RU2459954C2 - Система и способ мониторинга температур протяженных объектов - Google Patents

Система и способ мониторинга температур протяженных объектов Download PDF

Info

Publication number
RU2459954C2
RU2459954C2 RU2010137938/28A RU2010137938A RU2459954C2 RU 2459954 C2 RU2459954 C2 RU 2459954C2 RU 2010137938/28 A RU2010137938/28 A RU 2010137938/28A RU 2010137938 A RU2010137938 A RU 2010137938A RU 2459954 C2 RU2459954 C2 RU 2459954C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
temperature sensors
ethernet
data
extended
Prior art date
Application number
RU2010137938/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010137938A (ru
Inventor
Владимир Афанасьевич Никоненко (RU)
Владимир Афанасьевич Никоненко
Денис Юрьевич Кропачев (RU)
Денис Юрьевич Кропачев
Александр Юрьевич Неделько (RU)
Александр Юрьевич Неделько
Екатерина Викторовна Амосова (RU)
Екатерина Викторовна Амосова
Original Assignee
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное предприятие "Эталон"
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 ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное предприятие "Эталон" filed Critical ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное предприятие "Эталон"
Priority to RU2010137938/28A priority Critical patent/RU2459954C2/ru
Publication of RU2010137938A publication Critical patent/RU2010137938A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2459954C2 publication Critical patent/RU2459954C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам и способам мониторинга температур протяженных объектов, в частности в различных скважинах в грунте, в том числе в мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтах, в строительстве, на любых сложных нелинейных объектах, а также в резервуарах для неагрессивных жидкостей. Система мониторинга температур протяженных объектов содержит температурные датчики, средство сбора данных, поступающих от протяженного объекта, средство передачи данных, компьютер оценки и сбора информации, расположенный дистанционно относительно протяженного объекта и предназначенный для приема и оценки данных. Согласно изобретению в систему мониторинга температур протяженных объектов дополнительно введены сети Ethernet и Internet, сетевой концентратор, температурные датчики, каждый из которых размещен в отдельном защитном корпусе и снабжен интегрированным в него интерфейсом, соединены между собой гибким кабелем и образуют m термокос с nm количеством температурных датчиков в каждой. Технический результат - повышение точности измерения и надежности, упрощение предлагаемой системы мониторинга температур протяженных объектов, расширение области ее применения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам и способам мониторинга температур протяженных объектов, в частности в различных скважинах в грунте, в том числе в мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтах, в строительстве, на любых сложных нелинейных объектах, а также в резервуарах для неагрессивных жидкостей.
Известна система централизованного мониторинга и управления оборудованием удаленных объектов [1], содержащая датчики состояния объектов, приемно-контрольные приборы, пульт контроля управления и отображения информации на объекте, исполнительные устройства, пульт централизованного мониторинга, содержащего компьютер опроса, сбора и обработки информации, а также устройства приема и передачи сообщений на пульт централизованного мониторинга, содержащие информационную сеть. Приемно-контрольные приборы в ней выполнены в виде контроллеров опроса датчиков, устройства приема и передачи сообщений на пульт централизованного мониторинга содержат преобразователи интерфейсов, один из которых установлен на каждом объекте и связан с пультом контроля управления и отображения информации этого объекта, а другой преобразователь установлен на пульте централизованного мониторинга и связан непосредственно с компьютером опроса, сбора и обработки информации, снабженным устройством отображения и управления объектами.
Недостатками известной системы мониторинга являются ее усложненность, дороговизна и небольшая надежность.
Известно устройство для мониторинга температур в протяженном объекте [2], содержащее термоподвеску, состоящую из последовательно расположенных датчиков температуры, размещенных в защитном кожухе небольшого диаметра, управляющий микроконтроллер, преобразователь сигналов, предназначенный для преобразования сигналов с упомянутых датчиков температуры в форму, удобную для работы управляющего микроконтроллера, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, решающее устройство, осуществляющее анализ полученных данных и выявление опасных температурных полей протяженного объекта, блок задания начальных параметров, встроенный источник питания, обеспечивающий работу устройства в автономном режиме при температуре окружающего воздуха от -50 до +70°C, и интерфейс передачи данных.
Недостатками известного устройства мониторинга температур являются:
- большое время термической реакции из-за наличия полимерной толстостенной оболочки, в которой расположена термоподвеска;
- узкая область применения;
- низкая герметичность термоподвески;
- сложность устройства мониторинга температур;
- низкая надежность.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому изобретению является система централизованного мониторинга и управления инженерным оборудованием удаленных объектов [3], содержащая датчики состояния объектов, приемно-контрольные приборы и пульт контроля управления и отображения информации на объекте, пульт централизованного мониторинга, содержащего компьютер опроса, сбора и обработки информации, а также устройства приема и передачи сообщений на пульт централизованного мониторинга, содержащие информационную сеть.
Недостатком его является ненадежность и сбои при наличии нескольких объектов, значительное время срабатывания и выполнения управляющих сигналов, сложность устройства.
Наиболее близким к предлагаемому способу мониторинга температур протяженных объектов является способ мониторинга объектов теплоснабжения [4], заключающийся в установке телеметрических температурных датчиков в выбранных точках объекта, измерении изменения температур порождающего и производных процессов в течение представительного периода времени, обработке и объективизации записанной информации с помощью компьютера. В качестве телеметрических температурных датчиков используют электронные термохронные датчики-накопители, программируют их на синхронный старт, записывают температурно-временные зависимости, с помощью быстрого преобразования Фурье представляют указанные температурно-временные зависимости как функции частоты, оценивают отношения спектральных мощностей порождающего и производных температурных процессов, об эффективности температурных процессов судят по величине отношений интегральных мощностей колебаний температур в спектрах двух попарно выбранных связанных температурных процессов.
Недостатком способа-прототипа является сложность действий, отсутствие оперативности, надежности и достоверности определения температур.
Задача изобретения - повышение точности измерения и надежности, упрощение предлагаемой системы мониторинга температур протяженных объектов, расширение области ее применения.
Поставленная задача достигается тем, что в системе мониторинга температур протяженных объектов, содержащей температурные датчики, средство сбора данных, поступающих от протяженного объекта, средство передачи данных, компьютер оценки и сбора информации, расположенный дистанционно относительно протяженного объекта и предназначенный для приема и оценки данных, согласно изобретению в систему мониторинга температур протяженных объектов дополнительно введены сети Ethernet и Internet, сетевой концентратор, температурные датчики, каждый из которых размещен в отдельном защитном корпусе и снабжен интегрированным в него интерфейсом, соединены между собой гибким кабелем и образуют m термокос с nm количеством температурных датчиков в каждой, средство сбора данных выполнено в виде контроллера температурных датчиков, выполняющего функции контроля управления и отображения информации, напрямую поддерживающего среду Ethernet и Internet и состоящего из микроконтроллера, модуля управления питанием, часов реального времени, индикатора, модуля подключения к сети Ethernet, энергонезависимой памяти, разъемов для термокос и для сети Ethernet, причем каждая из термокос снабжена контроллером температурных датчиков, средство передачи данных выполнено в виде сетевого концентратора и приемо-передающего устройства, при этом выходы каждой термокосы соединены с разъемом для термокосы контроллера, разъем для сети Ethernet каждого контроллера соединен через сеть Ethernet со входом сетевого концентратора, выход которого соединен с помощью сетевого кабеля или приемо-передающего устройства через сеть Internet с компьютером оценки и сбора информации.
Поставленная задача достигается также тем, что в способе мониторинга температур протяженных объектов, заключающемся в установке запрограммированных температурных датчиков в протяженных объектах, измерении изменения температур, приема и оценки данных с помощью компьютера, оценки и сбора информации, согласно изобретению с помощью контроллера калибруют температурные датчики, размещенные последовательно и образующие термокосы, записывают в них калибровочные коэффициенты, прошивают их индивидуальные обозначения, с помощью температурных датчиков преобразуют электрические аналоговые сигналы, полученные от чувствительных элементов, в цифровые сигналы, с помощью интегрированного в температурные датчики интерфейса передают сигналы в контроллеры, осуществляющие функции управления, отображения информации, передачу цифровых сигналов по сети Ethernet в сетевой концентратор, объединяющий контроллеры, а также с помощью сетевого концентратора осуществляют передачу цифровых сигналов по сети Internet или по беспроводному каналу с помощью приемо-передающего устройства в компьютер оценки и сбора информации.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой системы мониторинга температур протяженных объектов, содержащая температурные датчики 1, образующие термокосы 2 и соединенные с контроллерами 3, которые по сети Ethernet соединены с сетевым концентратором 4, который соединен с помощью сетевого кабеля или приемо-передающего устройства 5 через сеть Internet с компьютером оценки и сбора информации 6. На фиг.2 представлена конструкция контроллера 3, содержащая разъем 7 для термокосы 2, разъем 8 для сети Ethernet, модуль подключения 9 к сети Ethernet, индикатор 10, кнопки управления 11, микроконтроллер 12, энергонезависимую память 13, часы реального времени 14, модуль управления питанием 15, аккумулятор 16. Модуль управления питанием 15 преобразует напряжение аккумулятора 16 в стабилизированное напряжение 5 B для питания всех узлов контроллера 3, а также подключаемой термокосы 2. Основной задачей микроконтроллера 12 является обмен данными с температурными датчиками 1 термокосы 2. В микроконтроллере 12 программно реализован цифровой протокол передачи данных по однопроводной линии связи 1-Wire. Также микроконтроллер 12 периодически сканирует термокосу 2 с целью измерения ее электрической емкости для корректировки задержек и размывания фронтов цифровых сигналов, возникающих в длинных линиях. За счет этого удается увеличить максимально допустимую длину линии связи (термокосы) до 100-150 м. Микроконтроллер 12 управляет остальными узлами контроллера 3. На индикатор 10 выводится следующая информация:
- серийный номер термокосы 2;
- количество температурных датчиков 1 в термокосе 2 и расстояния до них;
- значение температуры каждого температурного датчика 1;
- напряжение аккумулятора 16;
- параметры и настройки контроллера 3;
- текущее время.
С помощью кнопок управления 11 осуществляется включение, выключение контроллера 3, просмотр показаний температурных датчиков 1 термокосы 2, изменение настроек контроллера 3. Кнопка «память» (на чертеже не показана) служит для сохранения текущих результатов измерений со всех температурных датчиков 1 термокосы 2 в энергонезависимую память 13. Энергонезависимая память 13 может хранить до 16000 результатов измерений. Просмотр содержимого в энергонезависимой памяти 13 можно осуществить как на индикаторе 10 контроллера 3, так и на компьютере оценки и сбора информации 6 в виде таблицы или графика. С помощью часов реального времени 14 определяется время записи результатов измерений в энергонезависимую память 13. Модуль подключения 9 к сети Ethernet осуществляет преобразование данных от микроконтроллера 12 в формат Ethernet для последующей передачи данных по сетям, поддерживающим протокол Ethernet.
Предложенная система мониторинга температур протяженных объектов работает следующим образом. Заявленная система мониторинга температур осуществляет в автоматическом режиме измерение температуры протяженных объектов на разных глубинах с определенным шагом при помощи опущенных в них термокос 2, а также анализ температурного распределения вдоль объекта, который выполняется контроллером 3 с целью выявления аварийных для объекта ситуаций. В качестве протяженных объектов могут быть любые скважины в различных грунтах, в том числе мерзлых, промерзающих и протаивающих, в строительстве, на любых сложных нелинейных объектах, а также в резервуарах для неагрессивных жидкостей.
Температурные датчики 1 производят замеры температуры, перевод аналогового сигнала в цифровой сигнал и с помощью интегрированного в температурные датчики 1 интерфейса 1-Wire передают результаты измерений в контроллер 3. С помощью контроллера 3 производится начальное программирование температурных датчиков 1 и запись в них калибровочных коэффициентов, которые позволяют повысить точность измерений. С помощью контроллера 3 производится также питание термокос 2. Контроллер 3 может осуществлять следующие процедуры с температурными датчиками 1 термокосы 2:
1. Калибровка температурных датчиков 1 термокосы 2.
При калибровке определяются калибровочные коэффициенты к показаниям температурных датчиков 1 термокосы 2. Затем контроллер 3 записывает калибровочные коэффициенты непосредственно в каждый температурный датчик 1 термокосы 2.
2. Прошивка индивидуального обозначения каждого температурного датчика 1 термокосы 2.
С помощью контроллера 3 присваивают каждому температурному датчику 1 термокосы 2 индивидуальное обозначение. Это обозначение в дальнейшем считывается с температурного датчика 1 и индицируется вместе с результатами измерения этого датчика.
Контроллер 3 запрограммирован таким образом, что не требует преобразователя интерфейсов, так как он напрямую поддерживает среду Ethernet и Internet. Каждый контроллер 3 по сети Ethernet подключается к сетевому концентратору 4, который объединяет контроллеры 3 температурных датчиков 1 в единую сеть и делает возможным передачу данных в сеть Internet. В случае, если прокладка кабеля затруднена, предусмотрен вариант передачи данных от сетевого концентратора 4 с помощью приемо-передающего устройства 5, обеспечивающего беспроводную точку доступа в сеть Internet, позволяющего передавать данные на расстояние. Беспроводная точка доступа может быть реализована несколькими способами, например, с помощью сетевых операторов, с помощью стандартных беспроводных интерфейсов, с помощью спутниковой связи.
Наличие приемо-передающего устройства 4 позволяет иметь такие преимущества как:
- отсутствие длинных линий связи для передачи данных на дальние расстояния;
- автономность работы системы мониторинга.
Преимущества предлагаемой системы мониторинга температур протяженных объектов заключаются в том, что:
- все температурные датчики 1 подключаются параллельно к одному кабелю, и таким образом, не требуется подводить индивидуальный кабель к каждому температурному датчику 1;
- контроллеры 3 температурных датчиков 1 могут напрямую поддерживать среду Ethernet и Internet;
- в состав системы мониторинга температур протяженных объектов входит программное обеспечение для компьютера оценки и сбора информации 6;
- предлагаемая система мониторинга температур протяженных объектов значительно компактнее и проще известных систем;
- для создания системы мониторинга температур протяженных объектов требуется только стандартное сетевое оборудование, а также не требуется специально обученный персонал для подключения к сети Internet.
Источники информации
1. Патент №82361, G08B 25/01, опубл. 2008 г.
2. Патент №75692, G01K 7/14, опубл. 2008 г.
3. Патент №2263971, G08B 25/01, опубл. 2003 г.
4. Патент №2232352, F24D 19/10, опубл. 2004 г.

Claims (2)

1. Система мониторинга температур протяженных объектов, содержащая температурные датчики, средство сбора данных, поступающих от протяженного объекта, средство передачи данных, компьютер оценки и сбора информации, расположенный дистанционно относительно протяженного объекта и предназначенный для приема и оценки данных, отличающаяся тем, что в систему мониторинга температур протяженных объектов дополнительно введены сети Ethernet и Internet, сетевой концентратор, температурные датчики, каждый из которых размещен в отдельном защитном корпусе и снабжен интегрированным в него интерфейсом, соединены между собой гибким кабелем и образуют m термокос с nm количеством температурных датчиков в каждой, средство сбора данных выполнено в виде контроллера температурных датчиков, выполняющего функции контроля управления и отображения информации, напрямую поддерживающего среду Ethernet и Internet, и состоящего из микроконтроллера, модуля управления питанием, часов реального времени, индикатора, модуля подключения к сети Ethernet, энергонезависимой памяти, разъемов для термокос и для сети Ethernet, причем каждая из термокос снабжена контроллером температурных датчиков, средство передачи данных выполнено в виде сетевого концентратора и приемо-передающего устройства, при этом выходы каждой термокосы соединены с разъемом для термокосы контроллера, разъем для сети Ethernet каждого контроллера соединен через сеть Ethernet со входом сетевого концентратора, выход которого соединен с помощью сетевого кабеля или приемо-передающего устройства через сеть Internet с компьютером оценки и сбора информации.
2. Способ мониторинга температур протяженных объектов, заключающийся в установке запрограммированных температурных датчиков в протяженных объектах, измерении изменения температур, приема и оценки данных с помощью компьютера, оценки и сбора информации, отличающийся тем, что с помощью контроллера калибруют температурные датчики, размещенные последовательно и образующие термокосы, записывают в них калибровочные коэффициенты, прошивают их индивидуальные обозначения, с помощью температурных датчиков преобразуют электрические аналоговые сигналы, полученные от чувствительных элементов, в цифровые сигналы, с помощью интегрированного в температурные датчики интерфейса передают сигналы в контроллеры, осуществляющие функции управления, отображения информации, передачу цифровых сигналов по сети Ethernet в сетевой концентратор, объединяющий контроллеры, а также с помощью сетевого концентратора осуществляют передачу цифровых сигналов по сети Internet или по беспроводному каналу с помощью приемо-передающего устройства в компьютер оценки и сбора информации.
RU2010137938/28A 2010-09-13 2010-09-13 Система и способ мониторинга температур протяженных объектов RU2459954C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137938/28A RU2459954C2 (ru) 2010-09-13 2010-09-13 Система и способ мониторинга температур протяженных объектов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137938/28A RU2459954C2 (ru) 2010-09-13 2010-09-13 Система и способ мониторинга температур протяженных объектов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010137938A RU2010137938A (ru) 2012-03-20
RU2459954C2 true RU2459954C2 (ru) 2012-08-27

Family

ID=46029795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137938/28A RU2459954C2 (ru) 2010-09-13 2010-09-13 Система и способ мониторинга температур протяженных объектов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459954C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014001544U1 (de) 2013-07-23 2014-07-16 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "Globallab" System zum Monitoring von Lebenstätigkeitsparametern mit einer Funktion des Zugriffs Dritter auf die Monitoringergebnisse
RU216896U1 (ru) * 2022-12-14 2023-03-06 Дмитрий Михайлович Егоров Термометрическая коса

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095768C1 (ru) * 1994-06-24 1997-11-10 Владимир Павлович Разладов Устройство для контроля температуры зерна в силосах
RU22268U1 (ru) * 2001-10-22 2002-03-10 Закрытое акционерное общество Информационно-аналитический центр научно-технических исследований "Континиум" Распределительная энергоснабжающая и/или информационно-измерительная сеть с передачей данных по электросети
RU40674U1 (ru) * 2004-06-23 2004-09-20 Закрытое акционерное общество "Саратовское предприятие промышленной электроники и энергетики" Устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима
RU75692U1 (ru) * 2008-04-11 2008-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Геолинк" Устройство для мониторинга температур в протяженном объекте

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095768C1 (ru) * 1994-06-24 1997-11-10 Владимир Павлович Разладов Устройство для контроля температуры зерна в силосах
RU22268U1 (ru) * 2001-10-22 2002-03-10 Закрытое акционерное общество Информационно-аналитический центр научно-технических исследований "Континиум" Распределительная энергоснабжающая и/или информационно-измерительная сеть с передачей данных по электросети
RU40674U1 (ru) * 2004-06-23 2004-09-20 Закрытое акционерное общество "Саратовское предприятие промышленной электроники и энергетики" Устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима
RU75692U1 (ru) * 2008-04-11 2008-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Геолинк" Устройство для мониторинга температур в протяженном объекте

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014001544U1 (de) 2013-07-23 2014-07-16 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "Globallab" System zum Monitoring von Lebenstätigkeitsparametern mit einer Funktion des Zugriffs Dritter auf die Monitoringergebnisse
RU2791845C1 (ru) * 2022-06-28 2023-03-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Способ и устройство скважинного контроля
RU216896U1 (ru) * 2022-12-14 2023-03-06 Дмитрий Михайлович Егоров Термометрическая коса

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010137938A (ru) 2012-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204188265U (zh) 过程变量变送器
US7839280B2 (en) Remote sensing device that stores sensor type and measuring units thereof in memory
CN103644982B (zh) 基于labview的光纤光栅阵列传感测温装置及测温方法
CN105917279A (zh) 过程自动化现场装置
WO2016131733A1 (en) A sensor interface for interfacing with a sensor
ITMI20081522A1 (it) Sistema per il controllo e/o la deumidificazione muraria
KR101494893B1 (ko) 난방기 가동시간 계측장치 및 이를 구비한 전력선통신기반 시설재배 하우스 관리시스템
RU2459954C2 (ru) Система и способ мониторинга температур протяженных объектов
US11226217B2 (en) Field device, system, and waveform data output method
WO2019018756A1 (en) WATER LEAK DETECTION BASED ON TUBE HEATING / COOLING SPEED
US10514459B2 (en) Acoustic thermometer
KR101636410B1 (ko) 건축물 단열 성능 진단 방법, 진단 서버, 모바일 단말, 시스템 및 기록매체
RU98240U1 (ru) Накладной датчик температуры
JP2014126499A (ja) 無線式温度分布測定センサ
US20100060450A1 (en) HAND HELD WIRELESS 4-20mA SIGNAL TRANSMITTING AND STORAGE SYSTEM
CN108489634B (zh) 一种温度标签无线测温装置及方法
CN104622437A (zh) 一种超声波身高测量设备
CN105157747B (zh) 一种各部件分离的检测系统及检测方法
JP2007073020A (ja) 湿度、温度センサの計測信号を無線lanにより伝送するシステム
KR200429321Y1 (ko) 다채널 온습도 측정장치
US20150145688A1 (en) Pipeline Sensor System and Method
CN104215357A (zh) 基于光纤传感器的水产品冷链测温系统及方法
CN219227865U (zh) 用于led灯实现温度控制灯光色功能显示系统
CN103867189A (zh) 分布式井温测量装置及测量方法
CN110954225A (zh) 一种用于危险品热分析的测温系统