В статье описаны устройство и функциональность беспроводной системы мониторинга, построенной на базе решений компании «Инженерные Технологии» и предназначенной для климат-контроля в производственных или жилых помещениях. Охарактеризованы ее основные элементы: беспроводные узлы I-Sens / E-Sens, контроллер «Гигротермон-RF», шкаф ШКПР и др.
ООО «Инженерные Технологии», г. Челябинск
Автоматизированная система мониторинга, регистрации и контроля параметров микроклимата «Гигротермон-RF» предназначена для удаленного мониторинга и автоматизированного контроля параметров микроклимата в режиме реального времени в производственных или жилых помещениях, на фармацевтических, продуктовых и других складах, в музеях, архивах и птицеводческих комплексах.
Описание системы
Система состоит из трех взаимодействующих уровней. Нижний составляют беспроводные узлы I-Sens / E-Sens с подключенными датчиками (или регистраторами). Беспроводные узлы выполняют функцию «радиоудлинителя» между датчиком (регистратором) и контроллером – прибором «Гигротермон-RF», а кроме того, одновременно контролируют измеренные данные на соответствие рабочему диапазону. Беспроводной узел с заданной в программе верхнего уровня периодичностью считывает текущие измеренные значения, контролирует их в рамках заданного диапазона, записывает в собственную буферную память, а в случае аварии сигнализирует. Накопленные данные через контроллер «Гигротермон-RF» передаются в программу верхнего уровня.
Рис. 1. Беспроводная система передачи данных «Гигротермон-RF», установленная в помещении
Средний уровень – шкаф ШКПР – предназначен для получения, индикации, контроля текущих параметров и передачи их на верхний уровень. Также в ШКПР реализована функция управления световой и звуковой сигнализацией при авариях. ШКПР представляет собой шкаф, в котором собраны и подключены все необходимые для работы компоненты, кроме регистраторов и ПК, в том числе источник резервного питания. Основным прибором шкафа является контроллер «Гигротермон-RF», который получает текущие показания датчиков (или регистраторов) из памяти беспроводного узла и передает их на верхний уровень. К шкафу подводится питание 220 В, линия Ethernet или Wi-Fi, подключается светозвуковой оповещатель 12 В.
Верхним уровнем является программное обеспечение для персонального компьютера. Основное ПО – «Гигротермон-АРМ» – устанавливается на ПК системы, который может использоваться в качестве сервера. Дополнительное ПО – «Гигротермон-АРМ-Клиент» – устанавливается на ПК специалистов. Программа показывает состояние приборов контроля, значения параметров в режиме реального времени, регистрирует данные и выгружает их в необходимом формате за указанный период времени.
Система «Гигротермон-RF» легко масштабируется: новые беспроводные узлы I-Sens / E-Sens подключаются к имеющемуся шкафу, либо к действующей системе добавляется еще один шкаф с I-Sens / E-Sens. При масштабировании основную программу системы не требуется перезагружать или перенастраивать, она продолжает функционировать. Настройка необходима только вновь добавленным устройствам. Система «Гигротермон-RF» позволяет организовать мониторинг микроклимата в режиме реального времени на различных объектах площадью от 10 до 100 000 м² вне зависимости от их географического положения. Серверная и клиентская части программного обеспечения «Гигротермон-АРМ» работают в среде Windows и соответствуют требованиям FDA 21CFR Part 11. Компанией ООО «Инженерные Технологии» разработана методика валидации системы – DQ, IQ, OQ, PQ.
Беспроводная передача данных в системе значительно упрощает монтаж (рис. 1). Высокая чувствительность узлов I-Sens / E-Sens и большой радиус распространения радиосигналов обеспечивают устойчивую связь в обширных, заполненных товаром складах. Благодаря низкому энергопотреблению беспроводных узлов одного стандартного комплекта элементов питания достаточно для их непрерывной работы до 3 лет, при использовании элемента питания с повышенной емкостью этот срок возрастает до 10 лет.
Беспроводной узел I-Sens / E-Sens
Беспроводной узел I-Sens / E-Sens, по сути, представляет собой радиомодуль. Это автономное устройство в пластиковом корпусе с прозрачной крышкой (рис. 2), достаточно компактное и легкое: его размеры составляют 94 × 94 × 57 мм без учета длины внешней антенны, а вес – до 300 г.
Рис. 2. Устройство беспроводного узла E-Sens с внешней антенной
Будучи промежуточным звеном между датчиком (или регистратором) и контроллером, беспроводной узел оборудован жидкокристаллическим дисплеем и красным аварийным светодиодом, позволяющим снабдить «речью» бессловесный датчик или логгер. Но главное, он оборудован антенной, как внутренней (модификация I-Sens), так и внешней (модификация E-Sens). Внешняя антенна обеспечивает зону прямой видимости между антеннами до 3 км.
Кроме того, беспроводной узел I-Sens / E-Sens оснащен:
- разъемом MicroCan F5 для установки и подключения одного «таблеточного» регистратора температуры и относительной влажности DS1923‑F5 или регистратора температуры DS1922L-F5;
- разъемом RJ12 (6P6C) для подключения датчика температуры на основе DS18S20/DS18B20;
- разъемом для подключения элемента питания;
- функциональной кнопкой с параллельно подключенным герконовым контактом.
Беспроводной узел периодически считывает значения, измеренные подключенными датчиками (или регистраторами), и отображает их на своем жидкокристаллическом дисплее. Контролирует параметры на соответствие заданным диапазонам, а нарушения пороговых значений отображает на дисплее. Все измеренные данные сохраняются в его буферной памяти, а также передаются по радиоэфиру в контроллер «Гигротермон-RF».
Каждый новый беспроводной узел необходимо подключать к прибору «Гигротермон-RF» индивидуально через режим Connection. Показания датчиков или регистраторов последовательно отображаются на ярком светодиодном дисплее ШКПР. Прибор «Гигротермон-RF», установленный в ШКПР, контролирует полученные значения по индивидуально настроенным рабочим диапазонам каждого датчика (или регистратора). Диапазоны могут задаваться в энергонезависимой памяти датчиков (или регистраторов) или в энергонезависимой памяти самого прибора «Гигротермон-RF» (задаются с ПК).
Шкаф ШКПР
ШКПP (рис. 3) позволяет подключать до 100 беспроводных узлов, расположенных в местах контроля. В одной системе может находиться один и более шкафов ШКПP. Чтобы дать общее представление о масштабах конкретных систем, скажем, что для контроля микроклимата в одном помещении площадью до 5000–7000 м² достаточно использовать один шкаф ШКПP.
Рис. 3. Устройство ШКПР
Шкаф ШКПР может использовать беспроводную сеть Wi-Fi или проводную сеть Ethernet и выполняет следующие задачи:
- получает и отображает на своем дисплее текущие измеренные значения температуры и относительной влажности, полученные от подключенных беспроводных узлов;
- контролирует полученные значения по настроенным рабочим диапазонам;
- подает напряжение 12 В на контакты, предназначенные для подключения устройства светозвуковой сигнализации, при выходе какого-либо значения за заданный диапазон;
- если установлено устройство для аппаратного уведомления по СМС (опция), шкаф во время нарушений отправляет персоналу тревожные СМС-сообщения;
- сигнализирует о выходе параметра за пороговые значения, включая встроенную в дверцу яркую сигнальную лампу красного цвета.
ШКПР оборудован встроенным источником бесперебойного питания с аккумулятором, который обеспечивает работу всех устройств шкафа в течение минимум двух часов после обесточивания сети 220 В. По желанию клиента производитель может изготовить шкаф с аккумуляторной батареей повышенной емкости.
Полученные от беспроводных узлов данные считываются из памяти «Гигротермон-RF» программой верхнего уровня «Гигротермон-АРМ». В случае отключения (закрытия) программы «Гигротермон-АРМ», например из-за обесточивания ПК, ШКПР после запуска по команде из программы отправляет запрос беспроводному узлу на выгрузку и передачу недостающих данных, тем самым минимизируя риск потери информации при аварийных случаях.
Программное обеспечение «Гигротермон-АРМ» для персонального компьютера
Программное обеспечение для ПК «Гигротермон-АРМ» позволяет быстро настроить и запустить систему всего в несколько шагов. Программа обладает широкими возможностями для гибкой настройки системы. Она обеспечивает:
- запись в базу данных MySQL/MS SQL;
- отображение измеренных значений в виде графиков, таблиц и мнемосхем;
- экспорт данных в форматы xlsx (для программы Ms Excel) и xml (для программы 1C);
- автоматизированный контроль данных по настроенным диапазонам;
- разграничение прав доступа для различных пользователей;
- формирование журнала событий за любой период;
- регистрацию действий пользователей;
- автоматическое составление ежедневных, еженедельных и ежемесячных отчетов;
- возможность подключения к программе-серверу c других ПК (в режиме «клиент»);
- индивидуальные настройки соединений для каждого прибора «Гигротермон» (TCP/IP, COM).
В заключение отметим, что беспроводная система мониторинга параметров микроклимата производства ООО «Инженерные Технологии» имеет рекордный межповерочный интервал – 4 года. Специалисты компании готовы помочь заказчику в разработке технико-экономического обоснования проекта и подготовке технико-коммерческих предложений. Выполняют проектирование, монтаж, шеф-монтаж, пусконаладку и техническое обслуживание оборудования.
Статья_опубликована в журнале "ИСУП" № 5(77)_2018
ООО «Инженерные Технологии», г. Челябинск,
тел.: +7 (351) 231-2226,
e‑mail: 2197169@gmail.com,
сайт: www.unicom1.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")