УСТРОЙСТВО СБОРА ИНФОРМАЦИИ С ТОЧЕК КОНТРОЛЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована в системах мониторинга окружающей среды и контроля экологической обстановки. А именно в системах мониторинга состояния геологических процессов (изменения температуры грунтов, активизации оползневых процессов, изменения водонасыщенности грунтов, и непосредственно деформаций нефтепровода) по трассам прохождения нефте- и газопроводов, особенно в жестких климатических условиях. Предположительно, заявляемое устройство будет размещаться на мачтах в пунктах сбора и передачи информации с точек контроля системы мониторинга состояния геологических процессов.
Применение заявляемого устройства целесообразно в случаях:
наличия постоянного электропитания в пунктах сбора и передачи информации с точек контроля состояния геологических процессов;
отсутствия кабельных коммуникаций для передачи данных от точек контроля до пункта сбора и передачи информации;
жестких климатических условий в пунктах сбора информации.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является устройство сбора и передачи данных (см. патент на полезную модель «Устройство сбора и передачи данных» №59861 от 05.06.2006, содержащее микроконтроллер, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации, часы реального времени, энергонезависимое запоминающее устройство.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели являются, микроконтроллер, часы реального времени, энергонезависимое запоминающее устройство.
Причинами, препятствующими получению технического результата, которые обеспечивается полезной моделью, являются
необходимость наличия кабельных коммуникаций для передачи данных от точек контроля до адресата;
необходимость усиленной теплозащиты при размещении устройства на мачтах в пунктах сбора информации.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в сборе, хранении и передаче измерительной информации.
Техническая задача, которая решается применением заявляемого устройства, заключается в гарантированном сборе, хранении и передаче измерительной информации.
Это достигается тем, что в устройство включены источник электропитания часов реального времени, блок управления питанием, радиомодем, блок контроля температуры и подогрева, а микроконтроллер выполнен с функцией поддержки интерфейса программатора, интерфейса USB, интерфейса RS-485, интерфейса Ethernet поддерживающим работу в сетях стандарта 10/100Base-TX.
Совокупность существенных признаков, характеризующих полезную модель обеспечивающих получение указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны и находящиеся в причинно-следственной связи с указанным результатом устройства сбора информации с точек контроля системы мониторинга окружающей среды содержащее микроконтроллер, часы реального времени, энергонезависимое запоминающее устройство согласно полезной модели дополнительно введены интерфейс USB, интерфейс RS-485 и интерфейса Ethernet, поддерживающего работу в сетях стандарта 10/100Base-TX, батарея питания часов, блок управления питанием, радиомодем, блок контроля температуры и подогрева.
Энергонезависимое запоминающее устройство соединено с микроконтроллером. Блок управления питанием соединен с внешним источником питания 220 В, с блоком контроля температуры и подогрева, с радиомодемом. Часы реального времени соединены с микроконтроллером и батареей питания часов. Микроконтроллер соединен с радиомодемом.
В качества радиомодема использован LPD радиомодем диапазона 433 МГц.
Микроконтроллер выполнен с функцией поддержки интерфейса программатора.
Полезная модель поясняется чертежом на котором представлена блок-схема устройства, где:
1 - микроконтроллер;
2 - энергонезависимое запоминающее устройство;
3 - радиомодем;
4 - часы реального времени;
5 - блок управления питанием;
6 - батарея питания часов;
7 - блок контроля температуры и подогрева;
8 - интерфейс программатора;
9 - интерфейс USB;
10 - интерфейс RS-485;
11 - интерфейс Ethernet, поддерживающий работу в сетях стандарта 10/100Base-TX.
Устройство работает следующим образом.
Данные с точек контроля поступают по радиоканалу на радиомодем 3, с него поступают на микроконтроллер 1, где происходит их привязка к временной шкале часов реального времени 4. Данные, привязанные к шкале реального времени, поступают в энергонезависимое ЗУ 2, где хранятся до осуществления гарантированной доставки на пункты обработки данных.
Дальнейшая передача на пункты обработки данных осуществляется по магистральным каналам передачи данных через соответствующие интерфейсы.
Функционирование устройства обеспечивается микроконтроллером 1 и часами реального времени 4. Процесс приема данных занимает несколько секунд. Специальный режим работы, заключающийся в том, что прием данных происходят с периодичностью от минут до суток и месяцев в зависимости от решаемых задач, задается через интерфейс программатора 8.
Устройство предварительно настраивается на режим периодической передачи с регулируемым периодом срабатывания (проводиться оперативное конфигурирование основных параметров устройства через специальный кабель (время часов реального времени 4, сетевой адрес, режим работы), осуществляется периодическая синхронизация часов реального времени 4, входящих в состав устройства и часов сервера сбора данных. Периодичность сбора информации с устройства оперативно настраивается и может составлять от одного раза в минуту, до одного раза в сутки и реже.
В качестве батарей питания часов 6 используется литиевый элемент с напряжением 3,6 В.
С помощью блока управления питанием 5 обеспечивается широкий диапазон напряжений питания устройства. Минимальное напряжение для устройства 12 В, максимальное 220 В. Это достигается применением в составе устройства преобразователя AC-DC типа, представляющего из себя трансформатор постоянного тока с высоким (до 90%) КПД.
В микроконтроллере 1 запрограммирован режим диагностики устройства. Данный режим обеспечивает проверку исправности канала связи, оценку остаточного заряда батареи питания часов 6.
Температурой внутри корпуса устройства управляет блок контроля температуры подогрева 7. Устройство может работать при низких температурах окружающего воздуха (-60 град. и ниже) благодаря утепленному корпусу и наличию в блоке контроля температуры и подогрева нагревательного элемента с термореле, обеспечивающего поддержание температуры внутри корпуса устройства около 25 C.
Связь и передача данных на сервер системы мониторинга осуществляется по различным каналам связи, включая интерфейс Ethernet 11, стык RS-485 10, и радиомодем 3 по запросу. В промежутках между сеансами связи с точками контроля и сервером устройство находится в режиме ожидания.
Интерфейс Ethernet поддерживает работу в сетях стандарта 10/100Base-TX с передачей данных с использованием стандартного протокола TCP/IP обеспечивает простое подключение к магистральным каналам передачи данных и позволяет осуществлять взаимодействие с сервером на значительных расстояниях.
В случае длительного (до нескольких суток) отсутствия связи с сервером; результаты измерений, собранные с точек контроля будут сохранены в энергонезависимой памяти 2 и в дальнейшем (после восстановления связи) переданы на сервер.
Устройство промышленно применимо. В качестве комплектующих могут быть использованы типовые компоненты, имеющиеся на рынке, например, микросхемы оперативной энергонезависимой памяти (EEPROM) с последовательным интерфейсом DataFlash серии АТ45 емкостью 8-16 Мбайт (8-выводный SOIC), радиомодемы Спектр 433, работающие в диапазоне радиочастот 433 МГц, литиевые батареи с напряжением питания 3,6 В, и др.
В конструкции устройства применены полупроводниковые интегральные микросхемы, не подверженные износу и изменению рабочих характеристик в процессе эксплуатации в номинальных рабочих режимах. Кроме того, устройство не содержат подвижных частей и элементов, работающих с большим тепловыделением
Конструкция оптимизирована для наружного размещения.