИСТЕМА МОНИТОРИНГА

Полезная модель относится к телемеханике, в частности, к системам телесигнализации (ТС) и может быть использована для дистанционного контроля метеоусловий в разных точках анализируемого района местности.
Известные системы ТС содержат командное и приемное устройства, а также каналы связи для передачи команд ТС, причем в командное устройство содержит датчик параметров и первый приемопередатчик, а приемное устройство - второй приемопередатчик и устройство отображения информации (RU 2059293, 27.04.96, G 08 С 19/12).
Однако данная система не обеспечивает возможности расширения числа датчиков, обеспечивающих позиционирование командных устройств.
Техническим результатом полезной модели является повышение функциональных возможностей системы и надежности передачи сообщений за счет использования частотно-манипулированного низкоскоростного кода (ЧМН код).
В состав системы мониторинга входят:
- N командных устройств (блоков дистанционного контроля параметров (БКП)), предназначенных для создания сетей контроля метеоусловий (температуры, влажности, скорости и направления ветра, количества выпавших осадков и т.п.) и позиционирования БКП (выдачи координат местонахождения);
- сеть передачи данных на базе проводных, оптоволоконных и сотовых сетей;
- центр обработки, предназначенный для сбора информации с N командных устройств.
Таким образом, можно дистанционно контролировать N командных устройств, четко зная местонахождение каждого из них (координаты местонахождения), а на каждом i-ом БКП контролировать К датчиков (температуру, влажность, скорость и направление ветра, количество выпавших осадков и т.п.).
Центр обработки может быть установлен в специальных диспетчерских, в частности, в Гидрометеоцентре, МЧС и т.п., и подключен через соответствующий интерфейс к сети передачи данных, а также через порт RS-232 к персональному компьютеру с программным обеспечением, обеспечивающим прогнозирование погоды, радиационного фона и т.п. в зависимости от получаемых данных с распределенной сети командных устройств.
Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую командное и приемное устройства, а также каналы связи для передачи команд телесигнализации, причем в командное устройство содержит датчик параметров и передатчик, а приемное устройство - приемник и устройство отображения информации дополнительно введены в командное устройство: К датчиков параметров, блок компараторов, вход которого соединен с выходами К датчиков параметров, мультиплексор, входы которого соединены с выходами К датчиков параметров, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого соединен с выходом мультиплексора, однокристаллическая микроЭВМ, первый вход которой соединен с выходом блока компараторов, а второй вход - с выходом аналого-цифрового преобразователя, блок привязки, выход которого соединен с третьим входом однокристаллической микроЭВМ, связанной шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, цифроаналоговым преобразователем и дополнительным портом вывода, узел согласования выходных аналоговых сигналов с сетью передачи данных, первый вход которого соединен с выходом дополнительного порта вывода микроЭВМ, а выход - с передатчиком, фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выход -со вторым входом узла согласования выходных аналоговых сигналов с сетью передачи данных; в приемное устройство: однокристаллическая микроЭВМ, связанная шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, цифроаналоговым преобразователем и дополнительным портом вывода, узел согласования входных аналоговых сигналов с сетью передачи данных, первый вход которого соединен с выходом дополнительного порта вывода микроЭВМ, фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, а выход - со вторым входом узла согласования входных аналоговых сигналов с сетью передачи данных, третий вход которого соединен с выходом приемника, приемник тональных частот, вход которого соединен с выходом узла согласования входных аналоговых сигналов с сетью передачи данных, а выход - со входом однокристаллической микроЭВМ, преобразователя логического сигнала в
сигнал стыка RS-232, вход которого соединен с выходом однокристаллической микроЭВМ, ЭВМ, вход которой соединен с выходом преобразователя логического сигнала в сигнал стыка RS-232, а выход - с устройством отображения информации.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к решению новой задачи мониторинга окружающей среды. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг.1 показана общая блок-схема предлагаемой системы мониторинга, где на каждом i-м посту контроля I (всего N) БКП имеет блок привязки Б и блок компараторов А, который соединен с К датчиками (температуры, влажности, скорости и направление ветра, количества выпавших осадков и т.п.), и каждый i-й пост контроля I нагружен на сеть передачи данных II для передачи информации в центр обработки III.
При этом каждый блок контроля параметров (БКП) (фиг.2) содержит: блок компараторов А в составе: К компараторов и элемента ИЛИ; блок привязки Б в составе: GPS приемника, преобразователя логического сигнала в сигнал стыка RS-232 и выключателя; мультиплексор 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, однокристаллическую микроЭВМ 3, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, фильтр нижних частот (ФНЧ) 7, дополнительный порт вывода микроЭВМ 8, узел согласования выходных аналоговых сигналов с сетью передачи данных (АТС, GSM и т.п.) 9, передатчик 10.
Центр обработки III (фиг.3) в составе: преобразователя логического сигнала в сигнал стыка RS-232 (2), однокристаллической микроЭВМ 3, приемника тональных частот 11, ПЗУ 4, оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) 5, цифро-аналогового преобразователя 6, фильтра нижних частот (ФНЧ) 7, дополнительного порта вывода микроЭВМ 8, узла согласования входных аналоговых сигналов с сетью передачи данных (АТС, GSM и т.п.) 9, приемника 12, ЭВМ серии IBM 13, устройства отображения информации 14.
Система мониторинга работает следующим образом.
Каждый БКП имеет свой идентификационный номер. При установке БКП включается блок привязки Б, который позволяет определить с точностью не хуже 5 м координаты установленного блока, которые в общем потоке информации передаются, а в последующем запоминаются в центре обработки III, после чего блок привязки Б отключается.
i
i
Таким образом, весь анализируемый район задан как целочисленное множество, характеризующееся параметрами привязки (х, у), i= блоков дистанционного контроля параметров.
В режиме контроля параметров окружающей среды БКП опрашивает состояние датчиков и адресует полученную информацию по выбранным каналам связи в центр обработки III с заданной периодичностью, пропорциональной числу подключенных БКП. В случае срабатывания датчиков, запрограммированных на логический уровень срабатывания, БКП формирует дополнительный префикс и сообщает о нарушении в ЧМН коде. Во всех случаях передается идентификационный номер БКП и номера датчиков, где зафиксированы изменения состояния.
Однокристаллическая микроЭВМ 3 (фиг.2, 3) предназначена для управления всеми элементами электрической схемы аппаратуры. С ее помощью осуществляется реализация алгоритмов передачи (приема) тональных сигналов по линии, опрос датчиков, управление органами индикации и звуковой сигнализации, а также обслуживание последовательного интерфейса ввода с приемника GPS, а также связи через порт 2 с персональной ЭВМ 13 серии IBM. МикроЭВМ представляет собой БИС семейства INTEL 80C51 с тактовой частотой 12...24 МГц.
Стык RS-232 в блоке привязки Б предназначен для электрического согласования приемника GPS с микроЭВМ 3, а в приемном устройстве центра обработки III - персональной ЭВМ 13 серии IBM с микроЭВМ 3. Представляет собой транзисторную ключевую схему.
Приемник тональных частот 11 предназначен для усиления и клипирования до логического уровня принимаемых тональных сигналов. Также подключен к порту ввода микроЭВМ 3 и представляет собой линейный усилитель и аналоговый компаратор. С его помощью микроЭВМ производит прием информации, передаваемой по сети передачи данных II.
Мультиплексор 1 предназначен для расширения порта ввода микроЭВМ с целью опроса К датчиков. Опрос датчиков осуществляется последовательным перебором адресов входных выводов мультиплексора 1 и анализом состояния его выхода.
Аналого-цифровой преобразователь 2 выполняет функцию преобразования входного аналогового сигнала в цифровой 16-ти разрядный код.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4 предназначено для хранения памяти данных и команд для микроЭВМ 3. ПЗУ подключено к системной шине и представляет собой БИС семейства INTEL 27C512 емкостью 64 кбайт.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы БКП (идентификационный номер, режимы работы, формирование «префикса» в случае выхода датчиков за предельные уровни) и оперативной информации, связанной с приемом тональных сигналов. ОЗУ 5 подключено к системной
шине и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.
Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6 предназначен для синтеза сигналов тональных частот, подключен к системной шине и представляет собой резистивный набор, подключенный к параллельному 8-ми разрядному регистру.
Фильтр нижних частот (ФНЧ) 7 предназначен для фильтрации высших гармонических составляющих тональных сигналов, синтезируемых с помощью ЦАП 6. Представляет собой активный ФНЧ 4-го порядка.
Дополнительный порт вывода 8 предназначен для организации порта вывода сигналов логического уровня для управления узлом согласования выходных аналоговых сигналов 9 с сетью передачи данных II. Он также подключен к системной шине и представляет собой параллельный регистр.
Узел согласования выходных аналоговых сигналов 9 предназначен для электрического согласования сигналов с ЦАП 6 в сигналы сети передачи данных II.
На каждом i-м посту используется 12-канальный GPS-приемник высокой чувствительности (-137 дБм) серии LS-40EB с точностью определения координат местоположения БКП 5 м.
В качестве передатчиков 10 и приемника 12 могут использоваться в зависимости от применяемой сети передачи данных II либо CDMA - модули серии DTU-450 для беспроводной цифровой связи и высокоскоростным доступом в Интернет, либо совмещенные GSM/GPRS/GPS - модули, объединяющие функции передачи данных и определения местоположения и работающие в сетях GSM, либо ADSL модемы для работы в сетях АТС.
Таким образом, предлагаемая система мониторинга по сравнению с известной системой телесигнализации позволяет контролировать большое число пространственно-разнесенных объектов, на которых может быть установлено до К датчиков различной направленности, с их точной привязкой по местонахождению. В центре обработки III на экране персонального компьютера отображается карта местности заданного района анализа с текущим положением каждого i-го поста контроля I и характеристиками сработавших датчиков с записью в базу данных.