RU199848U1 - DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE - Google Patents

DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU199848U1
RU199848U1 RU2020100141U RU2020100141U RU199848U1 RU 199848 U1 RU199848 U1 RU 199848U1 RU 2020100141 U RU2020100141 U RU 2020100141U RU 2020100141 U RU2020100141 U RU 2020100141U RU 199848 U1 RU199848 U1 RU 199848U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spatio
sensor
data
collecting
sensors
Prior art date
Application number
RU2020100141U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Николаевич Бондарев
Олег Геннадьевич Гвоздев
Анастасия Михайловна Домнина
Игорь Николаевич Кондауров
Андрей Александрович Майоров
Андрей Викторович Матерухин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии»
Priority to RU2020100141U priority Critical patent/RU199848U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199848U1 publication Critical patent/RU199848U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/40Data acquisition and logging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройству для сбора и передачи пространственно-временных данных об окружающей среде во время движения самого устройства и предназначена для решения задач дистанционного сбора пространственно-временных данных на территориально-распределенных объектах в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве, для автоматизации научных исследований и в других отраслях экономики и социальной сферы. Устройство может быть использовано также в составе киберфизической системы мониторинга производственных процессов. Устройство для сбора и передачи пространственно-временных данных об окружающей среде во время движения самого устройства содержит центральный процессор, блок определения местоположения, коммуникационный блок, использующий беспроводную сеть связи, энергонезависимую память, блок измерения времени, контролер датчиков и сами датчики. При этом, датчики подключены к единой расширяемой шине, поддерживающей унифицированный цифровой протокол обмена данными и обеспечивают параллельную работу, независимо взаимодействуя с контроллером через шину. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности сбора пространственно-временных данных, выполняемого во время движения устройства, за счет обеспечения более точной оценки пространственной неопределенности проводимых измерений, связанных с этим движением, и их учета при математической обработке измерений. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.The utility model refers to a device for collecting and transmitting spatio-temporal data about the environment during the movement of the device itself and is designed to solve the problems of remote collection of spatio-temporal data at geographically distributed objects in industry, agriculture and utilities, to automate scientific research and in other sectors of the economy and social sphere. The device can also be used as part of a cyber-physical system for monitoring production processes. A device for collecting and transmitting spatio-temporal data about the environment during the movement of the device itself contains a central processor, a location determination unit, a communication unit using a wireless communication network, non-volatile memory, a time measurement unit, a sensor controller and the sensors themselves. At the same time, the sensors are connected to a single expandable bus supporting a unified digital data exchange protocol and provide parallel operation, independently interacting with the controller via the bus. The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of collecting spatio-temporal data performed while the device is in motion, by providing a more accurate assessment of the spatial uncertainty of measurements associated with this movement, and taking them into account in the mathematical processing of measurements. 2 h. p. f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к устройству для сбора и передачи пространственно-временных данных об окружающей среде во время движения самого устройства и предназначена для решения задач дистанционного сбора пространственно-временных данных на территориально-распределенных объектах в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве, для автоматизации научных исследований и в других отраслях экономики и социальной сферы. Устройство может быть использовано также в составе киберфизической системы мониторинга производственных процессов.The utility model refers to a device for collecting and transmitting spatio-temporal data about the environment during the movement of the device itself and is designed to solve the problems of remote collection of spatio-temporal data at geographically distributed objects in industry, agriculture and utilities, to automate scientific research and in other sectors of the economy and social sphere. The device can also be used as part of a cyber-physical system for monitoring production processes.

Данные о неопределенности измерения должны всегда приниматься во внимание при оценке соответствия результата измерения его целям. Неопределенность измерения (согласно ГОСТ 34100.1-2017) неопределенность измерения - это общее понятие, связанное с любым измерением. Неопределенность характеризует разброс измеренных значений, в пределах которого они могут быть объективно приписаны к измеряемой величине. Например, область неопределенности определения местоположения измерения в момент измерения в случае использования для этой цели приемников глобальных навигационных спутниковых систем (например, GPS или ГЛОНАСС) может определяться координатами центра (широтой и долготой), полученными приемником, и радиусом, определяемым на основе показателя «горизонтальное снижение точности», который обозначается в англоязычной научной литературе аббревиатурой HDOP (horizontal dilution of precision).Uncertainty data should always be taken into account when evaluating the fitness of a measurement result for its purpose. Measurement uncertainty (according to GOST 34100.1-2017) measurement uncertainty is a general concept associated with any measurement. Uncertainty characterizes the spread of measured values within which they can be objectively attributed to the measured value. For example, the area of uncertainty in determining the location of the measurement at the time of measurement in the case of using for this purpose receivers of global navigation satellite systems (for example, GPS or GLONASS) can be determined by the coordinates of the center (latitude and longitude) received by the receiver and the radius determined based on the indicator "horizontal decrease in accuracy ”, which is denoted in the English-language scientific literature by the abbreviation HDOP (horizontal dilution of precision).

Неопределенность измерения, как правило, включает в себя много составляющих, которые, вообще говоря, могут зависеть друг от друга, что усложняет оценку итоговой неопределенности.Uncertainty of measurement, as a rule, includes many components, which, generally speaking, can depend on each other, which complicates the assessment of the resulting uncertainty.

В связи с появлением и внедрением в производство киберфизических систем особенно важной стала оценка пространственной неопределенности измерения, то есть определение области пространства, в которой было произведено измерение.In connection with the emergence and introduction of cyber-physical systems into production, it became especially important to assess the spatial uncertainty of measurement, that is, to determine the area of space in which the measurement was made.

В дорожной карте направления Национальной технологической инициативы «Технет» были определены технологические направления, составляющие компонентыThe roadmap of the direction of the National Technological Initiative "Technet" identified the technological directions that make up the components

Фабрики Будущего, которые включают в себя промышленную сенсорику, то есть внедрение интеллектуальных сенсоров в помещение на уровне цеха или фабрики в целом. По мере наблюдаемого ужесточения допусков в технологических процессах роль неопределенности измерений при оценке соответствия этим допускам все более возрастает.Factories of the Future, which include industrial sensing, that is, the introduction of intelligent sensors into a room at the level of a workshop or a factory as a whole. With the observed tightening of tolerances in technological processes, the role of measurement uncertainty in assessing compliance with these tolerances is increasing.

Согласно российскому стандарту ГОСТ Р ГСИ 8.673–2009 под интеллектуальным датчиком (сенсором) понимается адаптивный датчик с функцией метрологического самоконтроля, который должен содержать параметры и алгоритмы работы, способные изменяться в зависимости от внешних сигналов. Развитие технологий в этой области привело к появлению устройств, обеспечивающих возможность определения своего местоположения, снабженных интеллектуальными датчиками и возможностями использовать беспроводные сети передачи данных – геосенсоров. Беспроводные сети геосенсоров могут быть определены как беспроводные сенсорные сети, которые предназначены для получения данных о событиях, для которых пространственный аспект собранных данных имеет существенное значение. Значимость пространственного аспекта собранных данных может проявляться по крайней мере на одном из следующих уровней: According to the Russian standard GOST R GSI 8.673-2009, an intelligent sensor (sensor) is understood as an adaptive sensor with a metrological self-monitoring function, which must contain parameters and work algorithms that can change depending on external signals. The development of technologies in this area has led to the emergence of devices that provide the ability to determine their location, equipped with intelligent sensors and the ability to use wireless data transmission networks - geosensors. Geosensor wireless networks can be defined as wireless sensor networks that are designed to receive data on events for which the spatial aspect of the collected data is essential. The spatial significance of the collected data can manifest itself at at least one of the following levels:

- уровень контента, то есть пространственный аспект может быть основным содержимым данных, собираемых датчиками сети (например, датчиками, регистрирующими движение или деформацию объектов);- the content level, that is, the spatial aspect can be the main content of the data collected by the sensors of the network (for example, sensors that register the movement or deformation of objects);

- уровень анализа, то есть сведения о местоположении датчиков могут обеспечить интегративный уровень для анализа собранных данных (например, для анализа пространственного распределения каких-либо параметров, значимых для управления производственным процессом).- the level of analysis, that is, information about the location of the sensors can provide an integrative level for analyzing the collected data (for example, for analyzing the spatial distribution of any parameters that are significant for controlling the production process).

Рост возможностей получения с помощью сетей интеллектуальных геосенсоров разнообразных пространственно-временных данных привел к необходимости решения проблемы увеличения точности оценки пространственной неопределенности. В случае проведения измерений распределенных пространственно-неравномерно параметров среды на территориально-распределенных объектах с помощью движущихся устройств эта сложность становится особенно высокой. Предположим, мы периодически (с некоторым заданным временным интервалом) измеряем с помощью движущегося устройства параметры газовой среды (например, содержание СО и NO2) и хотим получить как можноThe growth of opportunities for obtaining various spatio-temporal data using networks of intelligent geosensors has led to the need to solve the problem of increasing the accuracy of estimating spatial uncertainty. In the case of measurements of spatially unevenly distributed environmental parameters at geographically distributed objects using moving devices, this complexity becomes especially high. Suppose we periodically (with a certain specified time interval) measure the parameters of the gaseous medium (for example, the content of CO and NO2) with a moving device and want to get as much as possible

более точную оценку пространственной и временной неопределенности полученных измерений этих параметров. Иначе говоря, мы хотим приписать получаемым от датчиков этого движущегося устройства значениям уровня СО и NO2 как можно более точно определенные пространственные и временные области.a more accurate assessment of the spatial and temporal uncertainty of the obtained measurements of these parameters. In other words, we want to ascribe the CO and NO2 level values obtained from the sensors of this moving device as accurately as possible to the defined spatial and temporal regions.

В известном из уровня техники решении (патент РФ на полезную модель 102394, опубл. 27.02.2011 г., МПК: G05B23/02) сенсорные узлы состоят из одного базового модуля и одного периферийного модуля, взаимодействующих между собой с помощью шины расширения сенсорного узла. Базовый модуль имеет два интерфейса, один из которых подключен к шине расширения сенсорного узла, а другой подключен к транспортной сети, периферийный модуль имеет два интерфейса, один из которых подключен к шине расширения сенсорного узла, а другой подключен к датчику или исполнительному механизму. В качестве шины расширения сенсорного узла используются шины на базе I2С In a solution known from the prior art (RF patent for utility model 102394, publ. 02/27/2011, IPC: G05B23 / 02), sensor nodes consist of one base module and one peripheral module, interacting with each other using the sensor node expansion bus. The base module has two interfaces, one of which is connected to the sensor node expansion bus, and the other is connected to the transport network, the peripheral module has two interfaces, one of which is connected to the sensor node expansion bus, and the other is connected to the sensor or actuator. I2C-based buses are used as an expansion bus for the sensor node

или CANbus. В наиболее предпочтительном варианте исполнения полезной модели сенсорный узел состоит из базового сенсорного узла и нескольких периферийных модулей, а периферийный модуль имеет несколько интерфейсов для подключения различных датчиков и/или исполнительных механизмов, например интерфейсы, 4-20 мА, 0-24 В, "сухой контакт", RS-232, RS-422, RS-485, интерфейсы для подключения термопары, медных и платиновых термометров сопротивления, тензодатчиков с мостовой схемой включения, электрохимических датчиков газов.or CANbus. In the most preferred embodiment of the utility model, the sensor unit consists of a basic sensor unit and several peripheral modules, and the peripheral module has several interfaces for connecting various sensors and / or actuators, for example, interfaces, 4-20 mA, 0-24 V, dry contact ", RS-232, RS-422, RS-485, interfaces for connecting a thermocouple, copper and platinum resistance thermometers, strain gauges with a bridge circuit, electrochemical gas sensors.

В случае подключения в качестве одного из датчиков, подключенных к периферийному модулю, устройства определения местоположения, мы можем получить некоторое значение местоположения, связанное с измерением. Однако, для оценки пространственной неопределенности этого измерения в случае перемещающегося сенсорного узла, возможно использовать только очень грубую оценку сверху, то есть определять эту пространственною область как набор местоположений которых можно достигнуть из полученного значения местоположения с учетом скорости модуля (которая может меняться), суммарного времени опроса всех периферийных модулей (для каждого периферийного модуля суммарного времени опроса всех датчиков подключенных к этому модулю), а также неопределенности определения местоположения самого устройства определения местоположения (которое вообще говоря тоже меняется).In the case of connecting as one of the sensors connected to the peripheral module, a location device, we can get some location value associated with the measurement. However, to estimate the spatial uncertainty of this measurement in the case of a moving sensor node, it is possible to use only a very rough estimate from above, that is, to define this spatial region as a set of locations which can be reached from the obtained position value, taking into account the speed of the module (which can vary), the total time polling of all peripheral modules (for each peripheral module, the total polling time of all sensors connected to this module), as well as the uncertainty in determining the location of the positioning device itself (which, generally speaking, also changes).

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи получения точной оценки неопределенностей проводимых измерений во время движения самого устройства, связанных с этим движением, и предназначена для решения задач дистанционного сбора пространственно-временных данных на территориально-распределенных объектах в промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве.The proposed utility model is aimed at solving the problem of obtaining an accurate estimate of the uncertainties of the measurements carried out during the movement of the device itself, associated with this movement, and is intended for solving the problems of remote collection of spatio-temporal data at geographically distributed objects in industry, agriculture and utilities.

Знание неопределенности измерения позволяет сопоставлять результат измерения с установленными требованиями при оценке соответствия, находить вероятность принятия неправильного решения и с ее учетом управлять возникающими рисками. Knowledge of the measurement uncertainty allows one to compare the measurement result with the established requirements in conformity assessment, find the probability of making a wrong decision and, taking it into account, manage the emerging risks.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности сбора пространственно-временных данных, выполняемого во время движения устройства, за счет обеспечения более точной оценки пространственной неопределенности проводимых измерений, связанных с этим движением, и их учета при математической обработке измерений.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of collecting spatio-temporal data performed while the device is in motion, by providing a more accurate assessment of the spatial uncertainty of measurements associated with this movement, and taking them into account in the mathematical processing of measurements.

Технический результат достигается тем, что заявленное устройство для сбора и передачи пространственно-временных данных об окружающей среде во время движения самого устройства содержит центральный процессор, блок определения местоположения, коммуникационный блок, использующий беспроводную сеть связи, энергонезависимую The technical result is achieved in that the claimed device for collecting and transmitting spatio-temporal data about the environment during the movement of the device itself contains a central processor, a location determination unit, a communication unit using a wireless communication network, non-volatile

память, блок измерения времени, контролер датчиков и сами датчики, при этом, датчики подключены к единой расширяемой шине, поддерживающей унифицированный цифровой протокол обмена данными и обеспечивают параллельную работу независимо взаимодействуя с контроллером через шину.memory, time measurement unit, sensor controller and the sensors themselves, while the sensors are connected to a single expandable bus that supports a unified digital data exchange protocol and provide parallel operation independently interacting with the controller through the bus.

В предпочтительном варианте все датчики подключаются к единой расширяемой шине, поддерживающей унифицированный цифровой протокол обмена данными. Все датчики могут работать параллельно и независимо, взаимодействуя с контроллером через шину.In the preferred embodiment, all sensors are connected to a single expandable bus that supports a unified digital communication protocol. All sensors can work in parallel and independently, interacting with the controller via the bus.

Постобработка результатов первичного преобразования может производиться независимо от измерений, на центральном процессоре.The post-processing of the results of the primary transformation can be carried out independently of the measurements, on the central processor.

В предпочтительном варианте каждый датчик обеспечивает механизм временной координации измерений, снабжающий измерения метками времени (интервалов времени).In a preferred embodiment, each sensor provides a timing coordination mechanism for timing the measurements (time intervals).

Все данные измерений (отметки времени, указание на местоположение в пространстве и значения других измеряемых величин) могут передаваться в систему обработки вместе с данными о неопределенности соответствующего измерения.All measurement data (time stamps, location in space and values of other measured quantities) can be transmitted to the processing system together with the uncertainty data of the corresponding measurement.

Преобразования значений времени, положения в пространстве и других измеряемых величин производятся с учетом данных об их неопределенности и, в свою очередь, тоже снабжаются данными о неопределенности.Transformations of values of time, position in space and other measured quantities are made taking into account data on their uncertainty and, in turn, are also supplied with data on uncertainty.

Передача данных на внешние (по отношению к устройству) устройства может производиться независимо от выполнения самих измерений с настраиваемой частотой. Все выполненные измерения могут передаваться на внешние устройства.Data transmission to external (in relation to the device) devices can be performed independently of the performance of the measurements themselves with a configurable frequency. All measurements performed can be transferred to external devices.

На Фиг. 1 показана блок-схема заявленного устройства.FIG. 1 shows a block diagram of the claimed device.

Под устройством определения местоположения подразумевается приемник глобальных спутниковых систем позиционирования (GPS, Глонасс).A position fixing device means a receiver of global positioning satellite systems (GPS, Glonass).

В отдельных случаях это могут быть: - приемники локальных систем позиционирования, в частности на основе WiFi, - системы инерциального позиционирования, - комбинация перечисленного выше.In some cases, these can be: - receivers of local positioning systems, in particular based on WiFi, - inertial positioning systems, - a combination of the above.

Коммуникационное устройство, использующее беспроводную сеть связи подразумевает устройства для связи с сотовыми сетями (4G, LTE). В отдельных случаях это могут быть локальные сети связи типа Wi-Fi, ZigBee и др.A communication device using a wireless communication network means devices for communicating with cellular networks (4G, LTE). In some cases, these can be local communication networks such as Wi-Fi, ZigBee, etc.

Под устройством с энергонезависимой памятью в простейшем случае подразумевается флеш-память (SD-карта), в более сложном - твердотельный диск (SSD). Предназначен для хранения, главным образом:In the simplest case, a device with non-volatile memory means a flash memory (SD card), in a more complex case, a solid-state disk (SSD). Designed for storage mainly:

- измерений (еще не переданных во внешнюю систему или за определенный- measurements (not yet transferred to the external system or for a certain

период времени),period of time),

- настроек устройства и параметров датчиков.- device settings and sensor parameters.

Под устройством измерения времени подразумеваются автономные часы реального времени (real time clock, RTC). Например, STMicroelectronics семейства M41T6x или Cymbet семейства EnerChip RTC.A time measuring device is understood as an autonomous real time clock (RTC). For example, STMicroelectronics of the M41T6x family or Cymbet of the EnerChip RTC family.

Контролер датчиков - микроконтроллер, с одной стороны взаимодействующий с шиной датчиков, с другой - с центральным процессором. Обеспечивает возможность центрального процессора с операционной системой реального времени, непригодного для решения задач строгого реального времени, взаимодействовать, посредствам шины, с датчиками, работающими в режиме реального времени.Sensor controller is a microcontroller that interacts with the sensor bus on the one hand, and with the central processor on the other. Provides the ability for a CPU with a real-time operating system, which is not suitable for strict real-time tasks, to interact, via the bus, with real-time sensors.

Обеспечивает передачу настроек устройства на микроконтроллеры датчиков, сборProvides transfer of device settings to sensor microcontrollers, collection

данных с них и буферизацию.data from them and buffering.

Способен отдавать данные центральному процессору пакетно, в формате "все накопившиеся с прошлого запроса измерения".Able to give data to the central processor in batches, in the format "all measurements accumulated from the last request".

Датчики представляют собой устройство состоящее в свою очередь из первичногоSensors are a device consisting in turn of a primary

преобразователя, микроконтроллера и периферийных устройств обеспечивающих ихconverter, microcontroller and peripheral devices providing them

функционирование.functioning.

Первичный преобразователь (Измерительный преобразователь) – техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки. Может быть любого типа и задачи, в частности, но не ограничиваясь, задачами измерения метеорологических (давление, температура, влажность и т.п.) и экологических (освещенности, концентрация газов в воздухе и т.п.) показателей.Primary transducer (Measuring transducer) - a technical means used to convert a measured value into another value or a measurement signal convenient for processing. It can be of any type and task, in particular, but not limited to the tasks of measuring meteorological (pressure, temperature, humidity, etc.) and environmental (illumination, concentration of gases in the air, etc.) indicators.

Микроконтроллер обеспечивает получение измерительных сигналов от первичного преобразователя, их представление в унифицированном виде, снабжение их необходимыми метками времени и неопределенности измерений. Микроконтроллером может служить представитель семейства AVR ATTiny производства Atmel Corporation.The microcontroller provides receiving of measuring signals from the primary converter, their presentation in a unified form, supplying them with the necessary time marks and measurement uncertainties. The microcontroller can be a representative of the AVR ATTiny family manufactured by Atmel Corporation.

Конкретная структура неопределенности является предметомThe specific structure of uncertainty is the subject of

самостоятельного исследования, но в грубой форме, на данном этапе, она состоит, в томindependent research, but in a rough form, at this stage, it consists of

числе, из:number, from:

1. неопределенности работы самого первичного преобразователя,1.the uncertainties of the operation of the primary converter itself,

2. неопределенности преобразования измерительного сигнала (например2.the uncertainties of the measurement signal conversion (for example

аналогово-цифровое преобразование),analog-to-digital conversion),

неопределенности измеренных моментов времени начала и окончанияuncertainties of measured start and end times

измерения.measurements.

Все датчики подключаются к единой расширяемой шине. Технология шины может быть любой: SPI, I2С, CANbus и др. Главное требование - обеспечение возможности взаимодействия достаточного количества устройств с достаточной пропускной способностью. Значения данных параметров определяются областью применения устройства.All sensors are connected to a single expandable bus. The bus technology can be any: SPI, I2C, CANbus, etc. The main requirement is to ensure that a sufficient number of devices with sufficient bandwidth can communicate. The values of these parameters are determined by the field of application of the device.

В устройство каждого датчика заложен механизм временной координации измерений. Каждый микроконтролер, в том числе используемые на датчиках, обладают счетчиками локального времени (как правило, с момента старта микроконтроллера).Each sensor has a mechanism for temporal coordination of measurements. Each microcontroller, including those used on sensors, has local time counters (as a rule, since the start of the microcontroller).

Данный механизм предполагает получение данных о глобальном точном времени, от контроллера датчиков и их сопоставление с данными локального времени.This mechanism involves receiving data on global accurate time from the sensor controller and comparing them with local time data.

В результате, каждое проводимое измерение может быть координировано во времени: т.е. иметь запись о моментах начала и окончания.As a result, each measurement carried out can be coordinated in time: i.e. have a record of the start and end times.

Все преобразования значений времени, положения в пространстве и других измеряемых величин производятся с учетом данных об их неопределенности и, в свою очередь, тоже снабжаются данными о неопределенности.All transformations of values of time, position in space and other measured values are made taking into account data on their uncertainty and, in turn, are also supplied with data on uncertainty.

Любой первичный (измерительный) и промежуточный (аналогово-цифровой) преобразователь, часы реального времени, системы определения местоположения и т.п. обладают некой неопределенностью.Any primary (measuring) and intermediate (analog-to-digital) converter, real time clock, positioning systems, etc. have a certain uncertainty.

Чаще всего она может быть задана как константа (например, в виде A+/-B), либо в формате таблицы зависимости от других параметров: так, многие процессы зависим от температуры. Реже - в аналитическом виде (в виде формул). Кроме того, физическая и логическая организация процессов измерения, а также особенности предметной области, также вносят неопределенности.Most often, it can be specified as a constant (for example, in the form A +/- B), or in the format of a table depending on other parameters: for example, many processes are temperature dependent. Less often - in an analytical form (in the form of formulas). In addition, the physical and logical organization of measurement processes, as well as the features of the subject area, also introduce uncertainties.

Простейший пример: положение антенны системы определения местоположенияSimplest example: position of a positioning system antenna

физически не совпадает с положением первичного преобразователя. В зависимости от задач, ставящихся перед устройством, возможны различные требования к точности, которые, в свою очередь, обуславливают то, какими неопределенностями можно пренебречь, а какие - необходимо учесть. Если известна неопредленность исходных величин, то можно определить неопределенность величин, являющихся результатом математического преобразования исходных.physically does not coincide with the position of the primary head. Depending on the tasks assigned to the device, different requirements for accuracy are possible, which, in turn, determine which uncertainties can be neglected and which must be taken into account. If the uncertainty of the initial values is known, then the uncertainty of the values that are the result of the mathematical transformation of the initial values can be determined.

Таким образом, модель устройства предполагает, что данные о неопределенности сопровождают измерения на всех этапах от первичного преобразования до их передачи во внешнюю систему.Thus, the device model assumes that uncertainty data accompanies measurements at all stages from primary conversion to their transfer to an external system.

Передача данных на внешние (по отношению к устройству) устройства выполняется независимо от выполнения самих измерений с настраиваемой частотой.Data transmission to external (in relation to the device) devices is performed regardless of the performance of the measurements themselves with a configurable frequency.

Каждый первичный преобразователь имеет собственный оптимальный цикл работы, который может длиться от единиц миллисекунд до десятков секунд.Each primary converter has its own optimal operating cycle, which can last from a few milliseconds to tens of seconds.

В то же время, логика отправки данных во внешние системы (центр сбора данных), реализуемая прикладным ПО, выполняемым на центральном процессоре, может предполагать различные частоты отправки данных, в диапазоне от 0.01 до 10 Гц.At the same time, the logic of sending data to external systems (data collection center), implemented by the application software running on the central processor, can assume different data sending frequencies, in the range from 0.01 to 10 Hz.

Кроме того, частота отправки измерений может определяться динамически, в зависимости от измеренных данных, заложенной в прикладное ПО логики и внешних команд.In addition, the frequency of sending measurements can be determined dynamically, depending on the measured data, the logic embedded in the application software and external commands.

Таким образом, циклы отправки данных и измерений должны быть максимально независимы и изолированы друг от друга.Thus, the cycles of sending data and measurements should be as independent and isolated from each other as possible.

Claims (3)

1. Устройство для сбора и передачи пространственно-временных данных об окружающей среде во время движения самого устройства, содержащее центральный процессор, блок определения местоположения, коммуникационный блок, использующий беспроводную сеть связи, энергонезависимую память, блок измерения времени, контролер датчиков, при этом датчики выполнены с возможностью подключения к единой расширяемой шине, поддерживающей унифицированный цифровой протокол обмена данными и возможностью обеспечения параллельной работы независимо взаимодействуя с контроллером через шину, причем контроллер датчиков с одной стороны взаимодействует с шиной датчиков, с другой - с центральным процессором, обеспечивает возможность центрального процессора взаимодействовать посредством шины с датчиками и обеспечивает передачу настроек устройства на микроконтроллеры датчиков, сбор данных с них и буферизацию.1. A device for collecting and transmitting spatio-temporal data about the environment during the movement of the device itself, containing a central processor, a location determination unit, a communication unit using a wireless communication network, non-volatile memory, a time measurement unit, a sensor controller, and the sensors are made with the ability to connect to a single expandable bus that supports a unified digital data exchange protocol and the ability to provide parallel operation independently interacting with the controller through the bus, and the sensor controller on the one hand interacts with the sensor bus, on the other - with the central processor, provides the ability of the central processor to interact through buses with sensors and provides transfer of device settings to sensor microcontrollers, data collection from them and buffering. 2. Устройство по п. 1, в котором каждый датчик выполнен с возможностью временной координации измерений и обеспечения измерения метками времени (интервалов времени).2. The device according to claim. 1, in which each sensor is made with the possibility of temporal coordination of measurements and providing measurements with time stamps (time intervals). 3. Устройство по п. 1, которое выполнено с возможностью осуществления преобразований значений времени, положения в пространстве и других измеряемых величин с учетом данных об их неопределенности.3. The device according to claim 1, which is made with the possibility of converting the values of time, position in space and other measured quantities, taking into account the data on their uncertainty.
RU2020100141U 2020-01-01 2020-01-01 DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE RU199848U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100141U RU199848U1 (en) 2020-01-01 2020-01-01 DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100141U RU199848U1 (en) 2020-01-01 2020-01-01 DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199848U1 true RU199848U1 (en) 2020-09-22

Family

ID=72601218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100141U RU199848U1 (en) 2020-01-01 2020-01-01 DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199848U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423665C2 (en) * 2006-05-26 2011-07-10 СКАНИА СВ АБ (пабл) Device and system to classify vehicle environment
US8036788B2 (en) * 1995-06-07 2011-10-11 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle diagnostic or prognostic message transmission systems and methods
RU140789U1 (en) * 2013-11-21 2014-05-20 Олег Иванович Седляров ENVIRONMENTAL DATA COLLECTION DEVICE
RU168272U1 (en) * 2016-10-18 2017-01-25 Дмитрий Валерьевич Полевой Integrated system for collecting and processing data of external environmental indicators for monitoring critical situations in the Arctic

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8036788B2 (en) * 1995-06-07 2011-10-11 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle diagnostic or prognostic message transmission systems and methods
RU2423665C2 (en) * 2006-05-26 2011-07-10 СКАНИА СВ АБ (пабл) Device and system to classify vehicle environment
RU140789U1 (en) * 2013-11-21 2014-05-20 Олег Иванович Седляров ENVIRONMENTAL DATA COLLECTION DEVICE
RU168272U1 (en) * 2016-10-18 2017-01-25 Дмитрий Валерьевич Полевой Integrated system for collecting and processing data of external environmental indicators for monitoring critical situations in the Arctic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2784389C (en) Location detection in a wireless network
US11153386B2 (en) Data collection device, data collection system, data server, data collection method, and non-transitory computer readable storage medium
US10271115B2 (en) Nodal dynamic data acquisition and dissemination
CN111788852B (en) Method for supporting positioning of a wireless device, network node and wireless device
US20140062719A1 (en) Using smart meters as reliable crowd-sourcing agents
Ueberham et al. Wearable sensors for multifactorial personal exposure measurements–A ranking study
US9888390B2 (en) System and method for mapping wireless network coverage
CN110046834A (en) Workplace pernicious gas health risk quantitative evaluating system and its appraisal procedure
CN111601270A (en) Internet of things power monitoring system and method of wireless sensor network topological structure
CN112551294B (en) Method and device for positioning elevator car and storage medium
Gao et al. Environmental monitoring system with wireless mesh network based on embedded system
RU199848U1 (en) DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMISSION OF SPATIAL-TIME DATA ON THE ENVIRONMENT DURING THE MOTION OF THE DEVICE
Maduraga et al. Comparison of supervised learning-based indoor localization techniques for smart building applications
CN210014800U (en) Temperature and humidity monitor capable of being remotely monitored
CN106652406A (en) Integrated environment data intelligent acquisition device and acquisition method
CN111610491A (en) Sound source positioning system and method
Reddy et al. Internet of Things-Based Remote Weather Forecasting System Using Legacy Sensors
KR20170122872A (en) System for monitoring air quality in real-time based on wireless network
CN105352540A (en) Indoor environment monitoring system and monitoring method thereof
Shashidhara et al. IoT Enabled Weather Monitoring System
RU117222U1 (en) WIRELESS DATA COLLECTION SYSTEM
Mishra et al. Air Quality Monitoring and IoT-Past and Future
CN206312350U (en) Integrated environment data intelligence harvester
CN215263334U (en) Distributed formaldehyde detection system
US11924711B1 (en) Self-mapping listeners for location tracking in wireless personal area networks