RU2784042C1

RU2784042C1 - Data acquisition and transmission device

Info

Publication number: RU2784042C1
Application number: RU2022114819A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Новожилов; Сергей Александрович Островский
Original assignee: Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение " Интротест"
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2022-11-23

Abstract

FIELD: data collecting and transmitting.

SUBSTANCE: invention relates to a device for collecting and transmitting data, which provides interaction between wired and wireless interfaces connected to it, control and actuating devices at the facility and a telemechanics system. The substance of the invention lies in a device for collecting and transmitting data, containing a LORA long-range wireless communication gateway of the LoRaWAN standard, connected to the controller, while the device controller is configured to convert data from the communication standard used to exchange data with the telemechanics system into the LoRaWAN communication standard used by LORA monitoring and control devices at the facility and vice versa.

EFFECT: increasing the speed of data transfer between LORA monitoring and control devices, monitoring and control devices that exchange data and control signals with a telemechanics system according to other communication standards.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройству сбора и передачи данных, обеспечивающему взаимодействие между подключенными к нему проводными и беспроводными интерфейсами контрольными и исполнительными устройствами на объекте и системой телемеханики.The invention relates to a device for collecting and transmitting data, which provides interaction between wired and wireless interfaces connected to it, control and actuating devices at the facility and a telemechanics system.

В качестве прототипа выбран комплекс обеспечения взаимодействия между системой телемеханики и устройствами контроля и управления на объекте, включающий систему телемеханики, удаленный сервер LORA, подключенный к системе телемеханики, базовую станцию LORA, подключенную к серверу LORA, устройство сбора и передачи данных, содержащее контроллер, подключенный к базовой станции LORA, к которому в свою очередь подключены LORA устройства, функционирующие с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, при этом для обеспечения взаимодействия между устройствами контроля и управления и системой телемеханики, удаленный сервер LORA содержит программное обеспечение для конвертации данных из стандарта связи LoRaWAN, используемого LORA устройствами в стандарт связи, используемый системой телемеханики [CN111220232A, дата публикации: 02.06.2020 г., МПК: G01F 23/00; G08C 17/02; H04B 1/69].As a prototype, a complex for ensuring interaction between the telemechanics system and monitoring and control devices at the facility, including a telemechanics system, a remote LORA server connected to the telemechanics system, a LORA base station connected to the LORA server, a data collection and transmission device containing a controller connected to the to the LORA base station, to which, in turn, LORA devices are connected that operate using the wireless communication of the LoRaWAN standard, while to ensure interaction between control and management devices and the telemechanics system, the remote LORA server contains software for converting data from the LoRaWAN communication standard, used by LORA devices to the communication standard used by the remote control system [CN111220232A, publication date: 06/02/2020, IPC: G01F 23/00; G08C 17/02; H04B 1/69].

Недостатком комплекса обеспечения взаимодействия между системой телемеханики и устройствами контроля и управления на объекте, выбранного в качестве прототипа, является высокая сложность организации его на базе сети обмена данными и управляющими сигналами между системой телемеханики, LORA устройствами и дополнительными устройствами контроля и управления, в том числе, датчиками и исполнительными механизмами, обменивающимися данными и управляющими сигналами с системой телемеханики по другим стандартам связи, из-за ограниченных функциональных возможностей устройства сбора и передачи данных, и его специфичного контроллера, обеспечивающего передачу данных только от LORA устройств только на удаленный сервер LORA, конвертирующий данные из стандарта связи LoRaWAN, используемого LORA устройствами в стандарт связи, используемый системой телемеханики. Вследствие указанного недостатка возникает необходимость организации двух параллельно функционирующих сетей обмена данными и управляющими сигналами с одной системой телемеханики, при этом одна из этих сетей будет обеспечивать взаимодействие системы телемеханики с LORA устройствами через удаленный сервер LORA, конвертирующий данные из стандарта связи LoRaWAN в стандарт связи, используемый системой телемеханики , а другая сеть будет обеспечивать взаимодействие системы телемеханики и дополнительных устройств контроля и управления, в том числе, датчиками и исполнительными механизмами, через отдельный контроллер или сервер, поскольку они будут обмениваться данными и управляющими сигналами с системой телемеханики по другим стандартам связи. Такой принцип построения сетевого соединения между элементами, функционирующими по разным стандартам связи, является сложным и дорогостоящим и существенным образом затрудняет организацию сети обмена данными.The disadvantage of the complex for ensuring interaction between the telemechanics system and monitoring and control devices at the facility, chosen as a prototype, is the high complexity of organizing it on the basis of a network for exchanging data and control signals between the telemechanics system, LORA devices and additional monitoring and control devices, including, sensors and actuators that exchange data and control signals with the telemechanics system according to other communication standards, due to the limited functionality of the data collection and transmission device, and its specific controller, which provides data transmission only from LORA devices only to a remote LORA server that converts data from the LoRaWAN communication standard used by LORA devices to the communication standard used by the telemechanics system. Due to this shortcoming, it becomes necessary to organize two parallel networks for exchanging data and control signals with one telemechanics system, while one of these networks will ensure the interaction of the telemechanics system with LORA devices through a remote LORA server that converts data from the LoRaWAN communication standard to the communication standard used telemechanics system, and another network will ensure the interaction of the telemechanics system and additional monitoring and control devices, including sensors and actuators, through a separate controller or server, since they will exchange data and control signals with the telemechanics system according to other communication standards. Such a principle of building a network connection between elements operating according to different communication standards is complex and expensive and significantly complicates the organization of a data exchange network.

Кроме того, в качестве недостатка прототипа можно выделить высокий риск снижения скорости обмена данными между LORA устройствами и системой телемеханики из-за того, что сетевое соединение между ними обеспечивается за счет цепочки, включающей в себя контроллер, базовую станцию LORA и удаленный сервер LORA, которым обрабатываются получаемые и передаваемые между LORA устройствами и системой телемеханики данные для обеспечения взаимодействия между ними, вследствие чего не только существенным образом увеличивается задержка между отправкой LORA устройствами данных и получением этих данных системой телемеханики и задержка между отправкой с системы телемеханики как данных, так и управляющих сигналов на LORA устройства, но и постоянно существует риск возникновения отказа удаленного LORA сервере или потеря соединения базовой станции LORA с ним, что может привести к потере пакетов с данными или невозможности своевременной подачи управляющего сигнала с системы телемеханики на LORA устройства. In addition, as a disadvantage of the prototype, one can single out a high risk of reducing the data exchange rate between LORA devices and the telemechanics system due to the fact that the network connection between them is provided by a chain that includes a controller, a LORA base station and a remote LORA server, which the data received and transmitted between LORA devices and the telemechanics system are processed to ensure interaction between them, as a result of which not only the delay between sending data by LORA devices and receiving these data by the telemechanics system and the delay between sending both data and control signals from the telemechanics system is significantly increased on LORA devices, but there is always a risk of failure of the remote LORA server or loss of connection of the LORA base station with it, which can lead to the loss of data packets or the inability to timely send a control signal from the telemechanics system to the LORA device.

Указанные недостатки требуют разработки многофункционального устройства сбора и передачи данных, которое смогло бы исключить необходимость организации двух параллельно функционирующих сетей обмена данными и управляющими сигналами между одной системой телемеханики с LORA устройствами, функционирующими с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN и устройствами контроля и управления, функционирующими по иным стандартам связи, а также исключить необходимость задействования удаленного сервера LORA для обеспечения взаимодействия между системой телемеханики и LORA устройствами, а также повысить качество сетевого соединения между системой телемеханики и устройствами контроля и управления.These shortcomings require the development of a multifunctional device for collecting and transmitting data, which could eliminate the need to organize two parallel networks for exchanging data and control signals between one telemechanics system with LORA devices operating using wireless communication of the LoRaWAN standard and monitoring and control devices operating according to other communication standards, as well as eliminate the need to use a remote LORA server to ensure interaction between the telemechanics system and LORA devices, as well as improve the quality of the network connection between the telemechanics system and monitoring and control devices.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости расширения функциональных возможностей и улучшения эксплуатационных характеристик устройства сбора и передачи данных.The technical problem to be solved by the invention is the need to expand the functionality and improve the performance of the device for collecting and transmitting data.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании универсального устройства сбора и передачи данных, обеспечивающего возможность преобразования данных из: стандарта связи, используемого системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN и наоборот, а также из стандарта связи используемого системой телемеханики в другой стандарт связи, используемый дополнительными устройствами контроля и управления и наоборот, и обеспечении возможности упрощения организации на его базе сети обмена данными и управляющими сигналами между системой телемеханики, LORA устройствами контроля и управления, функционирующими с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, и дополнительными устройствами контроля и управления на объекте, функционирующими с использованием других стандартов связи.The technical result to which the invention is directed is to create a universal device for collecting and transmitting data that provides the ability to convert data from: the communication standard used by the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard and vice versa, as well as from the communication standard used by the telemechanics system to another standard communication used by additional monitoring and control devices and vice versa, and providing the possibility of simplifying the organization on its basis of a network for exchanging data and control signals between the telemechanics system, LORA monitoring and control devices operating using the wireless communication of the LoRaWAN standard, and additional monitoring and control devices on object operating using other communication standards.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении скорости передачи данных между LORA устройствами контроля и управления, устройствами контроля и управления, обменивающимися данными и управляющими сигналами с системой телемеханики по другим стандартам связи.An additional technical result, to which the invention is directed, is to increase the data transfer rate between LORA monitoring and control devices, monitoring and control devices that exchange data and control signals with a telemechanics system according to other communication standards.

Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Устройство сбора и передачи данных содержит корпус, включающий в себя контроллер с интерфейсами ввода/вывода сигналов, обеспечивающими возможность подключения контроллера к системе телемеханики и к устройствам контроля и управления на объекте. В отличие от прототипа устройство сбора и передачи данных дополнительно содержит шлюз LORA беспроводной связи дальнего радиуса действия стандарта LoRaWAN, подключенный к контроллеру, и выполненный с возможностью подключения к LORA устройствам контроля и управления на объекте для обмена данными с ними, при этом контроллер выполнен с возможностью преобразования данных из стандарта связи, используемого для обмена данными с системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN, используемый LORA устройствами контроля и управления на объекте и наоборот.The data collection and transmission device contains a housing that includes a controller with signal input/output interfaces that provide the ability to connect the controller to a telemechanics system and to monitoring and control devices at the facility. Unlike the prototype, the data collection and transmission device additionally contains a LORA long-range wireless communication gateway of the LoRaWAN standard connected to the controller and configured to connect to LORA control and management devices at the facility to exchange data with them, while the controller is configured to converting data from the communication standard used for data exchange with the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard used by LORA control and management devices at the facility and vice versa.

Контроллер обеспечивает возможность обмена данными между системой телемеханики и устройствами контроля и управления на объекте. Контроллер может быть представлен в виде платы со смонтированным на ней процессором или в виде микрокомпьютера. Контроллер содержит интерфейсы ввода/вывода сигналов, что обеспечивает возможность подключения к нему системы телемеханики в виде пульта оператора и периферийных устройств контроля и управления на объекте в виде ведомых контроллеров, датчиков, исполнительных элементов и др. Интерфейсы могут быть представлены в виде разъемов типа: RS-232, RS-422, RS-485, ETHERNET, USB и других известных типов разъемов.The controller provides the possibility of data exchange between the telemechanics system and monitoring and control devices at the facility. The controller can be represented as a board with a processor mounted on it or as a microcomputer. The controller contains signal input / output interfaces, which makes it possible to connect to it a telemechanics system in the form of an operator console and peripheral monitoring and control devices at the facility in the form of slave controllers, sensors, actuators, etc. The interfaces can be presented in the form of connectors of the type: RS -232, RS-422, RS-485, ETHERNET, USB and other known types of connectors.

Шлюз LORA беспроводной связи дальнего радиуса действия стандарта LoRaWAN обеспечивает возможность обмена данными с LORA устройствами контроля и управления, функционирующих с использованием сетей связи стандарта LoRaWAN. Шлюз LORA может быть представлен в виде программного обеспечения, установленного в контроллер, или в виде отдельного устройства, подключенного к устройству посредством одного из интерфейсов ввода/вывода сигналов.The LORA gateway of long-range wireless communication of the LoRaWAN standard provides the ability to exchange data with LORA control and management devices operating using communication networks of the LoRaWAN standard. The LORA gateway can be presented as software installed in the controller or as a separate device connected to the device through one of the signal input/output interfaces.

Контроллер выполнен с возможностью преобразования данных из стандарта связи, используемого для обмена данными с системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN и наоборот, для чего в его внутренней памяти содержатся файлы конфигурации, обеспечивающие возможность конвертации данных из стандарта связи, используемого для подключения к системе телемеханики в стандарт связи LoRaWAN, и из стандарта связи LoRaWAN в стандарт связи, используемый для подключения к системе телемеханики. The controller is configured to convert data from the communication standard used to exchange data with the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard and vice versa, for which its internal memory contains configuration files that provide the ability to convert data from the communication standard used to connect to the telemechanics system into the LoRaWAN communication standard, and from the LoRaWAN communication standard to the communication standard used to connect to the telemechanics system.

В качестве стандартов связи для подключения к системе телемеханики в файле конфигурации могут быть представлены TCP/IP, Wi-Fi, GSM, FM, WiMAX и другие известные стандарты. В наиболее предпочтительном варианте, обеспечивающем наиболее стабильное сетевое соединение и высокую скорость обмена данными между системой телемеханики и LORA устройствами контроля и управления, контроллер во внутренней памяти может содержать файлы конфигурации, обеспечивающие возможность конвертации данных из стандарта связи TETRA, используемого для подключения к системе телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN и файл конфигурации, обеспечивающий возможность конвертации данных из стандарта связи LoRaWAN в стандарт связи TETRA.TCP/IP, Wi-Fi, GSM, FM, WiMAX and other well-known standards can be represented in the configuration file as communication standards for connecting to a telemechanics system. In the most preferred option, which provides the most stable network connection and high data exchange rate between the telemechanics system and LORA monitoring and control devices, the controller in the internal memory may contain configuration files that provide the ability to convert data from the TETRA communication standard used to connect to the telemechanics system, to the LoRaWAN communication standard and a configuration file that provides the ability to convert data from the LoRaWAN communication standard to the TETRA communication standard.

Дополнительно контроллер может быть выполнен с возможностью преобразования данных из стандарта связи, используемого системой телемеханики, в протокол передачи данных MODBUS-RTU и/или MODBUS-TCP и наоборот, что обеспечивает возможность подключения к контроллеру устройств контроля и управления на объекте посредством ведущих или ведомых периферийных MODBUS контроллеров и обмена данными между ними и системой телемеханики. Для этого он в своей внутренней памяти может также содержать соответствующие файлы конфигурации.Additionally, the controller can be configured to convert data from the communication standard used by the telemechanics system to the MODBUS-RTU and/or MODBUS-TCP data transfer protocol and vice versa, which makes it possible to connect control and management devices to the controller at the facility via master or slave peripherals. MODBUS controllers and data exchange between them and the telemechanics system. To do this, it can also contain the corresponding configuration files in its internal memory.

Корпус обеспечивает несущие и защитные функции устройства. Контроллер может быть закреплен внутри корпуса любыми известными средствами разъемного или неразъемного соединения. При этом шлюз может быть закреплен аналогичными средствами снаружи или внутри корпуса.The housing provides the load-bearing and protective functions of the device. The controller can be fixed inside the case by any known means of detachable or permanent connection. In this case, the lock can be fixed by similar means outside or inside the housing.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be made from known materials using known means, which indicates its compliance with the criterion of patentability "industrial applicability".

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что:The invention is characterized by a set of essential features previously unknown from the prior art, characterized in that:

–– устройство сбора и передачи данных дополнительно содержит шлюз LORA беспроводной связи дальнего радиуса действия стандарта LoRaWAN, подключенный к контроллеру, и выполненный с возможностью подключения к LORA устройствам контроля и управления на объекте для обмена данными с ними, что обеспечивает возможность сетевого взаимодействия между LORA устройствами и системой телемеханики только посредством устройства сбора и передачи данных, тем самым позволяя исключить из сетевой структуры удаленный сервер LORA, предназначенный для обработки получаемых и передаваемых между LORA устройствами, контроллером и системой телемеханики данных.–– the data collection and transmission device additionally contains a LORA long-range wireless communication gateway of the LoRaWAN standard connected to the controller and configured to connect to LORA control and management devices at the facility to exchange data with them, which provides the possibility of network interaction between LORA devices and the telemechanics system only by means of a data collection and transmission device, thereby allowing the remote LORA server to be excluded from the network structure, designed to process data received and transmitted between LORA devices, the controller and the telemechanics system.

–– контроллер выполнен с возможностью преобразования данных из стандарта связи, используемого для обмена данными с системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN, используемый LORA устройствами контроля и управления на объекте и наоборот, что обеспечивает возможность программного взаимодействия между контроллером, LORA устройствами и системой телемеханики.–– the controller is configured to convert data from the communication standard used for data exchange with the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard used by LORA monitoring and control devices at the facility and vice versa, which provides the possibility of software interaction between the controller, LORA devices and the telemechanics system.

Совокупность существенных признаков изобретения позволяет исключить из сетевой структуры удаленный сервер LORA, предназначенный для обработки получаемых и передаваемых между LORA устройствами, контроллером и системой телемеханики данных, и отладить программное взаимодействие между контроллером, LORA устройствами контроля и управления, дополнительными устройствами контроля и управления, функционирующими по другим стандартам связи и системой телемеханики, что позволяет за счет локальной обработки данных контроллером устройства сбора и передачи данных расширить функциональные возможности устройства сбора и передачи данных, исключить необходимость организации двух параллельно функционирующих сетей обмена данными и управляющими сигналами с одной системой телемеханики и кроме того, уменьшить задержку между отправкой LORA устройствами данных и получением этих данных системой телемеханики и задержку между отправкой с системы телемеханики как данных, так и управляющих сигналов на LORA устройства, обеспечивая высокоскоростной обмен данными между ними и исключая риск возникновения отказа удаленного LORA сервера или потери соединения с ним, исключая таким образом риск потери пакетов с данными или невозможности своевременной подачи управляющего сигнала с системы телемеханики на LORA устройства.The set of essential features of the invention makes it possible to exclude the remote LORA server from the network structure, which is designed to process data received and transmitted between LORA devices, the controller and the telemechanics system, and to debug the software interaction between the controller, LORA monitoring and control devices, additional monitoring and control devices operating on other communication standards and a telemechanics system, which allows, due to local data processing by the controller of the data collection and transmission device, to expand the functionality of the data collection and transmission device, eliminate the need to organize two parallel networks for exchanging data and control signals with one telemechanics system, and, in addition, reduce the delay between sending data by LORA devices and receiving this data by the telemechanics system and the delay between sending both data and control signals from the telemechanics system to LORA devices a, providing high-speed data exchange between them and eliminating the risk of failure of the remote LORA server or loss of connection with it, thus eliminating the risk of losing data packets or the impossibility of timely sending a control signal from the telemechanics system to the LORA device.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в создании универсального устройства сбора и передачи данных, обеспечивающего возможность преобразования данных из стандарта связи, используемого системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN и наоборот, а также из стандарта связи используемого системой телемеханики в другой стандарт связи, используемый дополнительными устройствами контроля и управления и наоборот, и обеспечении возможности упрощения организации на его базе сети обмена данными и управляющими сигналами между системой телемеханики, LORA устройствами контроля и управления, функционирующими с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, и дополнительными устройствами контроля и управления на объекте, функционирующими с использованием других стандартов связи, тем самым расширяются функциональные возможности и улучшаются эксплуатационные характеристики устройства сбора и передачи данных.This ensures the achievement of the technical result, which consists in the creation of a universal data acquisition and transmission device that provides the ability to convert data from the communication standard used by the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard and vice versa, as well as from the communication standard used by the telemechanics system to another communication standard used additional monitoring and control devices and vice versa, and providing the possibility of simplifying the organization on its basis of a network for exchanging data and control signals between the telemechanics system, LORA monitoring and control devices operating using the wireless communication of the LoRaWAN standard, and additional monitoring and control devices at the facility operating using other communication standards, thereby expanding the functionality and improving the performance of the device for collecting and transmitting data.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».The invention has a set of essential features previously unknown from the prior art, which indicates its compliance with the criterion of patentability "novelty".

Из уровня техники известен комплекс обеспечения взаимодействия между системой телемеханики и устройствами контроля и управления на объекте, у которого сетевое соединение между LORA устройствами и системой телемеханики реализовано за счет цепочки, включающей в себя контроллер, базовую станцию LORA и удаленный сервер LORA, которым обрабатываются получаемые и передаваемые между LORA устройствами и системой телемеханики данные. Однако из уровня техники не известно универсальное устройство сбора и передачи данных, выполняющее функцию шлюза LORA беспроводной связи дальнего радиуса действия стандарта LoRaWAN, у которого контроллер выполнен с возможностью преобразования данных из стандарта связи, используемого для обмена данными с системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN, используемый LORA устройствами контроля и управления на объекте и наоборот, а также из стандарта связи, используемого для обмена данными с системой телемеханики, в стандарт связи, используемый дополнительными устройствами контроля и управления. From the prior art, a complex for ensuring interaction between the telemechanics system and monitoring and control devices at the facility is known, in which the network connection between LORA devices and the telemechanics system is implemented through a chain that includes a controller, a LORA base station and a remote LORA server that processes received and data transmitted between LORA devices and telemechanics system. However, the prior art does not know a universal device for collecting and transmitting data that performs the function of a LORA gateway for long-range wireless communication of the LoRaWAN standard, in which the controller is configured to convert data from the communication standard used to exchange data with the telemechanics system into the LoRaWAN communication standard, used by LORA control and management devices at the facility and vice versa, as well as from the communication standard used for data exchange with the telemechanics system to the communication standard used by additional monitoring and control devices.

Использование такого устройства для обеспечения сетевого соединения между LORA устройствами, дополнительными устройствами контроля и управления и системой телемеханики исключает необходимость организации двух параллельно функционирующих сетей обмена данными и управляющими сигналами с одной системой телемеханики и тем самым упрощает и удешевляет организацию сети обмена данными между элементами, функционирующими по разным стандартам связи.The use of such a device to provide a network connection between LORA devices, additional monitoring and control devices and a telemechanics system eliminates the need to organize two parallel networks for the exchange of data and control signals with one telemechanics system, and thereby simplifies and reduces the cost of organizing a data exchange network between elements operating via different communication standards.

Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».In view of this, the invention meets the criterion of patentability "inventive step".

Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг.1 – Функциональная схема устройства сбора и передачи данных.Fig.1 - Functional diagram of the device for collecting and transmitting data.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.In order to illustrate the possibility of implementation and a better understanding of the essence of the invention, an embodiment of its implementation is presented below, which can be modified or supplemented in any way, while the present invention is by no means limited to the presented embodiment.

Устройство сбора и передачи данных содержит корпус 1, внутри которого установлены контроллер 2, содержащий: интерфейсы, к которым подключены: шлюз 3 LORA беспроводной связи дальнего радиуса действия стандарта LoRaWAN, ведомые MODBUS контроллеры 4 и 5, функционирующие по стандартам MODBUS-RTU и MODBUS-TCP соответственно, 3G-модем 6 для беспроводной связи стандарта GSM и модем 7 цифровой транкинговой связи стандарта TETRA. The data collection and transmission device contains a housing 1, inside which a controller 2 is installed, containing: interfaces to which are connected: a LORA gateway 3 for long-range wireless communication of the LoRaWAN standard, MODBUS slave controllers 4 and 5, operating according to the MODBUS-RTU and MODBUS- TCP, respectively, 3G modem 6 for wireless communication of the GSM standard and modem 7 for digital trunking of the TETRA standard.

Шлюз 3 выполнен с возможностью беспроводного подключения LORA устройств 8 контроля и управления, функционирующих с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, которые представлены в виде датчиков и исполнительных механизмов, установленных непосредственно на объекте кустовой площадки в виде газовой скважины.Gateway 3 is configured to wirelessly connect LORA monitoring and control devices 8 operating using wireless communication of the LoRaWAN standard, which are presented in the form of sensors and actuators installed directly on the cluster site object in the form of a gas well.

К контроллеру 2 и ведомым MODBUS контроллерам 4 и 5 подключены устройства 9 и 10 контроля и управления, использующие протоколы передачи данных MODBUS-RTU и MODBUS-TCP соответственно, представленные в виде датчиков и исполнительных механизмов, установленных непосредственно на объекте кустовой площадки в виде газовой скважины.Controller 2 and MODBUS slave controllers 4 and 5 are connected to monitoring and control devices 9 and 10 using the MODBUS-RTU and MODBUS-TCP data transfer protocols, respectively, presented in the form of sensors and actuators installed directly on the cluster site object in the form of a gas well .

3G-модем 6 и модем 7 выполнены с возможностью беспроводного подключения к серверу 11 системы телемеханики и SCADA-системе 12 телемеханики, реализованной на базе автоматизированного рабочего места оператора.The 3G modem 6 and the modem 7 are configured to connect wirelessly to the remote control system server 11 and the remote control SCADA system 12 implemented on the basis of the operator's workstation.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Ввод в эксплуатацию устройства осуществляется посредством конфигурирования пользователем контроллера 2 через подключаемый к одному из незанятых интерфейсов персональный компьютер. В частности, выполняются следующие настройки параметров конфигурации контроллера 2:Commissioning of the device is carried out by configuring the controller 2 by the user through a personal computer connected to one of the idle interfaces. Specifically, the following configuration settings for controller 2 are made:

- создаются и устанавливаются файлы конфигурации LORA устройств 8, функционирующих с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, в процессе которого задаются параметры, используемые контроллером 2 для конвертации данных из стандарта LoRaWAN в данные стандарта TETRA и стандарта GSM.- LORA configuration files are created and installed for devices 8 operating using wireless communication of the LoRaWAN standard, during which the parameters used by the controller 2 for converting data from the LoRaWAN standard into data of the TETRA standard and the GSM standard are set.

- создаются и устанавливаются файлы конфигурации ведомых MODBUS контроллеров 4 и 5, функционирующих с использованием протоколов передачи данных MODBUS-RTU и MODBUS-TCP, в процессе которого задаются параметры, используемые контроллером 2 для конвертации данных из протокола MODBUS-RTU и MODBUS-TCP в данные стандарта TETRA и стандарта GSM.- configuration files are created and installed for MODBUS slave controllers 4 and 5, which operate using the MODBUS-RTU and MODBUS-TCP data transfer protocols, during which the parameters used by the controller 2 to convert data from the MODBUS-RTU and MODBUS-TCP protocol to data are set TETRA standard and GSM standard.

- создаются и устанавливаются файлы конфигурации 3G-модема 6 для беспроводной связи стандарта GSM, в процессе которого задаются параметры, используемые контроллером 2 для конвертации данных из стандарта GSM в данные стандарта LoRaWAN.- configuration files of the 3G modem 6 for wireless communication of the GSM standard are created and installed, during which the parameters used by the controller 2 to convert data from the GSM standard to LoRaWAN standard data are set.

- создаются и устанавливаются файлы конфигурации модема 7 цифровой транкинговой связи по стандарту TETRA, в процессе которого задаются параметры, используемые контроллером 2 для конвертации данных из стандарта TETRA в данные стандарта LoRaWAN.- configuration files of the modem 7 for digital trunking communication according to the TETRA standard are created and installed, during which the parameters used by the controller 2 to convert data from the TETRA standard to LoRaWAN standard data are set.

После ввода устройства сбора и передачи данных в эксплуатацию посредством контроллера 2, шлюза 3 LORA, 3G-модема 6 или модема 7 цифровой транкинговой связи обеспечивается взаимодействие между LORA устройствами 8 контроля и управления, со SCADA-системой 12 телемеханики за счет конвертации данных контроллером 2 из стандарта LoRaWAN в стандарт GSM или TETRA и наоборот, из стандартов GSM или TETRA в стандарт LoRaWAN, обеспечивая возможность прямого обмена данными и сигналами между LORA устройствами 8 контроля и управления и SCADA-системой 12 телемеханики без необходимости задействования сторонних серверов. After the data collection and transmission device is put into operation by means of the controller 2, the LORA gateway 3, the 3G modem 6 or the digital trunking modem 7, interaction is provided between the LORA monitoring and control devices 8, with the telemechanics SCADA system 12 due to the data conversion by the controller 2 from from the LoRaWAN standard to the GSM or TETRA standard and vice versa, from the GSM or TETRA standards to the LoRaWAN standard, providing the possibility of direct data and signal exchange between LORA monitoring and control devices 8 and telemechanics SCADA system 12 without the need to involve third-party servers.

Также контроллером 2, ведомыми MODBUS контроллерами 4 и 5, 3G-модемом 6 или модемом 7 цифровой транкинговой связи обеспечивается взаимодействие между устройствами 9 и 10 контроля и управления и SCADA-системой 12 телемеханики за счет конвертации данных контроллером 2 из протоколов передачи данных MODBUS-RTU и MODBUS-TCP в стандарт GSM или TETRA и наоборот, из стандартов GSM или TETRA в протоколы передачи данных MODBUS-RTU и MODBUS-TCP.Also, controller 2, MODBUS slave controllers 4 and 5, 3G modem 6 or digital trunking modem 7 provide interaction between monitoring and control devices 9 and 10 and telemechanics SCADA system 12 due to data conversion by controller 2 from MODBUS-RTU data transfer protocols and MODBUS-TCP to the GSM or TETRA standard and vice versa, from the GSM or TETRA standards to the MODBUS-RTU and MODBUS-TCP data transfer protocols.

Таким образом устройство сбора и передачи данных обеспечивает взаимодействие между компонентами системы, в том числе между LORA устройствами 8 контроля и управления со SCADA-системой 12 телемеханики без необходимости задействования для этого удаленного сервера для конвертации данных из стандарта LoRaWAN в корпоративные стандарты связи. Использование такого устройства сбора и передачи данных для обеспечения сетевого соединения между LORA устройствами 8, дополнительными устройствами 9 и 10 контроля и управления и системой 12 телемеханики исключает необходимость организации двух параллельно функционирующих сетей обмена данными и управляющими сигналами с одной системой 12 телемеханики и тем самым упрощает и удешевляет организацию сети обмена данными между системой телемеханики и LORA устройствами 8, дополнительными устройствами 9 и 10 контроля и управления, функционирующими по разным стандартам связи.Thus, the data collection and transmission device provides interaction between the components of the system, including between LORA control and management devices 8 with telemechanics SCADA system 12 without the need to use a remote server for this to convert data from the LoRaWAN standard to corporate communication standards. The use of such a data acquisition and transmission device to provide a network connection between LORA devices 8, additional monitoring and control devices 9 and 10 and the telemechanics system 12 eliminates the need to organize two parallel networks for exchanging data and control signals with one telemechanics system 12 and thereby simplifies and reduces the cost of organizing a data exchange network between the telemechanics system and LORA devices 8, additional devices 9 and 10 for monitoring and control, operating according to different communication standards.

Также, за счет локальной обработки данных контроллером 2 это устройство позволяет на 60-80% уменьшить задержку между отправкой LORA устройствами 8 данных и получением этих данных системой 12 телемеханики и задержку между отправкой с системы 12 телемеханики как данных, так и управляющих сигналов на LORA устройства 8, обеспечивая высокоскоростной обмен данными между ними. При этом в процессе эксперимента, проводимого в течение 7 дней, утраченных пакетов с данными или отсутствие обратной связи от LORA устройства 8 в виде датчиков и исполнительных механизмов обнаружено не было.Also, due to local processing of data by the controller 2, this device allows to reduce the delay between sending LORA devices 8 data and receiving this data by the telemechanics system 12 and the delay between sending both data and control signals from the telemechanics system 12 to the LORA devices by 60-80%. 8, providing high-speed data exchange between them. At the same time, no lost data packets or no feedback from LORA device 8 in the form of sensors and actuators was detected during the experiment, which was carried out for 7 days.

Таким образом достигается технический результат, заключающийся в создании универсального устройства сбора и передачи данных, обеспечивающего возможность преобразования данных из стандарта связи, используемого системой телемеханики, в стандарт связи LoRaWAN и наоборот, а также из стандарта связи используемого системой телемеханики в другой стандарт связи, используемый дополнительными устройствами контроля и управления и наоборот, и обеспечении возможности упрощения организации на его базе сети обмена данными и управляющими сигналами между системой телемеханики, LORA устройствами контроля и управления, функционирующими с использованием беспроводной связи стандарта LoRaWAN, и дополнительными устройствами контроля и управления на объекте, функционирующими с использованием других стандартов связи, тем самым расширяются функциональные возможности и улучшаются эксплуатационные характеристики устройства сбора и передачи данных.Thus, a technical result is achieved, which consists in creating a universal device for collecting and transmitting data that provides the ability to convert data from the communication standard used by the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard and vice versa, as well as from the communication standard used by the telemechanics system to another communication standard used by additional monitoring and control devices and vice versa, and providing the possibility of simplifying the organization on its basis of a network for exchanging data and control signals between the telemechanics system, LORA monitoring and control devices operating using the wireless communication of the LoRaWAN standard, and additional monitoring and control devices at the facility operating with using other communication standards, thereby expanding the functionality and improving the performance of the device for collecting and transmitting data.

Claims

1. A device for collecting and transmitting data, containing a housing that includes a controller with signal input / output interfaces that provide the ability to connect the controller to a telemechanics system and to monitoring and control devices at the facility, characterized in that it additionally contains a long-range LORA wireless communication gateway actions of the LoRaWAN standard, connected to the controller and configured to connect to LORA control and management devices at the facility to exchange data with them, while the controller is configured to convert data from the TETRA communication standard used to exchange data with the telemechanics system into a communication standard LoRaWAN, used by LORA control and management devices at the facility and vice versa, from the LoRaWAN communication standard to the TETRA communication standard.

2. The device according to claim 1, characterized in that for converting data from the TETRA communication standard used to exchange data with the telemechanics system to the LoRaWAN communication standard used by LORA monitoring and control devices at the facility and vice versa, from the LoRaWAN communication standard to the standard TETRA communication, the controller contains configuration files in internal memory.

3. The device according to claim 2, characterized in that the controller is configured to convert data from the communication standard used to exchange data with the telemechanics system into the MODBUS-RTU or MODBUS-TCP data transfer protocol and vice versa and contains in its internal memory the corresponding configuration files.