RU213607U1 - Multifunctional IoT controller - Google Patents
Multifunctional IoT controller Download PDFInfo
- Publication number
- RU213607U1 RU213607U1 RU2022109395U RU2022109395U RU213607U1 RU 213607 U1 RU213607 U1 RU 213607U1 RU 2022109395 U RU2022109395 U RU 2022109395U RU 2022109395 U RU2022109395 U RU 2022109395U RU 213607 U1 RU213607 U1 RU 213607U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- iot
- multifunctional
- objects
- iot controller
- Prior art date
Links
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 7
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K Lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001681 protective Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002452 interceptive Effects 0.000 abstract description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium Ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к многофункциональным IoT-контроллерам, в том числе к программируемым беспроводным логическим контроллерам, предназначенным для мониторинга и управления электрооборудованием. В частности, многофункциональный IoT-контроллер может быть применим на производственных предприятиях для удаленного контроля состояния работы технологического оборудования, производственных машин, станков, агрегатов, а также для управления указанными объектами. Кроме того, многофункциональный IoT-контроллер может внедряться в системы освещения, что позволяет осуществлять удаленный мониторинг состояния работы осветительных приборов, осуществлять удаленное включение/выключение осветительных приборов, осуществлять сбор данных с приборов учета электроэнергии. При помощи нескольких многофункциональных IoT-контроллеров могут формироваться интерактивные карты объектов, за которыми осуществляется удаленный мониторинг и управление. Многофункциональный IoT-контроллер состоит из микропроцессора 1 с программной реализацией часов реального времени 2, энергонезависимой памяти 3, модема 4 с антенной 5, держателя SIM 6, не менее двух интерфейсов RS-485 7 с клеммами 8, светодиодной индикации 9, не менее двенадцати дискретных входов 10, не менее четырех выходов управления внешними объектами 11, GNSS-антенны 12, разъема питания 13, литий-железо-фосфатной АКБ 14, контроллера заряда 15, стабилизатора питания 16, импульсного блока питания 17, реле управления внешними объектами 18, защитного реле 19, преобразователя 20, разъема питания дискретных входов 21, корпуса 22. The utility model relates to multifunctional IoT controllers, including programmable wireless logic controllers, designed to monitor and control electrical equipment. In particular, a multifunctional IoT controller can be used at manufacturing enterprises for remote monitoring of the operation status of technological equipment, production machines, machine tools, assemblies, as well as for managing these objects. In addition, the multifunctional IoT controller can be integrated into lighting systems, which allows remote monitoring of the operation status of lighting devices, remote switching on / off of lighting devices, and collecting data from electricity meters. With the help of several multifunctional IoT controllers, interactive maps of objects can be formed, which are monitored and controlled remotely. The multifunctional IoT controller consists of a microprocessor 1 with a software implementation of a real time clock 2, non-volatile memory 3, a modem 4 with an antenna 5, a SIM holder 6, at least two RS-485 interfaces 7 with terminals 8, LED indication 9, at least twelve discrete inputs 10, at least four outputs for controlling external objects 11, GNSS antenna 12, power connector 13, lithium-iron-phosphate battery 14, charge controller 15, power stabilizer 16, switching power supply 17, relay for controlling external objects 18, protective relay 19, transducer 20, discrete input power connector 21, case 22.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к многофункциональным IoT-контроллерам, в том числе к программируемым беспроводным логическим контроллерам предназначенным для мониторинга и управления электрооборудованием. В частности, многофункциональный IoT-контроллер может быть применим на производственных предприятиях для удаленного контроля состояния работы технологического оборудования, производственных машин, станков, агрегатов, а также для управления указанными объектами. Кроме того, многофункциональный IoT-контроллер может внедряться в системы освещения, что позволяет осуществлять удаленный мониторинг состояния работы осветительных приборов, осуществлять удаленное включение/выключение осветительных приборов, осуществлять сбор данных с приборов учета электроэнергии. При помощи нескольких многофункциональных IoT-контроллеров могут формироваться интерактивные карты объектов, за которыми осуществляется удаленный мониторинг и управление.The utility model relates to multifunctional IoT controllers, including programmable wireless logic controllers designed to monitor and control electrical equipment. In particular, a multifunctional IoT controller can be used at manufacturing enterprises for remote monitoring of the operation status of technological equipment, production machines, machine tools, assemblies, as well as for managing these objects. In addition, the multifunctional IoT controller can be integrated into lighting systems, which allows remote monitoring of the operation status of lighting devices, remote switching on / off of lighting devices, and collecting data from electricity meters. With the help of several multifunctional IoT controllers, interactive maps of objects can be formed, which are monitored and controlled remotely.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен многофункциональный беспроводной контроллер по патенту на изобретение № RU 2678157 C1 от 20.03.2018 года. Изобретение предназначено для сбора данных от территориально удаленных объектов и дистанционного управления этими объектами. Изобретение представляет собой контроллер, содержащий микропроцессор с программной реализацией часов реального времени, энергонезависимую память для четырех независимых архивов, интерфейс USB, интерфейс RS-485, GSM/GPRS-модуль с антенной, четыре узла управления внешними объектами, гальванически развязанный шестиканальный узел согласования входных дискретных сигналов, четырехканальный узел преобразования тока в напряжение, резервное питание и датчик температуры.A multifunctional wireless controller is known from the prior art according to the patent for invention No. RU 2678157 C1 dated March 20, 2018. The invention is intended for collecting data from geographically remote objects and remote control of these objects. The invention is a controller containing a microprocessor with a software implementation of a real-time clock, a non-volatile memory for four independent archives, a USB interface, an RS-485 interface, a GSM/GPRS module with an antenna, four nodes for controlling external objects, a galvanically isolated six-channel node for matching input discrete signals, a four-channel current-to-voltage conversion unit, backup power and a temperature sensor.
Данное устройство имеет следующие недостатки.This device has the following disadvantages.
Во-первых, определение местоположения контроллера происходит при помощи системы GPRS. Система GPRS - это надстройка над технологией мобильной связи GSM. Определение местонахождения контроллера при помощи GPRS не является надежным, так как точность определения местоположения контроллера сильно зависит от количества и расположения базовых станций GSM-сети. Известно, что данный способ определения местоположения обеспечивает низкую точность позиционирования, в частности, координаты объекта могут отличаться от реального местоположения на 50-500 метров. Стоит учесть, что заявленный многофункциональный IoT-контроллер допускает возможную погрешность определения истинного местоположения в пределах 2-6 метров.Firstly, the location of the controller occurs using the GPRS system. The GPRS system is an add-on to the GSM mobile communication technology. Determining the location of the controller using GPRS is not reliable, since the accuracy of determining the location of the controller is highly dependent on the number and location of base stations in the GSM network. It is known that this method of determining the location provides a low positioning accuracy, in particular, the coordinates of the object may differ from the real location by 50-500 meters. It is worth considering that the claimed multifunctional IoT controller allows a possible error in determining the true location within 2-6 meters.
Во-вторых, в указанном контроллере в качестве резервного питания использован литий-ионная АКБ. Известно, что данный тип аккумуляторов характеризуется ограниченным диапазоном рабочих температур. В частности, литий-ионный АКБ подвержен значительному снижению ёмкости и токоотдачи при низких климатических температурах. Так при отсутствии основного питания литий-ионный АКБ как резервный источник питания не позволяет обеспечить требуемое время работы контроллера в аварийном состоянии.Secondly, in the specified controller, a lithium-ion battery is used as a backup power supply. It is known that this type of battery is characterized by a limited operating temperature range. In particular, a lithium-ion battery is subject to a significant decrease in capacity and current output at low climatic temperatures. So, in the absence of the main power supply, the lithium-ion battery as a backup power source does not provide the required operating time of the controller in an emergency state.
В-третьих, указанный контроллер не имеет защиты от негативных условий окружающей среды.Thirdly, the specified controller does not have protection against negative environmental conditions.
Вышеупомянутый многофункциональный беспроводной контроллер по патенту на изобретение № RU 2678157 C1 от 20.03.2018 года имеет целый ряд общих решений в конструктивном построении, однако не выбран в качестве наиболее близкого аналога, так как модем не имеет поддержки IoT- технологии связи, на основе которой в современном мире строится подавляющее большинство IoT-систем.The aforementioned multifunctional wireless controller according to the patent for invention No. RU 2678157 C1 dated March 20, 2018 has a number of general solutions in the design, but is not selected as the closest analogue, since the modem does not support IoT communication technology, on the basis of which In the modern world, the vast majority of IoT systems are being built.
Наиболее близким аналогом является универсальный модульный IoT-контроллер для системы глобального мониторинга и управления энергопотреблением по патенту на полезную модель № RU 192192 U1 от 19.02.2019 года. Полезная модель представляет собой соединение запоминающих устройств, устройств ввода-вывода, устройств центрального процессора, устройств передачи информации или других сигналов между этими устройствами, и предназначенных для использования в системах глобального мониторинга и управления энергоресурсами на основе IoT-технологии. В частных случаях, IoT-контроллер для системы глобального мониторинга и управления энергопотреблением может включать такие части как микропроцессор, энергонезависимую память, несколько интерфейсов RS485, GSM/GPRS-модуль для связи контроллера с IoT- центром, твердотельное реле для включения и выключения внешних приборов по командам центрального процессора, дискретные входы для контроля состояния внешних приборов,The closest analogue is the universal modular IoT controller for the system of global monitoring and energy consumption management under the utility model patent No. RU 192192 U1 dated February 19, 2019. The utility model is a connection of storage devices, input-output devices, central processor devices, information transfer devices or other signals between these devices, and intended for use in systems for global monitoring and management of energy resources based on IoT technology. In particular cases, an IoT controller for a global energy monitoring and management system may include such parts as a microprocessor, non-volatile memory, several RS485 interfaces, a GSM / GPRS module for connecting the controller with an IoT center, a solid state relay for turning on and off external devices by commands of the central processor, discrete inputs for monitoring the status of external devices,
аккумуляторную батарею.rechargeable battery.
Недостатком данного IoT-контроллера является также недостаточная надежность определения местоположения контроллера, так как используется определение местоположения по системе GPRS. Кроме того, при выходе из строя системы GPRS отсутствует резервный модуль, позволяющий определять местоположение контроллера. Данный IoT-контроллер также не имеет защиты от негативного воздействия окружающей среды.The disadvantage of this IoT controller is also the insufficient reliability of the location of the controller, since location is used by the GPRS system. In addition, when the GPRS system fails, there is no backup module that allows you to determine the location of the controller. This IoT controller is also not protected from the negative effects of the environment.
Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model
Технической задачей является создание надежного многофункционального IoT-контроллера, способного определять местоположение с требуемой точностью, сравнительно долго поддерживать работу в условиях низких климатических температур и негативных условиях окружающей среды.The technical task is to create a reliable multifunctional IoT controller capable of determining the location with the required accuracy, maintaining operation for a relatively long time in conditions of low climatic temperatures and negative environmental conditions.
Технический результат заключается в повышении точности позиционирования IoT-контроллера.The technical result is to improve the positioning accuracy of the IoT controller.
Технический результат достигается тем, что многофункциональный IoT-контроллер содержит встроенные в корпус и электрически связанные между собой микропроцессор с программной реализацией часов реального времени, энергонезависимую память, модем c антенной, интерфейс RS-485 с клеммами, дискретные входы, реле управления внешними объектами, выходы управления внешними объектами, светодиодную индикацию, контроллер заряда, аккумуляторную батарею, стабилизатор питания, разъем питания, GNSS-антенну.The technical result is achieved by the fact that the multifunctional IoT controller contains a microprocessor with a software implementation of a real-time clock, a non-volatile memory, a modem with an antenna, an RS-485 interface with terminals, discrete inputs, relays for controlling external objects, and outputs built into the housing and electrically interconnected. control of external objects, LED indication, charge controller, rechargeable battery, power stabilizer, power connector, GNSS antenna.
Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. (ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения)Reliability is the property of an object to keep in time within the established limits the values of all parameters that characterize the ability to perform the required functions in given modes and conditions of use, maintenance, storage and transportation. (GOST 27.002-89 Reliability in engineering. Basic concepts. Terms and definitions)
В отличие от аналогов многофункциональный IoT-контроллер имеет сразу два варианта определения местоположения: GNSS-антенну 12 и модем 4 с поддержкой стандарта сотовой связи GPRS. GNSS-антенна 12 используется как основной канал определения местоположения контроллера, а модем 4 с поддержкой стандарта сотовой связи GPRS - в качестве резервного, таким образом местоположение многофункционального IoT-контроллера всегда будет отображаться на диспетчерском пункте даже при выходе из строя одной из систем определения местоположения.Unlike analogues, the multifunctional IoT controller has two options for determining the location at once: a
Надёжность работы устройства определяется точностью определения местоположения контроллера. Как отмечалось выше, надежность - это “способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения”. Заявленный многофункциональный IoT-контроллер может быть установлен, например, в промышленных цехах. Зачастую удалённо с диспетчерского пункта необходимо контролировать и управлять сразу группой энергопотребителей, например, освещением и производственными станками. Не всегда имеется техническая возможность подключить, например, и станки и освещение к одному IoT-контроллеру и в одном месте. Таким образом, появляется ситуация, при которой в одном цеху в разном местоположении установлено несколько многофункциональных IoT-контроллеров, и каждый из них отвечает за мониторинг и управление определёнными энергопотребителями. Заявленный многофункциональный IoT-контроллер за счет внедрения GNSS-антенны 12 позволяет сравнительно точно определить местоположение контроллера в сравнении с определением местоположения по GPRS. Если говорить точнее, то заявленный многофункциональный IoT-контроллер способен с учетом погрешности относительно точно указывать на свое местоположение оператору диспетчерского пункта, а значит выполнить требуемую от него функцию в заданных условиях применения.The reliability of the device is determined by the accuracy of determining the location of the controller. As noted above, reliability is “the ability to perform the required functions in given modes and conditions of use”. The claimed multifunctional IoT controller can be installed, for example, in industrial workshops. Often, remotely from the control room, it is necessary to control and manage a group of energy consumers at once, for example, lighting and production machines. It is not always technically possible to connect, for example, machines and lighting to one IoT controller and in one place. Thus, a situation arises in which several multifunctional IoT controllers are installed in one workshop in a different location, and each of them is responsible for monitoring and managing certain energy consumers. The claimed multifunctional IoT controller, due to the introduction of a
Многофункциональный IoT-контроллер следует считать надёжным, если он обеспечивает достаточное время работы в аварийном состоянии. Аварийным считается состояние, при котором отсутствует основное питание, а питание IoT-контроллера осуществляется от резервного источника питания аккумуляторной батареи. Использование именно литий-железо-фосфатной АКБ 14 позволяет даже при низких климатический условиях поддерживать работу устройства до 60 минут с возможностью передачи на диспетчерский пункт информации о местоположении IoT-контроллера.A multifunctional IoT controller should be considered reliable if it provides sufficient failover time. An emergency is a condition in which there is no main power supply, and the IoT controller is powered from a backup battery power source. The use of lithium-iron-
Надежность контроллера в том числе достигается и за счет исполнения корпуса с защитой IP65, что исключает попадание пыли и брызг внутрь на составные части кросс-платы.The reliability of the controller, among other things, is achieved due to the execution of the case with IP65 protection, which prevents dust and splashes from entering the components of the backplane.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 изображена структурная схема многофункционального беспроводного контроллера.In FIG. 1 is a block diagram of a multifunctional wireless controller.
На фиг. 1 указаны следующие позиции:In FIG. 1 shows the following positions:
1 - микропроцессор,1 - microprocessor,
2 - часы реального времени,2 - real time clock,
3 - энергонезависимая память,3 - non-volatile memory,
4 - модем,4 - modem,
5 - антенна,5 - antenna,
6 - держатель SIM,6 - SIM holder,
7 - интерфейс RS-485,7 - RS-485 interface,
8 - клеммы,8 - terminals,
9 - светодиодная индикация,9 - LED indication,
10 - дискретные входы,10 - discrete inputs,
11 - выходы управления внешними объектами,11 - outputs for controlling external objects,
12 - GNSS-антенна,12 - GNSS antenna,
13 - разъем питания,13 - power connector,
14 - литий-железо-фосфатная АКБ,14 - lithium iron phosphate battery,
15 - контроллер заряда,15 - charge controller,
16 - стабилизатор питания,16 - power stabilizer,
17 - импульсный блок питания,17 - switching power supply,
18 - реле управления внешними объектами,18 - relay control of external objects,
19 - защитное реле,19 - protective relay,
20 - преобразователь,20 - converter,
21 - разъем питания дискретных входов,21 - discrete input power connector,
22 - корпус.22 - building.
Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model
Далее подробно описаны все составляющие настоящей полезной модели со ссылкой на чертежи и указанные на них ссылочные позиции для более полного понимания объема и всех технических аспектов заявленного технического решения специалистом в уровне техники.The following describes in detail all the components of this utility model with reference to the drawings and the reference positions indicated on them for a more complete understanding of the scope and all technical aspects of the claimed technical solution by a person skilled in the art.
На фиг. 1 изображена структурная схема многофункционального IoT-контроллера. Все части контроллера 1-21, указанные на фиг. 1 размещены на кросс-плате, которая встроена в общий корпус 22.In FIG. 1 shows a block diagram of a multifunctional IoT controller. All parts of the controller 1-21 indicated in Figs. 1 are placed on a cross-board, which is built into a common housing 22.
Многофункциональный IoT-контроллер состоит из микропроцессора 1 с программной реализацией часов реального времени 2, энергонезависимой памяти 3, модема 4 с антенной 5, держателя SIM 6, не менее двух интерфейсов RS-485 7 с клеммами 8, светодиодной индикации 9, не менее двенадцати дискретных входов 10, не менее четырех выходов управления внешними объектами 11, GNSS-антенны 12, разъема питания 13, литий-железо-фосфатной АКБ 14, контроллера заряда 15, стабилизатора питания 16, импульсного блока питания 17, реле управления внешними объектами 18, защитного реле 19, преобразователя 20, разъема питания дискретных входов 21.The multifunctional IoT controller consists of a
Микропроцессор 1 обеспечивает обработку полученной информации от других частей IoT-контроллера, а также ход программно реализованных часов реального времени 2.The
Часы реального времени 2 имеют программную реализация и необходимы для работы IoT-контроллера по заданному временному графику.
Энергонезависимая память 3 выступает хранилищем за записи информации о работе IoT-контроллера в периоды, когда модем 4 теряет связь с диспетчерским пунктом.
Модем 4 с антенной 5 служит для обеспечения непрерывной двусторонней беспроводной связи контроллера с диспетчерским пунктом. В держатель SIM 6 устанавливаются SIM-карты любого оператора сотовой связи. Модем 4 поддерживает передачу информации по таким стандартам сотовой связи как GPRS, GSM, LTE и NB-IoT. Преимущественно передача данных между IoT-контроллером и диспетчерским пунктом осуществляется именно по стандарту сотовой связи NB-IoT так как данный стандарт связи позволяет существенно снизить энергозатраты IoT-контроллера на передачу данных в диспетчерский пункт за счет передачи данных малого объема. В случае если по разъему питания 13 прерывается подача электроэнергии, IoT-контроллер переходит в резервный режим питания от литий-железо-фосфатной АКБ 14. Обмен данными по стандарту сотовой связи NB-IoT позволяет IoT-контроллеру значительно дольше осуществлять связь с диспетчерским пунктом чем, например, при обмене данными по стандарту сотовой связи LTE. Данный факт несомненно влияет на надежность и работоспособность работы IoT-контроллера.
Интерфейс RS-485 7 с клеммами 8 предназначен для подключения внешних устройств с таким же аналогичным интерфейсом, что позволяет подключать к Iot-контроллеру, например, приборы учета показаний электроэнергии и удалённо получать информацию о количестве потребленной электроэнергии прямо с диспетчерского пункта.The RS-485
Светодиодная индикация 9 служит для визуальной информированности работы Iot-контроллера. Светодиодная индикация 9 оповещает о наличии питания на разъеме питания 13, о работе выходов управления внешними объектами 11, об обмене данными по интерфейсу RS-485 7, о степени заряда литий-железо-фосфатной АКБ 14.
Дискретные входы 10 имеют гальваническую развязку от внешних объектов и принимают дискретные сигналы типа «включен/выключен». Дискретные входы 10 могут применяться для мониторинга состояния различных датчиков и электропотребителей, например, состояние открытой/закрытой двери, состояние света включен/выключен, состояние работы станка включен/выключен. Преимуществом заявленного многофункционального Iot-контроллера является возможность подключения до 12 датчиков в дискретные входы 10. Разъем питания дискретных входов 21 служит для электроснабжения дискретных входов 10, при этом электрический ток проходит через преобразователь 20 для создания напряжения требуемой величины.
К выходам управления внешними объектами 11 подключается до четырех объектов, например, таких как осветительные приборы и/или технологическое оборудование.Up to four objects are connected to the control outputs of
GNSS-антенна 12 позволяет сравнительно точно определять местоположение Iot-контроллера. При этом местоположение определяется именно с помощью спутниковых систем, в том числе, таких как GPS/ ГЛОНАСС. Известно, что современные спутниковые системы связи позволяют установить позицию объекта довольно точно. Так погрешность системы спутниковой связи ГЛОНАСС составляет 2 - 6 метров, а у GPS - 2 - 4 м, усредненные значения можно считать от 2 до 6 метров. Далее для раскрытия особенностей определения местоположения с помощью GNSS-антенны 12 намеренно в основу взята система GPS, но сказанное в равной степени может применяться и для системы ГЛОНАСС. Как уже отмечалось выше, многофункциональные Iot-контроллеры применяются для мониторинга состояния объектов. Многофункциональный Iot-контроллер следует считать надежным, если он позволяет с требуемой точность указать свое местоположение, т.е. Iot-контроллер выполняет требуемую функцию в заданном режиме и условиях применения. Указание местоположения с погрешностью от 2 до 6 метров следует считать надежной и сравнительно точной. Важность точного определения местоположения заключается в следующем. Выше уже приводился пример, в котором указывалось, что несколько многофункциональных Iot-контроллеров могут быть установлены в пределах одного производственного помещения, например, производственного помещения площадью около 200 кв.м. Состояние работы Iot-контроллера отслеживают в диспетчерском пункте. При пропадании основного питания на разъеме питания 13 многофункциональный Iot-контроллер переходит в аварийный режим работы для потребления питания от резервного источника - литий-железо-фосфатной АКБ 14. Оператору диспетчерского пункта необходимо точно определить, какой из Iot-контроллеров не может работать с полным функционалом и куда направить ремонтную группу. GNSS-антенна 12 с определением местоположения по GPS сможет указать на местоположение Iot-контроллера. У рассматриваемых аналогов определение местоположения происходит по системе GPRS с погрешностью от 50 до 500 метров, несомненно данная система не позволит установить оператору диспетчерского пункта какой из нескольких Iot-контроллеров в одном производственном помещении не работает с полным функционалом. Еще ярче необходимость точного определения местоположения раскрывается при установке Iot-контроллера на опоры электроосвещения. Оператор диспетчерского пункта может точно определять местоположение Iot-контроллера находящегося в неисправном состоянии.The
Кроме того, надёжность Iot-контроллера достигается за счет одновременного существования двух систем определения местоположения - по GPS и по GPRS. В случае неисправности GNSS-антенны 12, у модема 4 не пропадает функционал по определению местоположения по GPRS, и, наоборот, при слабом сигнале сотовой сети GPRS или полном отключении связи от модема 4 с диспетчерским пунктом сохраняется возможность определения местоположения по GPS. Дополнительным преимуществом наличия GNSS-антенны 12 является возможность программной реализации на диспетчерском пункте карты местоположения установленных многофункциональных Iot-контроллеров. Реализация GNSS-антенны 12 также позволяет синхронизировать время на Iot-контроллере со спутниками.In addition, the reliability of the Iot-controller is achieved due to the simultaneous existence of two positioning systems - by GPS and by GPRS. In the event of a malfunction of the
Разъем питания 13 служит для подключения питания многофункционального Iot-контроллера от сети 220В.The
Литий-железо-фосфатная АКБ 14 является резервным источником питания Iot-контроллера, и осуществляет питание в аварийном состоянии при отключении питания от основного источника питания по разъему питания 13. В качестве аккумуляторной батареи выбрана именно литий-железо-фосфатная АКБ 14 (LiFePO4). Наиболее важным в отношении надежности работы Iot-контроллера преимуществом литий-железо-фосфатной АКБ 14 в сравнении с литий-ионными аккумуляторными батареями является работа в условиях низких климатических температур. Под низкими климатическими температурами понимается температура от 0 до -30°С. Многофункциональный Iot-контроллер признаётся надёжным при его способности поддерживать связь с диспетчерским пунктом не менее 60 минут в условиях низких климатических температур. Литий-железо-фосфатная АКБ 14 способна долговечно работать в диапазоне от -30 до +50°С без снижения её характеристик. Литий-ионные аккумуляторные батареи способны работать в диапазоне от -20 до +60°С, но характеристики значительно снижаются. Рекомендуемый диапазон работы литий-ионной АКБ составляет от +15 до +25°С без снижения характеристик. Опытным путём было установлено, что при -30°С многофункциональный Iot-контроллер с литий-железо-фосфатной АКБ 14 способен поддерживать работу в аварийном состояние не менее 60 минут, в то время как тот же самый многофункциональный Iot-контроллер с литий-ионной АКБ менее 30 минут. Кроме того, литий-ионные АКБ при отрицательных температурах воздуха мало способны к приему заряда. Литий-железо-фосфатная АКБ 14 без ущерба для ресурса переносит пиковый тока нагрузки и заряда, менее склонны к естественной деградации, имеют минимальный саморазряд и более 2000 циклов заряд-разряд до потери емкости на 20%. Поэтому в плане надежности, безотказности и долговечности литий-железо-фосфатные АКБ выигрывают у остальных литий-ионных АКБ. Таким образом, встраивание в многофункциональный Iot-контроллер именно литий-железо-фосфатной АКБ 14 позволяет значительно повысить надёжность и безотказность всего устройства в целом. Контроллер заряда 15 служит для управления процессом заряда литий-железо-фосфатной АКБ 14 и не допускает критических отклонений рабочих параметров и преждевременного выхода из строя АКБ.Lithium-iron-
Стабилизатор питания 16 позволяет изменять постоянное напряжение. Стабилизатор питания 16 применяется по типу DC/DC. Импульсный блок питания 17 служит для преобразования входного напряжения от разъема питания 13 до величины, необходимой составным частям многофункционального Iot-контроллера.
Реле управления внешними объектами 18 предназначено для приёма и передачи команд, поступающий от микропроцессора 1, по управлению объектами, подключенными к выходам управления внешними объектами 11. Защитное реле 19 служит для недопущения выхода из строя многофункционального Iot-контроллера по причине ненормальных режимов работы объектов, подключенных к выходам управления внешними объектами 11. К ненормальным режимам работы объектов можно отнести короткое замыкание, скачки напряжения. Выходы управления внешними объектами 11 служат для подключения к ним различных внешних электропотребителей - объектов, их предполагается не менее четырех.The relay for controlling
Корпус 22 имеет степень защиты оболочки IP65. Корпус 22 полностью защищает внутренние части контроллера от пыли. Также корпус 22 защищает внутренние части контроллера от негативных условий окружающей среды, в том числе, от попадания на них струй воды, падающих под любым углом. Это позволяет эксплуатировать контроллер как внутри помещений, так и снаружи в условиях низких температур. Корпус 22 защищает внутренние части контроллера от возможных перепадов температурного режима. Исполнение корпуса 22 со степенью защиты оболочки IP65 непременно влияет на надёжность и безотказность работы. Пыле- и брызгозащищенность контроллера исключает попадание влаги на электрические соединения контроллера, исключает ухудшение контакта между элементами.Enclosure 22 has a degree of protection of the shell IP65. Housing 22 completely protects the internal parts of the controller from dust. Also, the body 22 protects the internal parts of the controller from negative environmental conditions, including from hitting them with water jets falling at any angle. This allows the controller to be operated both indoors and outdoors at low temperatures. Housing 22 protects the internal parts of the controller from possible temperature fluctuations. The execution of the housing 22 with a degree of protection of the shell IP65 certainly affects the reliability and non-failure operation. Dust and splash protection of the controller prevents moisture from entering the electrical connections of the controller, eliminates the deterioration of contact between the elements.
Работа устройства осуществляется следующим образомThe operation of the device is as follows
Первично производится настройка и подключениеInitial setup and connection
многофункционального Iot-контроллера. В держатель SIM 6 устанавливает SIM-карта любого доступного оператора сотовой связи. К дискретным входам 10 производится подключение датчиков, за которым в дальнейшем будет осуществляться удаленный мониторинг. К выходам управления внешними объектами 11 подключается объекты, которыми в последующем можно управлять как по команде из диспетчерского пункта, так и настроив включение/выключение по заданному расписанию. К клеммам 8 интерфейса RS-485 7 подключаются устройства с интерфейсом RS-485, например, такие как счетчики электроэнергии. В разъем питания 13 подключается сеть 220В. Осуществляется запуск Iot-контроллера, сопровождающийся: свечениемmultifunctional Iot controller. A SIM card of any available mobile operator is installed in the
светодиодов на светодиодной индикации 9, установлением связи между модемом 4 и диспетчерским пунктом, установлением сигнала GNSS - антенны 12 и диспетчерским пунктом. На диспетчерском пункте расположен компьютер, подключенный к сети Интернет. После того, как связь контроллера по модему 4 с диспетчерским пунктом установлена, на диспетчерском пункте проверяется отображение местоположения контроллера по системам GPS/ГЛОНАСС. Контроллер готов к работе.LEDs on the
Примером работы контроллера может служить установка его в производственном помещении для управления технологическим оборудованием и световым оборудованием. К одному контроллеру может быть подключено до четырёх единиц технологического оборудования. К дискретным входам 10 подключается до двенадцати дискретных датчиков, определяющих состояние по типу включен/выключен. Оператор диспетчерского пункта с помощью Интернет связи по модему 4 передаёт команду на контроллер. Через модем 4 команда поступает в контроллер и осуществляется включение/выключение электропотребителей, подключенных к выходам управления внешними объектами 11. Возможна полная автономная работа контроллера без вмешательства оператора диспетчерского пункта по программе, записанной в микропроцессор 1. Зачастую к одному контроллеру из-за особенностей технологических линий не получается подключить все необходимые внешние объекты. В таком случае в одном помещении производится монтаж нескольких контроллеров с разным местоположением. Именно в случае использования нескольких IoT-контроллеров выражена необходимость определения их точного местоположения с помощью GNSS-антенны 12. Заявленный многофункциональный IoT-контроллер позволяет в виде интерактивной карты отображать на диспетчерском пункте текущее состояние каждого из IoT-контроллеров и их местоположение для оперативного реагирования диспетчера на нештатные аварийные режимы. В случае отключения питания от разъема 13 IoT-контроллер переходит в аварийное состояние работы. Питание в данном случае осуществляется от литий-железо-фосфатной АКБ 14. При этом управление выходами управления внешними объектами 11 является недоступным. В данной ситуации критически важно иметь на диспетчерском пункте информацию о том, где и какой IoT-контроллер не имеет полной работоспособности, чтобы управлять объектами, подключенными к выходам управления внешними объектами 11. Рассматриваемый IoT-контроллер может продолжать передавать информацию о своем местоположении в условиях низких климатических температур и негативных условий окружающей среды до прибытия ремонтной группы. По прибытии ремонтной группы контроллер приводится в исправное состоянии и переходит в штатный режим работы.An example of the operation of a controller is its installation in a production room to control technological equipment and lighting equipment. Up to four units of process equipment can be connected to one controller. Up to twelve discrete sensors are connected to
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213607U1 true RU213607U1 (en) | 2022-09-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU228232U1 (en) * | 2024-02-02 | 2024-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕД-Эффект" | LIGHTING DEVICE EXPANSION MODULE |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9948349B2 (en) * | 2015-07-17 | 2018-04-17 | Corning Optical Communications Wireless Ltd | IOT automation and data collection system |
CN109391903A (en) * | 2018-10-08 | 2019-02-26 | 西安兆格电子信息技术有限公司 | A kind of electric vehicle tracker and method for tracking and positioning based on NB-IOT technology |
RU2712111C1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНСАЙТ - Менеджмент" | Universal modular iot-controller for system of global monitoring and control of power consumption |
US10834482B2 (en) * | 2017-12-05 | 2020-11-10 | The Government of the United States of America, as represented by the Secretary of Homeland Security | Systems and methods for integrating first responder technologies |
US20220182793A1 (en) * | 2018-12-27 | 2022-06-09 | Intel Corporation | Sensor network enhancement mechanisms |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9948349B2 (en) * | 2015-07-17 | 2018-04-17 | Corning Optical Communications Wireless Ltd | IOT automation and data collection system |
US10834482B2 (en) * | 2017-12-05 | 2020-11-10 | The Government of the United States of America, as represented by the Secretary of Homeland Security | Systems and methods for integrating first responder technologies |
CN109391903A (en) * | 2018-10-08 | 2019-02-26 | 西安兆格电子信息技术有限公司 | A kind of electric vehicle tracker and method for tracking and positioning based on NB-IOT technology |
US20220182793A1 (en) * | 2018-12-27 | 2022-06-09 | Intel Corporation | Sensor network enhancement mechanisms |
RU2712111C1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНСАЙТ - Менеджмент" | Universal modular iot-controller for system of global monitoring and control of power consumption |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU228232U1 (en) * | 2024-02-02 | 2024-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕД-Эффект" | LIGHTING DEVICE EXPANSION MODULE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8706448B2 (en) | Wireless field device with removable power source | |
CN101762333B (en) | High-voltage power line wireless temperature acquisition system | |
CN105676759A (en) | Power management system and method for online monitoring device of power distribution line | |
CN102931731A (en) | Integrated intelligent monitoring system applicable to substation direct-current power supply | |
CN106230122A (en) | A kind of power equipment safety monitoring system based on wireless network | |
CN108922151B (en) | Compound intelligent monitoring device | |
CN203366080U (en) | Zigbee network-based intelligent household gateway | |
CN103760838A (en) | Environmental parameter-based server cluster automatic protection system | |
RU213607U1 (en) | Multifunctional IoT controller | |
CN201994715U (en) | Power supply system for wireless sensor node based on multiple power supply mechanisms | |
CN203909603U (en) | Communication manager used for monitoring temperature and humidity of transformer station terminal box | |
CN105303799A (en) | Wireless data collector | |
CN202394103U (en) | Intelligent logistics transportation monitoring system with vibration wakening function | |
CN210202093U (en) | Wireless communication module for live-action stage and live-action stage system | |
CN212008948U (en) | Internet of things tower deformation monitoring device integrating Beidou and inertial navigation positioning technology | |
CN113584492B (en) | Sacrificial anode intelligent state monitor based on wireless communication and monitoring method thereof | |
CN108124247A (en) | A kind of South Pole ice body motion monitoring system | |
CN211086541U (en) | NB-IoT-based integrated power supply monitoring equipment | |
CN108134576A (en) | A kind of photovoltaic cell component monitor based on the LORA communication technologys | |
CN205940621U (en) | Temperature and humidity recorder | |
CN105245272A (en) | Intelligent monitoring system integrated in markstone and working method thereof | |
CN217085562U (en) | Transmission line solar energy power integration edge thing allies oneself with agent device | |
CN110987203A (en) | Wireless intelligent temperature measurement monitoring device and monitoring system | |
CN217010862U (en) | Self-powered repeater and network system of photovoltaic power station | |
RU223621U1 (en) | Autonomous telemetry module for data collection |