Система автономного беспроводного сбора данных

Проводные линии связи обладают надежностью и обеспечивают высокую скорость передачи данных, но их прокладка и эксплуатация в случае построения масштабных сетей требуют значительных затрат. Беспроводные линии связи в большей степени подвержены влиянию помех, но с учетом их гибкости зачастую оказываются предпочтительнее. Очевидно, что при наращивании сети передачи данных гораздо проще изменить имеющуюся конфигурацию беспроводной сети, чем изменять кабельную инфраструктуру. На пути масштабного внедрения беспроводных сетей телеметрии стоят обязательная сертификация и решение вопросов выделения частотных ресурсов. В качестве решения этих проблем можно рассматривать использование существующих сетей стандарта GSM/GPRS, а также нелицензируемого частотного диапазона 433 МГц.

К достоинствам обоих каналов связи относятся сравнительно низкая стоимость абонентского оборудования, быстрота развертывания и отсутствие необходимости в радиочастотном лицензировании.

Специалистами ООО «ПромИнжиниринг разработана автоматизированная система сбора данных на базе беспроводных технологий с передачей данных в центр учета по сети GSM/GPRS.

Общие сведения о системе

Система дистанционного мониторинга расхода разработана для автоматизации учета данных и контроля оборудования. Система осуществляет дистанционный сбор показаний и контроль состояния счетчиков.

Любые устройства, имеющие интерфейс RS-485 и работающие по протоколам, поддерживающим индивидуальную и групповую адресацию, могут быть объединены в беспроводную сеть передачи данных без изменения их программного обеспечения.

Таким образом, беспроводная сеть передачи данных работает как аналог проводного соединения RS-485, где одно ведущее устройство выдает устройствам пользователя индивидуальные и групповые команды, а также следит за их выполнением.

Архитектура системы состоит из локальной сети нижнего уровня и глобальной GSM/GPRS сети.

Локальная сеть передачи данных нижнего уровня построена на проводном подключении приборов учета к GSM-контроллеру. В качестве замены проводных соединений возможна организация локальной сети RS-485 на радиоадаптерах. Радио-адаптеры 433 МГц являются оконечными устройствами, которые подключаются к приборам учета по интерфейсу RS-485, осуществляют управление приборами учета и сбор данных для последующей передачи в центр управления.

Выход в глобальные сети обеспечивает GSM-контроллер, который является связующим звеном между диспетчерским сервером и приборами учета. GSM-контроллер обеспечивает сбор данных и выход в GSM/GPRS сеть.

Система передачи данных (Приложение 1) состоит из:

• программного обеспечения верхнего уровня , устанавливаемого на персональном компьютере (диспетчерском сервере), имеющем выделенное подключение к Интернету и статический IP-адрес;
• GSM-модема, подключенного к диспетчерскому серверу;
• удаленного GSM-контроллера, в состав которого входит модуль питания, интерфейсный модуль и  GSM/GPRS-модуль для соединения с диспетчерским сервером;
• приборов учета, подключенных к GSM-контроллеру по интерфейсу RS-485; 
• Солнечной электростанции состоящей из панели солнечных элементов, буферных аккумуляторов и  контроллера управления.

Описание работы системы

Система передачи данных обеспечивает передачу управляющих команд от диспетчерского сервера на приборы учета и обратную передачу данных от этих приборов.

Диспетчерский сервер с помощью прямого звонка на телефонный номер GSM- контроллера (используется GSM-модем) дает последнему команду на установление соединения. В зависимости от типа звонка (в режиме голоса или в режиме данных) GSM- контроллер устанавливает соединение с сервером по каналу GPRS/Интернет или по резервному GSM/CSD-каналу.

После установления связи сервер (компьютер) выдает команды, каждая из которых содержит пакет с данными в формате, используемом приборами учета при обмене данными по интерфейсу RS-485.

Если пакет адресован конкретному прибору учета, то он должен содержать не повторяющийся в локальной сети адрес. На этапе инсталляции (подключения прибора учета к сети) каждому адресу ставится в соответствие маршрут, по которому должен пройти пакет, чтобы попасть в прибор учета. Маршрут содержит адрес интерфейсного модуля, к которому подключен прибор учета, и при необходимости список адресов ретрансляторов, через которые возможна передача пакета. Маршрут определяет последовательность прохождения пакета через ретрансляторы (при их наличии). При необходимости он может быть прочитан и изменен в любое время с помощью сервисных команд, подаваемых с компьютера.

GSM-контроллер получив пакет данных передает его на прибор учета через интерфейсный модуль и линию связи RS-485. При получении ответа от прибора учета, интерфейсный модуль посылает принятый пакет обратно по тому же маршруту. Контроллер через GSM-модуль по истечении времени ожидания возвращает соответствующий пакет серверу (компьютеру) через GSM/GPRS сеть.

Если пакет адресован группе или всем приборам учета подключенным к GSM- контроллеру через радиоадаптеры, то он передается всем радиоадаптерам. Если радио- адаптер, принявший пакет, не является ретранслятором, то он передает пакет прибору учета по интерфейсу RS-485 и ждет следующего пакета. Если он является ретранслятором, то сначала пакет передается в локальную сеть, а потом — в прибор учета. Подтверждение о приеме группового пакета конкретным прибором учета осуществляется позднее с помощью индивидуальных команд.

Устройство  и принцип работы электростанции «GM»

Солнечная электростанция состоит из (Приложение 2):

• Корпус-моноблок с крышкой и установочной трубой-кронштейном.
• Гелевые аккумуляторные батареи.
• Мультипрограммный контроллер заряда-разряда.
• Солнечная  панель.
• Разъем подключения солнечной панели.
• Разъем подключения нагрузки 12/24В.

Корпус-моноблок является основой конструкции солнечной электростанции. На корпус- моноблок крепятся солнечная панель, контроллер, разъемы для кабелей.  На корпусе имеется два разъема: один для кабеля от солнечной панели, другой для кабеля от потребителя (нагрузки). Внутри корпуса-моноблока устанавливается гелевый аккумулятор. Крышка корпуса - моноблока закрепляется при помощи болтов и гаек. Снизу на корпус-моноблок приварена установочная труба-кронштейн для установки на столб. На трубе-кронштейне имеется резьбовое отверстие с болтом для фиксации солнечной электростанции на столбе.

Автономные солнечные электростанции  полностью автоматизированы и работают без участия человека. Мощная солнечная батарея заряжает аккумулятор в светлое время суток. Зарядка осуществляется даже в пасмурную погоду и в зимнее время года. Контроллер электростанции имеет 17 встроенных программ режима работы, который не допускает полного разряда аккумуляторной батареи. Питание потребителей осуществляется  аккумулятором  согласно установленной программе контроллера.