ШЛЮЗ-МАРШРУТИЗАТОР БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ

Предложенная полезная модель относится к средствам коммуникации и может быть использована при построении высокоскоростных систем передачи в реальном времени текущих численных значений измеряемых параметров: температуры, давления, расхода и др. - технологических процессов, выполняемых на промышленных объектах.
Техническое решение заключается в развитии технологических приемов передачи информационных потоков, расширении области применения беспроводных сенсорных сетей (Mesh-сетей), повышения уровня автоматизации и оперативности принятия решений, особенно в нестандартных и аварийных ситуациях на технологических объектах.
Сущность полезной модели в том, что в шлюз-маршрутизатор на передающей стороне между интерфейсом данных и точкой доступа в сенсорную сеть включены последовательно соединенные блок памяти, блок фрагментации и блок инкапсуляции кадров, а шлюз-маршрутизатор на приемной стороне снабжен последовательно соединенными блоками декапсуляции, фрагментации и преобразования кадров, включенными между точкой доступа и сервером управления технологическим процессом.
Известно [1] техническое решение, направленное на совершенствование сенсорных сетей (Mesh-сетей), например, приведенное в WO 2006/120651 A3 от 16.11.2006, Класс: Н04L 12/56, и выбранное в качестве прототипа. Ему присущи недостатки: низкая, выполняемая по стандарту IEEE 802.15.4 скорость передачи данных результатов измерения технологических параметров объектов управления. Потеря оперативности управления из-за задержки передачи информационных потоков, возникающей, например, в аварийной ситуации.
В предложенной полезной модели решена задача повышения скорости передачи информационных потоков по сенсорной (радиотехнической) сети (Mesh-сети) и повышения оперативности управления технологическими объектами в сложных производственных условиях, включая сбои и аварии.
Указанная задача решена тем, что в шлюз-маршрутизатор на передающей стороне между интерфейсом данных и точкой доступа в сенсорную сеть включены последовательно соединенные блок памяти, блок фрагментации и блок инкапсуляции кадров, а шлюз-маршрутизатор на приемной стороне оцесснабжен последовательно соединенными блоками декапсуляции, дефрагментации и преобразования протоколов кодирования кадров, включенными между точкой доступа и сервером управления технологическим процессом.
Полезная модель показана на фигуре. Работа полезной модели осуществляется в последовательности, изложенной ниже. От датчиков 1, например, по стандарту RS 232, на интерфейс 2 поступают измерительные сигналы (температуры, давления, расхода, концентрации и др.) отображающие выполнение технологического процесса на объекте регулирования (не показан на фигуре). С выхода интерфейса 2, указанные сигналы, нормированные по стандарту IEEE 802.15.4, со скоростью, не превышающей 256 Кб/с, поступают на вход шлюза-маршрутизатора на передающей стороне 3, включающий микропроцессор 4 с таблицей маршрутизации, управляющий последовательно соединенными блоками памяти 5, фрагментации 6, инкапсуляции 7. Непосредственно с интерфейса 2 посылки кадров поступают на блок памяти 5, включающий коммутатор, схему приоритетов, схему прерывания и другие электронные компоненты оперативного управления и исполнения кодовых посылок, выполняемых по программе микропроцессора 4. С выхода блока памяти 5, указанные кадры последовательно проходят через блоки фрагментации 6 и инкапсуляции 7, в которых осуществляется переупаковка данных кадров в стандарт IEEE 802.11, позволяющий в дальнейшем подключиться к точке доступа 8 на передающей стороне сенсорной сети 9 и предавать кадры по радиоканалам со скоростью 2,4 Мб/с. Указанные блоки данных, с выхода шлюза-маршрутизатора 3, поступают в точку доступа 8 на передающей стороне и по радиоканалу приходят в сенсорной сети (Mesh-сети) 9 к точке доступа 10 на приемной стороне со скоростью, не ниже 2,4 Мб/с.
На приемной стороне, от точки доступа 10, сформированные по стандарту IEEE 802.11 кадры, поступают на вход шлюза-маршрутизатора на приемной стороне 11, включающий микропроцессор 12 с таблицей маршрутизации, управляющий последовательно соединенными блоками декапсуляции 13, дефрагментации 14 и преобразования протоколов кодирования 15. Информационные кадры, поступившие с точки доступа 10, поступают на вход блока декапсуляции 13 и далее в блок дефрагментации 14, где в комплексе выполняется обратное преобразование, в сравнении с блоками 6 и 7, дающее в результате, на выходе блока 14, информационные кадры по стандарту IEЕЕ 802.15.4, которые поступают на вход блока преобразования протоколов и кодирования, технически реализуемый, например, как показано в литературе [2]. В блоке преобразования протоколов и кодирования 15
осуществляется преобразование входящих по стандарту IEEE 802.15.4 информационных кадров, отображающих данные результатов измерений, выполненных датчиками 1, в стандарт IЕЕЕ 802.3, Предназначенный для передачи информационных потоков от шлюза-маршрутизатора на приемной стороне 11 (непосредственно с блока 15) в сервер 16 и в сеть Интернет (не показана на фигуре).
В сервере 16 формируются команды на управление промышленными объектами, коррекцию режимов работы отдельных блоков в сложных условиях и аварийной ситуации, а также архивирование данных.
Предложенная полезная модель позволяет:
1. Создать беспроводную и проводную сеть транспортных информационных потоков, передаваемых с высокой скоростью и управляемых единым центром {сервером};
2. Обеспечить полносвязную топологию сенсорной сети {Mesh-сети}, чем повысить ее надежность и живучесть;
3. Эффективно действовать во время различных аварий и нештатных ситуаций, когда возможен выход части сети из строя, а также резкий скачок передаваемого от датчиков трафика.
Литература
1. WO 2006/120651 A3 от 16.11.2006, Класс: Н04L 12/56.
2. Руководство по технологиям объединенных сетей. 4-у издание. Москва. 2005.