RU179296U1 - Автономное устройство для сбора и передачи данных - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и предназначена для систем сбора и обработки информации с территориально удаленных, труднодоступных объектов в условиях ограниченного энергоснабжения.Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность дистанционного управления автономным устройством для сбора и анализа данных и обеспечение его автономной работы.Технический результат достигается тем, что автономное устройство для сбора и передачи данных содержит вычислительный блок, соединенный с запоминающим устройством, видеокамерой, цифровым барометром и модемом, и блок управления, соединенный с датчиком контроля заряда, аналоговыми датчиками окружающей среды и GSM-модулем. Причем в качестве вычислительного блока может быть использован программируемый микроконтроллер, в качестве запоминающего устройства - твердотельный полупроводниковый накопитель, в качестве модема - универсальный USB-модем, а в качестве датчиков окружающей среды - датчики давления и/или шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и предназначена для систем сбора и обработки информации с территориально удаленных, труднодоступных объектов в условиях ограниченного энергоснабжения (например, для контроля за состоянием магистральных линий трубопроводов в условиях тайги, для наблюдения за ходом восстановительных работ на удаленных участках магистралей, для контроля за состоянием дорожного полотна и пр.).

Известна измерительная лаборатория (патент РФ 2212644, G06F 15/16, опубл. 20.09.2003). Она содержит автомобиль-фургон с бортовой ЭВМ и оборудованием для стационарного обследования контролируемого объекта. В указанное оборудование входят комплект переносных датчиков, установленных на стационарном контролируемом объекте и подключенных кабельными линиями связи к переносной микро-ЭВМ. В лабораторию введено оборудование для мобильного обследования контролируемых объектов, содержащее телеметрическую антенну, блок приема-передачи информации, комплект выносных датчиков и выносной блок.

Недостатками данного технического решения являются низкая автономность вычислительного комплекса лаборатории и невозможность использования его стационарно без автомобиля-фургона, бортовая сеть которого является источником питания. Кроме того, лаборатория осуществляет только сбор и передачу данных с контролируемых объектов, но удаленное управление лабораторией отсутствует (например, изменить программу проведения измерений).

Прототипом предлагаемого технического решения является патент РФ № 90220, G01S5/12, опубл. 27.12.2009 на полезную модель. В нем предложена телематическая система автоматической регистрации и передачи информации о состоянии удаленного объекта. Она содержит аппаратные модули, расположенные на удаленных объектах и выполненные с возможностью осуществления сбора, записи и передачи информации об удаленных объектах, состоянии самих аппаратных модулей и развития ситуации вокруг удаленных объектов, а также получения сигнала по заданному системному алгоритму на запуск исполнительных устройств в случае наступления события.

Недостатком прототипа является низкая автономность телематической системы и ее зависимость от постоянного источника питания. Кроме того, телематическая система осуществляет только сбор и передачу данных с контролируемых объектов, а удаленное управление телематической системой не реализовано, т.е. нет возможности изменить программу проведения измерений.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность дистанционного управления автономным устройством для сбора и передачи данных и обеспечение его автономной работы.

Технический результат достигается тем, что автономное устройство для сбора и передачи данных содержит вычислительный блок, соединенный с запоминающим устройством, видеокамерой, цифровым барометром и модемом, и блок управления, соединенный с датчиком контроля заряда, аналоговыми датчиками окружающей среды и GSM-модулем. Причем в качестве вычислительного блока может быть использован программируемый микроконтроллер, в качестве запоминающего устройства - твердотельный полупроводниковый накопитель, в качестве модема -универсальный USB-модем, а в качестве датчиков окружающей среды - датчики давления и/или шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности.

Сущность технического решения поясняется чертежами.

Фиг. 1 – принципиальная схема автономного устройства для сбора и передачи данных.

Фиг. 2 – функциональная схема работы автономного устройства для сбора и передачи данных. Стрелками показаны функциональные связи между составными частями автономного устройства.

На фиг. 1 показано автономное устройство для сбора и передачи данных, которое содержит вычислительный блок 1, например, в виде программируемого микроконтроллера с постоянным запоминающим устройством 2, например, в виде твердотельного полупроводникового накопителя. Вычислительный блок 1 соединен с видеокамерой 3, цифровым барометром 4 и модемом 5 (например, универсальным USB-модемом) для передачи данных и получения управляющих команд. Вычислительный блок 1 соединен также посредством шины с блоком 6 управления, снабженным датчиком 7 контроля заряда, и аналоговыми датчиками 8 окружающей среды (например, температуры, атмосферного давления, шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности и пр.).

К блоку 6 управления подсоединено реле 9 для управления питанием блока 1 и GSM-модуль 10 для передачи данных и получения управляющих команд в режиме низкого электропотребления.

На фиг. 2 показана функциональная схема работы автономного устройства для сбора и передачи данных.

Автономное устройство для сбора и передачи данных размещают на мачтах или опорах, фасадах зданий и сооружений совместно с размещением системы питания (например, солнечная панель, аккумуляторная батарея, ветрогенератор и т.п.) – не показано. Оно работает следующим образом.

При подаче питания на автономное устройство для сбора и передачи данных блок 6 управления активизирует вычислительный блок 1, который производит оценку остаточного заряда системы питания по показаниям датчика 7 контроля заряда. В случае если остаточного заряда системы питания достаточно для продолжения работы, блок 1 производит считывание списка заданий из постоянного запоминающего устройства 2 по заранее заданной программе, а также посредством активации модема 5 устанавливает соединение с сервером-диспетчером, чтобы сообщить на сервер об изменении своего состояния – переходе в рабочий режим - и получить обновления списка заданий. Далее вычислительный блок 1 формирует рабочую программу на основе списка заданий и остаточного заряда системы питания, который автономное устройство может потратить на его выполнение. В процессе выполнения рабочей программы вычислительный блок 1 периодически возобновляет соединение с сервером для отправки отчета о ходе выполнения программы и обновления списка заданий.

В зависимости от типа задания вычислительный блок 1 принимает решение о его безусловном выполнении, несмотря на низкий заряд, о корректировке времени его исполнения или приостановке выполнения задания до накопления необходимого заряда системой питания.

Также вычислительный блок 1 контролирует остаточный заряд системы питания, запрашивая через блок 6 показания датчика 7 контроля заряда и, по необходимости, в случае если это предусмотрено заданием – активирует и запрашивает показания видеокамеры 3, цифрового барометра 4 и аналоговых датчиков 8.

При этом программа вычислительного блока 1 следит, чтобы в целях экономии на неиспользуемых датчиках было отключено питание.

По итогам выполнения всех заданий вычислительный блок 1 на основе оставшегося заряда строит план дальнейших действий.

В случае длительного простоя по причине отсутствия заданий в ближайшее время или выявления недостаточности заряда для дальнейшего полноценного функционирования автономного устройства вычислительный блок 1 принимает решение перейти в «режим сна». Для этого на основе заранее заданных алгоритмов вычисляется оптимальное время сна, необходимое для восстановления заряда до оптимального уровня. Вычислительный блок 1 завершает все активные вычислительные процессы, проверяет отключение всех датчиков и самостоятельно отключается, предварительно подав команду на блок 6 активировать программный таймер на время пробуждения и GSM-модуль 10 для обеспечения связи с сервером для получения управляющих команд.

В режиме сна активными потребителями электроэнергии выступают блок 6 и GSM-модуль 10, который отправляет на сервер-диспетчер показания о состоянии автономного устройства. С помощью GSM-модуля 10 также имеется возможность удаленно «пробудить» автономное устройство в любой момент времени и отправить ему новый список заданий. По истечении времени сна блок 6 возобновляет подачу питания на вычислительный блок 1, тем самым активируя процедуру загрузки его программы, считывания показания с датчика 7 контроля заряда и определения дальнейшего режима работы устройства.

Проведенные испытания показали работоспособность автономного устройства для сбора и передачи данных и достижение заявленного технического результата. Удаленное управление автономным устройством организовано наличием сервера диспетчера и GSM-канала для связи с ним и передачи управляющих команд. Увеличение автономной работы автономного устройства для сбора и анализа данных обеспечено за счет программных алгоритмов, формирующих режим его работы, позволяя периодически отключать питание для накопления ею заряда, что позволяет оптимизировать график выполнения заданий.

Claims (5)

1. Автономное устройство для сбора и передачи данных, содержащее вычислительный блок, соединенный с запоминающим устройством, видеокамерой, цифровым барометром и модемом, и блок управления, соединенный с датчиком контроля заряда, аналоговыми датчиками окружающей среды и GSM-модулем.

2. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве вычислительного блока использован программируемый микроконтроллер.

3. Автономное устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве запоминающего устройства использован твердотельный полупроводниковый накопитель.

4. Автономное устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве модема использован универсальный USB-модем.

5. Автономное устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве датчиков окружающей среды использованы датчики давления и/или шума, влажности, скорости ветра, загазованности, дыма, освещенности.

Images