SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Инновационные беспроводные системы контроля микроклимата

В статье представлены типовые решения измерительных сетей на основе термогигрометров моделей ИВТМ-7 М 4-1, ИВТМ-7 М 4-Д-1, ИВТМ-7 М 4, позволяющих передавать измерительные данные температуры, относительной влажности и атмосферного давления воздуха по радиоканалу.

АО «ЭКСИС», г. Москва, Зеленоград

Eksis_logo.png

В наше время распределения ресурсов, высокой мобильности и необходимости быстрой передачи и обработки информации крайне важно создать надежную измерительную сеть. Особенно когда от температурно-влажностного режима окружающей среды зависят качество изготовляемого оборудования, сохранность продуктов питания, фармакологических препаратов и образцов культурно-исторического наследия. Список помещений, в которых должен поддерживаться специальный микроклимат, очень велик.

С помощью термогигрометров серии ИВТМ-7 производства АО «ЭКСИС» можно создавать различные виды сетей: проводные, беспроводные и смешанные. Такое сочетание позволяет быстро и эффективно передавать данные о состоянии микроклимата помещений самого различного назначения. У каждого вида измерительных сетей есть свои плюсы и минусы, вариант реализации системы зависит от условий использования и характеристик помещения и среды.

При создании измерительной сети чаще всего удобнее использовать беспроводные технологии. Это позволяет экономить на прокладке кабеля, монтаже кабельных каналов и прочих строительно-монтажных работах. Количество измерительных приборов рассчитывается в зависимости от размеров и геометрии помещения. Термогигрометры ИВТМ-7 М 4-1 и (или) ИВТМ-7 М 4-Д-1 (рис. 1) легко устанавливаются на крепежные кронштейны, которые входят в комплект поставки, не требуют специального монтажа и добавления дополнительных конструктивных элементов. Приборы осуществляет круглосуточное одновременное измерение относительной влажности и температуры воздуха, а также атмосферного давления (модель ИВТМ-7  М 4-Д-1). Термогигрометры ИВТМ-7  М 4-1 и ИВТМ-7  М 4-Д-1 полностью автономны: не зависят от электрической сети, работают на одном аккумуляторе до 200 дней. Дополнительно комплектуются высокоскоростным помехоустойчивым компактным радиомодемом РМ-2-L (рис. 2), обеспечивающим дальность радиосвязи до 2000 м в условиях городской застройки и до 5000 метров в условиях прямой видимости приборов. Программное обеспечение Eksis Visual Lab для формирования измерительной сети входит в комплект поставки радиомодема РМ-2-L.  

Ris_1.png

Рис. 1. Термогигрометр ИВТМ-7 М

Беспроводные системы мониторинга микроклимата строятся, исходя из характеристик помещения и требований, предъявляемых к среде. Есть несколько типовых решений, которые подходят для создания большинства измерительных сетей.

Ris_2.png

Рис. 2. Радиомодем РМ-2-L


Вариант 1

Решение основано на технологии беспроводной радиомодуляции LoRa. С помощью этого радиоинтерфейса обеспечивается максимальная зона покрытия до 5000 метров, данные измерений шифруются современными протоколами. Подобный уровень безопасности позволяет использовать открытые, закрытые, несовместимые, общественные и частные сети для передачи измерительных данных. Также технология беспроводной радиомодуляции LoRa позволяет не применять промежуточное оборудование, что снижает общую стоимость системы. Достаточно необходимого количества термогигрометров моделей ИВТМ-7 М 4-1, ИВТМ-7  М 4-Д-1 и радиомодема РМ-2-L – и рабочая измерительная сеть готова к использованию. При необходимости передачи аварийных СМС-сообщений в систему добавляется GSM-модем.

Такое типовое решение можно применять, когда помещения с измеряемым микроклиматом находятся в удалении друг от друга. Например: несколько отдельных залов в музейном комплексе, разнесенные по этажам и отделам, лаборатории на фармакологическом производстве или серверные комнаты в крупных компаниях. Также данный вариант построения измерительных сетей подходит при существующей возможности подавления сигнала, перехвата данных или несоблюдения других мер необходимой безопасности.

Приведем характеристики применяемых приборов.

Термогигрометр ИВТМ-7 М 4-(Д)-1:
- диапазон измеряемых температур: от -45 до +60 °С;
- рабочие условия измерения при температуре воздуха -20...+50 °С;
- рабочие условия измерения при относительной влажности 2…95 % (без конденсации влаги);
- рабочие условия измерения при атмосферном давление 84…106 кПа;
- диапазон измерения давления 840…1060 гПа;
- абсолютная погрешность измерения давления ±3 гПа;
- интерфейс связи с компьютером: беспроводной 868 МГц, USB;
- дальность связи при плотной городской застройке – до 2000 м
- скорость приема/передачи: 146, 293, 586, 1171 бит/с;
- мощность приема/передачи: 0–10 дБм;
- 15 каналов;
- цифровой дисплей с показаниями измерений;
- ресурс аккумуляторной батареи: 500 циклов на заряд и разряд и до 200 дней от 1 зарядки 1 аккумулятора;
- дополнительный резервный аккумулятор;
- два способа зарядки: стандартный USB-интерфейс и блок питания (кабель mini-USB, сетевой адаптер USB и крепежный кронштейн входят в базовый комплект поставки термогигрометра);
- срок эксплуатации: 5 лет. 

Радиомодем РМ-2-L:
- OLED-индикатор;
- крепление на DIN-рейку;
- 15 каналов приема/передачи;
- 4 скорости приема/передачи;
- одновременная поддержка до 128 измерительных приборов;
- режим ретранслятора для построения связанных сетей по интерфейсам: Wi-Fi, Ethernet, USB, RS-232, RS-485;
- буфер хранения данных на 1024 точки измерений от ИВТМ-7 М 4-(Д)-1 (USB-кабель и 10-метровый RS-232 входят в комплект поставки).


Вариант 2

Решение минимальной сложности, когда необходимо создать измерительную сеть для одного помещения или нескольких, находящихся в непосредственной близости. При этом нет никаких препятствий, ухудшающих сигнал, специфических условий среды или факторов, влияющих на безопасность. Система строится на базе термогигрометра ИВТМ-7 М 4 и радиомодема РМ-1 И. Для управления сетью применяется программное обеспечение Eksis Visual Lab. При необходимости СМС-информирования о несоблюдении температурно-влажностного режима к системе добавляется GSM-модем.

Ниже перечислены характеристики применяемых приборов.

Термогигрометр ИВТМ-7 М 4:
- диапазон измерения относительной влажности: от 0 до 99 %;
- основная погрешность измерения относительной влажности – не более ±2,0 %;
- дополнительная погрешность измерения влажности от температуры окружающего воздуха в диапазоне рабочих температур – не более 0,2 % / °С;
- диапазон измеряемых температур: от -45 до +60 С°;
- абсолютная погрешность измерения температуры: ±0,5 °С при температурах от -45 до -20 °С и ±0,2 °С при температурах -20…+60 °С;
- питание прибора: 3,0±0,3 В;
- потребляемая прибором мощность – не более 0,015 Вт;
- длина кабеля для подключения первичного преобразователя к измерительному блоку – до 10 м;
- интерфейс связи с компьютером радиоканал RS-232;
- длина линии связи по радиоканалу – до 300 м в зоне прямой видимости;
- масса блока измерения – не более 0,2 кг;
- масса первичного преобразователя – не более 0,2 кг;
- габаритные размеры блока измерения не более 130×70×25 мм
- габаритные размеры первичного преобразователя – не более Ø14 × 60 мм;
- рабочие условия применения блока измерения: температура воздуха от -20 до +50 °С, относительная влажность (без конденсации влаги) от 2 до 95 %, атмосферное давление от 84 до 106 кПа;
- рабочие условия применения первичного преобразователя: температура воздуха от -45 до +60 °С, относительная влажность (без конденсации влаги) от 2 до 95 %, атмосферное давление от 84 до 106 кПа;
- средний срок службы – 5 лет.

Радиомодем РМ-1 И:
 ЖК-индикатор;
- 9 каналов приема/передачи;
- частота передачи данных – 433 МГц;
- габаритные размеры: 128 × 72 × 22 мм;
- масса – не более 0,2 кг;
- напряжение питания – 5 В;
- потребляемая мощность – не более 2 Вт;
- возможность крепления модема к стене.


Вариант 3

Это типовое решение для построения смешанной измерительной сети, если из-за технических условий или каких-то других причин невозможно использовать исключительно беспроводную сеть. Примером может служить ситуация, когда помещение, где проводятся измерения, экранировано и передача измерительных данных на компьютер по беспроводной сети невозможна. Либо из-за специфических условий микроклимата в помещении нельзя использовать беспроводные термогигрометры. Тогда измерительная сеть строится из различных приборов, соответствующих проекту. Все приборы АО «ЭКСИС» совместимы и могут использоваться для создания единой системы измерения. Любую сеть и приборы можно доукомплектовать GSM-модемом, зарядными устройствами для резервных аккумуляторов, дополнительными аккумуляторными батареями, антеннами 868 МГц и прочим оборудованием. 

Для управления системой применяется программное обеспечение Eksis Visual Lab. Оно поддерживает работу с одноканальными и многоканальными приборами и позволяет регистрировать данные для всей измерительной сети в одном удобном интерфейсе. Системные требования программного обеспечения самые простые и не потребуют покупки нового дорогого компьютера.

Минимальные требования:
- IBM-PC-совместимый компьютер;
- ОС WinXP/2000/2003/Vista/7;
- сетевая плата;
- USB, интерфейс RS-232 или конвертер USB в RS-232 (необходимость наличия того или иного порта зависит от модели измерительного прибора).

Eksis Visual Lab обладает адаптивным интерфейсом, который оператор для удобства работы может полностью настроить под себя. У программы широкая функциональность, позволяющая настраивать используемые в измерительной сети термогигрометры и другие приборы, устанавливать каналы и параметры измерений, систематизировать поступающие данные и отправлять автоматические отчеты по электронной почте. Удаленный контроль за показаниями измерений может осуществляться посредством СМС или на электронную почту. Программа позволяет выполнять мониторинг порогов и в случае изменения допустимых величин даже использовать стороннее ПО и приборы для предотвращения нарушения микроклимата в подконтрольных помещениях.

Есть бесплатная демоверсия программы, в которой можно оценить ее функциональность и дополнительные возможности.

Все перечисленные способы подбираются индивидуально в зависимости от условий среды, расположения помещений относительно компьютера, обрабатывающего данные, и других требований для создания эффективной измерительной сети. Каждый конкретный случай надо рассматривать отдельно. Беспроводные системы в различных областях, в том числе и в сфере построения измерительных сетей, всё чаще заменяют проводные технологии из-за более дешевых работ по монтажу, высокой мобильности и возможности использования в труднодоступных местах. Беспроводные системы мониторинга микроклимата, основанные на передаче измерительных данных по радиоканалу, позволяет освободить человеческие ресурсы и сделать контроль среды более надежным. Подобные технологии находят всё большее распространение в фармацевтике, сельском хозяйстве, животноводстве, производстве, в сфере торговли и развлечений, спорте и медицине. Необходимость создания правильного микроклимата уже давно переросла в насущную необходимость и применяется в системах «Умный город» для создания глобальной измерительной сети, охватывающей все измерительные приборы города. Подобное масштабирование позволяет своевременно получать данные о любых экологических проблемах и принимать незамедлительные действия по устранению причин их возникновения.

Оборудование АО «ЭКСИС» отвечает всем современным требованиям, предъявляемым к измерительным сетям. Системы мониторинга микроклимата производства АО «ЭКСИС» обладают высокой надежностью, мобильностью, а также ценовой доступностью по сравнению с аналогичным оборудованием конкурентов. Посредством перечисленных приборов создаются все необходимые в наше время виды сетей для измерения и управления микроклиматом различных помещений с последующей обработкой полученных данных.

Опубликовано в журнале "ИСУП" № 2(80)_2019

ЗАО «ЭКСИС», г. Москва, Зеленоград,
тел.: +7 (800) 707-7545,
e‑mail: eksis@eksis.ru,
сайт: eksis.ru




Бюджетные новинки от STEGO 
Новые взрывозащищенные модели от 50 до 250 Вт
Термостаты и гигростаты 24-56 VDC
IP 55 кожух для вентиляторов
www.stego.de