Устройство для мониторинга и управления запорной арматурой

Полезная модель относится к области трубопроводной промышленности и может быть использована для мониторинга и управления запорной арматурой, устанавливаемой на трубопроводах для транспортировки различных жидких и газообразных сред, таких как нефть, газ, вода и др. Модель осуществляет сбор, хранение, обработку данных и обмен информацией с удаленным сервером по защищенным каналам связи в сети Интернет с помощью различных интерфейсов связи, а также имеет функции дистанционного управления.
Известно устройство сбора и передачи данных, содержащее микроконтроллер, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации при помощи модуля ввода дискретных сигналов, преобразователя сигналов интерфейса RS-485, преобразователя сигнала интерфейса RS-232, модуль телеуправления, передающий команды телеуправления от микроконтроллера во внешнее устройство, отличающееся тем, что, устройство выполнено в виде разъемной конструкции, состоящей из электронного блока и кроссового блока для присоединения внешних устройств и питания, все элементы устройства расположены на одной печатной плате, устройство снабжено преобразователем сигналов интерфейса CAN, модулем часов реального времени, сообщающим микроконтроллеру точное астрономическое время, энергонезависимой памятью большой емкости для хранения конфигурации устройства и собранной микроконтроллером информации, модулем индикации входных дискретных сигналов, индицирующим наличие входных дискретных сигналов, цепи интерфейсов и внутренние электрические цепи устройства гальванически развязаны между собой (Патент РФ №59861 опубл. 27.12.2006 г.).
Недостатком данного изобретения является отсутствие интерфейсов, предназначенных для передачи данных по сети Интернет и отсутствием возможности производить дистанционное управление объектом управления (ОУ).
Наиболее близким аналогом устройства является устройство сбора, обработки и передачи телеметрической информации, относящееся к области вычислительной техники, а именно к устройствам сбора, обработки и передачи данных. Техническим результатом является снижение энергопотребления системой сбора телеметрической информации и повышение скорости обмена данными. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что устройство сбора, обработки и передачи телеметрической информации содержит корпус с возможностью крепления на горизонтальную и вертикальную поверхность, печатную плату, на которой расположены блок питания с супервизором питания, микроконтроллер с оперативной и постоянной памятью большого размера, часы реального времени со встроенной энергонезависимой памятью и литиевой батареей резервного питания, преобразователь интерфейса RS-232, преобразователь сигналов интерфейса RS-485 с блоком гальванической развязки (Патент РФ №2449346 опубл. 27.04.2012 г.).
Недостатком данного технического решения является невозможность производить удаленное управление ОУ и отсутствие описания обеспечения безопасного соединения между устройствами.
Задачей является создание устройства для мониторинга и управления запорной арматурой с использованием технологии Интернет Вещей, которая позволяет производить дистанционный мониторинг и управление ОУ из любой точки мира по сети Интернет.
Технический результат - повышение эффективности мониторинга и управления запорными приводами для своевременного оповещения о выходе оборудования из строя.
Технический результат достигается тем, что устройство имеет большое количество интерфейсов связи (Bluetooth, Wi-Fi, Ethernet, UART, RS-485, GPS, GPRS/GSM), позволяющих обмениваться данными устройству с удаленным сервером, блоком управления исполнительными механизмами.
Отличительным признаком, влияющим на заявленный технический результат, является то, что устройство использует криптографическую систему защиты данных по протоколу SSL версии 2, что позволяет безопасно обмениваться данными мониторинга и обеспечить защиту от несанкционированного перехвата управления.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для мониторинга и управления запорной арматурой.
На фиг. 2 представлен пример реализации работы устройства в виде структурной схемы работы устройства для мониторинга и управления запорной арматурой в составе программно-аппаратного комплекса.
Структурная схема устройства для мониторинга и управления запорной арматурой приведена на фиг. 1. Основой устройства является микроконтроллер, осуществляющий обмен данными со всеми узлами устройства с помощью программного обеспечения, и отображение и обработку графического интерфейса. К нему посредством различных шин связи подключены датчики и узлы в модульном представлении, то есть в виде отдельных печатных плат: интерфейсы передачи данных (Bluetooth, Wi-Fi, Ethernet, UART, GPS, GPRS/GSM), основное питание модуля (DC 5В 1А), резервное питание (литий-ионная АКБ с напряжением 3,7В емкостью до 3400 мАч формата 18650 и модуль заряда), узел индикации в виде OLED-дисплея, узел управления в виде кнопок, датчики (температура воздуха, относительная влажность воздуха и ударного воздействия), шина RS-485 с протоколом Modbus RTU для обмена данными с блоком управления исполнительным механизмом.
Пример реализации в виде структурной схемы работы устройства для мониторинга и управления запорной арматурой в составе программно-аппаратного комплекса представлен на фиг. 2.
Устройство для мониторинга и управления запорной арматурой питается от сети постоянного тока 5В 1.5А, считывает показания с блока управления исполнительным механизмом, отправляет полученные данные управления в блок управления, данные управления запорной арматурой поступают с сервера, ПК и/или смартфона по различным интерфейсам. Данные мониторинга отправляются на вышеуказанные устройства для дальнейшей обработки, хранения и представления в графическом или цифровом виде.
Благодаря этому появляется возможность непрерывного мониторинга состояния трубопроводной запорной арматуры с электроприводом во избежание возникновения аварийных ситуаций, а также в случае необходимости перехватить автоматическое управление запорной арматурой дистанционно и производить открывание или закрывание заслонки актуатором.