СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF MONITORING AND CONTROL OF EQUIPMENT CONDITION AND SYSTEM FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к системам контроля и управления и может быть использовано в тех областях техники, где необходим жесткий контроль в режиме реального времени за местонахождением электрооборудования, которое возможно постоянно перемещать, а также там, где для включения электрооборудования требуется соблюдать особый режим, связанный с получением разрешения на работу электрооборудования, и там, где нужно не только отслеживать перемещение электрооборудования, но и вести постоянный контроль за лицами, получившими разрешение на работу с этим электрооборудованием.
Известны технические решения, которые в различной степени связаны с контролем и управлением электрооборудования. Так, известно техническое решение [1], в котором осуществляется постоянный и непрерывный процесс контроля и учета работы оборудования с целью поддержания заданного производственного ритма. В этом техническом решении осуществляется контроль за работой оборудования, размещенного на одном месте, и не требуется соблюдение особого режима, связанного с получением разрешения на его пуск. Известно техническое решение [2], которое может быть использовано для контроля и учета подвижных объектов, нагрузок и производительности оборудования, в том числе метрополитена. Однако это техническое решение не решает вопросы, связанные с определением местонахождения постоянно перемещаемого оборудования, а также вопросы, регламентирующие условия пуска или запрета пуска оборудования и определения местонахождения лиц, допущенных к работе на этом оборудовании. Известно также техническое решение
[3], в котором измеряется совокупное время использования электрооборудования (электроинструмента) путем передачи сведений от устройства, укрепленного на электрооборудовании и измеряющего периоды его работы, к устройству сбора данных. Передача сведений может осуществляться на радиочастоте или в инфракрасном диапазоне. Устройство, измеряющее периоды работы электрооборудования, может быть размещено в различных местах электрооборудования. Это может быть датчик, обнаруживающий ток, поступающий в электрооборудование, или акселерометр, который определяет периоды функционирования электрооборудования с помощью ощущения колебаний. Однако и это техническое решение не решает вопросы, связанные с определением местонахождения постоянно перемещаемого оборудования, а также вопросы, регламентирующие условия пуска или запрета пуска электрооборудования и определения местонахождения лиц, допущенных к работе на этом оборудовании. Наиболее близким техническим решением, отраженным в международной заявке и принятым заявителем за прототип, является способ и система радиочастотного запуска оборудования [4]. В этом техническом решении на удаленном расстоянии от электрооборудования осуществляется его запуск. Запуск осуществляется из места управления в радиочастотном спектре. Радиочастотный сигнал принимает устройство считывания на оборудовании и в ответ на этот сигнал формирует сигнал запуска. Далее система управления интерфейсом выполняет заданную запрограммированную функцию и запускает оборудование на основании информации, содержащейся в сигнале запуска. Информация о запуске поступает обратно в место управления радиочастотным запуском. Но и в этом техническом решении не определяется в режиме реального времени местонахождение постоянно перемещаемого оборудования, не решаются вопросы, регламентирующие условия пуска или запрета пуска оборудования, и не определяется местонахождение лиц, допущенных к работе на этом оборудовании.
На малом научно-производственном предприятии «Сатурн» были разработаны способ контроля и управления состоянием электрооборудования и система для его реализации. При разработке этого способа и системы решались следующие технические задачи. Прежде всего ставилась задача получения оператором в режиме реального времени на определенной территории дистанционно информации о местонахождении постоянно перемещаемого электрооборудования. Кроме того, необходимо было определять, в каком состоянии находится это оборудование - работает или нет. Далее ставилась задача выдачи оператором дистанционно разрешения на включение электрооборудования или запрета на его включение. Также необходимо было решить задачу включения электрооборудования только лицом, которому выдана специальная приемопередающая карта, и только после дистанционного разрешения оператора. Возможность определения разрешения оператора на включение электрооборудования должна отражаться на самом электрооборудовании. Попутно должны были быть решены задачи сбора информации о работе электрооборудования по стандартной локальной вычислительной сети, создание у оператора базы данных, отражающей, когда, где и сколько работало электрооборудование, с возможностью вывода этой информации на любой носитель, осуществление контроля за соблюдением разрешенного режима и условий эксплуатации электрооборудования путем размещения на нем различных датчиков. Ставилась также задача получения любой информации из базы данных по сети Интернет.
Существо заявляемого изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 представлена структурная схема контроля и управления состоянием контролируемого электрооборудования; на фиг.2 - функциональная схема взаимодействия стационарных радиоконцентраторов, радиоидентификаторов личности и контролируемого электрооборудования; на фиг.3 - структурная схема устройства радиоидентификатора контролируемого электрооборудования;; на фиг.4 - схема определения месторасположения контролируемого электрооборудования и его состояния; на фиг.5 - схема управления контролируемым электрооборудованием; на фиг.6 - схема управления контролируемым электрооборудованием от радиоидентификатора личности; на фиг.7 - схема автоматического управления контролируемым электрооборудованием; на фиг.8 - схема определения местонахождения радиоидентификатора личности, на фиг.9 - блок контроля радиоконцентраторов; на фиг.10 - стационарный радиоконцентратор; на фиг.11 - идентификатор личности.
Представленная на фиг.1 структурная схема системы контроля и управления состоянием электрооборудования показывает взаимосвязь различных составляющих системы: 1 - контролируемое электрооборудование; 2 - радиоидентификатор электрооборудования; 3 - радиоидентификатор личности; 4 - стационарный радиоидентификатор; 5 - линия связи стационарных радиоидентификаторов; 6 - блок контроля радиоидентификаторов; 7 - локальная вычислительная сеть; 8 - сервер; 9 - автоматизированное рабочее место; 10 - шлюз Интернет; 11 - Интернет.
Представленная на фиг.2 функциональная схема взаимодействия стационарных радиоконцентраторов, радиоидентификаторов личности и контролируемого электрооборудования показывает взаимосвязь радиоидентификаторов контролируемого электрооборудования 2 и радиоидентификаторов личности 3 между собой и со стационарными радиоконцентраторами 4.
Представленная на фиг.3 структурная схема устройства радиоидентификатора контролируемого электрооборудования показывает элементы, которые входят в его состав: приемопередающий радиомодуль 12, модуль контроля электроэнергии 13; модуль контроля температуры 14; модуль контроля перемещений, ускорений и вибрации 15; модуль управления включением контролируемого электрооборудования 16; индикатор запрета включения 17.
Представленная на фиг.4 схема определения местоположения контролируемого электрооборудования и его состояния показывает функциональную взаимосвязь контролируемого электрооборудования 1 с оператором 18 по цепочке: радиоидентификатор контролируемого электрооборудования 2 - стационарный радиоконцентратор 4 - линия связи радиоконцентраторов 5 - сервер 8 - автоматизированное рабочее место 9.
Представленная на фиг.5 схема управления контролируемым электрооборудованием показывает функциональную связь оператора 18 c контролируемым электрооборудованием 1 по цепочке: автоматизированное рабочее место 9 - сервер 8 - локальная вычислительная сеть 7 - блок контроля радиоконцентраторов 6 - линия связи радиоконцентраторов 5 - стационарные радиоконцентраторы 4 - радиоидентификатор электрооборудования 2.
Представленная на фиг.6 схема управления контролируемым электрооборудованием от идентификатора личности показывает, каким образом контролируемое электрооборудование 1 получает разрешение на включение и выключение от радиоидентификатора личности 3 через радиоидентификатор электрооборудования 2.
Представленная на фиг.7 схема автоматического управления контролируемым электрооборудованием показывает функциональную связь автоматического управления сервера 8 контролируемым электрооборудованием 1 по цепочке: локальная вычислительная сеть 7 - блок контроля радиоконцентраторов 6 - линия связи радиоконцентраторов 5 - стационарный радиоконцентратор 4 - радиоидентификатор контролируемого электрооборудования 2.
Представленная на фиг.8 схема определения местонахождения радиоидентификатора личности показывает функциональную связь радиоидентификатора личности 3 с автоматизированным рабочим местом 9 по цепочке: радиоконцентратор личности 3 - стационарный радиоконцентратор 4 - линия связи радиоконцентраторов 5 - блок контроля радиоконцентраторов 6 - локальная вычислительная сеть 7 - сервер 8 - автоматизированное рабочее место 9.
На фиг.9 представлена фотография блока контроля стационарных радиоконцентраторов 4.
На фиг.10 представлена фотография стационарного радиоконцентратора 4.
На фиг.11 представлена фотография идентификатора личности 3.
Способ контроля и управления состоянием электрооборудования включает следующие действия: определение оператором 18 на расстоянии рабочего состояния контролируемого электрооборудования 1 (фиг.5), направление радиосигнала на его включение/выключение, при этом включение/выключение этого оборудования выполняется лицом, получившим радиоидентификатор личности 3 (фиг.6), радиосигналы от которого принимаются и оцениваются радиоидентификатором контролируемого электрооборудования 2 (фиг.3), причем последний выполнен с возможностью контроля рабочего состояния, температуры, перемещения, ускорения и вибрации контролируемого электрооборудования 1 и радиопередачи этих данных через линию связи 5 стационарных радиоконцентраторов 4 и локальную вычислительную сеть 7 в сервер 8 и оператору 18 (фиг.4), при этом определяют местонахождение контролируемого электрооборудования 1, а также лица, получившего идентификатор личности 3, путем сравнения радиосигналов от соответствующих радиоидентификаторов 2 и 3, поступающих на разные стационарные радиоконцентраторы 4, обработку сведений, поступивших в сервер 18, выполняют по специальной программе в режиме реального времени, а все сведения о состоянии контролируемого электрооборудования 1 и о лице, получившем радиоидентификатор личности 3, возможно получать по сети Интернет 11 через шлюз Интернет 10, а также отправлять по ней информацию оператору 18.
Система контроля и управления состоянием электрооборудования (фиг.1) содержит автоматизированное рабочее место 9 управления оператором 18 состояния контролируемого электрооборудования 1, выполненное с возможностью передачи радиосигналов, контролируемое электрооборудование 1 с радиоидентификатором 2 (фиг.2), включающим приемопередающий радиомодуль 12, модуль контроля электроэнергии 13, модуль контроля температуры 14, модуль контроля перемещений, ускорений и вибраций 15, модуль управления включением контролируемого электрооборудования 16, радиоиндентификатор личности 3 (фиг.3), стационарные радиоконцентраторы 4 (фиг.10), линию связи стационарных радиоконцентраторов 5, блок контроля стационарных радиоконцентраторов 6 (фиг.9), локальную вычислительную сеть 7 с сервером 8, а также шлюз Интернет 10, при этом сервер 8 содержит специальную программу сбора, обработки и передачи поступающей информации, позволяющей в режиме реального времени управлять в автоматическом режиме включением контролируемого электрооборудования 1(фиг.7) и определять местонахождение радиоидентификаторов электрооборудования 2 (фиг.4) и личности 3 (фиг.8) путем сравнения радиосигналов, поступающих в сервер 8 от разных стационарных радиоконцентраторов 4, причем система контроля и управления состоянием электрооборудования выполнена с возможностью обмена информации по Интернет 11. Радиоидентификатор личности 3 может быть выполнен в виде брелока (фиг.11) и укреплен на любом предмете, принадлежащем личности, например на спецодежде или каске. Радиоидентификатор контролируемого электрооборудования 2 может быть выполнен с возможностью закрепления его на любой части этого оборудования, например на штепсельном разъеме.
Способ контроля и управления состоянием электрооборудования реализуется следующим образом. Оператор 18 на расстоянии определяет, в каком состоянии находится контролируемое электрооборудование 1 - работает или нет. В случае необходимости оператор 18 с автоматизированного рабочего места 9 направляет радиосигнал, разрешающий включение/выключение контролируемого электрооборудования 1. На последнем начинает высвечиваться индикатор запрета включением 17. Если отображается зеленый цвет индикатора 17, контролируемое электрооборудование 1 может быть включено. Если отображается красный цвет индикатора 17, включение контролируемого электрооборудования 1 запрещается. Включение/выключение контролируемого электрооборудования 1 выполняется лицом, получившим радиоидентификатор личности 3, радиосигналы от которого принимаются и оцениваются радиоидентификатором контролируемого электрооборудования 2 (по приемопередающему радиомодулю 12), причем последний (2) выполнен с возможностью контроля рабочего состояния (по модулю контроля электроэнергии 13), температуры (по модулю контроля температуры 14), перемещения, ускорения и вибрации контролируемого электрооборудования 1 (по модулю контроля перемещений, ускорений и вибраций 15). Сигнал, посланный лицом, обладающим радиоидентификатором личности 3, принимается модулем управления включением контролируемого электрооборудования 16, который разблокирует кнопки включения контролируемого электрооборудования 1. После этого контролируемое электрооборудование 1 может включаться и и выключаться его кнопкой включения/выключения. Состояние контролируемого электрооборудования 1 (включено/выключено) передается на радиочастоте через приемопередающий модуль 12 на стационарные радиоконцентраторы 4 и затем через линию связи радиоконцентраторов 5, блок контроля стационарных радиоконцентраторов 6, локальную вычислительную сеть 7 в сервер 8 и оператору 18. В сервере 8 все данные обрабатываются по специальной программе. При этом определяют местонахождение контролируемого электрооборудования 1 (по радиоидентификатору контролируемого электрооборудования 2), а также лица, получившего идентификатор личности 3, путем сравнения радиосигналов от соответствующих радиоидентификаторов, поступающих на разные стационарные радиоконцентраторы 4. Обработку сведений, поступивших в сервер, выполняют по специальной программе в режиме реального времени, а все сведения о состоянии контролируемого электрооборудования 1 и о лице, получившем радиоидентификатор личности 3, возможно получать по сети Интернет 11, а также отправлять по ней информацию оператору 18. Специальная программа сервера 8 позволяет последнему также решать вопросы, связанные с включением/выключением контролируемого электрооборудования 1.
Система контроля и управления состоянием электрооборудования работает следующим образом. Оператор 18 со своего автоматизированного рабочего места 9 через локальную вычислительную сеть 7, блок контроля стационарных радиоконцентраторов 6, линию связи стационарных радиоконцентраторов 5, стационарные радиоконцентраторы 4 посылает радиосигналы, которые принимаются приемопередающим радиомодулем 12 радиоидентификатора контролируемого электрооборудования 2. После оценки состояния контролируемого электрооборудования 1 (включено/выключено) модулем контроля электроэнергии 13 в обратном направлении по описанной выше связи отправляется сигнал, отражающий это состояние. При необходимости оператор 18 принимает решение включить/выключить контролируемое электрооборудование 1. При посылке радиосигнала, разрешающего включение, этот радиосигнал описанным выше путем поступает в приемопередающий радиомодуль 12 радиоидентификатора контролируемого электрооборудования 2 и затем в модуль управления включением контролируемого электрооборудования 16 и в индикатор запрета включением 17. В случае разрешающего сигнала в индикаторе запрета включением 17 отображается зеленый цвет, а в случае запрещающего сигнала - красный. Включение/выключение контролируемого электрооборудования 1 выполняется лицом, получившим радиоидентификатор личности 3, радиосигналы от которого принимаются и оцениваются радиоидентификатором контролируемого электрооборудования 2 (по приемопередающему радиомодулю 12), причем последний (2) выполнен с возможностью контроля рабочего состояния (по модулю контроля электроэнергии 13), температуры (по модулю контроля температуры 14), перемещения, ускорения и вибрации контролируемого электрооборудования 1 (по модулю контроля перемещений, ускорений и вибраций 15). Сигнал, посланный лицом, обладающим радиоидентификатором личности 3, принимается модулем управления включением контролируемого электрооборудования 16, который разблокирует кнопки включения контролируемого электрооборудования 1. После этого контролируемое электрооборудование 1 включается и выключается кнопкой включения/выключения. Состояние контролируемого электрооборудования 1 (включено/выключено) передается на радиочастоте через приемопередающий модуль 12 на стационарные радиоконцентраторы 4 и затем через линию связи радиоконцентраторов 5, блок контроля стационарных радиоконцентраторов 6, локальную вычислительную сеть 7 в сервер 8 и на автоматизированное рабочее место 9 оператору 18. В сервере 8 все данные обрабатываются по специальной программе. При этом определяют местонахождение контролируемого электрооборудования 1 (по радиоидентификатору контролируемого электрооборудования 2), а также лица, получившего идентификатор личности 3, путем сравнения радиосигналов от соответствующих радиоидентификаторов, поступающих на разные стационарные радиоконцентраторы 4. Причем возможно определять температуру контролируемого электрооборудования 1 (по модулю температуры 14), перемещения, ускорения и вибрации (по модулю контроля перемещений, ускорений и вибраций 15). Обработку сведений, поступивших в сервер, выполняют по специальной программе в режиме реального времени, а все сведения о состоянии контролируемого электрооборудования 1 и о лице, получившем радиоидентификатор личности 3, возможно получать по сети Интернет 11, а также отправлять по ней информацию оператору 18. Специальная программа сервера 18 позволяет последнему также решать вопросы, связанные с включением/выключением контролируемого электрооборудования 1. Кроме того, специальная программа предусматривает возможность учета, архивирования и хранения, а также и вывода полученной информации на любые носители этой информации. Радиоидентификатор личности 3 может быть выполнен в виде брелока и укреплен на любом предмете, принадлежащем личности, например на спецодежде или каске. Радиоидентификатор контролируемого электрооборудования 2 может быть выполнен с возможностью закрепления его на любой части этого оборудования, например на штепсельном разъеме.
Источники информации
1. SU 999075, G07C 3/00, 1983.
2. SU 1764069 A1, G07C 3/00, 1992.
3. GB 2418252 A1, G07C 3/03, 2006.
4. WO 2006025915 A1, G07C 3/08, 2005.
Перечень терминов, используемых в заявке
1. Контролируемое электрооборудование.
2. Радиоидентификатор контролируемого электрооборудования.
3. Радиоидентификатор личности.
4. Стационарный радиоконцентратор.
5. Линия связи стационарных радиоконцентраторов.
6. Блок контроля стационарных радиоконцентраторов.
7. Локальная вычислительная сеть.
8. Сервер.
9. Автоматизированное рабочее место.
10. Шлюз Интернет.
11. Интернет.
12. Приемопередающий радиомодуль.
13. Модуль контроля электроэнергии.
14. Модуль контроля температуры.
15. Модуль контроля перемещений, ускорений и вибраций.
16. Модуль управления включением контролируемого электрооборудования.
17. Индикатор запрета включения.
18. Оператор.