УСТРОЙСТВО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С УСТРОЙСТВ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Полезная модель относится к области телемеханики и может быть использована в системах сбора данных управления, учета и контроля процесса энергопотребления в жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях и в распределительных электрических сетях.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство сбора и передачи данных, применяемое в системах сбора данных по энергопотреблению в жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях и в распределительных электрических сетях (полезная модель RU 138 005 U1, МПК G06F 19/00 (2011.01), опубликовано 27.02.2014).
Известное устройство сбора и передачи данных содержит процессор, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации при помощи узла ввода дискретных сигналов, преобразователя сигналов интерфейса RS-485. Устройство снабжено модулем часов реального времени, сообщающим процессору точное астрономическое время, энергонезависимой памятью большой емкости для хранения конфигурации устройства и собранной процессором информации, модулем индикации входных дискретных сигналов, индицирующим наличие входных дискретных сигналов, а также жидкокристаллическим дисплеем, кнопками управления режимом отображения, преобразователем сигналов интерфейса USB, встроенным модулем GSM/GPRS, модулем дополнительного интерфейса с радиоканалами, при этом устройство выполнено в виде мезонинной конструкции, скрепленной при помощи винтовых стоек и установленной в корпус.
Недостатками прототипа являются ограниченные функциональные возможности устройства сбора и передачи данных из-за отсутствия преобразователя сигналов интерфейса CAN, выхода для питания интерфейсов внешних устройств при отсутствии у них внутреннего питания собственных интерфейсов, а также предварительной обработки данных для последующей их передачи посредством узкополосных и нелицензируемых радиоканалов связи.
Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств устройств сбора и передачи данных.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства сбора и передачи данных.
Технический результат достигается тем, что в устройстве сбора и передачи данных с устройств телемеханики, содержащем модуль центрального процессора управления (ЦПУ), соединенный с модулем питания и интерфейсов, при этом модуль ЦПУ содержит центральный процессор (ЦП), с которым соединены блок энергонезависимой памяти (FLASH), блок часов реального времени (RTC), преобразователь сигналов интерфейса RS-485, модуль интерфейса с радиоканалами и узел индикации, а модуль питания и интерфейсов содержит вход интерфейса RS-485, соединенный с преобразователем сигналов интерфейса RS-485, блок питания, имеющий встроенный преобразователь напряжения переменного тока в постоянный, согласно настоящей полезной модели модуль интерфейса с радиоканалами выполнен с возможностью передачи данных посредством беспроводного нелицензируемого субгигагерцового радиоканала связи LoRa и с возможностью предварительной обработки данных перед их передачей по каналу связи LoRa, при этом модуль ЦПУ дополнительно содержит преобразователь сигналов интерфейса CAN, подключенный к центральному процессору, а модуль питания и интерфейсов дополнительно содержит импульсный вход, соединенный с центральным процессором, и вход интерфейса CAN, соединенный с преобразователем сигналов интерфейса CAN. При этом блок питания дополнительно содержит выход питания напряжением 5 В, подключенный к встроенному преобразователю напряжения переменного тока в постоянный, а модуль центрального процессора управления (ЦПУ) и модуль питания и интерфейсов скреплены с помощью соединительных клемм и установлены в единый корпус. Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1).
На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства сбора и передачи данных с устройств телемеханики:
1 - Устройство сбора и передачи данных с устройств телемеханики (УСПД),
2 - Модуль центрального процессора управления (ЦПУ),
3 - Модуль питания и интерфейсов,
4 - Центральный процессор (ЦП),
5 - Блок энергонезависимой памяти (FLASH),
6 - Блок часов реального времени (RTC),
7 - Преобразователь сигналов интерфейса RS-485,
8 - Модуль интерфейса с радиоканалами,
9 - Узел индикации,
10 - Вход интерфейса RS-485,
11 - Блок питания,
12 - Преобразователь напряжения переменного тока в постоянный,
13 - Преобразователь сигналов интерфейса CAN,
14 - Импульсный вход,
15 - Вход интерфейса CAN,
16 - Выход питания напряжением 5 В,
17 - Соединительные клеммы.
Устройство 1 сбора и передачи данных с устройств телемеханики содержит модуль 2 центрального процессора управления (ЦПУ), соединенный с модулем 3 питания и интерфейсов, при этом модуль 2 ЦПУ содержит центральный процессор 4 (ЦП), с которым соединены блок 5 энергонезависимой памяти (FLASH), блок 6 часов реального времени (RTC), преобразователь 7 сигналов интерфейса RS-485, модуль 8 интерфейса с радиоканалами и узел 9 индикации, а модуль 3 питания и интерфейсов содержит вход 10 интерфейса RS-485, соединенный с преобразователем 7 сигналов интерфейса RS-485, блок 11 питания, имеющим встроенный преобразователь 12 напряжения переменного тока в постоянный.
Отличием предлагаемого устройства является то, что модуль 8 интерфейса с радиоканалами выполнен с возможностью передачи данных посредством беспроводного нелицензируемого субгигагерцового радиоканала связи LoRa и с возможностью предварительной обработки данных перед их передачей по каналу связи LoRa, при этом модуль 2 ЦПУ дополнительно содержит преобразователь 13 сигналов интерфейса CAN, подключенный к центральному процессору 4, а модуль 3 питания и интерфейсов дополнительно содержит импульсный вход 14, соединенный с центральным процессором 4, и вход 15 интерфейса CAN, соединенный с преобразователем 13 сигналов интерфейса CAN.
Заявляемое устройство отличается также тем, что блок 11 питания дополнительно содержит выход 16 питания напряжением 5 В, подключенный к встроенному преобразователю 12 напряжения переменного тока в постоянный, а модуль 2 центрального процессора управления (ЦПУ) и модуль 3 питания и интерфейсов скреплены с помощью соединительных клемм 17 и установлены в единый корпус.
Работа заявляемого УСПД осуществляется следующим образом
Входное переменное напряжение 220 В 50 Гц подается на встроенный в блок 11 питания преобразователь 12 напряжения переменного тока в постоянный, где преобразуется в напряжение 5 В постоянного тока.
Данное напряжение через соединительные клеммы 17 поступает на остальные составные части устройства, обеспечивая их необходимым питанием. После включения внешнего питания, ЦП 4 производит опрос по соответствующим протоколам телемеханики, подключенные к входам 10 RS-485 или входам 15 CAN устройства телемеханики через соответствующие преобразователь 7 сигналов интерфейса RS-485 или преобразователь 13 сигналов интерфейса CAN.
После получения данных от устройств телемеханики ЦП 4 записывает полученные данные в блок 5 FLASH, снабжая их метками времени, полученных от блока 6 RTC. Если подключенные устройства телемеханики не имеют внутреннего питания собственных интересов, то их питание осуществляется от выхода 16 питания напряжением 5 В, подключенного к встроенному преобразователю 12 напряжения переменного тока в постоянный.
Периодически, согласно заранее устанавливаемому графику передачи данных в сети, работающей в среде радиосвязи LoRa, модуль 8 интерфейса с радиоканалами, выполненного с возможностью передачи данных посредством беспроводного нелицензируемого субгигагерцового радиоканала связи LoRa, опрашивает и получает сохраненную информацию из блока 5 FLASH, производит ее предварительную обработку, например, для минимизации объема трафика посредством реализации алгоритма скользящей авторегрессии, и передает ее в сеть, работающей в среде радиосвязи LoRa (например, в сети связи LoRa WAN).
Контроль изменения состояния внешних дискретных сигналов от подключенных устройств телемеханики осуществляется через импульсный вход 14, в котором дополнительно осуществляется фильтрация входных дискретных сигналов. При изменении состояния дискретных сигналов устройств телемеханики, подключенных к импульсному входу 14, ЦП 4 фиксирует их состояние в блоке 5 FLASH, снабжая их метками времени, полученных от блока 6 RTC.
При этом состояние входных сигналов индицируется узлом 9 индикации. Информация о состоянии дискретных входных сигналах подключенных устройств телемеханики передается в сеть, работающей в среде радиосвязи LoRa, аналогично передаче данных, полученных от устройств телемеханики по интерфейсам RS-485 или CAN, описанном ранее.
Подключение входов 10 интерфейса RS-485, входов 15 интерфейса CAN и импульсного входа 14 модуля 3 питания и интерфейсов к соответствующему преобразователю 7 сигналов интерфейса RS-485, преобразователю 13 сигналов интерфейса CAN или, соответственно к ЦП 4 в модуле 2 ЦПУ осуществляется через соответствующие соединительные клеммы 17.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет расширить функциональные возможности устройства сбора и передачи данных за счет наличия преобразователя сигналов интерфейса CAN, выхода для питания интерфейсов внешних устройств при отсутствии у них внутреннего питания собственных интерфейсов, а также предварительной обработки данных для последующей их передачи посредством узкополосных и нелицензируемых радиоканалов связи.